Совершенствование процессов удаления отложений из горизонтальных складских резервуаров для нефтепродуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Богданов, Виталий Сергеевич

• Богданов, Виталий Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Богданов, Виталий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Влияние изменения качества нефтепродуктов в процессе транспортных, нефтескладских и заправочных операций на работоспособность сельскохозяйственной техники.

1.2. Классификация загрязнений в нефтепродуктах, причины и источники их появления.

1.3. Состав и свойства остаточных загрязнений.

1.4. Методы очистки резервуаров от остаточных загрязнений.

1.5. Оборудование для очистки резервуаров.

1.6. Утилизация продуктов, образующихся при очистке резервуаров, и регенерация моющих растворов.

1.7. Выводы по главе и постановка задач исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОПТИМИЗАЦИИ

ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ.

2.1. Исследование процессов образования загрязнений в резервуарах.

2.2. Математическое моделирование распределения отложений в горизонтальных резервуарах с нефтепродуктами.

2.3. Исследование воздействия струи моющего раствора на внутреннюю поверхность очищаемой емкости.

2.4. Исследование процесса удаления остаточных загрязнений из резервуаров методом ваккумирования.

2.5. Теоретические предпосылки утилизации нефтеотходов при очистке резервуаров.

2.6. Выводы по главе.

Глава 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Задачи экспериментальных исследований.

3.2. Методика исследования распределения остаточных загрязнений в горизонтальных резервуарах.

3.3. Методика определения состава загрязнений на внутренних поверхностях резервуаров.

3.4. Методика определения моющей способности и коррозионных свойств моющих средств.

3.5. Методика исследования эффективности использования струйных устройств с дифференцированной подачей моющего раствора.

3.6. Методика исследования процесса зачистки горизонтальных резервуаров методом вакуумирования.

3.7. Методика исследования эффективности биологических методов утилизации нефтеотходов.

3.8. Выводы по главе.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ

ОЧИСТКИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ ОСТАТОЧНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИИ И УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕОТХОДОВ.

4.1. Исследование накопления загрязнений в резервуарах.

4.2. Определение состава загрязнений.

4.3. Исследование моющей способности и коррозионных свойств моющих средств.

4.4. Исследование эффективности применения струйной очистки с дифференцированной подачей моющего раствора.

4.5. Исследование процесса зачистки горизонтальных резервуаров методом вакуумирования.

4.6. Исследование биологических методов утилизации нефтеотходов после зачистки резервуаров.

4.7. Выводы по главе.

Глава 5. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

5.1. Разработка оборудования для струйной очистки горизонтальных резервуаров.

5.2. Разработка оборудования для удаления из резервуаров остаточных загрязнений и их утилизация.

5.3. Комплект оборудования для очистки горизонтальных резервуаров.

5.4 Технико-экономическая оценка результатов исследований.

5.5 В ыводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процессов удаления отложений из горизонтальных складских резервуаров для нефтепродуктов»

Сельское хозяйство является одним из самых массовых потребителей нефтепродуктов, расходуя более 40 % дизельного топлива и около 30 % автобензина, производимых в стране. Большое значение для надежной работы сельскохозяйственной техники имеет сохранение качества нефтепродуктов в процессе их поставки, заправки и применения. Основным показателем качества топлив и масел, которые способны резко изменяться в процессе нефтескладских и транспортных операций, является уровень их загрязненности, оказывающий определяющее влияние на надежность двигателей внутреннего сгорания и их топливной аппаратуры, смазываемых узлов и агрегатов мобильных машин. Поэтому обеспечение чистоты нефтепродуктов в сельскохозяйственном производстве является важной научно-технической проблемой.

Одним из источников загрязнения нефтепродуктов являются остаточные загрязнения. Органические и неорганические вещества, оседающие в складских резервуарах и транспортных емкостях из нефтепродукта или образующихся вследствие коррозии их стенок, загрязняют, в свою очередь, следующие партии нефтепродукта, заливаемые в этот резервуар. В связи с этим при эксплуатации резервуаров, железнодорожных и автомобильных цистерн, а также нефтеналивных судов предусмотрена такая обязательная технологическая операция, как очистка емкостей для хранения и транспортирования нефтепродуктов.

