Разработка техники и технологии утилизации нефтяных буровых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

БУХАРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

РАЗРАБОТКА ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ БУРОВЫХ ОТХОДОВ

Специальность: 5А 540301 - «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание академической степени магистра

Абдуллаев Ёшузок Беклиевич

Бухара - 2011 г.

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор: Современное состояние теории и практики утилизации нефтяных буровых отходов

1.2 Анализ и оценка известных способов утилизации нефтяных буровых отходов

1.1.1 Мобильный технологический комплекс для регенерации нефтезагрязненного грунта и нефтяных шламов

1.1.2 Некоторые возможные способы утилизации отходов бурения и нефтедобычи

1.2 Изучение состава и свойства нефтяных буровых отходов

Глава 2. Методика постановки эксперимента, анализ сырья и продуктов

2.1 Экспериментальные исследования процесса разделения нефтяного шлама в поле центробежных сил

2.2 Исследование влияния растворителей и деэмульгаторов на эффективность разделения нефтяных шламов

Глава 3. Промышленное оформление процесса утилизации нефтяных буровых отходов

3.1 Технологические варианты организации процесса разделения нефтяных отходов

3.2 Разработка установки для очистки резервуаров-отстойников

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность проблемы

Нефтяная промышленность является одним из крупных источников загрязнения окружающей среды. В соответствии с этим требуются неотложные меры по исправлению существующей экологической ситуации на предприятиях отрасли.

Президент Республики Узбекистан Ислам Каримов на своем докладе в собрании Олий мажлиса и Законадательной палаты 27 января 2010 года на тему «Модернизация государства и создание сильного гражданского общества - глобальные задачи» особенно отметил о структурном изменении в отрасли экономики, формировании инвестиционной среды, модернизации и техническое перевооружении производства.

В настоящее время особенно остро стоит вопрос о ликвидации нефтешламовых амбаров, образованных на нефтепромыслах фактически с самого начала разработки и эксплуатации месторождений нефти. Нефтяные амбары сооружались для сброса в специально отведенные накопители или пруды минерализованных вод, нефтесодержащих отходов подготовки нефти, продуктов зачистки резервуаров, некондиционной нефти и других органикосодержащих и минеральных отходов.[1,5,6,17]

Проблема нефтешламовых амбаров в различных нефтяных регионах страны сегодня решается по разному, но налицо заметные практические результаты и достижения. Особенно это относится к сбору, переработке и утилизации верхнего нефтяного и водного слоев шламонакопителей. Остаётся пока нерешённой одна очень трудная проблема - это переработка, обезвреживание и утилизация донных отложений амбаров, непосредственно соприкасающихся с грунтом. Аналогичного вида и состава вторичные шламы в виде механических примесей (кека) образуются также после первичных процессов переработки верхних нефтяных слоев нефтешламовых амбаров. Остаточное содержание нефтепродуктов в них достигает до 25%, эти отходы в дальнейшем не утилизируются и не обезвреживаются, а чаще направляются обратно в амбары.

Донные отложения нефтешламов содержат от 32 до 58% механических примесей, от 10 до 44% нефтепродуктов и от 20 до 40% воды. Это трудноразрушаемые эмульсии, упрочнённые механическими примесями. Используемые методы по их переработке, утилизации и обезвреживанию не эффективны, поэтому проблема сегодня не решена. При этом имеются множество технических трудностей при высокой затратности процессов, отсутствует экономическая заинтересованность. Исследований по утилизации органической части донных отложений проведено крайне мало. [28,29,30]

Проблема ликвидации отходов, накопленных в результате деятельности предприятий нефтегазового комплекса, стоит сегодня достаточно остро, что в первую очередь связано с существенным ростом объемов производства. Разработка эффективных способов утилизации сделает возможным превращение вредных для окружающей среды соединений в ценные и безопасные продукты. Известно, что при бурении скважин происходит сильное загрязнение почвы и воды буровыми шламами, содержащими углеводороды, тяжелые металлы, полимеры, а разлив нефти при ее добыче сопряжен с рядом негативных явлений, приводящих к разрушению почвы и «замазученности» огромных территорий. Нефтяные шламы формируются в результате сброса в специальные амбары стойких эмульсий, отходов, образующихся в процессе подготовке нефти, продуктов зачистки резервуаров. Значительная часть отходов улавливается из канализационных линий, с площадок обслуживания оборудования, насосов, а также с мест аварий.

Одним из наиболее сложных в плане работ по утилизации шламов вопросов является утилизация твердых нефтеотходов. Нефтезагрязненные грунты, складированные в амбарах, отличаются от нефтезагрязненных грунтов на участках рекультивации тем, что, во-первых, практически стерильны - уровень их биологической активности крайне низок. Во-вторых, они разнородны по составу мехпримесей (грунтов), отличающихся сорбирующей способностью. Долгое хранение в амбарах способствует мощному связыванию нефти с почвенными частицами, что существенно затрудняет процесс извлечения нефтяной фазы, а физико-химическое преобразование нефти в процессе хранения в амбарах с годами приводит к концентрированию соединений с большим молекулярным весом. Периодический отжиг нефтешламов способствует накоплению высокотоксичных полиароматических углеводородов (ПАУ), трудно поддающихся биодеструкции.

В настоящее время перестройка структуры производства НПЗ направлена в сторону развития безотходных природоохранных технологий, приоритет в финансировании получают проекты, в соответствии с которыми минимизируется количество нефтеотходов, или они повторно и с выгодой используются.

Поэтому известные на сегодняшний день практические разработки по технологии утилизации нефтяных шламов, как отечественных, так и зарубежных фирм, в основном направлены на выделение и утилизацию нефти и нефтепродуктов.

Оставшаяся после этого сточная вода и твёрдая или полужидкая масса, насыщенная химреагентами и углеводородами, практически не утилизируются, хотя по токсичности являются более опасными для окружающей среды.

