Нефтесодержащий кек


Способ переработки нефтяного шлама

Изобретение относится к области переработки нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий, а более конкретно к переработке шлама. Способ переработки нефтяного шлама включает предварительное отделение из шлама свободной воды и последующую термообработку полученного шлама во вращающейся печи. Шлам с содержанием 81 мас.% минеральных веществ, 18 мас.% углеводородов и 1 мас.% воды, с расходом 1,3-1,7 м3/ч подают в печь и прогревают до температуры на выходе печи 380-400°С при давлении парогазовой смеси 70-80 кПа, при этом регулируют скорость перемещения обрабатываемого шлама во вращающемся барабане печи вдоль трубной решетки основного нагревательного герметичного путепровода. Выделяющиеся из шлама в результате анаэробной термической десорбции органические продукты разделяют на дисперсную фазу кека и парогазовую смесь, которую направляют в блок кондиционирования, а шлам из печи подают в гравитационную осадительную камеру, на компримацию и сепарацию, при этом в качестве продуктов переработки нефтяного шлама получают сухой кек, углеводородную жидкость, углеводородный газ и подтоварную воду. Технический эффект - переработка нефтяных отходов с получением товарной продукции. 1 ил.

 

Изобретение относится к области переработки нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий, а более конкретно к переработке шлама.

К прототипу относится изобретение по патенту № 2116106, B01D 17/04, C02F 1/40 от 09.13.1996 г. К недостаткам известного технического решения следует отнести неясность дальнейшего ведения технологического процесса в части переработки шлама, которым засоряются природные земли в течение 35-60 лет, после проведения сбора нефти. Природная адаптация макро- и микрофлоры, наиболее слабой к выживанию, в изменяющихся условиях над- и подводной поверхностей природного шельфа, где, невозможно образовывать гумус экспериментальными участками, проблематична из-за продолжения деятельности человека, желающего получать прибыль от нетехнологичной добычи нефти, имея в руках нефтедобывающие и малоэффективные типы насосов, не отвечающие конкурентоспособному рынку по производству и процессу переработки запасов нефти в России.

Задачей нового технического решения является не только превращение разлитой нефти в отдельные фракции, потребные на рынке, но и сведение окончательной операции по подготовке кека в процессе его доработки к знакомым для потребителя нефтепродуктам, реализуемым на рынке сбыта, что приводит природную поверхность к хотя бы частично прежнему виду, привычному для живых обитателей, включая человека.

Поставленная задача достигается тем, что способ переработки нефтяного шлама, включающий предварительное отделение из шлама свободной воды и последующую термообработку полученного шлама во вращающейся печи, отличается тем, что шлам, содержащий 81 мас.% минеральных веществ, 18 мас.% углеводородов и 1 мас.% воды, с расходом 1,3-1,7 м3/ч подают в печь и прогревают до температуры на выходе печи 380-400°С при давлении парогазовой смеси 70-80 кПа, при этом регулируют скорость перемещения обрабатываемого шлама во вращающемся барабане печи вдоль трубной решетки основного нагревательного герметичного путепровода, выделяющиеся из шлама в результате анаэробной термической десорбции органические продукты разделяют на дисперсную фазу кека и парогазовую смесь, которую направляют в блок кондиционирования, а шлам из печи подают в гравитационную осадительную камеру, на компримацию и сепарацию, при этом в качестве продуктов переработки нефтяного шлама получают сухой кек, углеводородную жидкость углеводородный газ и подтоварную воду.

Графические изображения: чертеж - технологическая схема расположения оборудования по переработке шлама.

Перечень цифровых обозначений, используемых для пояснения процесса: 1 - топка; 2 - труба жаровая; 3 - камера дымовая; 4 - устройство загрузочное; 5 - барабан: 6 - устройство разгрузочное; 7 - камера осадительная; 8 - аппарат воздушного охлаждения; 9 - установка компрессорного сжатия; 10 - холодильник; 11 - сепаратор; 12 - сборник воды; 13 - сборник конденсата; 14 - сборник газа; 15 - сборник кека; 16 - приемник шлама.

Описание способа.

Способ переработки нефтяного шлама, включающий предварительное отделение из шлама свободной воды и последующую термообработку полученного шлама во вращающейся печи, отличается тем, что:

- шлам, содержащий 81 мас.% минеральных веществ, 18 мас.% углеводородов и 1 мас.% воды, с расходом 1,3-1,7 м3/ч подают в печь и прогревают до температуры на выходе печи 380-400°С при давлении парогазовой смеси 70-80 кПа;

- регулируют скорость перемещения обрабатываемого шлама во вращающемся барабане печи вдоль трубной решетки основного нагревательного герметичного путепровода;

- выделяющиеся из шлама в результате анаэробной термической десорбции органические продукты разделяют на дисперсную фазу кека и парогазовую смесь, которую направляют в блок кондиционирования;

- шлам из печи подают в гравитационную осадительную камеру, на компримацию и сепарацию;

- в качестве продуктов переработки нефтяного шлама получают сухой кек, углеводородную жидкость углеводородный газ и подтоварную воду.

Пример выполнения способа.

Способ переработки нефтяного шлама, включающий предварительное отделение из шлама свободной воды и последующую термообработку полученного шлама во вращающейся печи, выполняют таким образом, что:

1) шлам, содержащий 81 мас.% минеральных веществ, 18 мас.% углеводородов и 1 мас.% воды, с расходом 1,3-1,7 м3/ч подают в печь и прогревают до температуры на выходе печи 380-400°С при давлении парогазовой смеси 70-80 кПа;

2) регулируют скорость перемещения обрабатываемого шлама во вращающемся барабане печи вдоль трубной решетки основного нагревательного герметичного путепровода;

3) выделяющиеся из шлама в результате анаэробной термической десорбции органические продукты разделяют на дисперсную фазу кека и парогазовую смесь, которую направляют в блок кондиционирования;

4) шлам из печи подают в гравитационную осадительную камеру, на компримацию и сепарацию;

5) в качестве продуктов переработки нефтяного шлама получают сухой кек, углеводородную жидкость углеводородный газ и подтоварную воду.

