EP1293267A2 - Fluidising lances and their arrangement - Google Patents
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- EP1293267A2 EP1293267A2 EP02027386A EP02027386A EP1293267A2 EP 1293267 A2 EP1293267 A2 EP 1293267A2 EP 02027386 A EP02027386 A EP 02027386A EP 02027386 A EP02027386 A EP 02027386A EP 1293267 A2 EP1293267 A2 EP 1293267A2
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- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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- B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
- B08B9/093—Cleaning containers, e.g. tanks by the force of jets or sprays
- B08B9/0933—Removing sludge or the like from tank bottoms
Definitions
- the invention relates to a liquefaction lance for one of essentially identical liquefaction lances constructed arrangement for liquefying large on the bottom Sediments deposited in liquid containers but soluble in the same liquid or thickenings, e.g. when storing crude oil or other liquid Petroleum products are created.
- the crude oil extracted from the ground in the extraction of crude oil is initially without any treatment in storage tanks, the crude oil tanks, with large Capacity stored and kept ready for distribution.
- the service life of the oil in such containers are usually long enough that considerable deposits accumulate Above all, crude oil sludge can collect at the bottom of the same container.
- the fat this thickened crude oil layer deposited on the ground is often more than one Meter.
- This thickened mass which consists of up to 90% of thickened crude oil, can with the introduction of hydrodynamic energy in the form of injected fresh Crude oil liquefied in the same and, for example, immediately the processing process (e.g. refining).
- US Pat. No. 4,828,625 describes a method and apparatus for eliminating Sediments in crude oil tanks described, in which crude oil immediately above the Sediment layer and that according to the profile of the sediment over special liquefaction lances are injected.
- the specified procedure is required due to hydrodynamic losses on the type of feed and distributors and for the operation of the special liquefaction lances an enormously high pumping capacity at 1000 gallons per minute per pump through the supply lines. at This process means 4 times 1000 gallons, which is over 16,000 liters of crude oil pumped into the container per minute.
- Such pumps with their aggregates are weighing several tons and must be operated by specialists.
- the crude oil is injected into the sediment layer in all three Process with either rotating or non-rotating liquefaction lances, which through the openings in the floating lid of the crude oil tanks, in which the stilts normally support to support the lid on the Tank bottom are introduced.
- These hollow leading the crude oil to be injected Lances are essentially vertical in the manner described above Openings are inserted and their lower end with the nozzles in the for the procedure brought necessary position. Your other end protruding from the top of the container is can be connected to a feed line through which feed line is liquid under pressure is feedable.
- the feed system essentially contains feed lines, a central pump and a suction point.
- a main feed line connects the suction point to one
- a central pump stationed outside the tank which generates the pressure that is required to inject the crude oil through the lances.
- At least one additional line is laid on the floating cover and at the end with at least a distribution fitting.
- At this at least one distribution valve are more Lines coupled. The other ends of these lines are roughly even Spaces positioned on the floating lid and in turn with distribution fittings stocked. Again, several lines are connected to each distribution valve connected and the other ends, if not another distribution to others Lines is necessary to the upper ends of the floating protruding from the Lances coupled.
- a feeding system which consists of several hierarchies of There are supply lines and a central one located outside the tank Pump is connected, has major disadvantages. Firstly, for big ones Tanks up to 100 meters in diameter and at least many hundreds of meters of pipes be relocated, which means a very large amount of work and material and up the process has significant adverse effects.
- the hydrodynamic Resistance in this very long feed system causes a large one Amount of energy from the central pump for the transportation of the crude oil through it Lines must be used.
- a leak somewhere in the pipe system affects negative on the whole device. The closer the leak is to the pump, the more the disruption is perceived to be greater in the overall network.
- a feeding system which for is designed for a tank of 50 meters in diameter, a device for one Tank with a diameter of 100 meters, which needs a lot more lances, no longer with can supply enough pressure.
- the pump size must match the respective Tank size can be adjusted. This leads to pumps of different sizes Must be available to sludge tanks of different sizes can, which in turn is associated with high costs.
- autonomous are modular combinable liquefaction lances, which have their own suction point and advantageously their own Pump and feed system have a facility compiled, which e.g. in patent documents EP-160805 and PCT / CH97 / 00152 mentioned methods reliably and without the previously explained Disadvantages of the procedures described in these patents.
- the liquefaction lance according to the invention essentially comprises Means for injecting the liquid and at least a suction point. It is possible to use an appropriate number of im essentially identical liquefaction lances according to the invention any desired tank size to be treated without providing a device specifically designed for each type of tank to have to.
- the liquefaction process can be carried out with a certain number of liquefaction lances according to the invention are carried out.
- the feed pump which advantageously integrated in the condensing lance can be done in the shortest possible way the suction point with the injection point connect. It goes without saying that with such an arrangement a lot fewer lines have to be laid than with the conventional, previous described central feed systems.
- a modular liquefaction plant On Another advantage of a modular liquefaction plant is that its system redundancy is guaranteed redundancy of the system. falls a liquefaction lance during the operation of the system, so it can quickly and without interruption the entire process can easily be replaced by a spare lance.
