Die Sammlung und Behandlung von Regenwasser in Raffinerien

Die Öl- und Gasindustrie ist seit vielen Jahren führend bei der Sammlung und Aufbereitung von Regenwasser vor Ort. Die Umstände variieren von Standort zu Standort, aber die Anforderungen bleiben relativ konstant: Sammeln Sie das gesamte abfließende Regenwasser, leiten Sie es zur und durch die Aufbereitung und Probenahme und leiten Sie es in ein Gewässer oder zurück zur Erde.

Am bemerkenswertesten ist die rasante Umstellung auf elektronisch kommutierte Motoren (ECMs), die üblicherweise als bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) oder bürstenlose Permanentmagnetmotoren (BPM) bezeichnet werden. Diese Motoren haben viele gemeinsame Merkmale.

Bei den meisten Wasseraufbereitungen vor Ort besteht die Aufgabe typischerweise darin, die Feststoffe herauszufiltern und die Kohlenwasserstoffe vom Wasser zu trennen. Es gibt viele verfügbare und wirksame Methoden. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Sammlung und Beförderung von Wasser zur und von der Aufbereitung.

Regenwasser ist eine der Hauptquellen der Wasserverschmutzung. Stellen Sie sich 90 bis 100 Tage ohne Regen im Los-Angeles-Becken und dann einen heftigen Regenguss vor. Der in die Bucht, den Fluss oder den See geleitete Wasserinhalt wird dann mit verschiedenen Feststoffen und Flüssigkeiten beladen, die vor ihrer Ableitung vom Wasser getrennt werden können. Das Ziel besteht typischerweise darin, alles zu sammeln und zu behandeln. Im Folgenden sind vier verschiedene Öl- und Gasstandorte und das Verfahren zum Sammeln, Fördern, Aufbereiten und Ableiten von Regenwasser aufgeführt.

Bei diesem Projekt handelte es sich um einen großen Standort mit einem vorhandenen Spundwandschacht, der etwa 80 Fuß lang, 20 Fuß breit und 20 Fuß tief war. Der vorhandene Sumpf versagte und die Pumpenkonfiguration war nicht in der Lage, die Zuflüsse zu bewältigen, die zwischen 100 Gallonen pro Minute (gpm) und 60.000 gpm lagen.

Zu den Anforderungen gehörte die Gestaltung eines neuen geschlossenen Schachts, der in den bestehenden Spundwandschacht passt. Der Sumpf würde eine Reihe von Kammern umfassen, die sowohl Feststoffe sammeln als auch mehrere Pumpen beherbergen würden, die bei zunehmendem Wasservolumen in Betrieb genommen und bei abnehmendem Wasserdurchfluss langsamer und schließlich angehalten werden sollen.

Das Pumpsystem würde auf einer Reihe vorhandener Rohrleitungen basieren, die mit sechs verschiedenen großen, oberirdischen Vorratstanks verbunden wären. Diese Tanks würden das Wasser dann durch Schwerkraft zur und durch die Aufbereitung fließen lassen.

HINWEIS: Die sechs oberirdischen Lagertanks verfügten jeweils über eine Füllstandskontrolle und diese Daten wurden an die Steuertafel des Ansaugpumpensystems gesendet. Das Pumpsystem konnte dann feststellen, welche Tanks über Kapazität verfügten, die entsprechenden Ventile öffnen und das Wasser in die Tanks pumpen, die über verfügbaren Lagerraum verfügten.

Die Stillstandszeit, die die Raffinerie zwischen der Stilllegung des bestehenden Spundwandschachts und der Inbetriebnahme des neuen Betonschachts zuließ, war kurz. Die Raffinerie wollte, dass es in Wochen und nicht in Monaten erledigt ist. Glücklicherweise gab es in der Nähe einen Betonfertiger, der rechteckige Betonplatten im Format 10 x 20 Fuß hatte. Die drei rechteckigen Sumpfabschnitte mit den Maßen 10 x 20 x 20 Fuß (10 x 20 x 20 Fuß) wurden mit ihrer standardmäßigen flachen Basis, der oberen Platte und den rechteckigen Steigrohren vorgefertigt, vorentkernt und der größte Teil der im Sumpf eingebauten Mechanik vorinstalliert.