Промышленная полезность нового технического решения.

В новом техническом решении развитие отдельных операций по переработке нефти уточняется за счет практического снижения гибели плодородных земель, наряду с разработкой новых приемов переработки шлама.

Экономическая целесообразность уточненной переработки шлама и кека соотносится к добыче из шлама 81% минералов, 18% углеводородов и 1% массовой доли воды.

Способ переработки нефтяного шлама, включающий предварительное отделение из шлама свободной воды и последующую термообработку полученного шлама во вращающейся печи, отличающийся тем, что шлам, содержащий 81 мас.% минеральных веществ, 18 мас.% углеводородов и 1 мас.% воды, с расходом 1,3-1,7 м3/ч подают в печь и прогревают до температуры на выходе печи 380-400°С при давлении парогазовой смеси 70-80 кПа, при этом регулируют скорость перемещения обрабатываемого шлама во вращающемся барабане печи вдоль трубной решетки основного нагревательного герметичного путепровода, выделяющиеся из шлама в результате анаэробной термической десорбции органические продукты разделяют на дисперсную фазу кека и парогазовую смесь, которую направляют в блок кондиционирования, а шлам из печи подают в гравитационную осадительную камеру, на компримацию и сепарацию, при этом в качестве продуктов переработки нефтяного шлама получают сухой кек, углеводородную жидкость, углеводородный газ и подтоварную воду.

www.findpatent.ru

Нефтесодержащие отходы - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Нефтесодержащие отходы

Cтраница 2

В перспективе развития технологии по утилизации нефтесодержащих отходов на нефтеперерабатывающих заводах, разрабатываемой ГУП ИНХП, заложена тенденция совместной переработки жидких и донных нефтесодержащих отходов. Широкий диапазон состава и количества нефтесодержащих отходов, многообразие условий их образования и хранения определяет индивидуальный метод их утилизации на каждом конкретном предприятие. В табл. 1 приведен ориентировочный состав нефтешламов, отобранных с различных НПЗ.  [17]

При подсчете экономической эффективности утилизации нефтешламов и других нефтесодержащих отходов экономический эффект рассчитывается по общепринятой методике исходя из выручки, полученной за счет реализации нефти, извлеченной из отхода. Как правило, выручка от извлеченной нефти ве покрывает полностью затрат на утилизацию нефтешламов, так как высоки затраты на транспортировку нефтешламов и их переработку в заводских условиях. В настоящее время в связи с ужесточением в Республике Татарстан требований к охране окружающей среды установлены высокие нормативы платежей за размещение нефтешламов, поэтому пренебрегать при подсчете экономической эффективности утилизации нефтешламов экономией, получаемой за счет предотвращения платежей за размещение отходов нерационально.  [18]

Совместно с ООО Лукойл-Пермнефтеоргсинтез разработана технология комплексной переработки жидких и донных нефтесодержащих отходов путем двухстадийного центрифугирования. При этом утилизация кека лроизводится в аппарате с косвенным нагревом, позволяющим исключить эмиссию вредных веществ в атмосферу и максимально извлечь нефтяную фазу из обрабатываемого нефтешлама. Процесс разделения кека происходит путем перевода его углеводородной фазы в парообразное состояние. В мягком режиме нагрева до 300 С происходит удаление из кека воды, легкой и средней органики, а при ужесточение режима нагрева до 600 С - нефтяной фракции.  [20]

На предприятиях нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса скапливается большое количество нефтесодержащих отходов.  [21]

Химические реагенты применяют также при удалении розливов нефтепродуктов и нефтесодержащих отходов с поверхности водоемов.  [23]

В 2002 году институтом разработано ТЭО для процессов утилизации жидких и твердых нефтесодержащих отходов применительно к условиям 000 Лукойл-ПНОС, в котором для утилизации твердых отходов предложена технология термодесорбции, обеспечивающая возврат части извлекаемых нефтепродуктов.  [24]

Таким образом, основным направлением разработок ГУП ИНХП по утилизации нефтесодержащих отходов является комплексная переработка жидких и твердых нефтешламов методами термоконверсии, позволяющими вернуть в переработку определенную часть нефтепродукта, являющегося источником окупаемости вышеуказанных технологий.  [25]

В данной главе описываются некоторые пути рациональной обработки и обезвреживания нефтесодержащих отходов и загрязнений.  [26]

В процессах добычи и переработки горючих ископаемых образуется большое количество нефтесодержащих отходов различного состава. Эти продукты, накопленные или накапливающиеся на нефтеперерабатывающих предприятиях, с одной стороны, оказывают негативное влияние на окружающую природную среду, а с другой - являются невостребованным ценным материальным ресурсом.  [27]

Комплексное использование различных методов обработки нефтешламов позволяет перерабатывать практически любой вид нефтесодержащих отходов. Новая технология выемки и разделения нефтешламов представлена на рисунке.  [28]

Данный метод - относительно новый и в США применяется ограниченно, так как равномерное рассеивание и смешивание нефтесодержащих отходов с почвой затруднительны, и на поле часто образуются участки локального скоплений загрязнителей. Несмотря на указанные недостатки данного метода, его широко используют в канадской провинции Альберта. Ему отдается предпочтение особенно в тех случаях, когда отходы обладают высокой степенью минерализации. В данном случае разложение органических соединений и растворение солей эффективнее происходит на поверхности почвы при ее увлажнении и окислении.  [29]