- FIG. 1 shows a schematic representation of the procedure for injecting liquid into a circular flow layer 5 to be moved of a cylindrical crude oil tank 1 with a central axis 34 as a flow center around which the fluid located in the moving layer 6 rotates in a circular manner.
- Liquefaction lances 10 are immersed in the tank 1 through the surface of the liquid. These liquefaction lances extend into the area of the bottom of the tank 1.
- the liquefaction lances 10 have rows of nozzles 11 arranged one above the other, which rows of nozzles extend from the end of the liquefaction lances 10 facing the tank bottom to the shear surface 3.
- the nozzles take on the function of kinetic energy sources.
- liquefaction lances 10 evenly on a concentric circle arranged to the tank surface.
- the liquefaction lances 10 are oriented in such a way that the axis of the nozzles 11 is essentially tangential to the surface of the tank is directed.
- the openings of the nozzles 11 are in the direction of movement of the circular flow directed.
- the ends of the liquefaction lances protruding from the tank are included can be connected to a known feed system, which is shown schematically in FIG. 1 by feed lines 20, a distributor 29, a pump 26 and a suction point 21 in the area of the moving Circular current layer 6 is shown. It is thus possible to remove liquid from the circuit current layer to suck it off and pump 26 into the individual liquefaction lances 10 to pumps, where they through the nozzles 11 back into the moving layer 5 can be injected.
- the fluid 2 which is pumped through a nozzle, generates a liquid jet which is represented by the directional arrow 36 in the drawing.
- the liquid is injected into the kinetic energy by injecting the liquid Layer 6 introduced that essentially after a constant pump output stationary circuit current develops for some time.
- the arrangement and number of liquefaction lances 10 shown in FIG. 1 only shows the principle of creating a circular current layer. Crude oil tanks usually have a diameter between approx. 30 and 100m. It goes without saying that at such dimensions much more liquefaction lances to create a circular flow layer must be used, but also how essential an energy-saving Pumping is as soon as you have to process such enormous amounts of fluid.
- FIG. 2 schematically shows an exemplary embodiment of liquefaction lances 10 according to the invention which have integrated suction points 21.
- the two suction lance elements shown are operated with a common pump 26.
- the suction point 21 is designed here so that it is designed as a tube in which tube the liquefaction lance 10 can be carried out or is permanently installed.
- the liaison office 17 between the condensing lance and the intake pipe 21 can either be fixed, e.g. sealed by a weld seam or by a suitable non-material fit Seal to be executed.
- the liquefaction lance longitudinally displaceable integrated into the intake pipe relative to the intake pipe become.
- the end of the intake pipe directed towards the inside of the tank can with one device - e.g. with a sieve - which is the inflowing Fluid 2 filters to a certain extent and prevents solid foreign objects get into the pump 26 via the suction line 22.
- FIG. 3 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a liquefaction lance with an integrated suction point.
- the liquefaction lance 10 can be constructed modularly. It then essentially consists of the lance end part 15 in which the rotatable or fixed nozzles 11 are integrated, one or more lance extensions 14, if these are required at all, and the lance head 13, in which the suction pipe 21 with the suction openings 12 and the connecting element 18 - shown here as flange 18 - and the upper end of the lance tube 10, which is integrated in the suction tube 21 and is provided at its upper end with a connecting element 19.
- the fluid to be sprayed through the nozzles 11 in the lance end part 15 is through the Suction openings 12 sucked, flows through the suction area 16 to the connecting element 18, via a possibly interposed feed line 22 into the Suction opening of the pump 26.
- the pump 26 pumps the fluid through a possibly intermediate conveyor line 20 - not shown in the figure - in the upper Part of the liquefaction lance, from where it enters the lance end part 15 via the lance tube and is pressed out of the nozzles 11
- the suction openings 12 can be designed so that particle sizes could damage the pump 26 or otherwise obstruct the injection cannot get into the suction space 16 at all. This can e.g. through narrow slits, correspondingly small holes or a corresponding screen grille in front of the openings be accomplished.
- the pump 26 can be placed directly on the floating lid and through delivery lines 20 and 22 are connected accordingly with the connecting elements 18 and 19.
- the pump 26 can also be connected directly to a corresponding connecting element 18 or directly to the corresponding connecting element 19 (as shown in FIG. 6b) be connected.
- liquefaction lance 10 has a modular structure, there are at the corresponding connection points appropriate relatively tight connection means attached, which relatively are easily separable.
- a liquefaction lance 10 constructed in this way allows the operator the sludge plant an optimal adjustment of the lance length to the respective Requirements. This also avoids that a defective part on the Liquefaction lance leads to failure of the entire liquefaction lance, since the unit with the defect can easily be replaced by a spare part.
- liquefaction lance can be assembled from cheap steel. No special precision of the individual components is necessary.
- FIG. 4 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a liquefaction lance with an integrated suction point.
- a drive unit 27 for example an electric motor, is coupled to the upper end of the liquefaction lance 10 protruding from the stilt opening.
- the drive shaft 32 of the drive unit is coupled to a transmission shaft 28 which drives at least one liquid screw or turbine 31.
