Управление промышленной безопасностью при зачистке нефтяных резервуаров от донных отложений

Галлямов М.А., Худайбердин Р.Р., Даутов Р.А.,
ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»,
г. Уфа, Российская Федерация

В процессе эксплуатации в резервуарах накапливаются донные осадки. Физически, отложения представляют собой плотную не текучую массу, располагающуюся по днищу резервуара крайне неравномерно с уровнем осадка, колеблющимся от 0,3 до 3 метров.

Осадок уменьшает полезный объем резервуара, ухудшаются свойства нефти, кроме того, препятствует перемешиванию слоев в резервуаре, что может привести к локализации концентрированных агрессивных растворов солей и последующему развитию коррозионных процессов в районе днища.

Все вышесказанное требует периодической очистки при эксплуатации, а также перед выводом на обследование и ремонт.

Для нормальной эксплуатации предусматривается система предотвращения образования донных осадков. Но необходимость вывода из эксплуатации и проведение ремонтных работ требует зачистки резервуаров.

Зачистка может производиться ручным способом. Когда подрядная организация направляет для зачистки от остатков донных отложений работников, которые в средствах защиты органов дыхания механически производят зачистку и далее промывку резервуара от осадков. Данный способ характеризуется как тяжелый физический труд, и при проведении работ нередко имеют место воспламенения и взрывы.

Наиболее перспективным является механический (химико-механический) способ очистки. Рассмотрим способ извлечения донных осадков из резервуаров с нефтепродуктами и последующей обработкой извлеченной массы для регенерации неконденсированного продукта с помощью Американского комплекса МегаМАКС (рисунок 1). Автоматический процесс контролируется оператором с пульта, расположенным на безопасном расстоянии от резервуара. Но, тем не менее, даже в этом случае возможны взрывы и воспламенения.

Последовательность выполнения работ

На принципиальной схеме показаны возможности установки по размыву донных осадков, сбору нефтяных загрязнений с водной поверхности, а также последующее разделение нефти от воды и механических примесей.

Остановимся на размыве донных осадков в резервуаре. После размыва стационарной системой и предельной откачкой товарной нефти, дальнейшую зачистку размытых осадков осуществляют врезкой. Врезку делают вблизи днища резервуара, и с помощью временной насосной откачивают осадок до предельно возможного уровня. Установкой заглушек и закрытием задвижек резервуара изолируют от технологических трубопроводов. Вентиляцию газовоздушной смеси в резервуаре проводят до предельно допустимой взрывобезопасной концентрации (ПДВК=2100 мг/м3). После чего возможна разгерметизация резервуара – раскрытие люков-лазов и установка элементов системы механической очистки.

Рабочим агентом является подогретая вода с добавлением веществ, облегчающих размыв осадков и обеспечивающих требуемую очистку внутренних поверхностей резервуара. Буферный насос подает загрязненную жидкость на первую стадию разделения (вибросепаратор). Окончательный процесс отделения нефти от воды и механических примесей осуществляется в трехфазной центрифуге.

Однако и при механизированном способе очистки имеется риск возникновения взрыва и воспламенения резервуара.

Принципиальная схема очистки нефтяных резервуаров

Рисунок 1. Принципиальная схема очистки нефтяных резервуаров комплексом МегаМАКС

Учитывая, что нефть имеет низкий параметр взрывоопасности (нижний концентрационный предел распространения пламени НКПРП≈1,4 % об.), то в резервуаре при размыве может образоваться взрывоопасная концентрация. При наличии источника воспламенения может произойти взрыв.

Для устранения подобных сценариев чрезвычайных ситуаций необходимо строго соблюдать следующие правила безопасности:

  • — проверить исправность системы грозозащиты и заземления резервуара;
  • — размыв осуществляется направлением струи оператором под уровень размывания осадка;
  • — металлические оголовки размывающих устройств (рабочая пушка) должны иметь электрическую связь с корпусом заземленного резервуара для выравнивания потенциалов и исключения опасного разряда статического электричества;
  • — оператор должен быть в спецодежде и располагаться на безопасном расстоянии от очищаемого резервуара.

Однако наличие потенциальных опасностей показывает, что существует определенный риск реализации чрезвычайной ситуации в связи с нарушением по какой-либо причине рассмотренных мер безопасности. В результате взрыва возможно раскрытие резервуара, воспламенение находящегося в нем осадка и тепловое воздействие на оператора. Поэтому важно обоснованно определить безопасное расположение места оператора, управляющего комплексом МегаМАКС.

Определение зоны безопасного расположения оператора комплекса МегаМАКС

В качестве критериев опасного теплового воздействия принимаются тепловые нагрузки для людей ≥1400Вт/м2, для зданий ≥7500Вт/м2.v

Плотность теплового потока при пожаре разлива нефти принимается равной 80 кВт/м2 (таблица 1).

Таблица 1. Тепловой поток на поверхности факела от горящих разлитий

Вещество Тепловой поток, кВт/м2
Ацетон 80
Бензин 130
Дизельное топливо 130
Метанол 35
Аммиак 30
Керосин 90
Нефть 80
Мазут 60

Чтобы уменьшить риск возникновения подобных чрезвычайных ситуаций необходимо строго выполнять требования безопасного ведения работ по зачистке резервуара, а также обеспечить расчетно-определенное безопасное расстояние от очищаемого резервуара до пульта управления оператора.

Выводы

1. Показана возможность реализации сценариев взрыва и горения донных осадков при зачистке резервуара.

2. Рассмотрены меры безопасности, соблюдение которых обеспечит нормативно допустимый риск возникновения чрезвычайных ситуаций.

3. Расчетно-обосновано определено безопасное расположение оператора, управляющего автоматическим процессом очистки резервуара от донных осадков.