Очистка резервуаров и автомобильных цистерн производится в установленные сроки при техническом обслуживании номер два (ТО-2), а также при заливе в них другого вида нефтепродукта и перед проведением ремонтных работ. Периодическая очистка резервуаров существенно повышает чистоту хранимых на нефтескладе нефтепродуктов. Так, по данным [1], после внедрения технологии очистки резервуаров на сельскохозяйственных предприятиях Ростовской области количество сдаваемой в ремонт дизельной топливной аппаратуры снизилось на 30 %, хотя применяемые там методы очистки являются не самыми эффективными.

Из сказанного видно, что решение проблемы обеспечения чистоты нефтепродуктов невозможно без их защиты от попадания остаточных загрязнений, что может быть достигнуто качественной очисткой резервуаров и транспортных емкостей с применением высокоэффективных и экономически оправданных методов. К сожалению, существующие методы очистки и применяемое для этой цели оборудование имеют ряд недостатков, которые не позволяют в полной мере достигнуть необходимых результатов. Это объясняется, в первую очередь, неизученностью распределения загрязнений в горизонтальных резервуарах, что не позволяет обеспечить рациональный режим промывки, соответствующий реальной загрязненности отдельных участков их внутренней поверхности, а также отсутствием исследований в области обоснования конструкции эффективных устройств для струйной очистки и удаления отмытых загрязнений из резервуара, нерешенностью вопросов утилизации этих загрязнений.

Решения задачи защиты нефтепродуктов от попадания в них остаточных загрязнений в значительной мере можно добиться путем разработки прогрессивной технологии и создания эффективного оборудования для очистки резервуаров, используемых при хранении нефтепродуктов в сфере сельскохозяйственного производства.

Цель работы - обеспечение чистоты нефтепродуктов, применяемых в сельскохозяйственном производстве, путем предотвращения попадания в них остаточных загрязнений.

Научная новизна заключается в нахождении аналитических зависимостей, описывающих попадание в нефтепродукты атмосферных и коррозионных загрязнений, в построении математической модели распределения загрязнений в горизонтальных резервуарах с нефтепродуктами, в разработке физических моделей струйной очистки моющими растворами горизонтальных резервуаров и удаления из них нефтеотходов с применением вакуумирования, в обосновании возможности применения биопрепаратов для утилизации нефтеотходов путем биодеградации.

Практическая полезность работы и реализация ее результатов. Разработана технология механизированной очистки горизонтальных резервуаров от остаточных загрязнений и утилизации нефтеотходов, сконструирован комплект соответствующего оборудования. Результаты работы внедрены в ЗАО «Домодедово Джет Сервис», ЗАО «Куликово», ЗАО «Агрофирма «Бунятино» и в «ГУП «Мосгортранс» 11-й Автобусный парк».

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Богданов, Виталий Сергеевич

Общие выводы

1. Проведенный анализ данных о фактической загрязненности нефтепродуктов и об отрицательном влиянии содержащихся в них загрязнений на работоспособность техники показал, что применяемые в сельском хозяйстве топлива и масла имеют довольно высокую загрязненность, что вызывает внезапные отказы сельскохозяйственных машин, снижение ресурса их работы, увеличение расхода топлива более чем на 20%, повышение содержания токсичных веществ в выхлопных газах. Среди продуктов ухудшающих эксплуатационные свойства топлив и масел, значительное место занимают остаточные загрязнения.

2. Исследован процесс загрязнения нефтепродуктов продуктами инкреторного, атмосферного и коррозионного происхождения и показано, что причиной появления инкреторных загрязнений является конденсация и полимеризация продуктов окисления углеводородов, атмосферные загрязнения попадают в резервуар при больших и малых дыханиях, а количество коррозионных загрязнений прямо пропорционально массе прокорродировшего металла.

3. Найдены и экспериментально подтверждены закономерности распределения отложений в горизонтальном резервуаре. Установлено, что максимальная величина слоя отложений при годичной эксплуатации резервуаров с дизельном топливом, и при двухгодичной эксплуатации резервуаров с бензином превышает 10 мм. По химическому составу остаточные загрязнения содержат до 33,3% асфальтенов, до 28,4% минеральных частиц, до 38,3% высоковязких органических веществ.

