Переработка и утилизация нефтешламов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Нефтешламы (нефтяные шламы) - это сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды. Соотношение составляющих нефтешлам элементов может быть самым различным.

Нефтяные шламы образуются при проведении таких производственных процессов, как переработка, добыча и транспортировка нефти. Данный тип отходов представляет большую опасность для окружающей среды и подлежит захоронению или переработке.

Образовываться нефтешламы могут как в результате естественных контролируемых процессов (например, очистка нефти от примесей и воды), так и от всевозможных аварий (разливов). В последнем случае при позднем обнаружении или масштабной аварии природе может быть нанесён огромный ущерб.

В зависимости от способа образования и, соответственно, физико-химического состава нефтяные шламы подразделяются на несколько групп или видов:

Придонные, образующиеся на дне различных водоёмов после произошедшего разлива нефти.

Образующиеся в процессе добычи нефти, а, точнее, в процессе её очищения. Дело в том, что добытая из скважины нефть содержит многочисленные соли, выпавшие твёрдые углеводороды, механические примеси (в том числе и частицы горных пород).

Резервуарные нефтешламы - отходы, которые образуются при хранении и транспортировке нефти в самых разнообразных резервуарах.

Грунтовые, являющиеся продуктом соединения почвы и пролившейся на неё нефти (причиной этого может быть как технологический процесс, так и авария).

Все нефтешламы образуются в результате самых разнообразных соединений нефти с всевозможными веществами. При этом пропорции элементов в таких соединениях так же различны. Поэтому одинаковых нефтешламов не бывает.

Переработка и утилизация нефтешламов - это важная экологическая и экономическая задача.

Переработка и утилизация нефтешламов

нефтешлам электроогневой утилизация сжигание

Нефтешламы представляют собой разнообразные по составу отходы, которые неизбежны при нефтепереработке. Утилизация нефтешламов - необходимая мера для защиты окружающей среды и повышения экономической целесообразности производства нефтепродуктов.

Переработка и утилизация нефтешламов направлена на использование рентабельных и экологически безопасных технологий, применение типового оборудования и безотходной технологии очистки и утилизации.

В зависимости от характера происхождения нефтешламы разделяются на группы: грунтовые, придонные и резервуарного типа.

По составу нефтешламы представляют собой устойчивые многокомпонентные образования, состоящие из различных нефтепродуктов, воды и минеральных включений в виде песка, ила, окислов металлов и пр. Нефтешламы накапливаются и собираются на специально отведенных местах - шламонакопителях (площадках, бункерах, амбарах).

Сегодня технологический прогресс предлагает очистное оборудование, при помощи которого может происходить переработка нефтешламов. При помощи самых современных центрифуг, сепараторов и декантеров, имеющих ускорение до нескольких тысяч g, становится возможным отделение воды и механических примесей от переработанных нефтепродуктов, после которого можно вернуть на рынок углеводородную фазу для дальнейшего использования. При этом отделенная вода может быть очищена и возвращена в водоемы или в землю.

Большая часть отходов, которую составляют различные механические примеси, становится меньше и ее проще подготовить к окончательной утилизации в соответствии с установленными нормами.

Рис. 1

Электроогневая утилизация нефтешламов

Сущность данной технологии состоит в комплексном подходе к переработке и утилизации любых нефтешламов, включающей последовательные операции отделения и изъятие из них верхнего слоя чистых нефтепродуктов, и последующее чистое электроогневое сжигание прочих тяжелых фракций нефтешламов в сильном электрическом поле.

Данная технология может быть использована как для утилизации нефтешламов из нефтяных амбаров, так и во всех безотходных производственных технологиях переработки нефтепродуктов.

Их вкратце можно разделить на биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические и чисто огневые технологии, а также комбинированные технологии.

Каждая из этих известных технологий имеет свои преимущества и недостатки.

Тем не менее, уже сейчас реально из нефтешламов получают много полезных продуктов, в частности товарную нефть, топливо для котельных установок, некоторые строительные материалы. Общим недостатком всех известных технологий утилизации и переработки нефтешламов является их низкая производительность и высокие материальные, энергетические и финансовые затраты на их реализацию. Кроме того, они не позволяют осуществить полную и интенсивную переработку и утилизацию нефтешламов, тем более с предельной экологической безопасностью для окружающей среды.

