shadow

New Tank Cleaning Technology

Print Friendly, PDF & Email

تنظيف الخزانات بالطرق الحديثة :
Tank Cleaning Technolgy
المهندسة نسرين

مقدمة

crude Tankوجد أن تخزين النفط الخام يؤدي إلى ترسيب 1.5% من المواد العضوية و المواد غير العضوية مثل (الماء والصدأ و الرمل) هذه الترسبات تسمى مخلفات وهي مادة لزجة و أحياناً ما تكون صلبة توجد في الخزان بإرتفاعات متغيرة من بضع سنتيمترات إلى أمتار قليلة .الطرق الشائعة المستخدمة في الاستخلاص و التنظيف عالية التلوث وتميل إلى الخطورة و فوق ذلك كله فإنه ينتج عنه عدم استعمال الخزان لمدة طويلة ولا يمكن الاستفادة من الرواسب .

الطريقة الحديثة صديقة للبيئة و هي فعالة بحيث يمكن أن نسترجع من (90 % إلى 98%) من النفط الخام المتراكم أي أنه يمكن القول أننا نوفر ملايين الدولارات مع حماية للبيئة .

الطريقة الكلاسيكية:

 ان الخزانات النفطية Crude Oil tanks يتم تنظيفها عادة يدوياً بعد فتحها ودخول الاشخاص فيها. بالنسبة للمنتجات النفطية مثل النفثا والبنزين ووقود الطائرات وزيت الديزل فأن عملية التنظيف تكون سهلة في الغالب ولاتستغرق اكثر من 6- 12 ساعة للخزان الواحد، أما بالنسبة للخزانات المخصصة لخزن النفط الخام والنفط الاسود (زيت الوقود) فأن تنظيفها ليس صعبا فقط بل ويتطلب وقتاً طويلاً ويعتبر عملاً خطراً ومكلفاً ايضاً.

لذلك فأن فتح وتنظيف مثل هذه الخزانات لأغراض الفحص الهندسي والصيانة يؤجل عادة لأطول فترة ممكنة وغالباً مايتم التنظيف خلال فترات زمنية تتراوح مابين 8 – 12 سنة.

خزانات النفط الخام الكبيرة الحجم Large Crude Oil tanks تتراوح سعتها بين 30.000 و 120.000 متر مكعب (188.700-754.800 برميل). هذه الخزانات لها سقوف عائمة واقطارها تتراوح من (40-80  متراً) (120 – 240 قدم) وارتفاعاتها من (18-22 متراً) ) (55-66 قدم).

من المعروف في تنظيف خزانات النفط الخام ان تملأ الخزانات جزئياً بزيت الغاز (GAS OIL) بكمية (5000-15000 متر مكعب) (وتعادل على وجه التقريب 30000-90000 برميل) وذلك قبل فتح الخزان للتنظيف وبعد ان يتم تفريغه من محتوياته قدر الامكان.

يساعد زيت الغاز في إذابة كمية من النفط الخام الموجود في الترسبات المتبقية في اسفل الخزان مما يقلل من حجم هذه الترسبات المطلوب إزالتها (SLUDGE).

عندما يفتح الخزان للتنظيف يكون سمك طبقة الترسبات الموجودة في قعره بحدود (30-50 سم) في الغالب، وقد تزيد او تنقص حسب ظروف تشغيل الخزان ونوعية النفط الخام، وذلك يعادل ( 500-1500 متر مكعب) حجماً من الترسبات وتزال بالطريقة اليدوية بإدخال الأشخاص الى داخل الخزان واستخدام الادوات البسيطة المعروفة وترمى خارج الخزان في مكان مناسب بعد عمل حفر لها خارج منطقة الخزانات وتطمر بطريقة سليمة أو تنقل الى مناطق بعيدة.

يستخدم الماء بكميات كبيرة مع كميات إضافية من زيت الغاز لإكمال عملية التنظيف اليدوية. يتم التخلص تدريجياً من مزيج الماء والترسبات المتبقية وذلك بنقلها الى اقرب مصفى لغرض معالجتها واستخلاص كميات النفط الخام وزيت الغاز الموجودة فيها بعد ان تضخ إلى احواض خاصة حيث يتم تصريف المياه المعزولة ويسحب النفط الطافي على السطح الى خزانات النفط الخام ويتم التخلص من باقي الترسبات التي تكون عادة مواد صلبة، وتستغرق هذه العملية بمجملها بحدود (5-16 اسبوعاً).