- the drive shaft or the at least one screw or turbine 31 are rotatably mounted on the bearing block 33.
- the fluid is through the top of the pump screw or turbine 31 suction openings 12 located in the lance tube of this screw or turbine 31 sucked in and accelerated downwards and out of the at least one nozzle 11 pressed out lower end of the liquefaction lance 10. It goes without saying that all suction openings in the lance tube are immersed in the fluid must be located.
- FIG. 5 shows the schematic representation of a partial liquefaction system or liquefaction device on a tank, which is constructed from a correspondingly required plurality of liquefaction lances with an integrated suction point according to FIGS. 3 and 4 and is driven by an electrical energy source 40 with relatively thin feed lines from outside the tank becomes.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verflüssigungslanze für eine aus im wesentlichen identischen Verflüssigungslanzen aufgebauten Anordnung zum Verflüssigen von am Boden von grossen Flüssigkeitsbehältern abgelagerten, aber in derselben Flüssigkeit löslichen Sedimenten oder Verdickungen, wie sie z.B. beim Lagern von Rohöl oder anderen flüssigen Erdölprodukten entstehen.The invention relates to a liquefaction lance for one of essentially identical liquefaction lances constructed arrangement for liquefying large on the bottom Sediments deposited in liquid containers but soluble in the same liquid or thickenings, e.g. when storing crude oil or other liquid Petroleum products are created.
Das in der Rohölgewinnung aus dem Boden geförderte Rohöl wird zunächst ohne irgendwelche Behandlung in Vorratsbehältern, den Rohöltanks, mit grossem Fassungsvermögen gelagert und zur Verteilung bereit gehalten. Die Standzeiten des Öls in derartigen Behältern sind meist lang genug, dass sich beträchtliche Ablagerungen an Rohölschlamm vor allem am Boden derselben Behälter ansammeln können. Die Dicke dieser am Boden abgelagerten verdickten Rohölschicht beträgt nicht selten über einen Meter. Diese eingedickte Masse, welche bis zu über 90% aus verdicktem Rohöl besteht, kann unter Einbringung von hydrodynamischer Energie in Form von eingedüstem frischem Rohöl im selben wieder verflüssigt und bspw. unverzüglich dem Bearbeitungsprozess (z.B. raffinieren) wieder zugeführt werden.The crude oil extracted from the ground in the extraction of crude oil is initially without any treatment in storage tanks, the crude oil tanks, with large Capacity stored and kept ready for distribution. The service life of the oil in such containers are usually long enough that considerable deposits accumulate Above all, crude oil sludge can collect at the bottom of the same container. The fat this thickened crude oil layer deposited on the ground is often more than one Meter. This thickened mass, which consists of up to 90% of thickened crude oil, can with the introduction of hydrodynamic energy in the form of injected fresh Crude oil liquefied in the same and, for example, immediately the processing process (e.g. refining).
In den Patentdruckschriften EP-0'160'805 und PCT/CH97/00152 sind Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen beschrieben worden, mit denen derartige Sedimente in Rohöltanks oder ähnlichen Lager- oder Transportbehältern in eine wiederverwertbare Form gebracht werden. Zu diesem Zwecke werden gemäss diesen Druckschriften durch Eindüsen von Rohöl unmittelbar über oder in der Sedimentschicht spezielle in diesen Druckschriften beschriebene Strömungsverhältnisse geschaffen, welche ein sukzessives, teilweises Auflösen und Resuspendieren der Sedimentschicht zur Folge haben.In the patent documents EP-0'160'805 and PCT / CH97 / 00152 methods and the corresponding devices have been described with which such sediments in crude oil tanks or similar storage or transport containers in a recyclable Be brought into shape. For this purpose, according to these publications Injecting crude oil directly above or in the sediment layer special in it Described flow conditions created which a successive, partial dissolution and resuspending of the sediment layer result.
Ferner ist in der US-4'828'625 ein Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Sedimenten in Rohöltanks beschrieben, bei welchem Rohöl unmittelbar über der Sedimentschicht und zwar entsprechend dem Profil des Sediments über spezielle Verflüssigungslanzen eingedüst wird. Das angegebene Verfahren benötigt wegen hydrodynamischer Verluste über die Art der Zuführung und der Verteiler und zum Betrieb der speziellen Verflüssigungslanzen eine enorm hohe Pumpleistung, die mit 1000 Gallonen pro Minute je Pumpe durch die Zuführleitungen angegeben ist. Bei diesem Verfahren werden also 4 Mal 1000 Gallonen, das sind über 16'000 Liter Rohöl pro Minute in den Behälter gepumpt. Solche Pumpen mit ihren Aggregaten sind mehrere Tonnen schwer und müssen durch Spezialisten betrieben werden.Furthermore, US Pat. No. 4,828,625 describes a method and apparatus for eliminating Sediments in crude oil tanks described, in which crude oil immediately above the Sediment layer and that according to the profile of the sediment over special liquefaction lances are injected. The specified procedure is required due to hydrodynamic losses on the type of feed and distributors and for the operation of the special liquefaction lances an enormously high pumping capacity at 1000 gallons per minute per pump through the supply lines. at This process means 4 times 1000 gallons, which is over 16,000 liters of crude oil pumped into the container per minute. Such pumps with their aggregates are weighing several tons and must be operated by specialists.