Данный метод - относительно новый и в США применяется ограниченно, так как равномерное рассеивание и смешивание нефтесодержащих отходов с почвой затруднительны, и на поле часто образуются участки локального скоплений загрязнителей Несмотря на указанные недостатки данного метода, его широко используют в канадской провинции Альберта. Ему отдается предпочтение особенно в тех случаях, когда отходы обладают высокой степенью минерализации. В данном случае разложение органические соединений и растворение солей эффективнее происходит на поверхности почвы при ее увлажнении и окислении.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

4.2. Классификация нефтесодержащих отходов и загрязнений

Нефтесодержащие отходы и загрязнения относятся к токсичным ПО органического происхождения с возможными минеральными примесями. Они могут быть горючими (жидкие горючие отходы), негорючими или ограниченно горючими (нефтешламы, осадки из очистных сооружений, мазутная земля и т.п.). Одним из самых крупных источников загрязнения окружающей среды являются жидкие отходы. Под жидкими горючими отходами имеются в виду продукты углеводородного состава, отработавшие в технологическом цикле, с ухудшенными вследствие этого физико-химическими свойствами, способные гореть самостоятельно или в смеси с дополнительным топливом.

Анализ материалов московского управления Главнефтеснаба РСФСР, проведенный МосводоканалНИИпроектом показал, что промышленные и транспортные предприятия потребляют до двухсот различных наименований свежих нефтепродуктов.

С точки зрения образования нефтеотходов, эту номенклатуру нефтепродуктов можно разбить на три основные

группы:

1) горючие материалы — авиационный, автомобильный

бензин, осветительный керосин, дизельные топлива, котельные топлива, моторные топлива и т.д.;

2)смазочные материалы — консистентные смазки, индустриальные масла, моторные масла и т.д.

3) промывочные жидкости — технический керосин, бензин-калоша, уайт-спирит и т.д.

Первая группа нефтепродуктов образует отходы в процессе транспортирования, хранения, проливов, нерационального использования в качестве промывочных жидкостей и т.д. Нефтепродукты, относящиеся к третьей группе, практически полностью переходят в нефтеотходы. Сложнее обстоит вопрос с использованием нефтепродуктов второй группы. При использовании смазочных материалов имеют место их безвозвратные потери за счет сгорания в двигателях, испарения, пролива и т.п., причем размеры потерь для каждого продукта различны, и в среднем составляют 50 %. Так, безвозвратные потери моторных масел в двигателях достигают 70--90 %, а потери индустриальных масел составляют 10--12 %, причем эта величина в большой степени зависит от технического уровня предприятий.

Часть нефтеотходов собирается в установленном порядке предприятиями Главнефтеснаба и регенерируется, другая, в силу своих физико-химических свойств, почти никак не используется и не утилизируется. Негенерируемые отходы являются опасными загрязнителями окружающей среды. Они образуются двумя путями (если исключить потери при транспортировании и хранении): непосредственно в технологическом цикле предприятия и при очистке промышленных и ливневых вод, составляя по консистенции две категории --жидкие нефтеотходы и нефтесодержащие осадки и шламы.

Нефтеотходы, образующиеся из свежих нефтепродуктов и попадающие в сточные воды или собираемые в плановом порядке на предприятиях, часто сильно различаются по свойствам, что отражается на методах их обработки, влияет на состав образующегося осадка. Различные способы обработки промышленных сточных вод (реагентный-безреагентный), состав сточных вод, который является более сложным на крупных предприятиях со многими технологическими процессами по сравнению, например, с ливневыми и моечными водами, также влияют на свойства соответствующих осадков и отходов. Поэтому для облегчения выбора метода предварительной обработки и последующего обезвреживания нефтеотходов необходима их классификация .

В основу классификации положены такие категории, как теплота сгорания, происхождение, влажность осадков, Жидких нефтеотходов и загрязнений, их способность к механическому обезвоживанию. К нефтеотходам здесь условно отнесены некоторые ПО не нефтяного происхождения (жиры, клеи, лаки, краски, некоторые растворители и т.п.), теплофизические свойства которых и методы конечной обработки близки к нефтеотходам. В связи с этим представляется целесообразным распределить все нефтеотходы и некоторые другие органические вещества на пять категорий (табл. 4.1). Каждая категория при этом разделена на группы, отражающие характер и происхождение отходов (всего 14 групп).

 

 

 

К первой категории относится большинство осадков и жидких нефтеотходов, задерживаемых на очистных сооружениях мелких и средних предприятий, и некоторые другие отходы, например шламы из прудов — шламонакопителей нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), верхний слой из этих прудов и т.д. В процессе очистки сточных вод здесь обычно не применяют реагенты, и отходы относительно хорошо отдают воду при гравитационном уплотнении.

Специфика второй категории отходов заключается в том, что из-за усложненного состава сточных вод для их очистки применяют реагенты: А12(SO4)3FеС1з,Ca(OH)2,полиакрила-мид и т.п., придающие осадку, отчасти свойства геля. Многокомпонентность всплывающих нефтеотходов приводит к ухудшению их расслаивания.

К третьей категории относятся ЛВЖ и продукты на их основе (описаны в п.3.9).

Отходы четвертой категории (эмульсии, флотоконцентраты и пр.) отличаются от других тем, что они практически не обезвоживаются механическим путем и содержат мало горючих компонентов.

К пятой категории отнесены прочие нефтеотходы, в томчисле требующие специфических методов обработки, например, кислые гудроны.

studfiles.net

Технологический комплекс по переработке нефтесодержащих отходов

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к аппаратурно-технологическим комплексам, установкам, технологическим линиям, переделам и отделениям для переработки нефтесодержащих отходов и может быть использована для переработки, обезвреживания и утилизации различных нефтесодержащих отходов, накапливающихся в виде нефтешламов и осадков в прудах, нефтяных амбарах, шламонакопителях, полигонах, отстойниках и т.п. С нефтеотходами и нефтешламами теряется от 7 до 20% от общего объема добываемой нефти (В.Е.Милош. Переработка отходов природопользования. Екатеринбург. 2002, с.99-100).

