原油罐机械清洗技术在石化企业的应用

张 鹏 刘英斌 葛永睿

(中海油惠州石化有限公司，广东 惠州516086)

中海油惠州石化有限公司(以下简称惠州石化)原油罐211-T-02自2009年开工投产后未进行过清罐检修，罐内及罐壁结油污渣垢、罐底淤渣过多，而且中央排水管线已部分损坏，不能继续正常使用，需要进行工艺处理后交设备检修。鉴于机械清洗相较于人工清洗具有诸多优点，提出使用油罐机械清洗(COW)技术对211-T-02进行清罐作业。结果表明该技术可以实现全过程密闭清洗，安全环保性能高，作业时间短，原油回收率高，且回收油性能稳定，社会效益及经济效益显著[1-2]。与人工清罐相比,改油罐采用机械清罐可产生清罐效益371.4万元。

1 COW技术原理及流程

COW技术清洗流程见图1。使用临时敷设的管道，将COW设备与需清洗油罐、供给清洗油的油罐以及存放残油的回收油罐连接在一起，利用设置在清洗油罐上的清洗机，喷射清洗油罐所供给的清洗油来溶解油渣、油污，通过抽取系统抽取溶解的淤渣，过滤处理后再将其送到回收油罐中。主要工艺过程包括同种油清洗和温水循环清洗，通过机械清洗后，可以使油罐直接达到动火维修条件。

图1 清洗流程

2 清罐过程及存在的问题

2.1 清罐过程

方案审批完成后，清罐单位人员、设备进场；将211-T-02液位降至不高于3 m，在浮盘支柱处安装25支清洗枪；再将COW设备与需清洗油罐、供给清洗油油罐以及存放残油的回收油罐连接好；通过稀释搅拌，倒空罐底油至液位0.6 m处；利用安置在清洗油罐上的清洗机喷射清洗油来溶解油渣、油污并进行循环油洗，将溶解后的淤渣过滤后送到回收油罐回收；利用升温后的消防水进行温水循环清洗；罐内油渣清理。最后在清罐后进行验收。

2.2 存在的问题及改进措施

2.2.1 清洗油的处理

本次清罐罐底油及清洗污油超过900 t，原计划通过脱水口进入掺炼泵去常减压装置掺炼。但加工后出现常减压电脱盐排水发黑，排水重油和油泥较多等现象，不适合常减压掺炼。经过充分论证后决定改为进延迟焦化装置回炼，故安排本次清洗油全部进入216-T-05,然后进入装置回炼。但216-T-05为拱顶常压罐且无呼吸阀，因此对清洗油的闪电、密度、油温、含水要求较高，为了作业安全，往216-T-05通氮气降低氧含量和暂停沿线伴热，从而使该清洗油顺利倒入216-T-05。然后对216-T-05进行技术改造，如增加氮封系统等，以保障储罐安全。目前该罐已完成改造，用于原油罐及重油罐的清罐油的接收、处置，改造效果良好。

另外，211-T-02罐内存油为停开工产轻、重污油，重污油沉降至罐底使得211-T-04罐内油品的黏度很大(经蓬莱油稀释搅拌后黏度1 747 mm2/s)，而清罐单位的倒油泵(离心泵，设计流量180 m3/h)吸力不够，导致流量偏低，实际使用时最大流量仅为70 m3/h，影响了清罐进度。因此当油品黏度较大时可以考虑使用容积泵进行输送。

2.2.2 机械清洗过程中存在的问题

这次机械清洗进行了3次清罐油洗和2次稀释搅拌，共5次使用清洗枪循环。清洗枪压力维持在0.5 MPa时才能保证清洗效果，但由于211-T-02罐底黏油未能倒空，清洗油循环后黏度很快上升，清洗泵出口压力下降很快，致使开双枪时泵出口压力达不到0.5 MPa，只能改用单枪循环清洗，致使油洗耗时较长。

改进建议：在清洗设备不能改变的情况下，要尽量倒空罐底油；增加油洗次数至4～5次，按每次压250 m3新油计算，将需要250～500 m3新油进行油洗。

2.2.3 机械清洗存在的弊端

清洗设备大型化、占用场地大且移动困难；清洗设备运行涉及面广，包含机、电、仪的安装、操作、维修以及使用等多方面的技术性工作，特别是处在原油罐区特定环境下，现场安全管理存在一定难度；油水分离器存在高温水雾，易造成操作人员烫伤；在惰性气体冷却过程中存在泄漏，造成浪费的同时严重威胁到清洗安全。

对应的改进措施为：(1)将油水分离器底加热盘管改成密封结构，将水与外界介质隔离，并将水引入另一水箱进行再利用，从而形成一个封闭循环系统，消除了伤人危险；(2)清洗装置运行中发现分离器右侧空腔积水过多是惰性气体堵塞泄漏的主要原因，因此对分离器进行技改加上阀门，有效解决了该类问题。

3 COW技术的应用效果

2014年7月，惠州石化首次运用COW技术对1×105m3原油罐211-T-02进行清罐作业，取得了良好的清洗效果，清罐后完全具备检修条件。与人工清罐相比，主要具有如下优点。

