Partner serwisu
28 września 2021

Zintegrowana technika czyszczenia wielkogabarytowych zbiorników ropy naftowej z procesem dekontaminacji toksycznych frakcji gazowych

Kategoria: Artykuły z czasopisma

Zbiorniki po opróżnieniu z ropy wymagają czyszczenia z toksycznych oparów i osadów. Obecnie spółka Climbex stosuje w tym celu automatyczną technologię czyszczenia zbiorników ATC, która zostanie uzupełniona procesem dekontaminacji przy wykorzystaniu specjalnej lancy o unikalnej konstrukcji z odpowiednio dobranymi dyszami zintegrowanymi z dyszami ATC (BLABO). Jaki da to efekt?

Zintegrowana technika czyszczenia wielkogabarytowych zbiorników ropy naftowej z procesem dekontaminacji toksycznych frakcji gazowych

Proekologiczne trendy w wielu krajach na świecie powodują wprowadzanie ustawodawstwa promującego rozwiązania technologiczne
przyjazne dla ludzi i środowiska. Stymulatorem zmian jakości i rodzaju wytwarzanych produktów oraz metod usuwania zanieczyszczeń o dużej skuteczności jest postęp techniczny oraz prace badawcze w zakresie redukcji niebezpiecznych składników emitowanych do atmosfery. Nowe możliwości i rozwiązania pojawiają się w wielu sektorach gospodarki, w tym związanych z przerobem i magazynowaniem ropy. Prace te są realizowane w celu uniknięcia negatywnego wpływu na środowisko i optymalnego wykorzystania zasobów surowcowych.

 

Projekt dekontaminacji

Spółka Climbex od 2018 roku pracuje intensywnie nad projektem dekontaminacji. We wczesnej fazie badawczej jednoznacznie potwierdzono zasadność oraz efektywność nowatorskiej technologii realizowanej przy współpracy Instytutu Nafty i Gazu z Krakowa oraz ekspertów z Politechniki Wrocławskiej. Projekt aktualnie wszedł w fazę rozwojową.

Climbex od blisko 30 lat pracuje nad rozwiązaniami w dziedzinie nowoczesnych i bezpiecznych technologii oraz ich implementacją w przemyśle i zamierza je rozwijać – mówi Dariusz Witkowski, prezes spółki Climbex. – Po przeprowadzeniu pierwszych testów funkcjonalnych dekontaminacji jesteśmy przekonani o słuszności kierunku, w jakim podążamy. Tego rodzaju technologia jest potrzebna w czasach, kiedy borykamy się ze zmianami środowiskowymi – dodaje prezes Witkowski.

Podczas magazynowania ropy naftowej oraz jej pochodnych na dnie zbiorników gromadzą się parafiny, żywice, iły, piasek oraz produkty korozji w postaci gęstych osadów. Skład osadów wytrącających się na dnie zbiornika jest bardzo różnorodny – generalnie zawierają one węglowodory lotne (VOC), m.in. benzen, siarkowodór. Składniki te, w postaci oparów, pozostają w zbiorniku po jego opróżnieniu z ropy w ilościach groźnych dla zdrowia. Natomiast osady zawierają węglowodory ciężkie oraz składniki nieorganiczne, tj. piasek, rdzę, glinę. Szczególnie niebezpieczny jest siarczek żelaza, który może być źródłem samozapłonu. Osady mogą być również skażone promieniotwórczo przez naturalne materiały radioaktywne występujące w złożu ropy naftowej.

RYS. 1 Procedura procesu automatycznego usuwania gazowych zanieczyszczeń ze zbiorników magazynowych ropy

 

Automatyczna technologia czyszczenia zbiorników ATC

Zbiorniki po opróżnieniu z ropy wymagają zatem czyszczenia z toksycznych oparów i osadów. Obecnie spółka Climbex stosuje w tym celu automatyczną technologię czyszczenia zbiorników ATC typu „non man entry”, która obejmuje wieloetapowy proces, na który składa się:
A upłynnienie zalegających osadów dennych,
B odpompowanie odzyskanych węglowodorów,
C mycie wnętrza zbiornika ciekłymi mediami pod dużym ciśnieniem,
D recyrkulacja mediów wraz z ich separacją,
E wentylacja zbiornika,
F finalne doczyszczenie w celu usunięcia fazy olejowo-osadowej z dna zbiornika.

