Технологии и Материалы: Разработка кавитационного способа утилизации нефтяных шламов

Авторы:

Дмитрий Громаковский
Доктор технических наук, профессор Самарского государственного технического университета

Евгений Крышень
Начальник отдела новой техники АО «Авиаагрегат», руководитель секции «Организация НИР» Минпром и технологий Самарской области

Сергей Шигин
Ведущий инженер Самарского государственного технического университета

Аннотация

Проблема переработки и утилизации нефтяных шламов является одной из наиболее сложных и нерешенных в нефтедобывающей практике. В настоящее время применяется несколько методов утилизации шламов, использующих различные технологии. Им на смену приходит новый метод низкотемпературного пиролиза. На его основе предлагается более производительный и простой способ переработки нефтяных шламов, основанный на использовании низкочастотной кавитации.

В регионах, связанных с добычей и переработкой нефти, накоплены огромные запасы нефтешламов. Многие предприятия осуществляют консервацию нефтешламов. Специально предназначенные для этого контейнеры помещают под землю или на дно водоемов. Однако с течением времени происходит разгерметизация данных контейнеров вследствие их коррозии и природного износа и их содержимое попадает в окружающую природную среду, оказывая на нее негативное воздействие. Иногда нефтешламы выбрасываются бессистемно, что способствует их проникновению в почву и грунтовые воды, которые в результате становятся непригодными для дальнейшего использования.

Для переработки нефтешламов в настоящее время в промышленности проводится разработка очистного оборудования. При помощи центрифуг, сепараторов и декантеров, имеющих ускорение до нескольких тысяч G, реализуется отделение воды и механических примесей от переработанных нефтепродуктов, после которого углеводородную фазу можно вернуть для дальнейшего использования. При этом вода может быть очищена и возвращена в водоемы или в землю.

Наиболее часто для утилизации шламов используют термические, химические (адсорбирование нефтесодержащих отходов гидрофобными реагентами), биологические (применение углеводородокисляющих бактерий), физические (отстаивание, центрофугирование, экстракция, прессование) и физико-химические методы (введение в шлам активных реагентов для отделения нефтепродуктов и жидких топлив, разделения фаз и разрушения водонефтяных эмульсий) [1–5] и др.

Указанные методы, например, успешно использованы в установках фирм «ALFA-LAVAL», «Гумбольдт-Ведаг» (Германия), MTV-530 (США), «FLOTTWEG», «Andritz-CPF» (Австрия), ЗАО «Экотехнология» (Россия) и др.

Устройства и технология переработки шламов могут быть проиллюстрированы на следующих примерах.

Российская установка ООО «Эко-Пресс» для переработки застарелых шламов из шламонакопителей использует метод фильтрации. Переработке подлежат застарелые нефтешламы, которые представляют собой нефтяную эмульсию обратного типа, состоящую из подвижного слоя нефтесодержащего продукта: свободной эмульсионной воды и механических примесей в виде рыхлого осадка.

При ликвидации аварий перерабатывают жидкий нефтешлам с содержанием нефти до – 48%, воды до – 92%, механических примесей – до 1,5%, или замазученный грунт с содержанием нефти 12–36%, воды 14–32%, механических примесей – 32–74% и др. разновидности шлама.

В одном из вариантов установок ООО «Эко-Пресс» реализован процесс переработки шлама после гидродинамической промывки. В этом случае обработка фильтрационной нефти или плавающего нефтешлама предполагает:

предварительное обезвоживание нефтешламов;
диспергирование в поток нефтешламов широкой фракции легких углеводородов;
отстаивание отсепарированной смеси;
дополнительный отстой выделенной нефти и вывод ее для переработки на установках УКПН-1,2 ЦПНГ и др.

Фильтрат и плавающий нефтешлам после предварительного обезвоживания компаундируется, отбирается насосом Н-3/1,2,3 и подается в блок диспергирования, который обеспечивает создание маловязкой газонасыщенной системы.

Композиции реагентов предварительно смешивают в статическом смесителе с нефтепродуктами диспергированием через барботажную насадку при перепаде давления 1,2 – 1,3 кг/см2. Обработанное в диспергаторе сырье приобретает устойчивость однородной газонасыщенной системы. Переработка композиции реагентов устанавливается в пределах 200 – 250 г/т нефти (до 4 л/час).

Окончательное расслоение обработанной водонефтяной смеси и ее отстой производят в резервуаре РВС-9 объемом 5000 м3 при температуре 50–55 ºС.

Фильтрационная установка производства «Машиненфабрик Андриц А.Г.» (Австрия) предназначена для переработки нефтяных шламов из прудов отстойников и шламонакопителей, жидких нефтешламов и замазученный смет с территории и т.п. с целью отделения нефти от воды и механических примесей.

Метод переработки в данном случае – гравитационное фильтрование с предварительной обработкой нефтешлама флокулянтами и последующим отжимом на ленточных фильтрпрессах, в результате чего происходит разделение нефтешлама на фильтрат и гидрофобный твердый остаток (кек).

Процесс переработки состоит из следующих основных стадий:

загрузка, подогрев и кондиционирование нефтешлама;
приготовление и подача реагентов на фильтр-пресс;
фильтрация и отжим нефтешлама на фильтр-прессе с последующей промывкой фильтрованных лент водой;
сбор и транспортировка фильтрата и промывочных вод;
сепарация водонефтяной эмульсии путем отстаивания;
транспортировка фильтра и сточной воды;
сбор и транспортировка кека в кекохранилище.

Из шламосборника исходное сырье через емкость подогрева подается в башенную мешалку вместе с приготовленным на автоматической станции флокулянтом. Из башенной мешалки сырье поступает на ленточный фильтр-пресс…

Полная версия материала доступна
по подписке на журнал “Инженерная защита”

Литература

Бокастова Н.В. Решение проблем по переработке нефтешламов методом центробежной сепарации // Нефтяное хозяйство. № 3. 2005. С. 36–37.
Минигазимов Н.С., Расветалов В.А., Зайнулин Х.И. Утилизация и обезвреживание нефтесодержащих отходов. Уфа: Экология, 1999. 299 с.
Баширов В.В. и др. Техника и технология поэтапного удаления и переработки амбарных шламов. М.: Наука, 1992. 230 с.
Карник Ш.Л. Нефтепереработка в Западной Европе и законы о вредных выбросах // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1991. № 8. С. 70–74.
Смыков В.В., Смыков Ю.В. О проблеме нефтесодержащих отходов // Нефтяное хозяйство. № 3. 2005. С. 30–33.
Громаковский Д.Г. и др. Отчет о научно-исследовательской работе. Разработка и внедрение кавитационных машин для переработки застарелых шламов. Самара, 2001. НТП 207.04. «Проблемы техногенных образований и использование промышленных и бытовых отходов». Код ГРНТИ 39.01.94.52.01.94.87.53.13.
Шеина Т.В., Коренкова С.Ф. Грунтобетоны дорожного и аэродромного назначения // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. 2006. № 2. С. 22–23.
Коренкова С.Ф., Шеина Т.В. Новые технические решения в производстве дорожно-строительных материалов // ТМК. 2005. № 17. С. 48–57.