Wie werden drei rechteckige Auffangwannen mit den Maßen 10 x 20 x 20 Fuß in eine große Auffangwanne umgewandelt? In diesem Fall umfasste jeder der drei Auffangbehälter eine vorgefertigte Steigleitung mit den Maßen 10 x 20 x 9 Fuß, die als erster vorgefertigter Abschnitt von der vorgefertigten Bodenplatte abhob. Dieser Steigrohrabschnitt wurde mit zwei 36-Zoll-Ausbrechabschnitten an jedem der 10-Fuß-Enden gegossen. Diese Aussparungen befanden sich alle in der Nähe des Bodens des Sumpfes. Sie wurden so ausgeschnitten, dass vier 24-Zoll-Rohrabschnitte die drei rechteckigen Abschnitte des insgesamt 60 x 10 x 20 Fuß großen neuen Betonschachts miteinander verbinden konnten.

Es gab mehrere Vorteile, die drei Sumpfabschnitte mit dem 24-Zoll-Rohr zu einem Gesamtsumpf zu verbinden. Der erste Vorteil bestand darin, dass der Wasserstand zwischen allen drei Abschnitten gleichmäßig schwankte.

Als nächstes ermöglichte es die Konfiguration einer Wehrwand im ersten Abschnitt, die einen Bereich schuf, der sowohl Feststoffe sammelte als auch Turbulenzen zwischen dem ersten Abschnitt auf einer Seite der Brunnenwand und dem gesamten restlichen Raum im gesamten Sumpf reduzierte .

HINWEIS: Wenn ein Pumpsystem für eine hohe Förderrate ausgelegt wird, ist zwangsläufig eine hohe Zuflussrate erforderlich. Pumpen, Füllstandskontrolle und so ziemlich alles im Sumpf vertragen turbulente Strömungen und die damit verbundene Luftporenbildung nicht.

Der dritte Vorteil ist die Möglichkeit, sie mit einem mittelgroßen Kran zu transportieren und zu handhaben.

HINWEIS: Es handelte sich um einen Umbau innerhalb eines bestehenden Sammelbehälters und in und um eine bestehende (und in Betrieb befindliche) Raffinerie. Es gab nicht viel zusätzlichen Platz zum Arbeiten.

Der vierte Vorteil war die Möglichkeit, die gesamte Mechanik des gesamten Systems vorzufertigen, einschließlich aller drei oberen Platten und der dazugehörigen Luken, Lüftungsöffnungen und anderer Ausrüstung.

HINWEIS: Dieser neue Sumpf und die gesamte damit verbundene Sumpfmechanik wurden in einer Woche installiert und miteinander verbunden. Der Ausbau der verschiedenen Durchdringungen in die bestehenden Rohrstränge dauerte weitere zwei Wochen.

Das neue SCADA-Panel (Power Control and Supervisory Control and Data Acquisition) des neuen Sumpfes wurde in den nächsten zwei Wochen installiert, getestet und mit den Tankfüllstandssignalen an jedem der sechs Lagertanks über dem Erdniveau verbunden.

Wenn viel Wasser gegen eine erhebliche dynamische Gesamtförderhöhe (TDH) bewegt wird, gibt es nichts, was so gut funktioniert wie Wellenturbinenpumpen. Allerdings können Turbinenpumpen keine Feststoffe nennenswerter Größe fördern. Bei der Überprüfung des Systemdesigns fiel auf, dass im ersten Sumpfabschnitt vor der Brunnenwand Abwassertauchpumpen zum Einsatz kamen.

Die erste Pumpe

Die erste Pumpe ist für die Bewältigung geringer Durchflussmengen vorgesehen, die fast das ganze Jahr über auftreten. Dieser Pumpentyp ist in der Lage, Feststoffe mit einem Durchmesser von bis zu 3 Zoll zu fördern, und die Anordnung des Stangensiebs verhindert das Eindringen von Abfall (alles, was einen Durchmesser von mehr als 4 Zoll hat). Es stoppt alle großen Dinge, bevor sie den ersten Abschnitt des Sumpfes erreichen. Kurz gesagt, die Abwasser-Feststoffpumpe ist oft die einzige Pumpe, die in Betrieb ist.

Die Wehrmauer

Wenn der Zufluss zunimmt und schließlich die Pumpleistung der ersten Pumpe übersteigt, steigt auch dieser auf ein Niveau, das es dem Wasser ermöglicht, über die Wehrwand zu fließen. Sobald das Niveau im Gesamtsumpf das Startniveau der zweiten und dritten Pumpe erreicht, starten diese und arbeiten dann zusammen mit der ersten Pumpe (mit geringem Durchfluss) weiter.