Jednakże metoda ta stosowana w świecie w postaci technologii automatycznego czyszczenia (ATC) posiada jeden słaby punkt, który dotyczy momentu po zakończeniu wskazanej powyżej fazy D wentylacji. Wentylacja powietrzem to proces zastąpienia fazy gazowej w zbiorniku atmosferą pozwalającą na bezpieczną pracę ludzi (przed jego finalnym doczyszczeniem), co jest związane z emisją do atmosfery składników niebezpiecznych dla środowiska i człowieka. Pozostały po fazie D osad olejowy emituje liczne szkodliwe związki, w tym kancerogenny benzen, toluen i ksylen oraz siarkowodór. To czyni środowisko wewnątrz zbiornika ciągle niebezpiecznym dla ludzi (członków ekipy czyszczącej). Żeby było możliwe przejście do finalnego etapu oczyszczania zbiornika przez ludzi, należy usunąć z przestrzeni wszystkie niebezpieczne związki tak, aby zapewnić bezpieczne warunki pracy ekipie czyszczącej oraz ograniczyć do minimum emisję szkodliwych związków chemicznych. Obecnie jest to osiągane w najbardziej oczywisty sposób, to jest poprzez intensywną wentylację czyszczonego zbiornika. Włazy remontowe są otwierane, a zanieczyszczone węglowodorami powietrze, przy użyciu wentylatorów, jest wyciągane ze zbiornika i emitowane do atmosfery. Proces wentylacji jest prowadzony aż do momentu, gdy poziom substancji niebezpiecznych osiągniedopuszczalny poziom stężeń umożliwiający wejście ludzi do zbiornika.

RYS. 2 Układ opracowanej lancy rozpylającej3 zintegrowanej z komercyjną dyszą AT C do zastosowania przy czyszczeniu zbiorników po ropie

 

Kierunki rozwoju wyznacza ekologia

Nieustannie zaostrzane przepisy ochrony środowiska, jak również rosnąca świadomość ekologiczna klientów (często jako wynik zewnętrznej presji) przesądzają o ograniczeniach stosowanych obecnie metod czyszczenia zbiorników. Wymagania środowiskowe dotyczące emisji lotnych składników węglowodorowych, w tym benzenu, do atmosfery, zawarte w dyrektywach Unii Europejskiej1 są jednym z czynników określających kierunki rozwoju systemów automatycznego czyszczenia zbiorników magazynowych ropy.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami w naszym kraju zakłada się uzyskanie najwyższych dopuszczalnych stężeń węglowodorów w oczyszczonym zbiorniku na poziomie2:
• benzen - do 1,6 mg/m3,
• pentan, izopentan, n-pentan - do 3 000 mg/m3,
• toluen - do 100 mg/m3,
• ksylen - do 100 mg/m3,
• siarkowodór - 7 mg/m3.

Tak więc podczas czyszczenia zbiorników, jak i innych instalacji rafineryjnych, przed otwarciem zbiorników lub urządzeń technologicznych i wystawieniem personelu na działanie szkodliwych oparów, należy się upewnić, że ilość każdego z zanieczyszczeń, na przykład siarkowodoru (H2S) i benzenu, mieści się w dopuszczalnych zakresach określonych przez przepisy rządowe i obowiązujące
w zakładzie pracy. Ilość każdego z zanieczyszczeń musi być na bezpiecznym, akceptowalnym poziomie przed otwarciem obiektu czy urządzenia, aby zapobiec ryzyku pożaru, szkodliwemu narażeniu personelu lub zanieczyszczaniu środowiska. Zanieczyszczenia
są zwykle sprawdzane za pomocą odpowiednich mierników lub aparatów laboratoryjnych, a zbiornik lub urządzenie pozostają zamknięte, dopóki nie zostaną osiągnięte zadowalające wyniki pomiarów stężeń badanych zanieczyszczeń. Obniżenie ilości zanieczyszczeń w oparach do akceptowalnego poziomu pozwala na dalsze prace oczyszczania i remontowe obiektów. W przypadku czyszczenia zbiorników umożliwia wejście pracowników w celu dokonania końcowego czyszczenia.