Поэтому только комплексная переработка и использование отходов в качестве вторичного сырья обеспечивают сохранение природных ресурсов. При этом резко снижается уровень загрязнения окружающей среды.

Добыча, транспортировка и хранение нефти, а также производство из нее нефтепродуктов связано с накоплением нефтешламов в специальных отстойных прудах. Подобные шламы включают прямые и обратные водо-нефтяные эмульсии и твердые частицы (песка, катализаторов и т.п.), которые зачастую являются высокоабразивными суспензиями. Десятки тысяч тонн нефтяных шламов ежегодно добавляются к сотням тысяч тонн шламов, уже находящимся в прудах и емкостях.

Большинство проектов по утилизации подобных шламов не дают должного эффекта из-за неправильно подобранного оборудования, химических реагентов или незнания природы самих шламов. В процессе технической рекультивации, особенно если нефтяной разлив крупный, происходит образование шламов. Это промежуточный этап работ, однако, именно данный вопрос вызывает все более и более пристальное внимание, поскольку из всего комплекса мероприятий по реабилитации нефтезагрязненных территорий он наиболее сложный. Шламы могут накапливаться годами. Они отличаются по разным параметрам и следует выделить основные.

По концентрации нефтеуглеводородов шламы условно подразделяют на жидкие и твердые. Под жидкими шламами подразумеваются те нефтеотходы, в которых содержание нефти превышает 50-90 %. Потенциально это вторичный нефтересурс, который может быть доведен до соответствующих параметров и возвращен в товарооборот. Твердые нефтешламы - это нефтеотходы, в которых содержание нефти не превышает 50 %, т.е. это грунт, загрязненный нефтью. Переработка тех и других шламов в определенной мере взаимосвязана. Конечным результатом работ по их утилизации является возврат нефти в товарооборот, получение вторичного нефтяного сырья (битумов, асфальтов, парафинов), очистка грунтов и рекультивация. Создание высокопроизводительной технологии переработки донных отложений нефтешламовых амбаров позволит: [19,22,23]

Во первых решить проблему их полной ликвидации с возвратом земель пользователю, уменьшит загрязнение окружающей среды и даст возможность рационально использовать органическое сырьё из отходов.

Во вторых восстановление прудов с удалением «плавающих» шламов из прудов с регенерацией нефти и направлением водной фазы на последующую очистку или в другой пруд для естественного выпаривания. Данный подход позволяет очистить пруд (уменьшить его объем) от легких нефтяных фракций с целью его подготовки для приемки новых нефтешламов.

В третьих полная комплексная и безотходная очистка прудов с их полным последующим закрытием (ликвидацией). Данный подход является экологически более правильным, несмотря на то, что он более сложный и дорогостоящий, поскольку требует применения более совершенных технологий и процессного оборудования. Такой подход позволяет осуществить на предприятии безотходное производство, то есть в результате производственной деятельности не возникают отходы, требующие складирования или вывоза для специального захоронения.

Предлагаемые технологические системы позволяют работать со всеми видами нефтешламов, содержащих наряду с водой и твердыми частицами как легкие углеводороды («плавающий» нефтешлам), так и тяжелые углеводороды (донные осадки). Помимо утилизации шламов из прудов-шламонакопителей, по заданию Заказчика система может быть рассчитана так же на утилизацию других видов загрязненных нефтью твердых продуктов, таких как «замазученные» земли аварийных проливов нефти на рельеф и донные шламовые отложения резервуаров хранения сырой нефти.

В Бухарском нефтеперерабатывающем заводе ежегодно выделяется около 2 тыс. тонн нефтяные отходы, которые или выбрасывается тем самым нарушается экологическое состояние региона, или используется в качестве строительного материала. Расчеты показывают, что переработка этих нефтяных шламов позволяет производит ежегодно более 1000 тонн. дополнительных светлых нефтепродуктов в масштабе одного нефтеперерабатывающего завода. Ожидаемая экономическая эффективность данного проекта составляет более 700 млн. руб в год. в масштабе одного завода.

Проблема повышения экологической безопасности при обращении с отходами нефтедобычи актуальна практически в каждом нефтедобывающем и нефтегазоперерабатывающем регионе Республики Узбекистан.

С одной стороны - значительные количества нефтяных отходов негативно воздействуют практически на все компоненты окружающей среды (людей, промышленные, транспортные и жилищно-коммунальные объекты, сельскохозяйственные угодья, леса, водоемы и т.п.). Эти отрицательные воздействия проявляются в основном в повышении заболеваемости людей, ухудшении их жизненных условий, в снижении продуктивности биологических природных ресурсов, ускорении износа зданий, сооружений и оборудования.

С другой стороны - нефтесодержащие отходы - это ценное углеводородное сырье. Его переработка может обеспечить доходность, которая позволит провести необходимые природоохранные и реабилитационные мероприятия и сохранить финансовую устойчивость нефтедобывающего предприятия. На месторождении Кенкияк при добыче нефти, в результате производства ремонтных работ, утечек нефти через неплотности запорной арматуры и аварийных утечек нефти при прорывах сборных трубопроводов, а также при очистке резервуаров образуются жидко-текучие отходы и замазученный грунт.

Содержание нефтепродуктов в отходах, по данным мониторинга, превышает предельно допустимые концентрации более чем в 30 раз. С целью предотвращения загрязнения окружающей среды пожароопасными продуктами - замазученным грунтом и осадком из резервуаров - их размещают на полигоне, так как на предприятии отсутствует технология по переработке и утилизации отходов такого характера. [44,45]

Нефтешламы и их накопители являются реальным источником техногенных эмиссий и воздействия на экосистему. Между тем нефтешламы могут быть использованы для производства на их основе различных строительных материалов.