Das Eindüsen des Rohöls im Bereich der Sedimentschicht geschieht in allen drei Verfahren entweder mit rotierenden bzw. mit nichtrotierenden Verflüssigungslanzen, welche durch die im Schwimmdeckel der Rohöltanks angebrachten Öffnungen, in welchen sich normalerweise die Stelzen zur Abstützung des Deckels auf dem Tankboden befinden, eingeführt werden. Diese hohlen, das einzudüsende Rohöl führenden Lanzen, werden im wesentlichen in vertikaler Richtung in die oben beschriebenen Öffnungen eingeführt und ihr unteres Ende mit den Düsen in die für das Verfahren notwendige Position gebracht. Ihr anderes, oben aus dem Behälter ragendes Ende ist mit einer Zuleitung verbindbar, durch welche Zuleitung unter Druck Flüssigkeit zuführbar ist.The crude oil is injected into the sediment layer in all three Process with either rotating or non-rotating liquefaction lances, which through the openings in the floating lid of the crude oil tanks, in which the stilts normally support to support the lid on the Tank bottom are introduced. These hollow leading the crude oil to be injected Lances are essentially vertical in the manner described above Openings are inserted and their lower end with the nozzles in the for the procedure brought necessary position. Your other end protruding from the top of the container is can be connected to a feed line through which feed line is liquid under pressure is feedable.
Das Zuführsystem beinhaltet im wesentlichen Zuführleitungen, eine zentrale Pumpe und eine Ansaugstelle. Eine Hauptzuführleitung verbindet die Ansaugstelle mit einer bspw. ausserhalb des Tanks stationierten zentralen Pumpe, welche den Druck erzeugen soll, der zum Eindüsen des Rohöls durch die Lanzen erforderlich ist. Mindestens eine weitere Leitung wird auf den Schwimmdeckel verlegt und am Ende mit mindestens einer Verteilarmatur bestückt. An diese mindestens eine Verteilarmatur werden weitere Leitungen gekoppelt. Die anderen Enden dieser Leitungen werden in etwa gleichmässigen Abständen auf dem Schwimmdeckel positioniert und ihrerseits mit Verteilarmaturen bestückt. Wiederum werden an jede Verteilarmatur mehrere Leitungen angeschlossen und die anderen Enden, wenn nicht noch eine Verteilung auf weitere Leitungen notwendig ist, an die oberen, aus dem Schwimmdeckel ragenden Enden der Lanzen angekoppelt. The feed system essentially contains feed lines, a central pump and a suction point. A main feed line connects the suction point to one For example, a central pump stationed outside the tank which generates the pressure that is required to inject the crude oil through the lances. At least one additional line is laid on the floating cover and at the end with at least a distribution fitting. At this at least one distribution valve are more Lines coupled. The other ends of these lines are roughly even Spaces positioned on the floating lid and in turn with distribution fittings stocked. Again, several lines are connected to each distribution valve connected and the other ends, if not another distribution to others Lines is necessary to the upper ends of the floating protruding from the Lances coupled.
Es ist leicht einzusehen, dass ein Zuführsystem, welches aus mehreren Hierarchien von Zuführleitungen besteht und mit einer ausserhalb des Tanks sich befindenden zentralen Pumpe verbunden ist, gewichtige Nachteile aufweist. Zum einen müssen für grosse Tanks von bis zu 100 Metern Durchmesser mindestens viele hundert Meter Leitungen verlegt werden, was ein sehr grosser Arbeits- und Materialaufwand bedeutet und auf das Verfahren signifikante nachteilige Auswirkungen ausübt. Der hydrodynamische Widerstand in diesem sehr langen Zuführsystem bewirkt, dass eine grosse Energiemenge von der zentralen Pumpe für den Transport des Rohöls durch diese Leitungen aufgewendet werden muss. Ein Leck irgendwo im Leitungssystem wirkt sich auf die ganze Vorrichtung negativ aus. Je näher das Leck an der Pumpe ist, desto grösser wird die Störung im Gesamtverbund wahrgenommen.It is easy to see that a feeding system, which consists of several hierarchies of There are supply lines and a central one located outside the tank Pump is connected, has major disadvantages. Firstly, for big ones Tanks up to 100 meters in diameter and at least many hundreds of meters of pipes be relocated, which means a very large amount of work and material and up the process has significant adverse effects. The hydrodynamic Resistance in this very long feed system causes a large one Amount of energy from the central pump for the transportation of the crude oil through it Lines must be used. A leak somewhere in the pipe system affects negative on the whole device. The closer the leak is to the pump, the more the disruption is perceived to be greater in the overall network.
Fällt die zentrale Pumpe aus, so kann das ganze Verfahren nicht zu Ende geführt werden. Ein solches System weist eine ungenügende Redundanz auf.If the central pump fails, the whole process cannot be completed become. Such a system has insufficient redundancy.
