Доочистка нефти из извлеченной рудноразрушаемых нефтеотходов

  7)Установка получения очищенных нефтепродуктов и воды обеспечивает догревнефтешлама до температуры 90-98oC, разделение на очищенные нефтепродукт и воду, а также очистку нефтепродукта и воды от механических примесей. Установка.содержит подогреватель-смеситель 61, сепараторы 62, 63, емкость приема и разделения периодических «отстрелов» сепараторов 64 с конвейером 65 выгрузки механических примесей.

8) Установка комплексной очистки грунтов аэробными и анаэробными микроорганизмами обеспечивает комплексную очистку водно-иловой суспензии и механических примесей от сложных углеводородных соединений, фенолов и других вредных соединений с применением аэробных и анаэробных микроорганизмов. Установка содержит емкость 66 обработки механических примесей и устройства 67, 68 ввода питательных добавок. Емкость 66 оборудована устройством 69 приема механических примесей, устройством 70 ввода водно-иловой суспензии совместно с микроорганизмами, устройством 71 ввода сжатого воздуха, устройством 72 перемешивания и выгрузки очищенных механических примесей совместно с микроорганизмами и подогревателем 73.

9) Установка утилизации биомассы обеспечивает разложение биомассы, в том числе и накопленных на предыдущих стадиях очистки микроорганизмов, на углекислый газ и воду, а также дополнительно позволяет выделить тяжелые металлы. Разложение биомассы осуществляют споровые микроорганизмы (грибы). Установка содержит емкость 74 приема, обработки механических примесей, биомассы и устройства 75, 76 ввода питательных добавок. Емкость 74 оборудована устройством 77 приема механических примесей, биомассы, устройством 78 перемешивания и выгрузки очищенных механических примесей, устройством 79 вывода колоний споровых тел и подогревателем 80.

Линия включает вспомогательное оборудование: приемный бункер 13, конвейер 14, бункер выгружной 15, термоотстойник 16[3].

Преимущества:Отличается большим количеством операций, выполняемых комбинированными устройствами.  Линия снабжена установками: 1)сбора и перекачивания донного осадка, 2) очистки водно-иловой суспензии и культивирования биологических штаммов, 3) комплексной очистки грунтов микроорганизмами, 4) установкой утилизации биомассы. Достоинства  подтверждены патентом РФ на изобретение.

Недостатки:а) Линия снабжена многочисленным конвейерами (6 шт), что способствует – улетучиванию вредных веществ (парниковый эффект), увеличению энергоресурсов, пожарной безопасности, шумовому эффекту, эксплуатационным издержкам и  дороговизне установок.

б) Установка в целом занимает большую площадь, большое количество малоэффективного оборудования,протяженность линий с запорной  арматурой,  что создает неудобства и увеличивается количество экологического несоответствия.

Технологическая схема установки переработки твердыхнефтешламов (УПТН) показана на рисунке 2[4]. На стадии предварительной подготовки очищаемый материал загружают в камневыделитель (1), где происходит сортировка и удаление включений размером более 100 мм. Затем очищаемый материал направляют в мешалку (2), где происходит смешивание с подогретой водой и измельчение крупных включений.

Далее очищаемый материал поступает в грохот (3), где происходит отделение камней размером более 5 мм. Весь отсортированный после грохотов материал (крупные камни, древесина, промышленный мусор) собирается в бункер (4). Под грохотом (3) расположена поддон-воронка (5), где собирается освобожденная от камней разжиженная масса.Далее, через шнековый насос (6) разжиженная масса подается в бункер (7) для временного хранения или непосредственно для очистки в бункер (18).

