Udoskonalenie procesu dekontaminacji zbiorników magazynowych na ropę naftową

widok na rafinerię nocą

Zbiorniki magazynowe na ropę naftową wymagają okresowego czyszczenia – czy to z konieczności wykonania przeglądów technicznych czy z powodu zmiany magazynowanego surowca. Zbiorniki po opróżnieniu z ropy czyszczone są z toksycznych gazów i osadów, co wymaga zastosowania specjalistycznych technologii zwiększających bezpieczeństwo osób wykonujących ten proces. O tym jak spółka Climbex udoskonala automatyczną technologię czyszczenia ATC, by była bardziej przyjazna środowisku, opowiadają Dariusz Witkowski – prezes spółki Climbex oraz Piotr Stemporski – dyrektor operacyjny.

Projekt dekontaminacji

Spółka Climbex od 2018 roku, przy współfinansowaniu ze środków Unii Europejskiej przez NCBiR w ramach Programu Inteligentny Rozwój, realizuje projekt dekontaminacji zbiorników magazynowych na produkty ropopochodne. We wczesnej fazie badawczej jednoznacznie potwierdzono zasadność oraz efektywność nowatorskiej technologii rozwijanej przy współpracy Instytutu Nafty i Gazu z Krakowa oraz ekspertów z Politechniki Wrocławskiej. Projekt aktualnie wszedł w fazę rozwojową.

 – „Climbex od wielu lat specjalizuje się w automatycznym czyszczeniu zbiorników surowcowych, a duże doświadczenie w tej dziedzinie stało się pretekstem do udoskonalania stosowanych technologii i poszukiwania rozwiązań, które mogą być jednocześnie efektywne i wpisywać się w trendy obniżania emisyjności” – mówi Dariusz Witkowski, prezes zarządu 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 wytrącanych na dnie zbiornika jest bardzo różnorodny – generalnie zawierają 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. Osady zawierają dodatkowo węglowodory ciężkie oraz składniki nieorganiczne, jak piasek, rdzę i 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.

Wielkogabarytowe zbiorniki magazynowe po opróżnieniu z surowca wymagają czyszczenia z toksycznych oparów i osadów. Obecnie spółka Climbex stosuje w tym celu automatyczną technologię czyszczenia zbiorników ATC (Automated TankCleaning), która nie wymaga wchodzenia ludzi do wnętrza zbiornika. Obejmuje ona wieloetapowy proces, na który składają 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.

Metoda automatycznego czyszczenia (ATC), mimo że znacznie bezpieczniejsza niż tradycyjne metody ręczne, precyzyjna i szybka, posiada jeden słaby punkt, który dotyczy momentu wentylowania zbiornika. Wentylacja powietrzem jest konieczna, by panująca w zbiorniku atmosfera stężonych związków niebezpiecznych zamieniła się w atmosferę pozwalającą na bezpieczną pracę ludzi przed jego finalnym doczyszczeniem. Włazy remontowe są wówczas otwierane, a zanieczyszczone węglowodorami powietrze, przy użyciu wentylatorów, jest wyciągane ze zbiornika i emitowane do atmosfery. Mimo, że większość procesu jest realizowana z wykorzystaniem automatycznej aparatury z separacją surowca, wody i mediów odpadowych, to jednak końcowy etap doczyszczania muszą wykonać ludzie. Bez wentylacji zbiornika nie jest to możliwe. 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 członków ekipy czyszczącej. Proces wentylacji jest prowadzony aż do momentu, gdy poziom substancji niebezpiecznych osiągnie dopuszczalny poziom stężeń umożliwiających wejście ludzi do zbiornika.

Kierunki rozwoju wyznacza ekologia

Stale zaostrzane przepisy ochrony środowiska, jak również rosnąca świadomość ekologiczna klientów przesądzają o ograniczeniach stosowanych obecnie metod czyszczenia wielkogabarytowych zbiorników. Wymagania środowiskowe dotyczące emisji lotnych składników węglowodorowych do atmosfery są zawarte w dyrektywach Unii Europejskiej*

*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).