Именно эти недостатки и не позволяют эффективно решить проблему полной и интенсивной утилизации различных нефтешламов.

Суть электроогневой технологии сжигания любых веществ состоит в создании практически идеальных условий экологически чистого горения пламени сжигаемых любых токсичных отходов, в связи с чем значительно облегчается задача окончательной очистки отходящих газов. Электрическое поле чрезвычайно тонко взаимодействует (на атомарно-молекулярном уровне) с радикалами любых углеводородных веществ и одновременно мощно воздействует налюбые углеводородные цепочки, в частности на бензоперен, что все они эффективно расщепляются на водород, сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в электрическом поле до безвредного углекислого газа.

Вначале отделяют от нефтешламов верхний слой отстоявшейся нефти, ректифицируют ее в тепловом поле от одновременного электроогневого сжигания прочих остатков нефтешламов в сильном электрическом поле.

В основе предложенного и разрабатываемого автором ранее электроогневого метода интенсификации лежит мощное каталитическое воздействие электрического поля на процесс горения любых веществ и газов. В результате внедрения указанного метода можно разработать и создать принципиально новую установку для утилизации отходов, мусора и нефтешламов. Ее преимущества: - экономичность в эксплуатации (расход топлива и электроэнергии снижен в несколько раз), дешевизна при производстве, и высокое качество экологической очистки отходящих газов вообще без внешней каталитической очистки. Так при сжигании нефтепродуктов, включая нефтешламы, достигается резкое снижение всех токсичных компонент в отходящих газах в среднемна 70-80% от первоначальной их концентрации.. Практически полностью удаляется дымность (сажа) - до 90-95%. И что наиболее важно, в процессе такого электроогневого горения активно разрушаются при таком методе сжигании любых отходов, включая нефтешламы исчезают в пламени практически все токсичные компоненты не только такие простые, как СО, СН, NO, но и многие канцерогенные вещества, типа бензопирена, резко снижаются - в несколько рази практически исчезаютзапахи,что и подтверждает дожиг всех ароматических углеводородов. Наш метод в реализации намного дешевле по сравнению с аналогами. Поскольку в нашем случае нет необходимости в использовании дорогих внешних системах каталитической очистки.

Развитие этой технологии переработки нефтяной и водо-нефте-эмульсионной составляющей нефтешламов состоит в том, что параллельно со сжиганием остатков нефтешламов осуществляют ректификацию собранной с поверхности нефтешламов этих компонент на товарные фракции (бензин, керосин, соляра,…) путем использования тепловой энергии от чистого сжигания остатков нефтешламов.

Описание нового технологического процесса

Кратко изложим основы нашей новой технологии по утилизации нефтешламами последовательности этапов всего предлагаемого нами этого технологического процесса подготовки, переработки и утилизации нефтешламов.

Последовательность этапов новой технологии утилизации и переработки нефтешламов.

Вначале, безусловно, необходимо откачать большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров, причем и ее на остаток нефтешламов переработать в полезные товарные продукты - товарное топливо, тепло и электроэнергию - например, непосредственно возле шламохранилища, именно посредством предлагаемой нами эффективной электроогневой технологии путем ректификации. Причем термическую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо в зоне размещения нефтяного амбара с нефтешламами или непосредственно в нем самом. Последний вариант возможен в случае создания плавучей ректификационной колонны, размещенной в зоне сжигания нефтшламов. Рассмотрим эту технологию более подробно. Вслед последовательно за нефтяным слоем или параллельно с ним надо откачивать и перерабатывать осушением в центрифугах и затем интенсивным смешиванием например, акустическими методами, последующие слои нефтешламов - относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии, превращая их в эффективное печное топливо для теплоэнергетики. Далее необходимо последовательно или параллельно откачивать слой воды, которая присутствует во всех нефтяных амбарах. Ведь это просто балласт и его необходимо удалить.