Ein weiterer gravierender Nachteil einer wie oben beschriebenen Vorrichtung ist darin zu finden, dass das System nicht genügend modular aufgebaut ist, d.h. die ganze Vorrichtung ist auf eine gewisse Tankgrösse ausgelegt. Ein Zuführsystem, welches für einen Tank von 50 Meter Durchmesser ausgelegt ist, wird eine Vorrichtung für einen Tank von 100 Metern Durchmesser, welcher viel mehr Lanzen benötigt, nicht mehr mit genügend Druck versorgen können. Die Pumpengrösse muss an die jeweilige Tankgrösse angepasst werden. Dies führt dazu, dass verschieden grosse Pumpen zur Verfügung stehen müssen, um Tanks von verschieden grossem Inhalt entschlammen zu können, was wiederum mit hohen Kosten verbunden ist.Another serious disadvantage of a device as described above is therein to find that the system is not sufficiently modular, i.e. the whole The device is designed for a certain tank size. A feeding system, which for is designed for a tank of 50 meters in diameter, a device for one Tank with a diameter of 100 meters, which needs a lot more lances, no longer with can supply enough pressure. The pump size must match the respective Tank size can be adjusted. This leads to pumps of different sizes Must be available to sludge tanks of different sizes can, which in turn is associated with high costs.
Ein weiteres Problem bilden die im wesentlichen fest verlegten Hauptleitungen, welche bei einer Niveauänderung im Tank, welche z.B. zum Absenken des Schwimmdeckels bzw. zum Senken der am Schwimmdeckel befestigten Lanzen, während des Verflüssigungsvorgangs, aus verschiedenen Gründen durchgeführt werden soll, abmontiert werden müssen, da dies meist von den Vorschriften, an welche sich der Betreiber solcher Tanks zu halten hat, verlangt wird. Das Verflüssigungsverfahren muss in diesem Fall unterbrochen werden und es entsteht durch das Abkuppeln von Leitungen ein enormer zeitlicher und personeller Aufwand.Another problem is the essentially fixed main lines, which in the event of a level change in the tank, e.g. to lower the floating lid or to lower the lances attached to the floating lid during the Liquefaction process to be performed for various reasons must be dismantled, as this mostly depends on the regulations to which the Operator of such tanks has to be kept is required. The liquefaction process must be interrupted in this case and it is caused by the uncoupling of Lines an enormous amount of time and manpower.
Es kann gezeigt werden, dass diese gravierenden Nachteile mit dem Einsatz der Erfindung behoben werden können.It can be shown that these serious disadvantages with the use of the Invention can be remedied.
Gemäss Erfindung werden autonome modular kombinierbare Verflüssigungslanzen, welche über eine eigene Ansaugstelle und ein vorteilhafterweise eigenes Pump- und Zuführsystem verfügen, zu einer Einrichtung zusammengestellt, welche die z.B. in den Patentdruckschriften EP-160805 und PCT/CH97/00152 genannten Verfahren verlässlich und ohne die vorgängig erläuterten Nachteile der in diesen Patentschriften beschriebenen Vorgehensweisen durchführt.According to the invention, autonomous are modular combinable liquefaction lances, which have their own suction point and advantageously their own Pump and feed system have a facility compiled, which e.g. in patent documents EP-160805 and PCT / CH97 / 00152 mentioned methods reliably and without the previously explained Disadvantages of the procedures described in these patents.
Die erfindungsgemässe Verflüssigungslanze umfasst im wesentlichen Mittel zum Eindüsen der Flüssigkeit und mindestens einer Ansaugstelle. Es ist möglich, mit dem Einsatz von einer entsprechenden Anzahl von im wesentlichen identischen erfindungsgemässen Verflüssigungslanzen jede gewünschte Tankgrösse zu behandeln, ohne eine für jeden Tanktyp speziell ausgelegte Vorrichtung bereitstellen zu müssen. The liquefaction lance according to the invention essentially comprises Means for injecting the liquid and at least a suction point. It is possible to use an appropriate number of im essentially identical liquefaction lances according to the invention any desired tank size to be treated without providing a device specifically designed for each type of tank to have to.