Утилизация отходов нефтедобычи по сравнению с их размещением в амбарах снижает удельный ущерб окружающей среде в 64 раза, а по сравнению с их размещением на полигонах - в 41,7 раза. Утилизация отходов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности исключительно актуальна для большинства развитых стран. Затрачиваются огромные средства для решения этого вопроса во многих высокоразвитых странах (США, Япония, Германия и др.), но до сих пор нет универсальной технологии и способов утилизации отходов нефтяной промышленности.

При всем многообразии технологий и способов утилизации такого рода отходов существуют два принципиально разных направления их переработки: а) способы утилизации без предварительного выделения полезных компонентов; б) способы, основанные на использовании отходов как ресурсного потенциала (вторичного сырья) и позволяющие получить ценные нефтепродукты и другие компоненты. В этом случае остаток после извлечения нефтепродуктов следует рассматривать как условно экологически безвредный, который может быть безопасно использован. Поскольку характер нефти на каждом месторождении практически уникален, то и технология утилизации нефтешламов должна разрабатываться специально для рассматриваемого месторождения.

Целью настоящей работы является разработка комплексной технологии утилизации нефтяных буровых отходов, начиная от исследования характеристик нефтешлама и физико-химических основ процесса и заканчивая выдачей практических рекомендаций для технико-экономического обоснования строительства опытно-промышленной установки утилизации нефтешламов. Была поставлена задача разработки такого процесса, который, с одной стороны, удовлетворяет современным тенденциям создания высокоэффективных, экологически чистых технологий и, с другой, является экономически эффективным.

Идея работы: - предотвращение отрицательного воздействия на окружающую среду путем разработки новых технических решений для очистки резервуаров - отстойников и утилизации нефтешламов и замазученного грунта.

Задачи исследований:

- изучение техногенной нагрузки на окружающую среду на нефтяных месторождениях Газли и Кукдумалак, а также на Бухарском нефтеперерабатывющем заводе;

- анализ и оценка известных способов утилизации нефтешламов;

- разработка технических решений для очистки резервуаров - отстойников;

- собрать лабораторную установку для исследования процесса разделения нефтяных шламов в поле центробежных сил;

- исследование влияние состава, физико химических свойств, гранулометрических характеристик нефтяного шлама на процесс разделения его в поле центробежных сил;

- разработать рекомендации по организации процесса разделения нефтяных шламов в поле центробежных сил;

Методы исследований. При выполнении работы использовался комплексный метод исследований, включающий мониторинг состояния окружающей среды, анализ и обобщение литературных источников, проведение теоретических и экспериментальных исследований с использованием аппаратуры для определения концентрации нефти в водонефтяных эмульсиях, конструирование технологического оборудования для очистки резервуаров-отстойников.

Научная новизна.

- определены физико-химические свойства и состав нефтяных буровых отходов;

- установлено влияние состава, физико-химических свойств, гранулометрических характеристик механических примесей нефтяных буровых отходов на процесс разделения в поле центробежных сил;

- разработаны рекомендации по организации процесса разделения нефтяных буровых отходов в поле центробежных сил.

- установлена эффективность использования центробежного пневмосепаратора для извлечения нефти из буровых отходов;

Практическая значимость работы.

Использование комплекса технологического оборудования для механизированной очистки резервуаров отстойников и переработки нефтяных буровых отходов позволит ликвидировать трудоемкие и опасные ручные операции и получить высокий экономический эффект.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ УТИЛАЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ БУРОВЫХ ОТХОДОВ

1.1 Анализ и оценка известных способов утилизации нефтяных буровых отходов

Устойчивое развитие нефтегазовой промышленности Республики Узбекистана на среднесрочную и долгосрочную перспективы предполагает неразрывность всех аспектов будущего развития - социального, экономического, экологического и духовного. Основные направления деятельности по обеспечению экологически безопасного устойчивого развития:

-экологически обоснованное размещение производительных сил;

-экологически безопасное развитие промышленности;

-экологически безопасное развитие сельского хозяйства;

-неистощительное использование возобновимых природных ресурсов;

-рациональное использование невозобновимых природных ресурсов;

-расширенное использование вторичных ресурсов, утилизация, обезвреживание и захоронение отходов;

-совершенствование управления в области охраны окружающей среды, природопользования, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. В настоящее время все меньшие затраты предприятий выделяются на снижение техногенной нагрузки, с которой не "справляются" процессы естественного самовосстановления природных экосистем.

Сложившаяся ситуация в области образования, использования, обезвреживания, хранения и захоронения отходов ведет к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу и представляет реальную угрозу здоровью современных и будущих поколений страны.

Переход к рыночной экономике не вызвал роста переработки отходов. Обострилась необходимость сочетания гибкости рыночной экономики, способной на быструю сырьевую переориентацию, с дальновидной государственной поддержкой, стимулирующей использование отходов и уменьшение их негативного воздействия на окружающую среду. Одной из первоочередных задач, направленной на сокращение негативного воздействия отходов на окружающую среду и улучшение ресурсообеспечения экономики, является переработка и обезвреживание ряда видов твердых отходов, а также отходов, улавливаемых средозащитными сооружениями в процессе очистки сбросов в водные объекты и выбросов в атмосферу. Практически все эти отходы являются токсичными, их ресурсная ценность подтверждена технико-экономическими исследованиями и практическими результатами, полученными на основе их опытной переработки.