3.1 实现了全过程密闭清洗，安全环保性能高

传统人工清洗只是清洗简单地对罐底堆积物人工挖掘处理或蒸汽加热溶解，作业人员通过罐壁人孔进入油罐内进行人工清洗，储罐空间狭小，空气流通不畅，可燃气体浓度高，容易发生中毒及爆炸事故，施工作业周围环境恶劣，严重地影响作业人员的身心健康。另一方面，从油罐内清出的污油渣及人工清洗产生的大量污水可能造成罐区及周边地区环境的污染。

COW技术可实现全过程密闭清洗，清洗时人员不需进罐，仅需在罐外部操控清洗设备，控制清洗进度，实现施工作业人员不直接接触罐内油气，降低了劳动强度，同时改善了施工作业条件，而且也不会对周边环境造成影响，安全环保性能较好。

3.2 作业时间短，清罐效果好

对于1×105m3原油罐211-T-02来说，人工清洗一般需要120 d的清罐时间，而本次采用COW技术仅用了56 d，不仅大幅缩短了清罐时间，同时也减少了因油罐停运而给业主带来的损失。

机械清罐可以实现全方位、彻底清洗储油罐，可使绝大多数有机沉积物经过喷射、击碎、溶解得以清除。通过开人孔进罐检查，罐底部、管壁、中央排水管、密封圈、浮盘支柱等清洗得较为干净，仅在罐壁与罐底板交界处周围沉积了少量几乎不含污油的砂泥、铁锈等废渣，同时清罐现场整洁健康，清洗效果好，完全具备动火检修条件。

3.3 原油回收率高且回收油性能稳定

储油罐在密闭环境下清洗，经过油、水循环清洗及相应的油水分离工艺，使罐底油经过滤清除杂质后得以重新回收，减少了原油损耗。与人工清罐相比，采用COW机械清罐技术减少了油品损耗量，提高了原油回收率，原油回收率可达95%以上，而人工清罐原油回收率只能达到90%左右。

根据经验，一座1×105m3原油罐能抽至罐底0.6 m(扣除罐底油泥和水后约有原油量1 000 t)。人工清罐时通过两次垫水抽罐底能回收约850 t原油，切尽明水后，罐内约有0.2 m(含有罐底油泥)、150 t原油无法回收。而本次采用COW清洗共计回收原油954.7 t，原油回收率达到95.5%。

本次回收原油全部外送污油罐，从表1(回收油性质)可以看出：罐底原油经稀释搅拌及油洗后外送能达到接收污油指标，且罐内污油可以通过延迟焦化装置回炼或倒至原油罐掺炼加工。

表1 回收油性质

3.4 社会效益及经济效益显著

机械清洗时注入氮气置换罐内空气或可燃性气体，降低了可燃性气体及氧气浓度，可以避免静电、爆炸或人为疏忽造成的事故，确保机械清罐作业安全、可靠。作业环境及空间无任何污染，作业人员的身心健康得以保证，因此社会效益显著。

机械清罐是在密闭系统进行的，所回收的原油进入炼油系统按商品原油进行销售，而人工清罐这部分油按落地污油处理掉，商品原油与落地污油差价约1 500元/t(原油价格约为3 500元/t，污油价格为1 000～2 000元/t)，在此回收污油价格按上限计算，即2 000元/t。由于回收后的油品虽接近正常原油的品质，但是品质略低，因此取一个保守的价格，即按回收原油售价为3 000元/t计算。

清罐效益主要包括回收油效益、清罐费用(包括人工、材料、辅助消耗等)、停罐损失费。人工清罐及机械清罐数据详见表2～5，其中停罐损失一般按0.5元/(m3·d)计算。

表2 回收油效益

表3 停罐损失及清罐费用

表4 清罐效益综合分析 万元

表5 机械清洗5个原油罐的清罐效益

综上所述，与人工清洗相比，机械清洗有较好的经济效益，仅211-T-02即可实现清罐效益371.4万元。截至目前为止，COW技术已经应用在惠州石化5个原油罐上，累计带来清罐效益1 710.6万元。

4 推广应用

随着原油罐的大型化以及原油品质的劣质化，同时又要满足健康安全环保方面的急切需求，COW技术的推广应用就显得格外重要。该清罐技术不仅健康安全环保、经济高效，同时从节约资料，保护环境方面来看，均引领油罐清洗业的发展趋势。

目前我国有原油储罐1万余座，总储量约有1×108m3，每年有上千座原油罐需要进行清洗作业。机械清洗技术适应全球原油趋于劣质化的形势，针对各种性质不同油品的原油罐均有良好的清洗效果，其推广应用的前景深远、意义重大。

由于COW清洗全过程都是在油罐内密闭条件下施行的，作业人员不直接接触油气，同时采取注入氮气置换罐内空气和可燃气体，以降低可燃性气体及氧气浓度的方法，达到了很好的防爆条件。所以，COW清洗完全可靠，同时作业环境及空间无污染，作业人员的身心健康也得以保障，其社会效益显著。鉴于COW技术应用于原油罐清罐的诸多优点，惠州石化的其他原油罐清罐时也将全部选用机械清洗方法。