Das Verflüssigungsverfahren kann mit einer bestimmten Anzahl der erfindungsgemässen Verflüssigungslanzen durchgeführt werden. Durch das modulare System von verschiedenen autonomen Eindüsstellen, welche das Rohöl durch die Öffnungen im Schwimmdach, hauptsächlich solche für die Stelzen, über die Ansaugstellen ansaugt, ist man in der Lage jede Tankgrösse mit optimalem Aufwand zu behandeln. Die Förderpumpe, die vorteilhafterweise in der Verflüssigungslanze integriert ist, kann auf dem kürzesten Weg die Ansaugstelle mit der Eindüsstelle verbinden. Es versteht sich von selbst, dass mit einer solchen Anordnung viel weniger Leitungen verlegt werden müssen als bei den herkömmlichen, vorgängig beschriebenen zentralen Zuführsystemen. Die einzigen Leitungen, welche eventuell vom Schwimmdeckel in den Bereich ausserhalb des Tanks geführt werden müssen, sind die relativ dünnen und leicht verlegbaren Strom- oder Hydraulikleitungen, welche die Energie zubringen, die zum Betrieb der auf dem Dach positionierten Pumpen benötigt wird, falls die Energieerzeuger (z.B. elektrisches Aggregat mit eventuell benötigter Hydraulikpumpe) nicht auch auf dem Dach selbst betreibbar sind. Es ist leicht ersichtlich, dass mit einer Verflüssigungsanlage, welche aus autonom arbeitenden Verflüssigungslanzen mit Ansaugstelle besteht, die Nachteile eines zentralen Zuführsystems mit immer schwerer und dicker werdenden Zuführleitungen, welche vom Dach über die Aussenwand des Tanks zur zentralen, im Bereich ausserhalb des Lagerbehälters stationierten Pumpe verlegt werden müssen, nicht mehr aufweist. Ein weiterer Vorteil einer modular aufgebauten Verflüssigungsanlage ist, dass durch ihre autonom arbeitenden Verflüssigungslanzen eine Redundanz des Systems gewährleistet ist. Fällt eine Verflüssigungslanze während des Betriebs der Anlage aus, so kann sie schnell und ohne Unterbruch des gesamten Prozesses durch eine Reservelanze leicht ersetzt werden. The liquefaction process can be carried out with a certain number of liquefaction lances according to the invention are carried out. By the modular system of different autonomous injection points, which the crude oil through the openings in the floating roof, mainly those for the stilts, over the Suction points, you are able to fill any tank size with optimal effort to treat. The feed pump, which advantageously integrated in the condensing lance can be done in the shortest possible way the suction point with the injection point connect. It goes without saying that with such an arrangement a lot fewer lines have to be laid than with the conventional, previous described central feed systems. The only lines, which may be from the floating lid to the area outside of the tank must be guided, are the relatively thin and easy to install Power or hydraulic lines that supply the energy required to operate the pumps positioned on the roof is required if the energy producers (e.g. electrical unit with a possibly required hydraulic pump) not also on the Roof can be operated. It is easy to see that with a Liquefaction plant, which consists of autonomously operating liquefaction lances with suction point there are the disadvantages of a central Feeding system with increasingly heavy and thicker feed lines, which from the roof over the outer wall of the tank to the central one, in the area outside the Storage tank stationed pump must be installed, no longer has. On Another advantage of a modular liquefaction plant is that its system redundancy is guaranteed redundancy of the system. falls a liquefaction lance during the operation of the system, so it can quickly and without interruption the entire process can easily be replaced by a spare lance.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe der unten aufgeführten Figuren im Detail diskutiert. Es zeigen:
-
Figur 1 - Eine schematische Darstellung des Prinzips des Eindüsens von Flüssigkeit in eine zu bewegende Kreisstromschicht eines zylinderförmigen Rohöltanks mit einer Mittelachse als Strömungszentrum um welches das Fluid, das sich in der bewegten Schicht befindet, kreisförmig dreht.
-
Figur 2 - Eine schematische Darstellung einer autonom arbeitenden Verflüssigungseinheit mit in die Verflüssigungslanzen integrierten Ansaugstellen.
- Figur 3
- Eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Lanze mit integriertes Ansaugstelle.
-
Figur 4 - Eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Verflüssigungslanze mit integrierter Ansaugstelle, bei welcher die eigentliche Förderpumpe durch mindestens eine im Lanzenrohr integrierte und von einer Antriebseinheit angetriebene Schraube oder Turbine ersetzt wird.
- Figur 5
- Eine schematische Darstellung einer kompletten Verflüssigungsanlage mit einer Mehrzahl von in Figur 3 dargestellten Verflüssigungseinheiten.
- Figure 1
- A schematic representation of the principle of the injection of liquid into a circular flow layer to be moved of a cylindrical crude oil tank with a central axis as the flow center around which the fluid located in the moving layer rotates in a circle.
- Figure 2
- A schematic representation of an autonomously operating liquefaction unit with suction points integrated in the liquefaction lances.
- Figure 3
- A schematic representation of a preferred embodiment of a lance with an integrated suction point.
- Figure 4
- A schematic representation of a preferred embodiment of a liquefaction lance with an integrated suction point, in which the actual feed pump is replaced by at least one screw or turbine integrated in the lance tube and driven by a drive unit.
- Figure 5
- A schematic representation of a complete liquefaction plant with a plurality of liquefaction units shown in FIG. 3.