В частности, существует проблема утилизации нефтешламов, образующихся при строительстве нефтяных и газовых скважин, при промысловой эксплуатации месторождений, очистке сточных вод, содержащих нефтепродукты, а также при чистке резервуаров и другого оборудования. Нефтяные шламы по составу чрезвычайно разнообразны и представляют собой сложные системы, состоящие из нефтепродуктов, воды и минеральной части (песок, глина, ил и т.д.), соотношение которых колеблется в очень широких пределах. Состав шламов может существенно различаться, т.к. зависит от типа и глубины перерабатываемого сырья, схем переработки, оборудования, типа коагулянта и др. В основном, шламы представляют собой тяжелые нефтяные остатки, содержащие в среднем (по массе) 10 - 56% нефтепродуктов, 30 - 85% воды, 1,3 - 46% твердых примесей. [2,18]

Накопление нефтешламов, как правило, осуществляется на специально отведенных для этого площадках или в бункерах без какой-либо сортировки или классификации. В шламонакопителях происходят естественные процессы - накопление атмосферных осадков, развитие микроорганизмов, протекание окислительных и других процессов, т.е. идет самовосстановление, однако в связи с наличием большого количества солей и нефтепродуктов при общем недостатке кислорода процесс самовосстановления протекает десятки лет. Состав нефтяного шлама, хранящегося в шламонакопителях в течение нескольких лет, отличается от состава свежего. Нефтяной шлам, образующийся в резервуарах для хранения нефтепродуктов, по составу и свойствам также отличается от нефтяного шлама очистных сооружений. Количество нефтесодержащих отходов в нефтегазовой отрасли колеблется в широких пределах. Так, в целом по отраслу за 2000 г. оно составило около 10,0 тыс.т, при этом на долю жидких отходов приходится 70%, пастообразных и твердых - 30%. Ряд предприятий , имеющих в своем составе крупные объекты транспорта и переработки газа, являются источниками образования значительных объемов нефтесодержащих отходов, которые по своим характеристикам не могут рассматриваться как вторичные материальные ресурсы и подлежат обезвреживанию. Количество образующихся отходов на отдельных предприятиях колеблется от 578 т/год до 2510 т/год. Существовавшее ранее мнение о малоотходности газовой отрасли, в связи с чем на подавляющем большинстве предприятий не предусматривалась организация участков обезвреживания образующихся отходов, привело к накоплению большого количества отходов производства и потребления на промышленных площадках многих структур отрасли. Зачастую предприятия вынуждены накапливать и хранить на своей территории нефтешламы из-за недостаточного количества полигонов промышленных отходов, их принимающих, или из-за отсутствия установок по переработке нефтесодержащих отходов, соответственно платя за их хранение. Скапливание нефтеотходов на производственных территориях может привести к интенсивному загрязнению почвы, воздуха и грунтовых вод. Нередко нефтесодержащие отходы уничтожаются на промплощадках путем сжигания без очистки отходящих газов, загрязняющих атмосферу, что является нарушением законодательства по охране атмосферного воздуха и влечет плату за указанные выбросы в 25-кратном размере.[28,29,30] Решающим фактором, определяющим загрязняющие свойства шламов, а также направления их утилизации и нейтрализации вредного воздействия на объекты природной среды является состав и физико-химические свойства. Выбор способа переработки зависит от качества шлама и состава содержащихся в нем нефтепродуктов и механических примесей. Нефтесодержащие отходы можно условно разделить на утилизируемые, которые после регенерации могут быть использованы на производстве, и неутилизируемые, подлежащие обезвреживанию из-за своих физико-механических свойств. По некоторым данным к неутилизируемым нефтесодержащим отходам относятся нефтешламы, образующиеся при очистке емкостей, резервуаров, участков кондесатопроводов, шлам реагентной очистки сточных вод, а также замазученный песок или грунт и др.

Для правильной организации сбора, размещения, обезвреживания и утилизации отходов необходимо знать состав, количество и свойства отходов, а также факторы, влияющие на их изменение, что напрямую связано с расчетом экологических платежей, оценке материального ущерба или риска возникновения аварийных ситуаций при обращении с отходами. Исходной информацией для проведения инвентаризации отходов служат данные изучения регламентов используемых технологических процессов, сырья, материалов, топлива, карты-схемы расположения источников образования отходов и мест их временного и постоянного складирования. В процессе инвентаризации составляется материальный баланс предприятия, рассчитывается количество образующихся отходов и устанавливается их классопасности. Определение класса опасности отходов, компонентного содержания представляет собой сложную аналитическую задачу, в то время как область аккредитации собственных лабораторий предприятий, как правило, не включает подобные исследования. Поэтому компонентный состав отходов на предприятиях регистрируется в основном по справочным данным. Вместе с тем, существует достаточно широкий диапазон методик как для определения фазового состава, так и исследования химического состава, структуры и свойств компонентов отходов, в том числе углеводородной части нефтешламов, содержания в них металлов. Исследование состава любого материального объекта начинается с отбора пробы для анализа. Важное значение имеет правильность отбора и составления пробы, ее представительность, т.е. способность характеризовать действительный образ анализируемого объекта (объединенная средняя проба). Для взятия проб нефтеотходов может быть использован ГОСТ 2517-85 "Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб". В настоящее время требования к отбору, транспортировке и хранению проб отходов производства и потребления изложены в "Санитарных правилах по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления" (СП 2.1.7.1386-03). Вместе с тем, указанные СП имеют некоторые разногласия в плане установления количества классов опасности отходов. Компромиссное решение некоторых разногласий предложено в ВРД 39-1.13-081-2003 "Система производственного экологического мониторинга на объектах газовой промышленности. Правила проектирования", в соответствии с которыми экспериментальный метод отнесения отходов к 4 (мало опасные) и 5 (практически неопасные) классам опасности рекомендуется для подтверждения класса опасности, установленного расчетным путем. Нефтесодержащие отходы относятся в основном к токсичным и умеренно опасным производственным отходам 2 и 3 класса опасности. Согласно классификационному каталогу отходов и дополнению к нему синтетические и минеральные масла отработанные или потерявшие свои потребительские свойства в большинстве наименований относятся к 3 классу опасности (моторные, автомобильные, дизельные, авиационные, индустриальные, трансмиссионные, компрессорные, турбинные, смазочно-охлаждающие жидкости, а также гидравлические и трансформаторные масла, не содержащие галогены, дифенилы и терфилы), ко 2 классу опасности (масла трансформаторные и теплонесущие, гидравлические, содержащие галогены) или к 1 классу опасности (масла трансформаторные и прочие масла, содержащие полихлорированные дифенилы и терфены); шламы нефти и нефтепродуктов - к 3 классу опасности (всплывающая пленка из нефтеуловителей - бензоуловителей), шлам нефтеотделительных установок, шлам от очистки танков нефтеналивных судов, шлам очистки трубопроводов и емкостей (бочек, контейнеров, цистерн, гудронаторов) от нефти и др. Отходы твердых производственных материалов, загрязненные нефтяными и минеральными жировыми продуктами (окалина замасленная, пенька промасленная, сальниковая набивка асбесто-графитовая промасленная); фильтровочные и поглотительные массы, загрязненные опасными веществами (уголь активированный и угольные фильтры отработанные, загрязненные минеральными маслами, коксовые массы отработанные, загрязненные минеральными маслами); обтирочный материал, загрязненный нефтепродуктами, а также отходы песка, загрязненные нефтепродуктами, в зависимости от содержания нефтепродуктов относятся к 4 классу опасности (содержание нефтепродуктов менее 15%) или к 3 классу опасности (содержание нефтепродуктов 15% и более).