На стадии очистки, одновременно с подачей очищаемой массы в бункер, нагретая вода из многофункциональной емкости (16) с помощью центробежного насоса (15) подается в эжектор-гидросмеситель (14), смешивающий разжиженную массу, поступающую из бункера (18), с горячей водой в турбулентном режиме. На данной стадии происходит процесс отмывки частичек грунта от нефти и нефтепродуктов. Далее происходит процесс разделения жидкой и твердой фазы. Из эжектора-гидросмесителя (14) очищаемая масса с помощью центробежного шламового насоса (11) подается в гидроциклон-пескоотделитель (9), после чего с помощью центробежного шламового насоса (10), очищаемая масса подается в гидроциклон-илоотделитель (8). Далее, посредством системы желобов, очищенная твердая фаза отправляется на разгрузку. При повторном цикле очистки твердая фаза посредством системы желобов направляется в бункер (13) для повторной очистки. Стоит отметить, что существует несколько принципиальных схем работы комплекса, например, только на гидроциклон-пескоотделитель (9) без применения гидроциклона-илоотделителя (8) и центробежного шламового насоса (10) или с их периодическим подключением. Выбор той или иной схемы подключения определяется параметрами загружаемого материала на входе и позволяет настроить УПТН на оптимальный режим работы. На стадии разделения жидкой фазы отделенная жидкая фаза, смешанная с нефтепродуктами, поступает в многофунциональную емкость (16), где происходит разделение воды от нефтепродуктов. Вода затем возвращается в цикл очистки, а нефтепродукты отгружаются. При этомнефть и нефтепродукты не теряют своих качеств.      

  В настоящее время, рекультивация загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель, очистка грунта от нефтепродуктов, а также песка и нефтешлама проводится с использованием целого комплекса мер, который при грамотном формировании целостной технологической цепочки дает превосходные результаты при высокой производительности и относительной дешевизне процесса[5,6].

Эта цепочка не включает в себя трехфазный декантер-центрифугу, методику утилизации нефтешламов что является преимуществом установок по переработке нефтешламов с высоким содержанием мехпримесей и для очистки грунта от нефтепродуктов, т.к.:

а)декантеры-центрифуги, как правило, могут перерабатывать нефтешламы с содержанием мехпримесей до 15%. Если механических примесей больше, то нефтешлам необходимо разбавлять водой, что требует дополнительного оборудования и снижает производительность;

б)3-фазный декантер без обвязки и сопутствующего оборудования производительностью 7-10 м3 в час стоит в России начиная с 250 000 Евро, включая НДС - за эти деньги можно приобрети отечественный комплекс полного цикла, который будет справляться с вышеуказанными задачами на скорости до 15 м3 в час и с показателями очистки лишь незначительно хуже декантера и других сепарационных устройств.

1.2 Термические методы обезвреживания нефтяных отходов

В настоящее время наметилась тенденция по раздельной переработке нефтеотходовв зависимости от условий образования и глубины их залегания. Такой подход к проблеме позволяет решить как экологические задачи, так и задачи рационального использования нефтепродуктов, содержащихся в почвах, нефтешламе и в твердой фазе, оставшейся после разделения. В связи с этим возникает необходимость углубленного исследования химического состава, структуры и свойств компонентов шлама. Выбор метода обезвреживания, в основном, зависит от количества содержащихся в почвах и шламе нефтепродуктов. Все методы переработки шламов можно разделить на недеструктивные и деструктивные [7].

Недеструктивные методы

- контролируемая открытая выгрузка;

- захоронение, требующее тщательного обезвоживания;

- применение маслянистых шламов в сельском хозяйстве на заброшенных землях, после чего время от времени необходимы затраты на аэробную обработку;

- внесение шлама в качестве органического удобрения, допускаемого при выращивании некоторых культур, что обусловливает, как и в некоторых из упомянутых выше способах, ограничение концентрации тяжелых металлов и даже полиароматических углеводородов.

Деструктивные методывключают в себя:

- сжигание на месте или вместе с бытовыми отходами, что требует обезвоживания;

- включение в цемент при его производстве влажным путем;

аэробная обработка, применяемая только в отношении излишков биологического ила в больших количествах.

Вместе с этим необходимо отметить, что в у нас в Казахстане приостановлены работы, и выведены из эксплуатации линии и установки по сжиганию нефтеотходов, как экологически и экономически невыгодных, загрязняющих территории выбросами вредных веществ, которые превышают допустимые пределы нормативов.

Наиболее эффективным, хотя и не всегда экономически рентабельным, считают термический метод обезвреживания шлама. Обработка шлама при больших температурах (до 500°С) позволяет полностью освободиться отСО, и органических соединений до образования твердых отходов [8].

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 распылительных форсунок, в топке с барботажными горелками.