Figur 1 zeigt in einer schematisierten Darstellung das Vorgehen des Eindüsens von
Flüssigkeit in eine zu bewegende Kreisstromschicht 5 eines zylinderförmigen Rohöltanks
1 mit einer Mittelachse 34 als Strömungszentrum um welches das Fluid, das
sich in der bewegten Schicht 6 befindet kreisförmig dreht. Durch die Oberfläche der
Flüssigkeit sind Verflüssigungslanzen 10 in den Tank 1 eingetaucht. Und zwar reichen
diese Verflüssigungslanzen bis in den Bereich des Bodens des Tanks 1. Die Verflüssigungslanzen
10 weisen Reihen von übereinander angeordneten Düsen 11 auf, welche
Düsenreihen sich vom dem Tankboden zugewandten Ende der Verflüssigungslanzen 10
bis zur Scherfläche 3 erstrecken. Die Düsen übernehmen die Funktion von Bewegungsenergiequellen. FIG. 1 shows a schematic representation of the procedure for injecting liquid into a circular flow layer 5 to be moved of a cylindrical
Es sind mehrere Verflüssigungslanzen 10 gleichmässig auf einem konzentrischen Kreis
zur Tankmantelfläche angeordnet. Die Verflüssigungslanzen 10 sind derart ausgerichtet,
dass die Achse der Düsen 11 im wesentlichen tangential zur Tankmantelfläche
gerichtet ist. Die Öffnungen der Düsen 11 sind in die Bewegungsrichtung des Kreisstroms
gerichtet. Die aus dem Tank ragenden Enden der Verflüssigungslanzen sind mit
einem bekannten Zuführsystem verbindbar, das in der Figur 1 schematisch durch Zuleitungen 20,
einem Verteiler 29, einer Pumpe 26 und einer Ansaugstelle 21 im Bereich der bewegten
Kreisstromschicht 6 dargestellt ist. Es ist somit möglich, Flüssigkeit aus der Kreisstromschicht
abzusaugen und diese mit Hilfe der Pumpe 26 in die einzelnen Verflüssigungslanzen
10 zu Pumpen, wo sie durch die Düsen 11 wieder in die bewegte Schicht
5 eingedüst werden kann.There are
Das Fluid 2, das durch eine Düse gepumpt wird, erzeugt einen Flüssigkeitsstrahl, der
durch den Richtungspfeil 36 in der Zeichnung dargestellt ist. Sind die Verflüssigungslanzen
10 in Anordnung und Ausrichtung wie oben beschrieben in das Fluid 2
eingebracht, wird durch das Eindüsen der Flüssigkeit Bewegungsenergie derart in die
Schicht 6 eingebracht, dass im wesentlichen bei konstanter Pumpenleistung ein nach
einiger Zeit stationärer Kreisstrom entsteht.The
Die in Figur 1 gezeigte Anordnung und Anzahl der Verflüssigungslanzen 10 zeigt nur das Prinzip der Erzeugung einer Kreisstromschicht. Rohöltanks haben in der Regel einen Durchmesser zwischen ca. 30 und 100m. Es versteht sich von selbst, dass bei solchen Dimensionen viel mehr Verflüssigungslanzen zur Erzeugung einer Kreisstromschicht eingesetzt werden müssen, aber auch, wie wesentlich ein energiesparendes Pumpen ist, sobald man solch enorme Mengen von Fluid zu bearbeiten hat. The arrangement and number of liquefaction lances 10 shown in FIG. 1 only shows the principle of creating a circular current layer. Crude oil tanks usually have a diameter between approx. 30 and 100m. It goes without saying that at such dimensions much more liquefaction lances to create a circular flow layer must be used, but also how essential an energy-saving Pumping is as soon as you have to process such enormous amounts of fluid.
Figur 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform von
erfindungsgemässen Verflüssigungslanzen 10, die integrierte
Ansaugstellen 21 aufweisen.
Die zwei dargestellten Ansaug-Lanzenelemente
werden mit einer gemeinsamen Pumpe 26 betrieben. Die Ansaugstelle 21 ist hier so gestaltet, dass sie
als Rohr ausgeführt ist in welchem Rohr die Verflüssigungslanze 10 durchgeführt
werden kann oder fix montiert ist. FIG. 2 schematically shows an exemplary embodiment of liquefaction lances 10 according to the invention which have integrated suction points 21. The two suction lance elements shown are operated with a
Durch Wahl der Länge der Ansaugrohre 21 und die Einstecktiefe der Ansaug-Lanzeneinheit
wird definiert, aus welcher Höhe des Behälters 1 die Flüssigkeit entnommen
und via Pumpe 26 der Verflüssigungslanze 10 zugeführt wird. Die Verbindungsstelle
17 zwischen Verflüssigungslanze und Ansaugrohr 21 kann entweder fix,
z.B. durch eine Schweissnaht dichtend oder auch durch eine geeignete nicht materialschlüssige
Dichtung ausgeführt werden. Im zweiten Falle kann die Verflüssigungslanze
in Längsrichtung relativ zum Ansaugrohr verschiebbar in das Ansaugrohr integriert
werden. Das gegen das Innere des Tanks gerichtete Ende des Ansaugrohrs kann
mit einer Vorrichtung - z.B. mit einem Sieb - versehen werden, welche das einströmende
Fluid 2 bis zu einem gewissen Grade filtert und verhindert, dass feste Fremdkörper
via Ansaugleitung 22 in die Pumpe 26 gelangen.By choosing the length of the
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer
Verflüssigungslanze mit integrierter Ansaugstelle. Die Verflüssigungslanze 10 kann
