Доочистка нефти из извлеченной рудноразрушаемых нефтеотходов

 

		СОДЕРЖАНИЕ
		НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ	4
		ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ	5 6
		ВВЕДЕНИЕ	7
1.		Обзор и оценка концепций и методов очистки грунтов от нефти	10
	1.1	Технологии механической очистки нефтешламов	10
	1.2	Термические методы обезвреживания нефтяных отходов	15
	1.3	Биологические методы очистки почв и нефтешламов	19
	1.4	Опыт очистки нефтегрунтов в условиях месторождения Узень	24
		Вывод  по главе	30
2.		Экспериментальные исследования растворимости парафина в нефти и подбор деэмульгатора для очистки нефтешламов	31
	2.1	Оценка степени загрязнения территорий месторожденийнефтеотходами	31
	2.2	Исследования растворимости и выпадения парафина из нефти	38
	2.3	Моделирование процесса парафинизации Вывод  по главе	42 46
3.		Переработка нефтешламовнасыщенныхпарафинистой нефтью с внедрением нового оборудования и бинарного деэмульгатора	57
	3.1	Технологические аспекты улучшения переработки нефтешламов	47
	3.2	Исследование процесса доочистки нефтяных шламовфосфогипсом	55
	3.3	Исследование доочистки грунтов биологическим методом	57
		Вывод по главе	62
		ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ	63
		СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	64
		АННОТАЦИЯ	68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность.Реальные последствия для почв при накоплении в них различных компонентов нефти и нефтепродуктов изучены далеко не полно, однако известно, что поступление в почву компонентов нефти вызывает изменение физических, химических, биологических свойств и характеристик почвы. Всё это неизбежно вызывает снижение и даже полную утрату почвенного плодородия. В результате нарушения почвенного покрова и растительности усиливаются нежелательные процессы - эрозия почв и их деградация. Кроме того, углеводороды нефти способны образовывать в процессе трансформации токсичные соединения, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью. Ограниченность земельных ресурсов ставит неотложную задачу возврата всех видов нарушенных и деградированных почв, в том числе и нефтезагрязнённых. Неблагоприятное воздействие нефтешламов на окружающую природную среду и невозобновляемость углеводородного сырья делают вопрос переработки отходов весьма актуальным. Существуют различные способы переработки и утилизации нефтешламов с помощью механических, физико-химических, химических и биологических методов. При выборе способа утилизации приоритет в основном отдается способам, направленным  на извлечение из нефтешламов углеводородного сырья. Однако не решена проблема доочистки образовавшихся в результате переработки твердых отходов и водной фазы. Таким образом, актуальность проблемы очистки и доочистки грунтов и почв насыщенных нефтью с высоким содержанием парафина определяет актуальность исследования. В настоящее время, наиболее перспективным  способом очистки нефтешламов представляется комплекс мер, сочетающих различные методы очистки.

Цель работы.Разработка комплексной методики переработки нефтешламов и нефтегрунтов насыщенных парафинистой нефтью с последующей биологической доочисткой. Для достижения цели решались следующие задачи:

-  анализ  достоинств и недостатков существующих  методов, технологий и средств  переработки нефтешламов;

- экспериментальные  лабораторные исследования растворимости  парафина различными растворителями  и центрифугированием;

-    подбор реагентов и деэмульгаторов  для механической переработки  нефтешлама;

- разработка способа переработки грунтов и почв насыщенных нефтью с высоким содержанием парафина;

- результаты  аналитических, экспериментальных  исследований процесса биологической  доочистки нефтешламов консорциумом  нефтеокисляющих микроорганизмов;

Объекты и предмет исследования.Объектом исследований являлись:

- комплекс  отстойников сливной амбарной  нефти, полигоны хранения нефтешламов  и буровых отходов на месторождениях  нефтедобычи;

- техника  и технологии подсистем комплекса  по переработке и утилизации  нефтяных отходов;

Методы исследования.При проведении экспериментов применяли современные микробиологические и биохимические методы исследований. Лабораторно-аналитические исследования образцов почвогрунтов проводили в соответствии с общепринятыми в почвоведении методами.

Научная идея:

1. На основании  экспериментальных лабораторных  исследований растворимости парафина  различными растворителями и  центрифугированием, установить оптимальную  температуру плавления и выпадения  отложений, в целях экономии энергозатрат при очистки нефтешламов;

2. Для достижения  полной очистки шламов и грунтов  насыщенных парафинистой нефтью  разработать способ их биологической  доочистки до экологически безопасного  уровня.

Основные положения работы, выносимые автором на защиту:

- результаты  лабораторных исследований растворимости  парафина различными растворителями  и центрифугированием;

-  результаты  подбора реагентов и деэмульгаторов  для механической переработки  нефтешлама;

-  способ переработки грунтов и почв насыщенных нефтью с высоким содержанием парафина;

-результаты  исследования процесса биологической  доочистки нефтешламов подобранным  консорциумом нефтеокисляющих микроорганизмов;

Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований и внесенные технические решения в технологию переработки амбарной нефти и нефтешламов, включающего  разделение жидкого нефтешлама на три фазы и биологическую доочистку твердой фазы с применением  непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов и фосфогипса в условиях жаркого климата Мангистауской области могут быть внедрены и использованы в условиях нефтяных промыслов по добыче нефти с высоким содержанием парафина.

 Реализация результатов работы. Разработанные технологические решения могут быть использованы в производственных условиях месторождений Узень и Карамандыбас. Полученные результаты свидетельствуют о возможности их рекомендации к промышленному внедрению.

Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы:

-  в научном  журнале Министерства науки и  образования Республики Казахстан  «ПОИСК». Серия естественных и  технических наук. Алматы. 2011 г.

- в материалах  Международной научно-практической  конференции «Научно-технический  прогресс: техника, технологии и  образование» прошедшей 30 сентября 2011г. в Каспийском государственном университете технологии и инжиниринга имени Ш.Есенова; 

Достоверность результатов работы, сформулированных в работе, подтверждаются:

      - установлением антропогенного  влияния и последствий от наличия  накопителей нефтешламов, прогнозируемой во времени;

-определением возможности полной очистки нефтешламов насыщенных парафинистой нефтью, с последующим использованием биологической очистки в условиях сухого жаркого климата;

      -  сходимостью лабораторных и  экспериментальных результатов.

Структура и объем диссертации.  Диссертация изложена на 68страницах машинописного текста, состоит из  введения, трех глав, заключения, списка литературы из 56 наименования. Включает 7 таблиц, 23 рисунка.   

 

 

1Обзор и оценка концепций и методов очистки грунтов от нефти

 

1.1 Технологии механической очистки  нефтешламов

Нефтегазодобывающая промышленность является одной из ведущей отраслью Республики Казахстан, которая обеспечивает значимую часть национального валового продукта, бюджетных доходов и валютных поступлений. Нефтегазовые проекты стали катализаторами инвестиционной активности в Республике. С другой стороны, технологический процесс разведки, добычи, переработки, транспортировка углеводородного сырья сопровождается нарушением и загрязнением почвенного покрова.

Одной из основных проблем в нефтяной промышленности является очистка почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами, в широком его понимании: как нефтяные шламы, буровые отходы и т.д. Чрезвычайно остро перед всеми хозяйственниками нефтяной отрасли стоит проблема утилизации нефтеотходов. Единственное верное решение данной проблемы – возврат нефтеотходов в оборот, когда хозяйственник не только не платит за размещение отходов в полигоне, а также заинтересован в максимальном количестве объемов используемых им нефтеотходов. Мировой рынок услуг по переработке промышленных отходов и очистке почв оценивается в 20 млрд. евро .В настоящее время имеется множество унифицированных технологических линий по утилизации нефтеотходов[1].

Рассмотрим линию по утилизации нефтяных шламов и очистки грунтов фирмы SEPECALOY (РФ) на рисунке 1[2].

Линия состоит из следующих установок:

1) Установка  сбора и перекачивания нефтешлама  обеспечивает сбор, подтягивание  нефтешлама, измельчение сгустков  нефтешлама, травы, веток и перекачивание  нефтешлама. Установка содержит  насос 17, заборник-измельчитель 18, ограждение 19, двухстороннюю комбинированную  лебедку 20, катушки для укладки  ограждения 21, 22.

2) Установка  сбора и перекачивания донного  осадка обеспечивает забор донного  осадка, измельчение сгустков нефтешлама, мусора и перекачивание донного  осадка. Установка содержит насос 23, заборник-измельчитель 24.

2а) Установка  сбора и перекачивания донного  осадка обеспечивает забор донного  осадка, размыв донного осадка  водой и перекачивание донного  осадка. Установка.содержит насос 25, поворотную раму со стрелой 26, устройство размыва донного осадка  с механизмом регулирования интенсивности  размыва 27, устройство сбора донного  осадка 28, механизм поворота рамы  со стрелой 29, механизмы подъема  стрелы 30, 31.

3) Установка  разделения нефтешлама и донного  осадка обеспечивает отделение  и вывод крупных механических  примесей размером более 10 мм, нагрев нефтешлама и донного осадка до температуры 45-50oC, отмывку деэмульгатором и водяным паром песка, отделение воды, вывод механических примесей (грунта), нефтяной и водной фаз, водно-иловой суспензии. Установка содержит устройство подачи деэмульгатора 32, самоочищающийся фильтр 33, емкость приема и разделения нефтешлама 34, с конвейером вывода механических примесей 35 и насосы 36, 37. Емкость 34 оборудована внутренними устройствами для разделения и вывода нефтяной и водяной фаз (на чертеже не показаны), устройствами ввода водяного пара 38, вывода водно-иловой суспензии 39.

4) Установка очистки водно-иловой суспензии и культивирования биологических штаммов обеспечивает прием водно-иловой суспензии, очистку воды, ила, выращивание микроорганизмов, вывод очищенной воды и очищенной водно-иловой суспензии совместно с выращенными микроорганизмами. Установка содержит емкость обработки водно-иловой суспензии и выращивания биологических штаммов 40, устройства ввода питательных добавок 41, 42. Емкость 40 оборудована внутренними устройствами очистки водно-иловой суспензии (на чертеже не показаны), устройствами ввода водно-иловой суспензии 43, ввода сжатого воздуха 44, ввода водяного пара 45, вывода очищенной воды 46 и вывода очищенной водно-иловой суспензии совместно с выращенными микроорганизмами 47.

5) Установка отмывки грунтов обеспечивает отмывку замазученных механических примесей от нефтепродуктов растворителем и водяным паром. Установка.содержит комбинированное устройство 48 приема, перемешивания, отмывки замазученных механических примесей растворителем, устройство 49 ввода растворителя, устройство 50 ввода водяного пара, емкость 51 отмывки механических примесей с конвейером 52 выгрузки отмытых механических примесей.

   6) Установка очистки нефтешлама  нагреваетнефтешлам до температуры 75-80oС, отделяет и выводитмехпримеси. Установка содержит устройства подачи деэмульгатора 53, 54, подогреватель-смеситель 55, центрифугу 56, деаэратор 57, насос 58 и фильтр 59,60.