مع الوقت تم إدخال بعض التطوير على العملية وذلك باستخدام بعض المعدات الميكانيكية والمواد الكيمياوية لغرض تقليل كميات الترسبات عن طريق بقاء اكبر كمية ممكنة من النفط الخام في الخزان وجزء من الترسبات في حالة عالقة او ممزوجة مع مخزون النفط في الخزان كي يكون بالإمكان سحبها مع النفط الخام الى الخارج.

إلا أن تلك المحاولات لم تصل الى الهدف المنشود أو أنها لم تحقق نجاحاً كاملاً. ومن النتائج السلبية لهذه المحاولات هو انتقال جزء من الترسبات مع النفط الخام الى خزانات اخرى نظيفة او الى معدات إزالة الأملاح من النفط الخام ((DESALTERS  مما يؤدي الى اختلال عملها، وكذلك الحال بالنسبة للمبادلات الحرارية  والأفران والأنابيب والتوصيلات المختلفة والأجزاء السفلية من أبراج التقطير في المصفى (DISTILATION COLUMN). وحيث أن كميات كبيرة من زيت الغاز تستخدم في عمليات التنظيف فقد يتطلب معالجة هذه الكميات داخل المصفى لغرض الاستفادة منها. وعندما يكون المصفى شغالاً بالطاقة القصوى أو قريباً من الطاقة القصوى فأن إعادة معالجة تلك الكميات الملوثة من زيت الغاز سوف ينعكس بشكل سلبي على ادائية المصفى وخطة التشغيل والانتاج.

الطريقة الحديثة Modern tank Cleaning

نظراً لوضع تعليمات جديدة لدى بعض الدول المتقدمة لغرض فحص خزانات النفط الخام Crude Oil tanks Inspection لضمان السلامة في التشغيل فأنه يتوجب تنظيف وفتح هذه الخزانات خلال فترات متقاربة نسبياً من (4-6 سنوات). ومما دفع بعض الشركات النفطية الى ايجاد طرق أكثر فاعلية لغرض تقليص الوقت المطلوب لتنظيف الخزان وبالتالي توفير مبالغ لابأس بها كانت تهدر بسبب تكاليف عملية التنظيف وعزل الخزان خارج الخدمة.

من الجدير بالذكر أن بعض الشركات النفطية درست أساليب وخيارات متعددة وجد معضمها أكثر كلفة من الطريقة اليدوية رغم إدخال أساليب متطورة نسبياً ميكانيكياً وكيمياوياً.

خلال الأعوام 1991 و1993 قامت إحدى الشركات الدانيماركية بتطوير اسلوب جديد في تنظيف خزانات النفط الخام يعتبر نقطة تحول في هذا المجال وخاصة بالنسبة للخزانات الكبيرة وذلك باستخدام منظومة اطلق عليها (Blabo System). تعمل هذه المنظومة بمبدأ الجمع بين عمليتي التنظيف والفصل لمكونات الترسبات وفي آن واحد، ويكون الناتج ثلاثة مكونات رئيسية هي النفط النظيف (المواء الهيدروكاربونية)، الماء النظيف والمواد الصلبة ( مواد غير عضوية).

تتلخص الطريقة الجديدة باستعمال منظومة سهلة الحركة تعتمد على استخدام الطاقة الكهربائية والبخارية، وتدوير الترسبات النفطية المعالجة (Treated Sludge) لتقوم مقام (الوسط) (Medium) المستخدم في التنظيف. بإمكان هذه الطريقة إزالة وفصل (150-300 متر مكعب) يومياً من الترسبات.

