НПЗ « Краснодарэконефть» - источник образования нефтешламов

      В отличие от существующих методов принцип работы УВК обеспечивает возможность совместного сжигания жидких химических отходов и                 нефтешламов в вихревой топке при температуре более 1000°С. Образующиеся при этом дымовые газы удаляются в барабанную печь, которая также служит и для сжигания твёрдых отходов.

      На  сегодняшний день УВК является уникальным техническим объектом, позволяющим одновременно термически уничтожать (обезвреживать) отходы различного происхождения и морфологии с минимальным расходом дополнительного топлива при соблюдении всех европейских и российских экологических норм.

1 - шредер; 2 - транспортёр; 3 - загрузочное устройство; 4 - барабанная печь; 5 - циклонно-вихревая топка; 6 - камера дожигания; 7 - теплообменник; 8 - аппарат воздушного охлаждения; 9 - циклон; 10 - скруббер; 11 - рукавный фильтр-адсорбер; 12 - дымосос; 13 - дымовая труба; 14 - ёмкость подготовки нефтешламов; 15 - плазменный остекловыватель; 16 - контейнер для золы

Рисунок 1.4 - Универсальный высокопроизводительный комплекс:

     Высокая экологическая безопасность УВК  достигается за счёт применения управляемого двухзонного сжигания отходов, поддержания температуры в первой зоне (барабанный реактор) 900-1000°С и температуры 1250-1300°С во второй зоне (дожигателе), а также за счёт многоступенчатой (мульгиплетной) системы очистки дымовых газов, включающей циклоны (фильтры) для очистки от летучей золы, хемосорбцию для очистки от «кислотообразующих» вторичных загрязняющих веществ и финишную очистку угольными нанодисперсиями [8, стр. 42-45].

     1.2.2 Механическое разделение шлама

      В основе механических процессов очистки лежат перемешивание и физическое разделение. В связи с возрастающей проблемой охраны окружающей среды и дефицитом энергоемкого сырья наиболее перспективным направлением переработки и утилизации амбарных нефтешламов является извлечение из них нефти, воды и твердых остатков с последующим использованием их в системе повышения пластового давления, а твердых остатков — в качестве сырья в химической и дорожно-строительной промышленности. В настоящее время наметилась тенденция по раздельной переработке и утилизации эмульсионных и донных нефтешламов.

      Нефтешламы  и твердые отходы НПЗ проходят соответствующую обработку, затем утилизируются. Эмульсионные нефтешламы предварительно деэмульгируются на различных аппаратах. Широкое распространение по разделению нефтешлама за рубежом получили фильтры, гидроциклоны, центрифуги и сепараторы. Ведущими фирмами по переработке нефтешламов этими методами являются «Альфа Лаваль» (Alfa Laval), Швеция; «КХД Гумбольд» (KHD Humboldt), «Вестфалия Сепаратор» (Westfalia Separator), «Флотвег» (Flottweg), Германия; «Андриц» (Andritz) (рисунок 1.5), Австрия; «Технофанги» (Tekhnofanghi), Италия. На рисунке 6 представлена схема устройства  для механического разделения нефтешламов.  

1-фракционорование шлама; 2- гидроклассификация; 3- отмыв песка; 4- сточная вода; 5- обезвоживание шлама; 6- прессы; А-сортировачный» В- ситовой» С- высокого давления.

Рисунок 1.5 - Ленточный фильтр-пресс фирмы «Андриц»

                                                                                                                                    
 

1 – впуск  шлама; 2 – выгрузка очищенной  жидкой фазы; 3- выгрузка твердой  фазы; 4- винтовые лопасти; 5 – коническая  часть.

Рисунок 1.6 -  Устройство декантера для обработки шламов  «Вестфалия Сепаратор» 

     Использование обработки коагулянтами и флокулянтами для более эффективного разделения шламов на фильтр-прессе предлагает фирма NETZSCH, Германия (рисунок 1.7) [2, стр.311-314].

      

Рисунок 1.7 - Установка обработки шламов химической обработкой с              последующим разделением на фильтр-прессе фирмы NETZSCH

 

     Сложность обработки нефтешлама объясняется  тем, что шлам, представляющий собой эмульсию, трудно подвергающуюся сепарированию, является неоднородным продуктом, состав и свойства которого варьируются в зависимости от места и способа его образования. Кроме того, шлам —                высокоэрозионный продукт, требующий предварительной фильтрации и применения аппаратов из высококачественных сортов металла; оборудование необходимо применять во взрывобезопасном исполнении. Если в составе донных отложений преобладают плотные и нелетучие асфальтены, то процесс извлечения углеводородов затрудняется.