Определение класса опасности отходов, лимитов их размещения имеет существенное значение, так как напрямую связано с экологическими платежами. Кроме того, в соответствии с инструктивно-методическими указаниями по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды к сверхлимитным объемам размещения отходов относятся неиспользуемые отходы, образующиеся сверх нормативов отходов, установленных нормами расхода сырья и материалов на производство продукции, объемы образования некондиционной продукции, не предусмотренные технологическими регламентами и нормативами, а также объемы размещения отходов без оформленного в установленном порядке разрешения, что влечет за собой штрафные санкции и увеличение размера платы за размещение отходов. [32,33,42,43] Кроме того, согласно инструктивно-методическим указаниям по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды к природоохранным мероприятиям, на выполнение которых осуществляется корректировка размеров платежей природопользователей с учетом освоения ими средств, относятся к области обращения с отходами: - строительство мусороперерабатывающих и мусоросжигательных заводов, а также полигонов для складирования бытовых и промышленных отходов; - приобретение и внедрение установок, оборудования и машин для переработки, сбора и транспортировки бытовых отходов с территории городов и других населенных пунктов;

- строительство установок, производств, цехов для получения сырья или готовой продукции из отходов производства; - разработка нетрадиционных методов и высокоэффективных систем и установок для очистки отходящих газов промышленных предприятий, утилизацииотходов; - разработка технологических процессов, оборудования, приборов и реагентов, обеспечивающих глубокую переработку сырья с утилизацией образующихсяотходов; - совершенствование методов обезвреживания твердых бытовых отходов с целью предотвращения попадания в природные среды тяжелых металлов и ксенобиотиков. Законодательство многих стран, в том числе и Республики Узбекистан, стимулирует вовлечение промотходов в хозяйственный оборот в качестве вторичных сырьевых ресурсов. В нашей стране по созданию промышленных технологий и оборудования в целях получения отходов реализуемой экологически безопасной продукции находится в начальной стадии, на этапе разработки пилотных установок. Разрабатываемые процессы носят затратный характер и, несмотря на бросовую цену исходного сырья, имеют, как правило, низкую экономическую эффективность.