На рис. 2 показано более детально мобильное передвижное устройство для экологически чистого сжигания нефтешламов непосредственно в амбаре или нефтяного пятна на почве.

Рис. 2 - 1 Амбар с нефтешламами 2. Нефть 3. Остаток нефтешламов 4. Насосы 5. Трубопроводы 6. Устройство сжигания остатков нефтешламов  7. Ротационный сепаратор 8. Устройство ректификации нефти 9. Опорные колонны  10. Электроизоляторы  11. Ректификационная колонна  12. Патрубки для отвода товарных нефтепродуктов (бензин, керосин) 13. Регулируемый блок высокого напряжения Электросеть (автономная или стационарная)

Комбинированное устройство (рис. 2) переработки и чистой утилизации нефтешламов работает следующим образом. Насосы 4 подают раздельно по трубопроводам 5 нефтяную фракцию 2 и прочие тяжелые фракции нефтешламов 3 в соответствующие резервуары 6 и 8, причем по пути в резервуар 8 нефть отфильтровывают от воды в ротационном сепараторе 7. Резервуар 8 установлен на специальных опорах 9 с изоляторами 10. Далее поджигают остатки нефтешламов в устройстве их чистого сжигания 6, причем одновременно подают электрическое поле над этим пламенем от регулируемого блока высокого напряжения 13, запитанного от электросети 14. Причем в процессе реализации данного процесса подбирают напряженность этого поля по критерию оптимума интенсивности горения пламени и минимума токсичности отходящих газов от сгорания этих нефтешламов. В результате, полученная тепловая энергия от этого пламени полезно используется для испарения и ректификации по полезным фракциям этой нефти из резервуара 8 в колонне 11.

Полезные фракции ректификационной нефти (бензин, керосин) отводят из колонны 11 по патрубкам 12и затем полезно используют. Остатки нефтешламов поступают по трубопроводу в нижнюю чашу с горящими отходами нефтешламами.

В варианте реализации чистого сжигания нефтешламов непосредственно в амбаре или в месте нефтяного пятна (рис.3) процесс сжигания остатков нефтешламов аналогичен вышеописанному.

На рис. 1,4 показаны установки экологически чистого сжигания нефтяных брикетов.

Рис. 3 - Установка экологически чистого сжигания нефтяных брикетов

Рис. 4

На фото показана экспериментальная установка по чистому электроогневому сжиганию нефтешламов, например, в жидкой фракции и(или) в виде высушенного ранее нефтяного брикета их твердых фракций нефтешламов.

1. Самоходная передвижная установка с контейнером для размещения дизель-генераторной установки, блока высокого напряжения и сетчатых разворачивающихся электродов (сеток) с изоляторами (например на базе автомашины «Урал») 2. Гусеницы (колеса) 3. Корпус электроэнергетической установки  4. Устройство электроогневого катализатора горения  5. Механическая сцепка 6. Тепловой двигатель (например, дизель) 7. Механический редуктор - распределитель тяги 8. Электрический генератор (входит в комплект автономного бортового дизель-генератора мощность не более 30-40 квт) 9. Высоковольтный регулируемый преобразователь напряжения  10. Верхний сетчатый металлический проволочный электрод 11. Нижний сетчатый металлический проволочный электрод 12. Электроизолированные штанги 13. Устройство воспламенения нефти (электродуговое, факельное) 14. Амбар для складирования нефтешламов 15. Нефтешламы (сверху более легкие фракции и нефть, ниже густые фракции нефтешламов (эмульсии, гудроны и прочее)

Она состоит из самой печи и высоковольтного блока напряжения с электродами размещенными в самой печи и в колонне дожига токсичных газов (вертикальная колонна красного цвета ). Эта установка демонстрирует эффективность - электроогневой технологии сжигания любых токсичных отходов.

Выводы

Предложена перспективная новая технология эффективной экологически чистой утилизации нефтешламов и их полезного использования.

Предложены, запатентованы и апробированы в лабораторных условиях разнообразные новые устройства по чистому сжиганию токсичных нефтешламов.

Данная новая технология утилизации нефтешламов и устройства рекомендуются к освоению их на промышленной основе и последующему массовому внедрению.

Размещено на Allbest.ru