– „Przepisy środowiskowe obligują nas do poszukiwania metod ograniczających w znacznym stopniu emisję niebezpiecznych gazów” – komentuje Piotr Stemporski z Climbexu. „Podczas czyszczenia zbiorników, jak i innych instalacji rafineryjnych, przed otwarciem zbiorników i wystawieniem personelu na działanie szkodliwych oparów, należy upewnić się, 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” – dodaje Piotr Stemporski.

Ograniczenie emisji niebezpiecznych związków to ważny aspekt bezpieczeństwa względem personelu, całej infrastruktury przemysłowej klienta oraz środowiska. Stężenia zanieczyszczeń są sprawdzane za pomocą odpowiednich mierników lub aparatów laboratoryjnych, a zbiornik lub urządzenie pozostają zamknięte, dopóki nie zostaną osiągnięte zadowalające wyniki pomiarów. Obniżenie ilości zanieczyszczeń w oparach do akceptowalnego poziomu, pozwala na dalsze prace oczyszczania i remontowe zbiorników.

Integracja automatycznego czyszczenia z procesem dekontaminacji frakcji gazowych

W pracach projektowych wiele miejsca poświęcono na konstruowanie dysz rozpylających o unikalnej konstrukcji, umożliwiających prawidłową aplikację środka dekontaminującego we wnętrzu zbiornika. Ponadto opracowano dodatkowy proces wspomagający dotychczasowe automatyczne czyszczenie zbiorników magazynowych ropy naftowej. Ma on być realizowany w etapie końcowym i z wyeliminowaniem etapu, szkodliwej dla środowiska, wentylacji.

– „Proces usuwania toksycznej fazy gazowej w przestrzeni zbiornika o średnicy powyżej 50m wymaga silnie rozproszonego, przy pomocy specjalnych dysz, strumienia medium dekontaminującego. W celu uzyskania kompletnego wypełnienia zbiornika substancją czyszczącą badaliśmy wiele dysz o różnych konfiguracjach. Ponadto analizowano różne lokalizacje dysz z lancą, aby mogły współpracować z systemem ATC bez dodatkowej ingerencji w pokrywę górną zbiornika” – komentuje wyniki prac projektowych dyrektor Stemporski.

Procedurę obecnie stosowanego procesu czyszczenia zbiornika pokazano na rysunku 1, na którym zaznaczono miejsce wprowadzania dekontaminacji, docelowo zastępującej etap wentylacji zbiornika.

Schemat procesu automatycznego usuwania gazowych zanieczyszczeń ze zbiornika ropy

Rysunek 1 – Procedura procesu automatycznego usuwania gazowych zanieczyszczeń ze zbiornika ropy naftowej

Automatyczna technologia czyszczenia zbiorników ATC zostanie uzupełniona procesem dekontaminacji przy wykorzystaniu specjalnej lancy o unikalnej konstrukcji z odpowiednio dobranymi dyszami zintegrowanymi z dyszami systemu ATC.  Przetestowano i dobrano odpowiednie dysze, które przy odpowiednim ciśnieniu pozwoliły, aby ze strumienia cieczy dekontaminującej uzyskać równomierną strugę rozproszonego medium o zakładanym polu pokrycia.


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.

Eksperci
Dariusz Witkowski Climbex
Dariusz Witkowski

prezes zrządu, Climbex Sp. z o.o.

Piotr Stemporski Climbex
Piotr Stemporski

dyrektor operacyjny, Climbex Sp. z o.o.

Zapisz się do naszego newslettera!

Eksperci
Dariusz Witkowski Climbex
Dariusz Witkowski

prezes zrządu, Climbex Sp. z o.o.

Piotr Stemporski Climbex
Piotr Stemporski

dyrektor operacyjny, Climbex Sp. z o.o.