4. Исследовано воздействие струи моющего раствора на очищаемые поверхности горизонтального резервуара и показано, что сила удара струи при очистке цилиндрической поверхности снижается почти в три раза, что подтверждено экспериментально. Получены значения оптимального расстояния от сопла до очищаемого днища горизонтальных резервуаров, которое в зависимости от их диаметра составляет 2,5-2,7м, скорости перемещения сопла при очистки обечайки резервуара, которая равна V = t-co, где t - шаг спирали,м, со - угловая скорость сопла, 1/с, и величины снижения траектории движения сопла для интенсификации очистки наиболее загрязненных поверхностей е = 0,4R, м.

5. Исследована эффективность использования моющих растворов при очистке горизонтальных резервуаров и установлено, что лучшими моющими свойствами обладают отечественные препараты «Лабомид 101», «Лабомид 203» и препарат «Гидробрек Пауэр», обеспечивающие коэффициент очистки 90-100%. Эти же препараты обладают минимальной коррозионной активностью, составляющей 0.2,3 г/м .

6. Аналитическая зависимость для определения продолжительности вакуумной зачистки адаптирована для условий опорожнения горизонтальных резервуаров и экспериментально проверена ее адекватность. Установлено, что расчетные и экспериментальные данные имеют хорошую сходимость.

7. Обоснована возможность применения биопрепаратов для утилизации удаленных из резервуара нефтеотходов и проверена эффективность их использования. Установлено, что наибольшей эффективностью обладает препарат «Олеоворин», а оптимальная температура процесса биодеградации нефтеотходов составляет 30. .35°С.

8. Разработан и изготовлен комплект оборудования для очистки горизонтальных резервуаров, включающий моющее устройство, систему вакуумного опорожнения, резервуар-отстойник, блок очистки нефтепродуктов, блок регенерации моющего раствора и блок утилизации нефтеотходов. Экономический эффект от применения комплекта составляет 219780 руб/год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Богданов, Виталий Сергеевич, 2006 год

1. Борзенков В.А. и др. Нефтепродукты для сельскохозяйственной техники. М., «Химия», 1988. 288 с.

2. Коваленко В.П., Ильинский А.А. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. М., «Химия», 1982. 272 с.

3. Григорьев М.А., Долецкий В.А. Обеспечение надежности двигателей. Изд. стандартов. М., 1978. 324 с.

4. Коваленко В.П. Обеспечение чистоты автомобильного топлива при эксплуатации подвижного состава. В кн. «Транспорт в сельском хозяйстве» Сб. научн. трудов МГАУ, М., 1999. с. 54 62.

5. Венцель С.В. Смазка двигателей внутреннего сгорания. Киев, Машгиз, 1963. 179 с.

6. Григорьев М.А. Очистка масла и топлива в автотракторных двигателях. М., «Машиностроение», 1970. 272 с.

7. Фатхиев Н.М., Бондаренко П.М. Способы очистки резервуаров при подготовке к ремонту М., ЦНИИТЭНефтехим, 1990. 72 с.

8. Нестерова М.П., Кочкин П.И. Очистка емкостей от остатков нефтепродуктов. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1975. 84 с.

9. Чертков Я.Б., Рыбаков К.В., Зрелов В.Н. Загрязнения и методы очистки нефтяных топлив. М., «Химия», 1970. 224 с.

10. Чертков Я.Б., Рыбаков К.В., Зрелов В.Н. Предотващение загрязнений и очистка топлив. М., ЦНИИТЭНефтегаз, 1963. 100 с.

11. Рабей И.Л., Боровский А.И. и др. Очиская нефтеналивных судов и емкостей от остатков нефтепродуктов. М., «Транспорт», 1976. 136 с.

12. Евтихин В.Ф., Малахова С.Г. Очистка резервуаров от остатков и отложений нефтепродуктов. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1984. 64 с.

13. Бедрик Б.Г., Чулков П.В. и др. Растворители и составы для очистки машин и механизмов. М., «Химия», 1989. 76 с.

14. Нагиев М.Ф. Переработка нефтяных остатков и использование остатков. Баку, Изд. АН АССР, 1957. 110 с.

15. Саблина З.А. Состав и химическая стабильность моторных топлив. М., «Химия», 1974. 266 с.