الجزء الأول من هذه المنظومة يوضع في داخل الخزان المطلوب تنظيفه ويتكون من عدة رؤوس تنظيف خاصة الصنع على شكل نافورات دوارة “Rotating Jet Heads”. توجه هذه الرؤوس النافورية في أماكن خاصة داخل الخزان من خلال فتحات خاصة في الخزان بحيث يمكن لوصول الى كافة أجزاء الخزان الداخلية بواسطة نافورات الترسبات النفطية الساخنة.

هذه النافورات الدوارة موصولة بالجزء الثاني من المنظومة (شكل رقم2) ويكون خارج الخزان، وهو خاص بتدوير السائل النفطي ويتألف من المضخات والمرشحات والمبادلات الحرارية والسايكلونات المخروطية “Hydrocyclones”، حيث يتم معالجة وتسخين الترسبات بشكل يسمح بتدويرها داخل الخزان من خلال النافرورات الدوارة “RJHs”.

بهذه الطريقة تتحول الترسبات الى حالة سائلة قابلة للضخ والتدوير والفصل الى المكونات التي سبق ذكرها.

الجزء الثالث من المنظومة مخصص للفصل: “Separation Module”. يحوي سايكلونات وصبابات (Decanters) ومعدات الطرد المركزي ذات السرعة العالية:

“High-Speed Centrifuges” والتي تفصل النفط والماء والمواد الصلبة من مجمل الترسبات النفطية، قبل تشغيل النافورات يتم ازاحة هواء الخزان بالنيتروجين أو الغاز الجاف الحلو لطرد الاوكسجين بحيث تبقى النسبة بحدود 7- 8% حجماً.

بعد ان تتم عملية سحب الترسبات من الخزان ومعالجتها بالأسلوب آنف الذكر، تبدأ عملية الغسل بالماء الحار وباستخدام النافورات، بعدها يتم فتح الخزان لغرض الفحص الهندسي أو لاغراض الصيانة.

إن خزانا يحوي 1500 متر مكعب من الترسبات النفطية من (75-85%) حجماً مواد نفطية و (10-15%) حجماً ماء و (5-10%) حجماً مواد صلبة غير عضوية، تستغرق عملية تنظيفه عادة بالاسلوب الجديد مابين (12-16) يوماً بينما يتطلب ذلك (5-8) أسابيع بالطرق اليدوية.

بإتباع الطريقة اليدوية التقليدية أن (65-75 %) حجماً يستخلص كنفط و (600 -800 متر مكعب) يتم التخلص منها، بينما بالطريقة الجديدة (بلابو) فأن (97- 99 %) حجماً من النفط يتم استخلاصه والباقي حوالي (200 متر مكعب) يتم التخلص منه (Disposal)، أي أن كمية المواد الصلبة هذه تنخفض بنسبة (60 – 80%) وأن نوعية النفط المستخلص تكون غالباً نوعية جيدة أو عالية الجودة، ويمكن اعطاء المزيد من التفاصيل عن عملية الـBlabo كالآتي:

يتم بناء وحدات عملية Blabo الى حوالي 20 قدماً من الحاويات، ممايتيح النقل المباشر والقدرة على المناورة الامثل. ويشمل النظام وحدات الشفط واعادة تدوير وقشط وفصل. غيرها من الوحدات الاحتياطية الاختيارية مثل مكتب/ مختبر الصهاريج، ادراج مولد الغاز والبخار، ومولد الطاقة المتاحة .

1- التعبئة

تبدأ عملية تركيب المعدات وفقاً لخطة شاملة من خلال موافقة الجهة المعنية. يتم تعيين وحدات الشفط، اعادة التدوير، الفصل والقشط، بالاضافة الى المعدات المساعدة المطلوبة، وحتى في الامتثال للانظمة السائدة بشأن المناطق الخطرة.

2- الخزان المغطاة

لتجنب خطر الانفجار، يتم حقن غاز خام، الامثل غاز النتروجين، في الخزان قبل البدء بعملية التنظيف لتقليل نسبة الاوكسجين الى اقل من 8 %، يتم الاحتفاظ بهذا المستوى في جميع مراحل عملية التنظيف بالكامل.