Экономическая целесообразность того или иного природоохранного мероприятия определяется на каждом конкретном предприятии с учетом его экономических возможностей. Для одного предприятия зачастую строительство установок по обезвреживанию отходов экономически невыгодно, поскольку объемы образования отходов ниже минимальных мощностей типовых установок, выпускаемых промышленностью. Решение этой проблемы должно быть либо на региональном уровне путем строительства установок по переработке отходов для всех предприятий, либо на местном уровне путем создания установок малой производительности для обезвреживания отходов непосредственно на объектах отрасли. В связи с этим, к числу первоочередных задач следует отнести организацию и обеспечение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок таких установок, создание эффективных средств и методов переработки и обезвреживания отходов как на региональном уровне, так и на уровне предприятий. Выбор метода переработки и обезвреживания нефтяных шламов, в основном, зависит от количества содержащихся в шламе нефтепродуктов. В качестве основных методов обезвреживания и утилизации нефтеотходов практически используются: -термические методы обезвреживания; -методы биологической переработки; -физико-химические методы переработки; -химические методы обезвреживания. В настоящее время известно о применении следующих методов (и их комбинаций) обезвреживания и переработки нефтяных шламов: -сжигание нефтяных шламов в виде водных эмульсий и утилизация выделяющегося тепла и газов; -обезвоживание или сушка нефтяных шламов с возвратом нефтепродуктов в производство, а сточных вод в оборотную циркуляцию и последующим захоронением твердых остатков; - отверждение нефтешламов специальными консолидирующими составами с последующим использованием в других отраслях народного хозяйства, либо захоронением на специальных полигонах; - переработка нефтяных шламов на газ и парогаз, в нефтепродукты; - использование нефтешламов как сырье (компоненты других отраслей народного хозяйства); -физико-химическое разделение нефтяного шлама (растворители, деэмульгаторы, ПАВ и др.) на составляющие фазы с последующим использованием. В качестве базовых могут быть рекомендованы методы термического и химического обезвреживания отходов, позволяющие осуществлять переработку нефтесодержащих отходов силами предприятий отрасли, к примеру, за счет организации на объектах участков обезвреживания на базе компактных установок небольшой производительности. Оба метода позволяют обезвреживать следующие виды нефтеотходов: - образующиеся в результате очистки сточных вод нефтесодержащие осадки и жидкие нефтеотходы из очистных сооружений; нефтешламы, образующиеся при зачистке резервуаров и технологического оборудования; замазученные грунты; - нефтешламы, представляющие собой сложные многокомпонентные дисперсные системы, образующиеся в результате поршневания продуктопроводов или формирующиеся с течением времени в амбарах; - продукты от продувки пылеуловителей, масляных сепараторов и разделителей, отличающиеся достаточно однородным составом и высоким содержанием углеводородов, а также отработанные компрессорные и индустриальные масла. Наиболее эффективным, хотя и не всегда экономически рентабельным, считается термический метод обезвреживания шлама. В последние годы наибольшее распространение получили следующие методы сжигания нефтешламов: во вращающихся барабанных печах, в печах с кипящим слоем теплоносителя, в объеме топки с использованием форсунок, в топке с барботажными горелками. Термический метод позволяет совместно с нефтешламами сжигать загрязненные фильтры, промасленную ветошь, твердые бытовые отходы. Образующиеся при этом вторичные отходы относятся к 4 классу опасности и подлежат вывозу на полигоны захоронения. Объем вторичных отходов по сравнению с первоначальным уменьшается до 10 раз. Продукт, образующийся в результате обезвреживания нефтешламов химическим методом, пригоден для использования в строительстве, при прокладке дорог, отсыпке земляных насыпей и может быть реализован сторонним потребителям. По некоторым данным с экономической точки зрения химическое обезвреживание нефтеотходов имеет более низкую стоимость обезвреживания отходов, чем термическое. По условиям эксплуатации технология химического обезвреживания нефтешламов также имеет ряд преимуществ по сравнению с термическим методом, вплоть до возможности организации передвижных участков, не требующих строительства специальных зданий. Поскольку не всегда удается достичь одностадийного процесса при обработке шламов, используют комплексные схемы обработки. Зачастую только механические или физико-химические методы не могут дать эффективного разделения, а, следовательно, обезвреживания из-за высокой стабилизации дисперсии шлама. При этом отмечается закономерность: чем более продолжительное время хранится шлам, чем более сложные пути его образования, перекачки и транспортировки, тем его стабильность выше. И в таких случаях обычно применяют комплексные схемы переработки, включающие в себя отстаивание, флотацию, дегазацию, кондиционирование, осушку, обработку коагулянтами и флокулянтами, уплотнение, разделение. Заключительными стадиями обработки может быть размещение на специальных полигонах с применением биотехнологий, сжигание, использование в строительстве и других отраслях промышленности. Биологический метод обезвреживания является наиболее экологически чистым, но область его применения ограничивается конкретными условиями применения: диапазоном активности биопрепаратов, температурой, кислотностью, толщиной нефтезагрязнения, аэробными условиями. Перспективно использование биотехнологии для обезвреживания нефтешламов, образующихся при очистке емкостей и резервуаров от нефтепродуктов, нефтезагрязненной земли и поверхности воды. В последние годы за рубежом разработана серия биопрепаратов для обезвреживания нефтезагрязнителей различного состава. Применение нефтешламов в качестве сырья является одним из рациональных способов его использования, так как достигается определенный экологический и экономический эффект. При производстве продукции не требуется специального оборудования и дополнительной энергии. Отрицательный аспект - это необходимость и сложность транспортировки шлама к месту потребления. Одной из наиболее широких областей применения нефтешламов является дорожное строительство, где они используются как добавка к связующим, повышающая качество асфальтной смеси. Второй областью по объему использования нефтешлама в качестве сырья является изготовление строительных материалов. Так, продукт обезвреживания нефтешлама препаратом "Эконафт" (минеральный сорбент - негашеная известь и химический модификатор) представляет собой минеральный порошок, который в соответствии с ТУ 5716-004-11085815-2000 может быть использован в качестве добавки для асфальтобетонных смесей, а также в качестве конструктивных элементов автодорог, гидропрерывающих и дополнительных слоев земляного полотна автодорог. Нефтешламы могут быть использованы также для получения битумных вяжущих материалов. Таким образом, следует отметить, что в каждом конкретном случае при выборе варианта обезвреживания и очистки нефтяных шламов для предприятий необходим дифференцированный подход с учетом как экологических, так и экономических показателей. Включение в целевые экологические программы проблем утилизации отходов, и в частности, утилизации нефтешламов должно стать приоритетной задачей.

В результате исследования процесса термохимического обезвоживания обнаружена и теоретически обоснована адсорбционная активность мазута по отношению к неполярным углеводородным компонентам шлама. Выявлена высокая растворяющая способность олигомеров этилена к природным стабилизаторам нефтяных эмульсий. [17,18]

Впервые экспериментально установлено доминирующее действие микроструктуры нерастворимого реагента на его деэмульгирующую активность и предложен механизм его действия.

Предложена новая технология утилизации методом жидкофазного термолиза высокостойких нефтеэмульсионных шламов и нефтяных отходов с высоким содержанием механических примесей, таких как донные нефтешламы, твёрдые отходы (кек) установок утилизации нефтешламов методом сепарации и центрифугирования

Впервые экспериментально исследовано и предложено применение твердого остатка жидкофазного термолиза нефтешламов в производстве строительных материалов.

Разработанная технология утилизации нефтешлама включена в план мероприятий Бухарского нефтеперерабатывющего завода по утилизации шлама из шламонакопителей очистных сооружений завода.

Определены причины и источники образования нефтешламов на НПЗ, приведены данные по их количеству и компонентному составу, производится анализ современных методов утилизации нефтешламов. Особое внимание уделено перспективе термодеструктивных процессов в переработке и утилизации нефтесодержащих отходов. Рассмотрена возможность использования твердых отходов термической и химической переработки нефтешламов в технологии строительных материалов. Помимо этого, нефтешлам рассматривается как нефтяная дисперсная система, для чего проводится краткий обзор современных представлений о НДС, а так же причины устойчивости эмульсий и механизм их разрушения.