В настоящее время на территории РФ в прудах и различных шламонакопителях скопилось более 1 млн. тонн нефтешламов. Для переработки и утилизации нефтесодержащих отходов предложен и описан в литературе целый ряд различных механических, термических, плазмохимических, биологических, биохимических и других методов и, соответственно, аппаратурно-технологических комплексов для их реализации. (См: Технология и оборудование для переработки и утилизации нефтесодержащих отходов и нефтешламов. Справочник. Ярославль. 2003, 190 с.)

Известно техническое решение (Патент РФ №2276107; МПК7 С02F 1/40 - "Установка и способ переработки жидких шламов").

Установка переработки жидких нефтяных щламов содержит приемную емкость с паровыми нагревателями или регистрами внутри,

блок очистки нефтесодержащей жидкости от механических примесей, насосы, задвижки, отстойную емкость для очищенной нефти. Установка снабжена также дренажным коллектором для отвода водной фазы из отстойной емкости, отстойная емкость снабжена паровыми регистрами, блок очистки включает вибросито со стоком и ячейкой сетки не более 0,16 мм, первую промежуточную емкость для стока нефтесодержащей жидкости, пескоотделитель с возможностью отделения механических примесей размером более 0,05 мм, вторую промежуточную емкость для стока нефтесодержащей жидкости, илоотделитель с возможностью отделения примесей размером более 0,03 мм, контейнер для сбора загрязненных мехпримесей, при этом приемная емкость снабжена крышкой для ускорения процесса нагрева, сетчатым коробом для отделения механических примесей более 25 мм и термометром со штоком-держателем, вибросито имеет верхнюю сетку с ячейкой не более 0,04 мм для дополнительной очистки механических примесей, поступающих с пескоотделителя и илоотделителя, сбрасываемых в контейнер, установленный под виброситом, паровые регистры в приемной емкости выполнены трубчатыми, емкости снабжены дренажными задвижками для отвода осадка.

Процесс переработки нефтешламов на данной известной установке включает в себя следующие основные операции: подогрев нефтешлама с помощью паровых нагревателей или регистров до температуры, предпочтительно, 70°С и более, очистку нефтесодержащей жидкости от механических примесей, последующий отстой нефтяной фазы и возврат ее в сырьевые резервуары нефтеперерабатывающего предприятия для переработки, при этом отстой нефтяной фазы осуществляют при температуре предпочтительно 40-60°С, очистку проводят в три этапа, при этом первый этап очистки осуществляют путем подачи нагретого шлама на вибросито и отделения механических примесей размером более 0,15 мм, второй этап - путем подачи очищенного от крупных фракций шлама на

пескоотделитель и отделения механических примесей размером более 0,05 мм, третий этап - путем подачи нефтесодержащей жидкости на илоотделитель и отделения механических примесей размером более 0,03 мм, причем перед нагревом исходный нефтяной шлам дополнительно фильтруют через сетку, установленную над приемной емкостью, и отделяют механические примеси размером более 25 мм, нагрев ведут при закрытой емкости с перекрытием подачи пара в другие блоки установки, по окончании цикла очистки осуществляют отбор проб для анализа и, в зависимости от степени загрязнения, осуществляют доочистку путем последовательной подачи горячей нефтесодержащей жидкости на пескоотделитель и илоотделитель.

Известная установка позволяет перерабатывать и утилизировать жидкие нефтесодержащие отходы - шламы, загрязненные небольшим количеством механических примесей.

Недостатком данной известной установки является то, что в ней не предусмотрено необходимое оборудование для переработки, обезвреживания пастообразных нефтесодержащих отходов, т.е. нефтешламов, обычно представляющих собой смесь водной, нефтяной и иловой (твердой) фаз.

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемой полезной модели является известное техническое решение (Патент РФ №2266258; МПК7 С02F 11/14; В09В 3/00 - "Способ переработки нефтесодержащего шлама и устройства для его реализации") - принято за прототип.

Установка по прототипу включает в себя: механизм (1) подачи нефтесодержащего шлама, механизм (2) подачи разжижителя, механизм (3) подачи рабочего агента, емкость (4) для предварительной обработки шламов, снабженную рубашкой (4) «а» и мешалкой (5), механизм (6) подачи обработанного нефтешлама в дозировочный бункер (7), дозировочный бункер (8) рабочего агента, шнековый смеситель (9),

емкость (10) для жидкости, циркуляционный насос (11), теплообменник (12), дозировочный насос (15), транспортер (16) и платформенные весы (17), установленные под бункерами, и запорную арматуру (вентили 13, 14).

Процесс переработки нефтесодержащих шламов по прототипу включает в себя следующие основные операции: загрузку рабочего агента, содержащего окись кальция и модификатор (в качестве модификатора применяют полные эфиры глицерина, растительные и минеральные масла и жиры, а также другие производные высших жирных кислот) и нефтесодержащего шлама, интенсивное перемешивание, с последующим введением жидкости, реагирующей с рабочим агентом, выгрузку и извлечение полученного гранулированного продукта, при этом нефтесодержащий шлам перед загрузкой предварительно обрабатывают до получения равномерной по составу и вязкости смеси путем его перемешивания, разогрева до 50-80°С и/или введения органического разжижителя (в качестве органического разжижителя используют продукты нефтепереработки легких фракций, например, бензин, керосин, толуол или специальные составы, в количестве не более 5% от массы обрабатываемого нефтесодержащего шлама), загрузку рабочего агента осуществляют двумя порциями, причем первую - до загрузки обработанного нефтесодержащего шлама, а вторую - одновременно с ним, затем вводят жидкость, нагретую до 60-70°С, в количестве, определяемом по результату анализа пробы обработанного нефтесодержащего шлама.