3- فوهات تنظيف الخزان

اعتماداً على قطر الخزان، يتطلب تثبيت عدد من الفوهات في السقف اما من خلال الثقوب الموجودة او صنع اداة مبرمة جديدة (safe tap). صممت خصيصا كناسات فوهة واحدة لاستخدام اعادة تدوير النفط كأشعار للتنظيف الابتدائي، ضغط واطئ، تكنولوجيا تدفق بحجم عالي يجعل العملية فعالة للغاية.

4- إزالة الترسبات

استخلاص الهيدروكاربونات Hydrocarbon Extraction وعملية التنظيف تبدأ بإزالة الترسبات. تبعاً لطبيعة وتعقيد الترسبات، فمن المعتاد ان استخدام النفط الخام كقاطع تماماً لبدء بتسييل الترسبات. يؤخذ الترسبات من وحدة الشفط ويمر خلال المرشحات لتنظيفه من الاجسام الغريبة قبل الدخول الى وحدات الشفط خزان الفراغي،وان وجدت غازات يعاد الى الخزان.

ثم يتم ضخ النفط الى وحدة اعادة التدوير حيث تتغذى من خلال دوامة الهيدرات لفصل جزيئات الصلبة الثقيلة من وحدة اعادة التدوير.

المضخة المعززة(المساعدة) ترجع النفط الانظف من خلال فتحات التدفق في الخزان حيث يتم استخدامه لتسييل اكثر للترسبات.

5- التنظيف

الفتحات تعلب دوراً حيوياً في عملية التنظيف. يمكن برمجة فتحات التدفق عن طريق (PLC) للتركيز على المجالات التي تتطلب ازالة الترسبات بكثافة اكثر. يتحكم وحدة الهيدروليك بالسرعة والحركة. عملية خلط القاطع تماماً مع الترسبات مستمرة الى ان تتم ازالة كل الرواسب.

عملية Blabo هي آلية ولاتدخل الافراد في الخزان قبل او خلال فترة التنظيف. سهل التشغيل، يقوم Blabo برصد العاملين المدربين ( المصدقة باستخدام الشركات العامة المحدودة القريبة من لوحات التحكم في وحداتهم).

6- عزل واستخلاص النفط

اذا كان النفط من الجزء السفلي من الدوامية يطابق مواصفات الجهة المعنية يتم ضخها مباشرة الى خطوط الانابيب. ينبغي العديد من المعالجة للنفط، تستخدم وحدة الفصل. فصل الترسبات في وقت واحد مع ازالة الترسبات ويفصل النفط النظيف والمواد الصلبة والماء. Blabo يسترد مايقارب 100% من الهيدروكاربونات.

هناك مرحلتين للعزل، الاول فصل سائل/ المواد الصلبة تجري في المصفاة حيث تتم ازالة المواد الصلبة من النفط. المواد الصلبة تترسب في قرص الوعاء للتخلص منها او للمعالجة اذا لزم الامر. النفط المستخلص لايزال يحتوي على الماء، ويتم عزل المزيد من الماء عن النفط عن طريق عازل عالي السرعة (كما في الوحدة) يمكن ضخ النفط النظيف الى خطوط الانابيب في حين يمكن ضخ المياه مباشرة الى مرافق معالجة المياه المحلية. تستخدم المبادلات الحرارية لتسهيل عملية العزل.

مشغلوا Cinatra يقومون باختبار عينات بانتظام لضمان فصل النفط المطابقة لمواصفات الجهة المعنية.

7- مياه الغسيل النهائي

في هذه المرحلة، لايوجد اي رواسب متبقية في الخزان، فقط طبقة صغيرة من السائل التي قد تحتوي رواسب (رمال، الصدأ) على القاع والجدران وبعض النفط.

لتنظيف الخزان تماماً، ماء الغسيل تحتاج الى وحدة القشط في هذه العملية. يتم تقديم المياه العذبة عن طريق الفتحات وضخها من خلال وحدة القشط حيث يؤدي لوحات المندمجة الى اخر فصل للمياه عن النفط. يتم قشط النفط ويعاد الى صاحب الخزان كما يستخلص النفط، ويتكرر هذه العملية الى ان يتم عدم ترك النفط في الخزان.