     При обычной технологии очистки с  помощью механических средств углеводороды извлекаются не полностью, в шламе остается значительное количество эмульгированной нефти, содержащей воду и твердые частицы.  Несмотря на большое разнообразие технологических приемов механического разделения фаз обратных эмульсий, широкое практическое их применение экономически не обосновано по следующим соображениям.

1. технология разделения фаз жидковязких нефтешламов сложна и экономически не выгодна, поскольку затраты на регенерацию нефтепродуктов несопоставимы с планируемым эффектом использования жидких горючих (бензина, масла и т. д.);
2. использование во многих технологических установках водяного пара или горячей воды для дополнительной очистки нефтепродуктов предполагает обязательную последующую очистку и обезвреживание сточных вод от деэмульгаторов и флокулянтов;
3. разделение жидковязких нефтешламов с выделением легких углеводородных фракций нефти связано с пожароопасностью и, следовательно, требует обеспечения дополнительных мер по безопасности производства;
4. при самой тщательной очистке твердого остатка нефтешламов в нем остается до 10... 15 % органики, и полное обезвреживание его, достигается лишь термической обработкой.

     Операции  по переработке жидковязких нефтешламов с предварительным механическим разделением фаз целесообразны лишь при высоком содержании в шламах органики. Одним из возможных путей утилизации подобной жидкой органики является ее использование в качестве одного из компонентов сырья для коксования или добавок в котельное топливо.

       Наиболее простым способом утилизации жидковязких нефтешламов с высоким содержанием органики является прямое, без фазового разделения использование их в смесях с торфом, угольной пылью, опилками или другими дешевыми горючими веществами и отходами в качестве брикетированного котельного топлива [3, стр. 32-34].

     1.2.3 Экстракционные методы

     Экстракция, используемая для извлечения нефтяного компонента, основана на селективной растворимости нефтепродуктов в органических растворителях, в качестве которых используются фреоны, спирты, водные растворы ПАВ; растворители должны полно и достаточно просто регенерироваться.

     Экстракционные  методы выделения ароматических  углеводородов основаны на избирательной растворимости в полярных растворителях. Эти углеводороды имеют высокую плотность, обладают наиболее высокой растворяющей способностью в отношении эмульгаторов, лучше адсорбируются полярными адсорбентами и растворяются в большинстве полярных растворителей, в том числе в воде. Указанные свойства связывают с более высокими, чем у насыщенных углеводородов, силовыми полями, характеризуемыми отношением теплот испарения или свободных энергий взаимодействия к объему или площади поверхности молекул. Наименьшая растворяющая способность у парафиновых углеводородов, нафтеновые занимают промежуточное положение.

     В качестве избирательных растворителей  ароматических углеводородов применяются диэтиленгликоль, три- и тетраэтилен-гликоль, сульфолан, смеси N-формилморфолин, диметилсуль-фоксид, N, N-диметилформамид. Используется и традиционный метод сульфирования. Эффективность применения различных растворителей для экстрактивного выделения нефтепродуктов из шламов приведена в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Эффективность применения растворителей

 

     Голландская фирма «Сас Гауда» (Sas Gouda) для обработки нефтешламов экстракционным методом предлагает технологию, позволяющую получить из шлама нефть, содержащую менее 1% твердых примесей и менее 1% воды, а также чистую воду и твердые примеси. Технологическая схема установки приведена на рисунке 1.8.

 

Н1-Н8- насосы; В1-вибрационное сито; Р1- разделочный резервуар; Т1, Т2- теплообменники» Ф1- установка по отделению нефти и флотации» Х- резервуар для хранения нефтепродуктов» Д1,Д2-декантеры;С1-резервуар смешения с растворителем;Ф2- флотационная установка регенерации растворителя; ДУ1- дополнительная установка

Рисунок 1.8 -  Схема разделения шламов нефтепереработки с использованием методов флотации и экстракции фирмы « Сас Гауда» 

     На  рисунке 1.9 приведена схема установки, разработанной фирмой «БП Эксплорэйшн» (ВР Exploration), используемой для очистки буровых шламов в Норвегии.