modular aufgebaut werden. Sie besteht dann im wesentlichen aus dem Lanzenendteil 15
in welchem die drehbaren oder fixen Düsen 11 integriert sind, aus einer oder mehreren
Lanzenverlängerungen 14, falls diese überhaupt erforderlich sind, und dem Lanzenkopf
13, in welchem das Ansaugrohr 21 mit den Ansaugöffnungen 12 und dem Verbindungselement
18 - hier als Flansch 18 dargestellt - und dem oberen Ende des Lanzenrohrs
10, welches in das Ansaugrohr 21 integriert ist und an seinem oberen Ende mit
einem Verbindungselement 19 versehen ist. Figure 3 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a liquefaction lance with an integrated suction point. The
Das durch die Düsen 11 im Lanzenendteil 15 auszudüsende Fluid wird durch die
Ansaugöffnungen 12 angesogen, fliesst durch den Ansaugbereich 16 bis zum Verbindungselement
18, via eine eventuell dazwischengeschalteten Zuführleitung 22 in die
Saugöffnung der Pumpe 26. Die Pumpe 26 pumpt das Fluid durch eine eventuell
dazwischengeschaltete Förderleitung 20 - in der Figur nicht dargestellt - in den oberen
Teil der Verflüssigungslanze, von wo aus es via das Lanzenrohr in das Lanzenendteil 15
und aus den Düsen 11 gepresst wird The fluid to be sprayed through the
Die Ansaugöffnungen 12 können so ausgeführt werden, dass Partikelgrössen, welche
die Pumpe 26 beschädigen könnten oder die Eindüsung sonst wie behindern könnten
gar nicht in den Ansaugraum 16 gelangen können. Dies kann z.B. durch enge Schlitze,
entsprechend kleine Bohrungen oder ein entsprechendes Siebgitter vor den Öffnungen
bewerkstelligt werden.The
Die Pumpe 26 kann direkt auf dem Schwimmdeckel plaziert und durch Förderleitungen
20 und 22 mit den Verbindungselementen 18 und 19 entsprechend verbunden werden.
Die Pumpe 26 kann aber auch direkt an ein entsprechendes Verbindungselement 18
oder direkt an das entsprechende Verbindungselement 19 (wie in Figur 6b eingezeichnet)
angeschlossen werden.The
Ist die Verflüssigungslanze 10 modular aufgebaut, sind an den entsprechenden Verbindungsstellen
geeignete relativ dichte Verbindungsmittel angebracht, welche relativ
leicht trennbar sind. Eine so konstruierte Verflüssigungslanze 10 erlaubt es dem Betreiber
der Entschlammungsanlage eine optimale Anpassung der Lanzenlänge an die jeweiligen
Erfordernisse. Hiermit wird auch vermieden, das ein defektes Teil an der
Verflüssigungslanze zum Ausfall der gesamten Verflüssigungslanze führt, da die Einheit
mit dem Defekt leicht durch ein Reserveteil ausgetauscht werden kann. Die in
Figur 3 dargestellte Verflüssigungslanze kann aus billigem Stahl zusammengebaut werden.
Es ist keine spezielle Präzision der einzelnen Bauteile nötig.If the
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer
Verflüssigungslanze mit integrierter Ansaugstelle. Das charakteristische Merkmal
dieser Lanzenausführung ist, das auf eine eigentliche teure und wartungsintensive
Förderpumpe und die Zuführleitungen verzichtet werden kann. Am aus der Stelzenöffnung
ragendem oberen Ende der Verflüssigungslanze 10 ist eine Antriebseinheit 27,
z.B. ein Elektromotor, gekoppelt. Die Antriebswelle 32 der Antriebseinheit ist an eine
Transmissionswelle 28 gekoppelt, welche mindestens eine Flüssigkeitsschraube oder
Turbine 31 antreibt. Die Antriebswelle, bzw. die mindestens eine Schraube oder
Turbine 31 sind am Lagerblock 33 drehbar gelagert. FIG. 4 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a liquefaction lance with an integrated suction point. The characteristic feature of this lance design is that an actual expensive and maintenance-intensive feed pump and the supply lines can be dispensed with. A
Das Fluid wird durch die oberhalb von der Pumpen-Schraube oder Turbine 31
befindlichen Ansaugöffnungen 12 im Lanzenrohr von dieser Schraube oder Turbine 31
angesaugt und nach unten beschleunigt und aus der mindestens einen Düse 11 am
unteren Ende der Verflüssigungslanze 10 herausgepresst. Es versteht sich von selbst,
dass alle im Lanzenrohr befindlichen Ansaugöffnungen sich im Fluid eingetaucht
befinden müssen.The fluid is through the top of the pump screw or
Die Figur 5 zeigt die schematische Darstellung einer teilweisen Verflüssigungsanlage
oder Verflüssigungseinrichtung an einem Tank, welche aus einer entsprechend
benötigten Vielzahl von Verflüssigungslanzen mit integrierter Ansaugstelle gemäss
den Figuren 3 und 4 aufgebaut ist und von einer elektrischen Energiequelle 40 mit
relativ dünnen Zuleitungen von ausserhalb des Tanks angetrieben wird. FIG. 5 shows the schematic representation of a partial liquefaction system or liquefaction device on a tank, which is constructed from a correspondingly required plurality of liquefaction lances with an integrated suction point according to FIGS. 3 and 4 and is driven by an
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