8- التهوية

بعد غسل الماء، يتم فتح بالوعة للتنفيس عن الخزان. بمجرد ان يطابق جو الخزان مع ضوابط السلامة، الافراد احرار في الدخول. ربما، مع ذلك يكون من الضروري ازالة بعض الرمال والصدأ يدوياً بحيث يمكن للخزان ان تعد للصيانة والاعمال الحارة.

انظر كيف يمكن لنظام Blabo  ينظف صهريج الخزان بفعالية ويستخلص ترسبات النفطية في وقت واحد.

متابعة العملية برمتها من تركيب وحدات Blabo، تركيب الفتحات، تنظيف ، ازالة الرواسب، غسل، استخلاص النفط…الخ والى مياه الغسيل النهائي.

كنت متشككاً في البداية من هذه العملية ونتائجها، ولكن بناءاً على نظرة داخلية للمرة الاولى وفي مستوى النظافة وكمية النفايات مقابل استرداد المنتج، انا الآن مؤمن وادافع عن الشركة.

الأهداف التي تحققها هذه الطريقة :

  • استرجاع كمية كبيرة من النفط الخام من المخلفات المتراكمة .
  • تقليل كمية المخلفات الموجودة في الخزانات للحد الأدنى و ذلك يسهل عملية الكشف عليها و صيانتها.
  • أيضاً لتحقيق الأمور التالية:
  • الحماية والعمل المنظم
  • حماية البيئة
  • عدم استعمال المواد الكيميائية أو الحفازات .
  • عملية فعالة و سريعة
  • أقل تكلفة .

مميزاتها :

 بدون تلوث :

1-  معالجة دائرية مغلقة .
2-  النفط المسترجع من الرواسب والمخلفات تضاف إلى النفط الخام .
3-  المخلفات المترسبة في نهاية العملية قليلة جداً بالنسبة لحجمها قبل المعالجة .

لا تحتاج إلى :

1-  إضافة أي مواد كيميائية .
2-  تسخين النفط الخام قبل بدء العملية .
3-  حقن أي غازات طبيعة .

السلامة والحماية 

  •  – لا يوجد عمال داخل الخزانات .
    –  لا توجد أخطار تؤدي إلى إنفجارات .

 تخفيض التكاليف :

1-  اختصار الوقت (عدم تعطيل الخزان لمدة طويلة).
2- لا تحتاج إلى خزان إضافي (للخدمة) في العملية .
3- استرجاع المواد الهيدروكربونية ذات القيمة العالية .
4- المخلفات النهائية أقل بأكثر من عشر مرات من المخلفات في البداية .
5- استرجاع سعة الخزان الأصلية.

الكفاءة :

1- نظام بسيط يقوم بمهمة كبيرة .
2- هذه الطريقة أسرع ثلاث مرات من الطريقة التقليدية .
3- طريقة العمل بسيطة مع عدم إخراج الخزانات عن العمل لمدة طويلة .
4- هذه الطريقة تسمح لنا بعد ذلك متابعة و الكشف على الخزانات بطريقة منظمة و جيدة .

طريقة العمل من التحاليل التمهيدية إلى المرحلة النهائية :

ما قبل العملية : –

1- حساب حجم المخلفات المترسبة في الخزان .
2- تحليل نوعي للمخلفات المترسبة .
3- تحديد خواص النفط الخام .

لكل طن نحصل عليه من هذه الطريقة فإننا نستطيع توفير ما يلي :
النفط المسترجع (المسترد) 60 دولار أمريكي لكل برميل أي 480 دولار أمريكي لكل طن .
تكاليف حرقه أو دفنه 200 دولاراً أمريكياً لكل طن . أي أننا نوفر 680 دولاراً أمريكياً لكل طن .

حماية البيئة الصحية

  • لا يوجد عمال داخل الخزان خلال العملية (دائرة مغلقة )
  • لا يوجد طور غازي .
  • الغاز المتبخر في الهواء الجوي أقل بكثير مما هو مسموح به
  • لا يوجد ماء مختلط بالنفط بعد العملية .
  • لا توجد مخاطر إنفجارات. كما انها تطابق وتتمشى مع متطلبات البيئة والسلامة.Tank Cleaning