Der mittlere Abschnitt des Sumpfes

In diesem Abschnitt sind wiederum Tauchpumpen untergebracht. Sie sind zuverlässig, und wenn das Wasser immer noch zu schmutzig für die Turbinen ist, erledigen sie ihren Job. Dieser Abschnitt verfügt auch über zwei Wellenturbinen. Wenn alle Pumpen im ersten und zweiten Abschnitt laufen, fördert das Sumpfsystem etwa 30.000 Gallonen pro Minute.

Der dritte Abschnitt

Hier gibt es drei weitere Turbinenpumpen. Wenn diese Pumpen eingeschaltet werden, ist ein großes Ereignis im Gange und das gesamte System wird etwa 60.000 Gallonen pro Minute produzieren. Turbinen sind zuverlässig, wenn das Wasser und der Strom sauber sind. In diesem vorgefertigten Schacht gibt es einige Vorteile.

A. Die obere Platte ist vorgefertigt und schön flach. Turbinenpumpen müssen vertikal und lotrecht sein. Wenn sie hochgefahren werden, geschieht dies schnell, und jede Fehlausrichtung kann zu Verschleiß und Vibrationsproblemen führen.

B. Die Pumpen könnten an einem präzisen Ort installiert werden, um sie an die vorhandenen Rohrleitungen vor Ort anzuschließen, ohne dass größere Änderungen an den Rohrleitungen vorgenommen werden müssten.

Wie bei jedem Pumpsystem, das Regenwasser sammelt, um es zur Aufbereitung zu pumpen, ist eine Vorabsiebung unerlässlich. Außerdem ist in der ersten Phase der Müllsammlung und auf der Müllseite der Wehrwand eine regelmäßige Reinigung erforderlich.

HINWEIS: Pumpsysteme für unbehandeltes Regenwasser erfordern immer ein gewisses Maß an kontinuierlicher Reinigung des Schmutzauffangteils des Systems.

Wie in den meisten Großindustrien gibt es auch in der Öl- und Gasindustrie, und in diesem Fall in einer Raffinerie, viele bestehende Steuerungspräferenzen und ein definiertes SCADA-System, das eingehalten werden muss.

Dieses Projekt spiegelt ein echtes System wider, da eine einzige Einheit für die Konstruktion, Lieferung, Bauüberwachung, Inbetriebnahmetests und Schulung aller strukturellen, mechanischen, elektrischen, Steuerungs- und Kommunikationselemente des Pumpsystems verantwortlich war. Diese Bandbreite ist ungewöhnlich, aber wenn sie verfügbar ist, ist sie ein Schritt in die richtige Richtung.

Das Primärsystem besteht aus einem Radar-Füllstandsender, der an jedem Becken montiert ist. Die Sender wurden so platziert, dass es zu keiner Beeinträchtigung der installierten mechanischen Ausrüstung kam.

Jeder Sender würde die Füllstandsignale in diesem Becken weiterleiten, um die Pumpen in diesem Becken zu steuern. Das Sekundärsystem besteht aus mechanischen Schwimmer-Füllstandsschaltern in einer sicheren Float-Tree-Konfiguration, die eine Backup-Alarmierung ermöglichen. Die Füllstandsmessgeräte werden über einen wasserdichten, für den Straßenverkehr zugelassenen Anschlusskasten an die Steuertafel angeschlossen.

Diese Raffinerie baute ihre Fähigkeit zum Sammeln, Pumpen, Speichern und Fördern auf Behandlungsdurchflussmengen im Bereich von null bis 60.000 gpm um und modernisierte sie. Bei diesem Umbau wurde ein Systemansatz verwendet, der letztendlich zu einem besseren, langlebigeren Betonsumpf mit besserer Schmutzsammlung sowie einer besseren Pumpleistung bei niedrigem, mittlerem und hohem Durchfluss führte. Die Raffinerie war in der Lage, das Pumpen auf sechs verschiedene oben genannte Stufen zu steuern Hochwertige Tanks, die das unbehandelte Wasser dann hauptsächlich durch Schwerkraft zur Aufbereitung beförderten.

Der Trend geht zu mehr und besserer Regenwasserbehandlung. Diese Raffinerie an der Golfküste kann sich darauf verlassen, dass jeder Tropfen Wasser, der auf ihr Grundstück fällt, gesammelt und vor der Einleitung behandelt wird.

Mark Sheldon ist Vice President of Operations bei Romtec Utilities. Er kann unter [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter romtec.com.