Рисунок 9 - Установка для очистки шлама с использованием растворителя фирмы « БП Эксплорэйшен» 

     Технология  позволяет уменьшить остаточное содержание нефти до 1% [3, стр. 314-318].

4. Химические методы

     Химический  метод – один из перспективных способов обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов — так называемый химический с использованием оксидов щелочно-земельных металлов. Эти технологии предусматривают смешение нефтешламов с веществами, в результате чего регенерируются готовые к применению нефтепродукты (дизтопливо, мазут) и (или) образуются вещества с меньшим классом опасности, которые могут применяться для изготовления товарной продукции.

     Наибольший  интерес обусловлен их быстродействием и технологической простотой. Примером данного метода является способ, разработанный в ООО "НК "Роснефть-НТЦ", заключающийся в обработке отходов реагентом R (Пат. 2187466 РФ) на основе природных материалов, содержащих оксиды кальция и магния не менее 80 %, остальное — хлористые соединения кальция и сопутствующие известнякам породы, содержащие глины и песок.

     На  практике добавляют песок: на 1 т нефтешлама расходуется 1 м³   песка; 0,33 т реагента R и 0,3 т воды. При контакте с водосодержащим          отходом в результате образования из оксидов гидрооксидов щелочно-земельных   металлов выделяется большое количество теплоты. На начальной стадии   гидрооксиды представляют собой тонкодисперсные частицы, которые захватывают частицы нефтешлама и образуют капсулы. Продукт обезвреживания отходов, содержащих нефть и нефтепродукты, относят к IV классу опасности [9, стр. 40].

     Также для химического обезвреживания, нейтрализации и утилизации нефтемаслоотходов, ликвидации шламовых амбаров, нефтяных и масляных разливов используют препарат "Эконафт" (Пат. 2160758 РФ), состоящий из негашеной извести (до 95 %), модификатора (до 5 %) и поглощающего сорбента (10% массы негашеной извести). При обработке этим препаратом оксид кальция образует с водой гашеную известь, которая равномерно сорбирует нефтепродукты. Продукт утилизации нефтешлама представляет собой сухой, гидрофобный светлый порошок, мельчайшие частицы которого покрыты известковой оболочкой. Модификатор вводят для придания гидрофобных свойств, сорбент (активированный уголь) — для повышения сорбционной способности в отношении ионов тяжёлых металлов, лёгких фракций углеводородов и серосодержащих соединений. Продукт утилизации используется в качестве минеральной добавки в асфальтобетон при строительстве и ремонте автодорог. Существуют следующие способы применения данной технологии:

• больших объемов нефтесодержащих отходов на объектах добычи нефти с системами электроснабжения.
• использование перемешивающих устройств; актуален для небольших объемов нефтесодержащих отходов, утилизация которых экономически целесообразна на месте образования;
• в земляных амбарах; наиболее удобен для утилизации пастообразных закоксовавшихся нефтепродуктов на месте «старых» порывов промысловых нефтепроводов [9, стр.30-33].

     Общим недостатком способов утилизации нефтешлама реагентами, содержащими известь, является высокое значение рН водной вытяжки продуктов утилизации (допустимый интервал 6,5 — 8,5), т.е. под действием осадков из продуктов утилизации могут вымываться загрязняющие вещества (ЗВ), создавая агрессивную щелочную среду (рН = 11) [10, стр. 40-43].

     Продуктом утилизации нефтемасло-отходов, нефтешламов и санации нефте- загрязненных земель является материал, представляющий собой капсулированный, гидрофобный, практически не растворимый в воде, морозостойкий, непроницаемый порошок, по ТУ 5716-004-11085815-2000 «Порошок минеральный "ПУН"». Этот продукт утилизации нефтемаслоотходов, по заключению ГосНИИ «РосДорНИИ», может использоваться в качестве минеральной добавки для приготовления асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128, в качестве инертного и гидрофобного материала в конструкциях дорожных одежд (гидро- и теплоизоляционных слоев) для дорог не выше II категории и для устройства земляного полотна в качестве нижних слоев оснований местных дорог, а также для устройства площадок для стоянок техники, строительства внутриплощадных дорог, очистных сооружений и др. [9, стр. 40-43].