 

Dekontaminacja toksycznych składników

Aby uniknąć szkodliwych emisji do atmosfery, podczas obecnie stosowanej wentylacji zbiornika opracowano system automatycznego usuwania – dekontaminacji ze zbiornika toksycznych składników. Dodatkowy proces podczas automatycznego czyszczenia
zbiorników magazynowych ropy naftowej realizowany będzie w etapie końcowym prowadzonego projektu, po etapie D i z wyeliminowaniem etapu E. Skuteczność takiego systemu zależy od stopnia rozpraszania substancji czyszczącej w całej objętości zbiornika o średnicy powyżej 50 m. Proces usuwania toksycznej fazy gazowej w przestrzeni zbiornika wymaga więc silnie rozproszonego, przy pomocy specjalnych dysz, strumienia medium dekontaminującego.

W celu uzyskania kompletnego wypełnienia zbiornika substancją dekontaminującą badano wiele dysz o różnych konfiguracjach. Ponadto analizowano różne lokalizacje dysz z lancą, aby mogły współpracować z systemem ATC-BLABO bez dodatkowej ingerencji w pokrywę górną zbiornika.

Procedurę obecnie stosowanego procesu czyszczenia zbiornika pokazano na rys. 1, na którym zaznaczono umiejscowienie wprowadzania dekontaminacji, docelowo zastępującej etap wentylacji zbiornika. Automatyczna technologia czyszczenia zbiorników ATC zostanie uzupełniona procesem dekontaminacji przy wykorzystaniu specjalnej lancy o unikalnej konstrukcji z odpowiednio dobranymi
dyszami zintegrowanymi z dyszami ATC (BLABO). Przetestowano i dobrano odpowiednie dysze, które przy odpowiednim ciśnieniu pozwoliły, aby ze strumienia cieczy dekontaminującej uzyskać równomierną strugę rozproszonego medium o zakładanym polu pokrycia. Układ kompletny lancy z dyszą BLABO pokazano na rys. 2.

***
Reasumując, należy stwierdzić, że opracowany układ czyszczenia zbiornika oparty o dodatkowe lance z dyszami do zastosowania czynnika dekontaminującego pozwala na uzyskanie wymaganych bezpieczeństwem stężeń toksycznych składników w zbiorniku, tj. benzenu, ksylenu, siarkowodoru, lekkich węglowodorów C5+ oraz minimalizację zawartości ciężkich węglowodorów. Obecnie dodatkowo
opracowywany jest układ odzysku węglowodorowych składników osadu stałego.

Jako Climbex czujemy się odpowiedzialni za bezpieczeństwo środowiskowe i personel – komentuje sytuację prezes spółki Climbex Dariusz Witkowski. – W związku z powyższym będziemy na pewno angażować się w przyszłości w kolejne nowatorskie projekty mające na celu rozwój tego rodzaju technologii – kończy.


Climbex Sp. z o.o. w latach 2018-2021 prowadzi projekt pt: „Opracowanie i weryfikacja w warunkach przemysłowych, technologii dekontaminacji urządzeń i zbiorników produktów ropopochodnych w procesie ich automatycznego czyszczenia”. Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój, umowa nr POIR.01.01.01-00-0447/18-00 z dnia 30.11.2018 r.


1 Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/50/WE z dnia 21 maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy i Dyrektywa Parlamentu Europejskiego 2010/75/WE z dnia 24 listopada 2010 r. w sprawie emisji przemysłowych (zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich kontrola).
2 Poziomy zgodne z polskimi normami dotyczącymi najwyższego dopuszczalnego stężenia (NDS), wynikającymi z rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki społecznej z dnia 6 czerwca 2014 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników
szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy.
3 Zgłoszenie wynalazku nr p.437514 - przyrząd do dekontaminacji w wielkogabarytowych zbiornikach magazynujących. 2021

 

Wojciech Krasodomski, Stefan Ptak
Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Piotr Stemporski
CLIMBEX

Halina Pawlak-Kruczek, Janusz Rogula, Michał Czerep
Politechnika Wrocławska

źródło: artykuł ekspercki
Nie ma jeszcze komentarzy...
CAPTCHA Image


Zaloguj się do profilu / utwórz profil
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