Проблема ликвидации отходов, накопленных в результате деятельности предприятий нефтегазового комплекса, стоит сегодня достаточно остро, что в первую очередь связано с существенным ростом объемов производства. Разработка эффективных способов утилизации сделает возможным превращение вредных для окружающей среды соединений в ценные и безопасные продукты.

Известно, что при бурении скважин происходит сильное загрязнение почвы и воды буровыми шламами, содержащими углеводороды, тяжелые металлы, полимеры, а разлив нефти при ее добыче сопряжен с рядом негативных явлений, приводящих к разрушению почвы и «замазученности» огромных территорий.

Нефтяные шламы формируются в результате сброса в специальные амбары стойких эмульсий, отходов, образующихся в процессе подготовке нефти, продуктов зачистки резервуаров. Значительная часть отходов улавливается из канализационных линий, с площадок обслуживания оборудования, насосов, а также с мест аварий.

На наш взгляд одним из наиболее сложных в плане работ по утилизации шламов вопросов является утилизация твердых нефтеотходов. Нефтезагрязненные грунты, складированные в амбарах, отличаются от нефтезагрязненных грунтов на участках рекультивации тем, что, во-первых, практически стерильны - уровень их биологической активности крайне низок. Во-вторых, они разнородны по составу мехпримесей (грунтов), отличающихся сорбирующей способностью. Долгое хранение в амбарах способствует мощному связыванию нефти с почвенными частицами, что существенно затрудняет процесс извлечения нефтяной фазы, а физико-химическое преобразование нефти в процессе хранения в амбарах с годами приводит к концентрированию соединений с большим молекулярным весом. Периодический отжиг нефтешламов способствует накоплению высокотоксичных полиароматических углеводородов (ПАУ), трудно поддающихся биодеструкции.

Комплекс работ по утилизации нефтешламов, который разработан в Усинском и Ухтинском районах Республики Коми, предполагает поэтапную очистку нефтезагрязненного грунта, включающую разделение фаз (нефть-грунт-вода) и последующую доочистку разделенных фаз от соответствующих примесей. Нефтяная фаза отделяется от воды и мехпримесей и доводится до товарного вида. Данная схема достаточно хорошо проработана на предприятиях ООО СПАСФ «Природа» (г. Усинск), ЗАО БЭП «Тибет» (Москва). Водная фаза очищается от растворенных в ней углеводородов методом биодеструкции в условиях интенсивной аэрации и от взвешенных частиц методом осаждения. Грунт, предварительно частично отмытый от нефти, доводят до регламентных показателей методом биодеструкции на полях биовосстановления. Эту методологию отрабатывали при участии ООО «Астарта» в Усинском районе Республики Коми и ООО «ЭкоАльянс» в Ухтинском. [19]

Разработанная технологическая схема переработки нефтяных и газоконденсатных шламов позволяет в течение одного-двух полевых сезонов довести до регламентных показателей по приемке земель нефтезагрязненные грунты с очень высоким исходным уровнем загрязнения, избежать такого нежелательного приема, как отжиг, построена по принципу природных процессов, а значит экологична и, кроме этого, экономически эффективна.

Cпособ переработки нефтяных шламов Данный способ относится к нефтепереработке и может быть использован на нефтеперерабатывающих, нефтедобывающих предприятиях, а также на нефтяных базах. Нефтяной шлам изготовляют путем его разбавления (при необходимости нефтью) с доведением содержания нефти в исходном шламе не менее 20 мас.%, подогрева шлама с помощью паровых нагревателей и одновременным прямым впрыском части пара и обеспечением гомогенности шлама путем принудительной его циркуляции. Затем подготовленный шлам подают насосом в декантер, механически разделяют шлам на фазы различной плотности - нефтяную, водную и твердую с последующим отстоем нефтяной фазы и ее возвратом в сырьевые резервуары нефтеперерабатывающего предприятия для последующей переработки, а также раздельным удалением водной и твердой фаз. Используют нефтяной шлам из прудов-накопителей или нефтяной шлам, образующийся в процессе механической очистки сточных нефтесодержащих вод, а также нефтяной шлам, образующийся в нефтяных резервуарах при их очистке. Для подогрева нефтяного шлама в качестве части пара используют пар, получаемый в парогенераторах путем сжигания содержащегося в нефти попутного газа, выделяемого в процессе термической обработки нефти, или в результате термодеструктивных процессов, протекающих при переработке нефти или промежуточных продуктов, топливно-технологического газа, который подают в сеть с температурой преимущественно 50 - 70°С и давлением преимущественно 3 - 5 кг/см2. Перед сжиганием газ подогревают до температуры не ниже 100°С. Преимущественно 15 - 40% газа сжигают в парогенераторе, а 60 - 85% - в технологических установках. Технический результат заключается в сокращении энергоемкости, снижении себестоимости выпускаемой продукции путем обеспечения возможности использования пара собственной выработки и снижении вредных выбросов в районе нефтеперерабатывающего предприятия и улучшении экологической обстановки в регионе. [20]

Таблица 1

Производительность по исходному сырью - 75-100 м3/сутки (в зависимости от состава нефтяного шлама).
Содержание в исходном сырье (в % от объема):
механических примесей	до 20
Воды	до 50
Содержание в продукте переработки (в % от объема):
механических примесей	не более 0,1
Воды	до 20
Температура воздуха, при которой эксплуатируется установка - от -35 до +40 °С.
Обслуживающий персонал - 3 человека.