В результате реализации технического решения по прототипу из нефтесодержащих отходов получают товарный продукт - в форме гранулированного порошка, используемого в качестве добавок в производстве дорожного покрытия.

Недостатком технического решения по прототипу являются безвозвратные потери нефтесодержащих компонентов, присутствующих в перерабатываемых отходах: в соответствии с прототипом все нефтесодержащие отходы - шламы переводят в отвержденное состояние -

гранулированный порошок, используемый затем в качестве одного из компонентов при дорожном строительстве. Указанный недостаток технического решения по прототипу связан с отсутствием в составе устройства (установки, технологической линии) необходимого набора оборудования для избирательного выделения из отходов нефтесодержащей фракции.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание нового аппаратурно-технологического комплекса экологически безопасной переработки нефтесодержащих отходов, обеспечивающего извлечение из отходов производства нефтяной фракции и ее возврата в производственный цикл.

Технический результат заключается в повышении эффективности извлечения нефти и нефтепродуктов из нефтешламов, возможности обезвреживать нефтешламы от токсичных веществ.

Поставленная задача решается предлагаемым техническим решением - "Технологическим комплексом по переработке нефтесодержащих отходов", включающим (фиг.1): приемные обогреваемые емкости с мешалками (1), блок (2) для подачи в приемные емкости исходных нефтесодержащих отходов и оборудование для обработки нефтесодержащих отходов. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что приемные обогреваемые емкости снабжены загрузочными люками (3) с крышками, и соединены через сетчатые фильтры грубой очистки (4) и насосную станцию НС-1 (5) с обогреваемой и теплоизолированной промежуточной емкостью (6), снабженной перемешивающим устройством, выход из промежуточной емкости через насосную станцию НС-2 (7) соединен с теплоизолированными нагреваемыми емкостями промежуточного нагрева (8), снабженными низкоскоростными лопастными мешалками, выход нагретых нефтесодержащих отходов из емкостей (8) направлен в спиральные теплообменники окончательного нагрева (10), имеющими соединение

через запорную арматуру и насосную станцию НС-3 (9) с системой из одной и более трехфазных центрифуг (11), выход разделенных фаз из центрифуг направлен в резервуары-накопители нефтяной (12) и водной (13) фаз, снабженные насосами (14) и (15), и сборник твердой фазы (16), снабженный шнековым механизмом выгрузки (17), направленным в приемные саморазгружающиеся контейнеры-накопители (18) - для их последующей транспортировки на утилизацию с получением товарных продуктов.

Существенные признаки заявляемого технического решения:

Технологический комплекс по переработке нефтесодержащих отходов включает приемные обогреваемые емкости, снабженные перемешивающими устройствами, блок для подачи в приемные емкости исходных нефтесодержащих отходов, оборудование для их переработки, соединенное трубопроводами с запорной и регулирующей арматурой.

Отличительные признаки:

Приемные обогреваемые емкости снабжены загрузочными люками с крышками и соединены через сетчатые фильтры грубой очистки и насосную станцию НС-1 с обогреваемой и теплоизолированной промежуточной емкостью, снабженной перемешивающим устройством, выход из промежуточной емкости через насосную станцию НС-2 направлен в теплоизолированные нагреваемые емкости промежуточного нагрева, снабженные низкоскоростными лопастными мешалками, выход нагретых нефтесодержащих отходов из емкостей промежуточного нагрева направлен в спиральные теплообменники окончательного нагрева, имеющими соединение через запорную арматуру и насосную станцию НС-3 с системой из одной и более трехфазных центрифуг, выход разделенных фаз из центрифуг направлен в резервуары-накопители нефтяной и водной фаз, снабженные насосами и сборником твердой фазы, снабженным шнековым механизмом выгрузки, направленным в приемные саморазгружающиеся контейнеры-накопители.

Предлагаемая полезная модель - "Технологический комплекс для переработки нефтесодержащих отходов" работает следующим образом.

Исходные нефтесодержащие отходы - нефтяные шламы, находящиеся в прудах - шламонакопителях извлекают из пруда с помощью устройства - (2) извлечения и подачи шлама. В качестве такого устройства может быть использован, в частности, модифицированный экскаватор с удлиненной стрелой и специально сконструированным ковшом, а также скиммер, перемещающийся по поверхности пруда с помощью лебедок. После максимального удаления "плавающего" шлама из пруда производят очистку пруда - шламонакопителя от тяжелых "донных" шламов - осадков грязи, глины, посторонних предметов и т.п., для этого используют (в качестве устройства извлечения и подачи отходов на переработку) специальные мини-бульдозеры - экскаваторы на траках, позволяющие компактно «снимать» донные отложения, при необходимости разжижать и транспортировать их в приемные емкости (1). "Снятие" - удаление донных отложений производят до появления грунта, незагрязненного нефтепродуктами. На этом очистку пруда заканчивают и затем производят его рекультивацию.

Нефтесодержащие отходы - нефтешламы, извлекаемые из пруда с помощью устройства (2), поочередно загружают через люки (3) в одну из двух и более приемных емкостей (1), снабженных перемешивающими устройствами, пароподогревателями, расположенными вдоль стенок приемных емкостей и системами контроля температуры и уровня.

Усредненные и подогретые до 30±5°С в приемных емкостях (1) нефтесодержащие отходы с помощью насосной станции НС-1 (5) перекачивают в промежуточную емкость (6). Откачку осуществляют, например, винтовыми или червячными насосами, при этом нефтесодержащие отходы из приемных емкостей (1) предварительно пропускают через сетчатые фильтры (4) грубой очистки - для выделения из общей массы нефтесодержащих отходов камней, крупных кусков и т.п.