16. Зрелов В.Н., Маринченко Н.И. Исследование смолистой части нерастворимых соединений при хранении топлив./Нефтепереработка и нефтехимия/, 1966. № 11, с. 26.

17. Рожков И.В. и др. Защита от коррозии и зачистка резервуаров и тары. М., Изд. Мин. обороны, 1963. 118 с.

18. Очистка резервуаров от отложений котельного топлива (Япония). Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1983, № 4. с 13-14.

19. Донской В.В., Мансик Э.Б. и др. К вопросу очистки резервуаров от отложений мазута. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, 1981, №6. с 5-7.

20. Кочикин П.И., Нестерова М.П., Бобровский С.А. Очистка резервуаров от остатков нефти и нефтепродуктов. М., ВНИИОНГ, 1965. 82 с.

21. Толочко А.И., Гуревич Н.А. и др. Химико-механизированная мойка железнодорожных цистерн. Кокс и химия. 1987, № 6. с. 56 57.

22. Караваев И.И., Калинин Н.С. Новый прибор для механизированной промывки железнодорожных цистерн. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1980, № 4. с. 53 54.

23. Олейник О.А. Подготовка цистерн к перевозкам. Железнодорожный транспорт. 1986, № 11. с. 45-47.

24. Яковлев B.C. Совершенствование средств и технологии очистки железнодорожных цистерн из-под вязких нефтепродуктов. В кн. Сб. научн. трудов ВНИИЖТ, М., 1987. с. 15 18.

25. Potetial Hazards in Tank Cleaning/ Fuel Oil News, 1987, v. 52, № 3, p. 3539.

26. Новый процесс очистки иефтезаводских резервуаров от данных отложений, разработанный фирмой «Сомафор». Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1984, № 3. с. 47 48.

27. Борьба с осадками в резервуарах для нефти и мазута в Японии. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1983, № 2. с. 40 -42.

28. Евтихин В.Ф., Нестеренко С.А. Очистка резервуаров с использованием универсальной присадки «Викозин» за рубежом. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1980, № 3. с. 29.

29. Гамок В.А. Экслпуатация и ремонт резервуаров большой вместимости. М, ВНИИОЭНГ, 1987. 64 с.

30. Нестерова М.П. Очистка нефтеналивных судов и деталей двигателей моющими растворами ПАВ. М., «Транспорт», 1971. 100 с.

31. Таубман А.Б., Нестерова М.П. Эмульгирование в растворах смесей ПАВ. В кн. «Успехи коллоидной химии», М., Наука, 1973. с. 83-85.

32. Шварц А., Перри Дж. Поверхностно-активные вещества. Пер. с англ., М., Изд. иностранной литературы, 1953. 187 с.

33. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества. М., «Знание», 1961. 182 с.

34. Тельнов Н.Ф. Технология очистки и мойки сельскохозяйственных машин. М., «Колос», 1973. 296 с.

35. Рекомендации по применению моющих средств для очистки машин и деталей при ремонте. М., ГОСНИТИ, 1984. 44 с.

36. Пожаробезопасные технические моющие средства. Каталог ВНИИ ПАВ. М., «Машиностроение», 1982. 86 с.

37. Бнатов Е.С. Эффективность CMC при очистке стальных поверхностей от пластичных смазок. Нефтепереработка и нефтехимия. 1986, № 3. с. 11-19.

38. Третьяков В.А., Жулдыбин Е.Н. и др. Моющая способность и коррозионные свойства синтетических моющих веществ. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1982, № 4. с. 27 28.

39. Mobil Crude cleaner. Petroleum Times, 1986, v. 90, № 2201. p. 22.

40. Инструкция по применению оборудования для механизированной очистки резервуаров из-под нефтепродуктов. М., МО СССР. 196 с.

41. Приказ Министра гражданской авиации № 25 от 13. 01. 1969 г. «О внедрении в аэропортах гражданской авиации химико-механизированного способа очистки резервуаров».

42. Рыбаков К.В., Коваленко В.П. и др. Техническое обслуживание и ремонт нефтескладского оборудования предприятий АПК. М., АгроНИИТЭИИ-ТО, 1989. 44 с.