Установка по переработке жидких нефтяных шламов, собранных в процессе работы нефтяного промысла (с ликвидацией аварийного разлива нефти). [21] Представлено три ступени очистки: вибросито, гидроциклон, илоотделитель

Установка по переработке жидких нефтяных шламов, образовавшихся в процессе подготовки нефти (с присутствием стойких нефтяных эмульсий) с применением центрифуги [22]

Таблица 2

Производительность по исходному сырью - 75-100 м3/сутки (в зависимости от состава нефтяного шлама).
Содержание в исходном сырье (в % от объема):
механических примесей	до 20
Воды	до 50
Содержание в продукте переработки (в % от объема):
механических примесей	не более 0,4
Воды	до 20
Температура воздуха, при которой эксплуатируется установка - от -35 до +40 °С.
Обслуживающий персонал - 3 человека.

Установка по промывке загрязненных нефтью почв и грунтов и пульпообразных нефтяных шламов

Таблица 3

Производительность по исходному сырью - 40-60 м3/сутки (в зависимости от состава нефтяного шлама и периода года).
Остаточное содержание нефтепродуктов в промытом продукте - в соответствии с принятым в Республике Коми "Регламентом по приемке земель после проведения работ по очистке нефтяного загрязнения", а именно:
для торфяных почв	не более 50 тысяч мг/кг
для минеральных грунтов	не более 30 тысяч мг/кг
для смешанных грунтов	не более 40 тысяч мг/кг
Температура воздуха, при которой эксплуатируется установка - от -35 до +40 °С.
Обслуживающий персонал - 3 человека.

Комплексная установка по переработке нефтяных шламов (КУПНШ)

Включает в себя установку по переработке жидких нефтяных шламов и установку по промывке загрязненных нефтью почв и грунтов и пульпообразных нефтяных шламов. [23]

Установка изготавливается на заводе "Нефтемаш" в блочно-модульном исполнении, имеет сертификат соответствия и защищена патентами РФ. Установка комплектуется стандартным оборудованием, используемым в нефтяной промышленности: виброситами, гидроциклонами, илоотделителями, центрифугой, шламовыми насосами.

Технология очистки и комплектация установки зависит от состава и агрегатного состояния нефтяных шламов, поэтому могут быть изготовлены несколько модификаций установки для переработки следующих видов нефтяных шламов:

· образующихся при ликвидации аварийных разливов нефти, очистки резервуаров хранения нефти (нефтепродуктов) и сепараторов;

· образующихся при технологических операциях подготовки и переработки нефти.

В зависимости от характера и места проведения работ установки по желанию заказчика могут поставляться в стационарном варианте или на автомобильном шасси.

По сравнению с аналогичными образцами, предлагаемыми иностранными компаниями, установки СПАСФ «Природа» при равных показателях эффективности переработки нефтяных шламов имеют явные преимущества, такие как: существенно более низкая стоимость установки, запасных частей и расходных материалов, простота конструкции и эксплуатации.

Установки СПАСФ «Природа» окупают себя в течение одного-двух лет за счет стоимости нефти, получаемой в процессе очистки нефтяных шламов.

Нефтяная промышленность является одним из крупных источников загрязнения окружающей среды В соответствии с этим требуются неотложные меры по исправлению существующей экологической ситуации на предприятиях отрасли.

В настоящее время особенно остро стоит вопрос о ликвидации нефтешламовых амбаров, образованных на нефтепромыслах фактически с самого начала разработки и эксплуатации месторождений нефти. Нефтяные амбары сооружались для сброса в специально отведенные накопители или пруды минерализованных вод, нефтесодержащих отходов подготовки нефти, продуктов зачистки резервуаров, некондиционной нефти и других органикосодержащих и минеральных отходов.

Проблема нефтешламовых амбаров в различных нефтяных регионах страны сегодня решается по разному, но налицо заметные практические результаты и достижения. Особенно это относится к сбору, переработке и утилизации верхнего нефтяного и водного слоев шламонакопителей. Остаётся пока нерешённой одна очень трудная проблема - это переработка, обезвреживание и утилизация донных отложений амбаров, непосредственно соприкасающихся с грунтом. Аналогичного вида и состава вторичные шламы в виде механических примесей (кека) образуются также после первичных процессов переработки верхних нефтяных слоев нефтешламовых амбаров. Остаточное содержание нефтепродуктов в них достигает до 25%, эти отходы в дальнейшем не утилизируются и не обезвреживаются, а чаще направляются обратно в амбары.

Донные отложения нефтешламов содержат от 32 до 58% механических примесей, от 10 до 44% нефтепродуктов и от 20 до 40% воды. Это трудноразрушаемые эмульсии, упрочнённые механическими примесями. Используемые методы по их переработке, утилизации и обезвреживанию не эффективны, поэтому проблема сегодня не решена. При этом имеются множество технических трудностей при высокой затратности процессов, отсутствует экономическая заинтересованность. Исследований по утилизации органической части донных отложений проведено крайне мало.

Создание высокопроизводительной технологии переработки донных отложений нефтешламовых амбаров позволит решить проблему их полной ликвидации с возвратом земель пользователю, уменьшит загрязнение окружающей среды и даст возможность рационально использовать органическое сырьё из отходов.

Автором [24] рекомендовано технология переработки донных отложений нефтешламовых амбаров, вторичного шлама и прочих органикосодержащих отходов нефтегазодобычи, которое позволяет получать ценные углеводородные продукты, тем самым полностью перерабатывать их органическую часть, довести амбары до полного цикла ликвидации и улучшить экологическую обстановку в местах их расположения.

1.1.1 Мобильный технологический комплекс для регенерации нефтезагрязненного грунта и нефтяных шламов

Комплекс предназначен для сбора, регенерации нефтезагрязненного грунта, нефтяных шламов, сборов розливов нефти, переработки замазученных грунтов, грунтов амбаров, могильников для восстановления плодородие почвы с сохранением исходного содержания гумуса в пределах 30-40% с глубиной очисткой почвы до остаточного содержания нефтяных компонентов в пределах 1% веса. [40]