Из промежуточной емкости (6) нефтесодержащие отходы с помощью насосной станции НС-2 (7) откачивают по обогреваемым и теплоизолированным трубопроводам в цилиндрические теплоизолированные емкости промежуточного подогрева (8), снабженные мешалками и кольцевыми теплообменниками. В этих емкостях нефтесодержащие отходы - шламы нагревают до 45-60°С.

Для снижения вязкости и последующего лучшего фазоразделения, нефтесодержащие отходы из емкостей (8) промежуточного подогрева направляют в спиральные паровые теплообменники, предназначенные для окончательного (перед фазоразделением) нагрева нефтешламов до температуры 95-100°С. Затем с помощью насосной станции НС-3 (9) и с использованием винтовых и/или диафрагменных насосов нагретые нефтесодержащие отходы - нефтешламы подают на трехфазную центрифугу (11), обеспечивающую разделение отходов на три фазы: нефтяную и водную фазы, которые собирают в резервуары-накопители нефтяной (12) и водной (13) фаз, снабженные насосами (14) и (15), и твердую фазу, которую направляют в сборник твердой фазы (16). Нефтяную фазу периодически откачивают насосом (14) из резервуара-накопителя (12) в нефтехранилище. Водную фазу, загрязненную небольшим количеством нефтепродуктов и взвешенных веществ, из резервуара (13) откачивают насосом (15) на доочистку и обезвреживание, на очистные сооружения предприятия. Твердую фазу - нефтесодержащий влажный кек - шнековым механизмом (17) выгружают из сборника твердой фазы (16) в приемные, транспортируемые саморазгружающиеся контейнеры (18) и направляют на утилизацию с получением товарных продуктов.

Таким образом, осуществление процесса переработки нефтесодержащих отходов - нефтешламов на предлагаемом "Технологическом комплексе" обеспечивает возможность полной рекультивации ранее отчужденного под пруды - нефтешламонакопители

территории, позволяет дополнительно извлекать и вовлекать в сферу материального производства значительное количество товарной нефти и/или нефтепродуктов и в целом дает возможность обезвреживать нефтешламы от токсичных веществ, переводя отходы в товарные продукты и/или полупродукты. Все это в совокупности улучшает экологическую обстановку в районе работы предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

bankpatentov.ru

Процессы горения при обжиге пористых заполнителей на основе отходов горючих сланцев и продукта сепарации нефтешлама

Библиографическое описание:

Колпаков А. В., Денисов Д. Ю., Абдрахимов В. З. Процессы горения при обжиге пористых заполнителей на основе отходов горючих сланцев и продукта сепарации нефтешлама [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Пермь, февраль 2013 г.). — Пермь: Меркурий, 2013. — С. 70-74. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/73/3424/ (дата обращения: 23.02.2018).

Исследования показали, что при нагреве пористых заполнителей до 600 оС углеводороды удаляются из гранул. В гранулах остается только высокотемпературная устойчивая форма углерода — графит. В интервале температур 1050–1100 оС значительно ускоряется процесс восстановления железа. При температуре обжига 1100 оС в обожженном керамическом материале органические соединения практически отсутствуют.

Ключевые слова: нефтяной кек, межсланцевая глина, пористые заполнители, химический состав, физико-механические характеристики, гранулы, горение, твердое топливо, углерод, графит, углеводороды.

Ежегодно в различных отраслях промышленности накапливается огромное количество отходов. На их удаление затрачивается 8–10 % стоимости производимой продукции [1, 2].

Производство строительных керамических материалов  одна из самых материалоемких отраслей народного хозяйства, поэтому рациональное использование топлива, сырья и других материальных ресурсов становится решающим фактором ее успешного развития в условиях проводимой экономической реформы. В связи с этим применение в керамических материалах отходов производств приобретает особую актуальность 3.

Задача настоящей работы — исследовать процессы горения при обжиге пористых заполнителей (керамзита) из техногенного сырья (отходов производств) энергетики и нефтесодержащего продукта сепарации нефтешлама (нефтяного кека) с повышенным содержанием углерода без применения природных традиционных материалов. Так как именно процессы горения при обжиге теплоизоляционного материала формируют основные физико-механические свойства изделий.

В работах [4, 5, 6] была показана принципиальная возможность использования твердого нефтесодержащего продукта сепарации нефтешлама (нефтяного кека) и отхода от сжигания горючих сланцев — межсланцевой глины в производстве теплоизоляционного материала (керамзита). Компонентный состав нефтяного шлама (кека) представлен в таблице 1, а химический состав межсланцевой глины в таблице 2.

Таблица 1

Компонентный состав нефтяной части нефтяного шлама (кека)

Наименование веществ

Содержание в % масс

Смолы

5,3

Асфальтены

5,3

Парафины

9,0

Тяжёлые масла

80,4

Вещества, растворимые в соляной кислоте, всего

74,75

в том числе:

R2O3(Al2O3; Fe2O3)

10,75

RO (CaO)

21,37

RO (MgO)

5,03

CaSO4

4,79

CaCO3

34,73

MgCO3

7,32

MgCaCO3

16,01

Вещества нерастворимые в соляной кислоте

25,25

Таблица 2

Усредненный химический состав межсланцевой глины

Содержание оксидов, мас. %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

R2O

п.п.п.

47,03

16,8

5,6

10,9

2,1

3,4

12,8

В настоящей работе изложены вопросы кинетики выгорания угольных частиц при обжиге керамзита (теплоизоляционного материала) из оптимального состава, мас. %: межсланцевая глина — 80, нефтяной кек — 20 [4, 5, 6]. Для исследования состава газов, выделяющихся при обжиге керамзита, был использован хроматограф ХЛ-4 (рисунок 1) [6, 7].