43. Типовая технология мойки и очистки резервуаров установками ОМ-2308А. ГОСНИТИ, ОМ-12394-ГОСНИТИ. Научно-техн. реферативн. сборник ЦНИИТЭ. 1983, №5. с. 6.

44. Усовершенствование установки для очистки резервуаров ОМ-12394. ГОСНИТИ. Экономика и организация производства. ЦНИИТЭИ, 1986, № 2. с. 10-11.

45. Агрегат для промывки цистерн из-под ГСМ горячим раствором. Материально-техническое обеспечение сельского хозяйства. ЦНИИТЭ, 1982, № 8. с.9.

46. Установка для механизированной очистки внутренних поверхностей резервуаров. Информ. листок. Рязанский ЦНТИ, 198 , № 83. с. 24.

47. Установка для промывки резервуаров из-под нефтепродуктов. Материально-техническое снабжение сельского хозяйства. ЦНИИТЭ. 1983, № 8. с. 27.

48. Установка ОМ-17307А для очистки резервуаров. Информ. листок 1988, №218. 4 с.

49. Кузин Н.П. Передвижная моечная установка. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1984, № 5. с. 34 35.

50. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Состояние и перспективы развития резервуарных парков нефтебаз. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1991. 80 с.

51. Руденко А.И., Иванов В.Ф. Техническое обслуживание и ремонт оборудования нефтехозяйств колхозов и совхозов. М., Россельхозиздат, 1984. 117с.

52. Оборудование и приспособления для мойки и очистки резервуаров и цистерн. Просп. фирмы «Xaver s Radler». Австрия, б/г, нем. яз./русс. яз. 23 с.

53. Автоматы для очистки цистерн и сосудов: Простп. фирмы «Хаммель-манн» (ФРГ), М. Междунар. выст. «Интербытмаш-85», М., 1985. 4 с.

54. Еремин В.Н., Лисовский В.А. совершенствование технологии зачистки стационарных резервуаров. Труды 25 ГосНИИ МО РФ, 1998, вып. 51. с. 304 -307.

55. Третьяков В.А., Никитин С.Ф. Гидродинамическая очистка автоцистерн для транспортирования нефтепродуктов за рубежом. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1983, № 4. с. 32-33.

56. Гридин Е.П. Эффективное оборудование для очистки цистерн. Автомобильный транспорт. 1982, № 10. с. 40.

57. Роторный струйный очиститель резервуаров фирмы «Tofitejorg». Modem Bulk Transporter. 1986, v. 49, № 7. p. 54.

58. Успенский B.A., Кузнецов Ю.М. Струйные вакуумные насосы. М., «Машиностроение», 1973. 216 с.

59. Яковлев С.В., Скирдов И.В. и др. Биологическая очистка производительных сточных вод. М., Стройиздат, 1985. 208 с.

60. Яковлев С.В. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. М., «Химия», 1987. 152 с.

61. Вишнякова Т.П. и др. Биологическое поражение нефти и нефтепродуктов и их защита при транспорте и хранении. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1970. 52 с.

62. Проспект фирмы «Гумбольт» ФРГ, 1988, нем.яз./русск. яз. 12 с.

63. Козлов Ю.С. Очистка автомобилей при ремонте. М.: Транспорт, 1988.152 с.

64. Агоскин И.И., Дмитриев Г.Т., Пикалов Ф.И. Гидравлика. М.-л. Энергия 1964. 260 с.

65. Лукерьин Е.Ю. Совершенствование технологии зачистки стальных резервуаров для хранения светлых нефтепродуктов на складах горючего. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М, 2002, 144 с.

66. Лукерьин Е.Ю., Таран В.М., Еремин В.Н. и др. Исследование вакуумного способа зачистки резервуаров от остатков нефтепродуктов. Труды 25 Гос-НИИ МО РФ. Выпуск 52. М., 2002, с. 430-436.

67. Фахтиев Н.М., Бондаренко П.М. Способы очистки резервуаров при подготовки к ремонту. М., ЦЬЖИТЭНефтехим, 1990. 72 с.

68. Правила технической эксплуатации нефтебаз. М. Недра, 1995. 168 с.

69. Копырина С.В. Разработка технологии очистки сточных вод от нефтяных загрязнений с использованием иммобилизированных микроорганизмов-деструкторов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2000, 117 с.