Так, на Уфимском HII3 работает опытно-промышленная установка по сжиганию шлама. Осуществляется этот процесс в печах, оборудованных ротационными форсунками, что исключает засорение последних. Ротационная форсунка оборудована дежурной зажигательной форсункой, работающей на дополнительном топливе, расход которого составляет 1-3%. Вместо дутьевой коробки и распылительной решетки кипящего слоя смонтировано двухслойное охлаждаемое паром или воздухом коническое днище, предназначенное для выгрузки шлака и золы, осевших на дно печи. На установке сжигается шлам, содержащий 25-27% нефтепродуктов и 5-7% механических примесей. Результаты, полученные на опытно-промышленной установке, дали возможность заводу не только сжигать вновь образующийся шлам, но и освободить очистные сооружения от накопившихся в течение многих лет нефтешламов, Это способствовало значительному улучшению показателей очистки сточных вод, поступающих на очистные сооружения завода. В результате обзора и анализа литературных источников, нами было уделено немаловажное значение и технологиям стран дальнего зарубежья.         Ведущими фирмами по переработке нефтешламов этими методами являются ALFA-LAVAL, Швеция; KHD HUMBOLDT, Германия; WESTFALIA SEPARATOR, Германия; FLOTTWEG, Германия; ANDRITZ, Австрия; TEKNOFANGHI, Италия [9].

Фирма DORINER, Германия представляет метод термического обезвреживания нефтегрунтов и шламов (рис. 3).

В основе технологии процесс термической обработки нефтяных отходов (почвы, шлама)  на ленточном фильтре. Испарившиеся вода и нефтепродукты конденсируются и удаляются, а осушенный шлам удаляется с установки. 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 в системе повышения пластового давления, а твердых остатков в химической или дорожно-строительной промышленности в качестве сырья.

Преимуществазаключаются в удачном совмещении процесса разделения «нефть-вода-грунт» и сушки, и использования шлаков в виде сырья.

Недостатки заключаются в чрезмерном потреблении теплоты и энергии  на измельчение, осушение и сжигание в печи, и необходимости большого количества воды а также накопление большого количества конденсата. 

В США политика по сокращению вредного влияния на окружающую среду оновывается на решениях Агенства по защите окружающей среды от загрязнения. Эта политика предусматривает, с  одной стороны, проведение мероприятий по сокращению объемов образующихся отходов и, с другой – по наиболее полной обработке этих отходов с утилизацией получаемых продуктов и их удалению. Простое удаление отходов считается недопустимым, в крайнем случае, допускается временное складирование отходов с последующей переработкой [10]. Технология термической сепарации нефтегрунтов и нефтешламов(ТТСНН) предложена фирмой INDUSTRIAL SUPPLY COMPANY (США) (рис. 4) заключается в коалесценции частиц эмульгированной нефти и воды при контакте с жаровыми трубами. После разделения из-за разности удельной массы происходит разделение на фазы в коагулирующем блоке и раздельный вывод. В результате исследований оптимальной принята температура 900-1000°С. При этой температуре образуется шлам, содержащий наименьшее количество токсических веществ, ХПК его составляет лишь 2 мг/г.

Преимуществотехнологии в том, что после разделения из-за разности удельной массы происходит разделение на фазы в коагулирующем блоке и раздельный вывод полученных фаз и вторичное пользование тепла.

Недостатком технологии термической сепарации (ТНС) нефтешламов фирмы INDUSTRIAL SUPPLY COMPANY (США), является потребность большого количества энергии, для обеспечения температуры жаровых труб, порядка 1000°С и сброс отработанных газов через факел в окружающую среду. Фирмой Bird предложена модульная система для сепарации и восстановления нефтяных отходов насосом через теплообменник, повышающий температуру смеси до 80°С, в смешивающую емкость (амбар) с добавкой деэмульгатора и обработкой полиэлектролитом в системе флокуляции твердой фазы бурового раствора. Далее на трехфазной центрифуге нефть и вода отделяются от твердой фазы. Твердая фаза содержит 40-50% воды (по массе).

Содержание твердой фазы в воде от 100 до 400 мг/л. Очищенные жидкие компоненты поступают для повторного использования.Процесс извлечения твердых нефтяных отходов затрудняется, если в составе загрязненных грунтов и донных отложений преобладают плотные и нелетучие асфальтены [11].

Замедление инвестиционного процесса в нефтегазовой отрасли в настоящее время сопровождается все меньшими затратами предприятий на снижение техногенной нагрузки, с которой не «справляются» процессы естественного самовосстановления природных экосистем.