Хроматографический метод  это физико-химический метод разделения сложных смесей газов на составляющие компоненты. При этом происходит распределение компонентов смеси между двумя фазами, одна из которых неподвижная, а другая — подвижная. В газовой хроматографии, как известно, подвижной фазой является газ [7].

Процесс горения твердого топлива углерода принято разбить на пять этапов [8–10]:

  1. доставка окислителя из атмосферы к поверхности раздела фаз путем молекулярной и конвективной диффузии;

  2. адсорбция молекул окислителя на поверхности графита;

  3. взаимодействие адсорбированного окислителя с атомами углерода и образование продуктов реакции, также адсорбированных на графите;

  4. десорбция продуктов реакции;

  5. удаление (редиффузия) продуктов в атмосферу. По мнению авторов работы [9] процесс горения включает в себя три категории стадий: диффузионную, адсорбционную и химическую.

Рис. 1. Схема устройства хроматографа ХЛ-4: 1 и 4 — нагреватели; 2 — детектор; 3 — источник питания; 5 — колонка; 6– ротаметр; 7 — осушитель газа; 8 — редуктор; 9 — капилляр; 10 — дроссель газов; 11 — кран-дозатор; 12 — испаритель жидкой пробы

Газовая среда, окружающая керамический материал в период термообработки при нагревании, как известно, является одним из движущих факторов интенсивности протекания физико-химических процессов.

С началом термической обработке до 180оС из образцов выделяется остаточная вода [6, 8, 9]. Изучение динамики газовыделения из исследуемого материала показывает, что в условиях нормального давления, начиная с 250оС в результате разложения органических веществ наблюдается выделение Н2, СО, SO3 и СО2.

При термической обработке гранул в интервале температур 400–600оС из керамзита удаляются летучие углеводороды, и в гранулах остаются частицы только одной (из четырех известных) аллотропических форм углерода — графита [6, 8, 9].

При температуре 400–500оС физическая адсорбция диоксида углерода на поверхности графита уступает место хемосорбции без выделения СО [%. 8–10]. Такая хемосорбция приводит к возникновению на поверхности графита двух комплексов: кетенового СН2=С=О и кето >С=О (карбонильная группа).

Авторы работы [8] полагают, что при нагреве пористых заполнителей до 600оС в большинстве случаев углеводороды удаляются из гранул. В гранулах остается только высокотемпературная устойчивая форма углерода — графит.

С повышением температуры кетенные комплексы становятся неустойчивыми и при температуре 600–700оС покидают поверхность графита, а на их месте возникают новые кетенные комплексы [8–10].

Условия доставки окислителей и отвода продуктов реакций от поверхности графита во многом зависят от характера макропотоков дымовых газов. При этом авторы работы [8] различают два случая. Первый — ламинарное течение макропотока. У этого потока отсутствует составляющая, перпендикулярная границе раздела фаз, и поэтому ламинарный поток не увеличивает диффузию. Второй — турбулентное течение конвективного потока, которое характеризуется сложной траекторией движения струек газа.

В процессе нагрева органические примеси обугливаются (главным образом во внутренних слоях керамического материала, изолированных от доступа кислорода воздуха), распадаясь на летучие и углистые остатки, которые сгорают с трудом. Процесс этот аналогичен сухой перегонке топлива. Обугливание с образованием углистого остатка происходит в интервале температур 500–800оС 6, 8–10. При термообработке керамических материалов выделяется газовая фаза, которая также является активным реагентом, влияющим на протекающие в этих материалах физико-химические процессы [6, 8–10]. Правильная оценка качественного состава и количественного соотношения компонентов газовой фазы будет способствовать выбору оптимальных режимов термообработки для получения керамического материала с заданными свойствами.

С началом термической обработки до 180оС из образцов выделяется остаточная вода. Изучение динамики газовыделения из исследуемого материала показывает, что в условиях нормального давления, начиная с 250 оС, в результате разложения органических веществ наблюдается выделение Н2, СО, SO3 и СО2 из керамических образцов. При этом суммарное содержание газов-восстановителей (водорода и угарного газа), как следует из таблицы 3, составляет более 30 %, что свидетельствует о восстановительном характере газовой среды. В интервале температур 350–550оС в составе газовой среды отмечается интенсивное уменьшение содержания окислителя (кислорода) и нейтрального газа (азота). В интервале температур 550–1050оС наблюдается незначительное снижение содержания кислорода и азота.

Исследования показали, что основными компонентами газовой фазы при обжиге керамических материалов при температуре 950оС являются: СО2, СО, О2, Н2, N2 и некоторые другие газы (таблица 3) [6, 8–10].

Таблица 3

Состав газовой среды, выделяющейся при обжиге керамического материала, %

tобж, оС

h3

CO

O2

CO2

N2

SO3

250

3,03

27,03

6,44

27,94

34,36

1,04

350

4,82

35,72

5,83

24,0

28,80

1,78

550

7,88

40,30

2,07

28,82

19,84

2,83

950

8,02

51,03

1,98

21,89

17,08

1050

6,20

70,25

1,90

5,07

16,58

При выгорании образовавшегося углистого остатка происходят следующие процессы [6, 8–10]:

а) диффузия кислорода через слой керамики; б) химические реакции горения с образованием внутри керамики оксида углерода; в) диффузия образовавшегося оксида углерода к поверхности керамики; г) сгорание оксида углерода за счет кислорода окружающей среды.

Скорость выгорания углистого остатка определяется самым медленным процессом  диффузией кислорода через слой керамики. Кислород вступает в соединение с углеродом по следующим реакциям 6–10:

С+О2 = СО2 + 97650 кДж;

2С+О2 = 2СО + 58860 кДж.

Наличие внутри керамического материала кокса при недостатке кислорода приводит к восстановлению СО2 до оксида углерода по реакции:

С+СО2 = 2СО — 38750 кДж

При обжиге керамических изделий выгорание углерода усложняется процессом дегидратации, которая при скоростном обжиге происходит при температурах выше 500оС. Потеря химически связанной воды (дегидратация) в монтмориллоните происходит постепенно в широком интервале температур (от 200 до 800оС и выше, но основная масса воды выделяется при температуре выше 500оС) в зависимости от характера и степени изоморфного замещения одних атомов другими в кристаллической решетке. В связи с этим затрудняется диффузия кислорода и соответственно выгорание углистого остатка. Количество органических примесей в образцах, обожженных в парогазовой среде и в среде водяного пара в пределах температур 750–850оС, в 6–7 раз больше, чем в образцах, обожженных в окислительной среде 6–10.

Начиная с температуры 800оС, взаимодействие СО2 с графитом происходит не только с поверхности 6–10. Молекулы СО2 внедряются в межбазисное пространство графита и ослабляют связи поверхности атомов углерода с массой кристалла графита, подготавливая их к взаимодействию с внешними молекулами СО2.

Эксперименты, проведенные в работах 6–10 в условиях глубокого вакуума, показали, что в результате реакции Н2О с С образуются только СО и Н2 и при том только в эквимолекулярных количествах. В интервале температуре 750–1050оС молекулы воды, ударяясь о поверхность графита, распадаются на кето-комплексы (СН2=С=О)адс и адсорбированные атомы водорода (Н)адс:

4Н2О + 4С → 2(СН2=С=О)адс + 4(Н)адс + О2

Адсорбционный комплекс (Н)адс является более прочным, чем кето-комплекс. При температуре 900 оС и выше разлагается кето-комплекс, и, таким образом, на каждый моль израсходованной СО2, образуется уже два моля СО, т. е. образование СО соответствует обычной стехиометрической записи реакции [6–10]:

Ст + СО2г = 2СОг.

Наличие в керамзите при спекании невыгоревшего углерода может явиться причиной не только вспучивания и образования черной сердцевины, но и появления трещины. Эти дефекты особенно характерны для масс с повышенным содержанием органики.

Дымовые газы [6–10], поступающие в зону подогрева гранул (температура материала 400–1000оС), содержат следующие компоненты, % по объему: Н2О=16,0; СО2=7,0; О2=8,0; N2=69,0.

Совместное рассмотрение взаимодействия указанных окислителей с углеродом представляется крайне затруднительным, поскольку реакции проходят одновременно и тепловые эффекты накладываются друг на друга [6–10].

Углеводородные соединения, создавая восстановительную среду при низких температурах, способствуют переводу в расплав минеральной части при температурах 1100–1200оС [6–10]. По данным работы [8], на образование газовой фазы тратится графит, масса которого составляет всего 0,1 % от массы гранулы. Избыточное содержание углерода снижает вспучиваемость и прочность заполнителя [8].

Если в процессе спекания с участием жидкой фазы углеродистый материал будет изолирован от воздуха до того, как он полностью окислится, то при более высоких температурах он будет действовать как восстановитель. В интервале температур 1050–1100оС значительно ускоряется процесс восстановления железа 6–10. При этом в железосодержащих массах оксид железа может восстанавливаться по реакциям:

Fe3O4 + CO=3FeO + CO2;

FeO + CO=Fe + CO2.

При температуре обжига 1100оС в обожженном керамическом материале органические соединения практически отсутствуют (таблица 4).

При повышении температуры обжига до 1100°С происходят образования более сложных соединений (анортит, муллит), которые придают изделию высокую механическую прочность 6–10.

Таблица 4

Содержание органических соединений и оксидов железа в керамическом композиционном материале при обжиге 1100оС

Содержание, %

В исходной массе

В черной сердцевине керамики после обжига

На поверхности керамики

Органики

Fe2O3

FeO

Органики

Fe2O3

FeO

Органики

Fe2O3

FeO

9,54

6,32

1,02

следы

1,92

4,13

следы

4,02

2,15

Середина и поверхность образца сильно различаются содержанием Fe2O3 и FeO. На поверхности керамического материала Fe2O3 преобладает над FeO, а в середине наоборот (таблица 4).

При поддержании окислительной среды в зоне обжига более темный цвет возникает только в середине обожженного керамзита. При наличии в зоне обжига СО керамзит имеет две зоны — более темный цвет в середине (рисунок 2 б) и более светлый цвет на поверхности (рисунок 2 а), а между ними располагается зона, имеющая нормальный для данной массы цвет.

В рассмотренном случае источником восстановления Fe2O3 в FeO и образования темноты в середине керамического материала является выгоревший углерод, а на поверхности — СО в газовой среде зоны обжига.

Выводы. С началом термической обработки до 180оС из образцов выделяется остаточная вода. Изучение динамики газовыделения из исследуемого материала показывает, что в условиях нормального давления, начиная с 250оС, в результате разложения органических веществ наблюдаются выделения Н2, СО, SO3 и СО2 из керамических образцов. При температуре 400–500оС физическая адсорбция диоксида углерода на поверхности графита уступает место хемосорбции без выделения СО. Такая хемосорбция приводит к возникновению на поверхности графита двух комплексов: кетенового СН2=С=О и кето >С=О (карбонильная группа).

Рисунок 2. Пористый заполнитель (керамзит): а) — поверхность; б) — середина

При нагреве пористых заполнителей до 600оС углеводороды удаляются из гранул. В гранулах остается только высокотемпературная устойчивая форма углерода — графит.

С повышением температуры кетенные комплексы становятся неустойчивыми и при температуре 600–700оС покидают поверхность графита, а на их месте возникают новые кетенные комплексы. При температуре 900 оС и выше разлагается кето-комплекс, и, таким образом, на каждый моль израсходованной СО2, образуется уже два моля СО, т. е. образование СО соответствует обычной стехиометрической записи реакции.

В интервале температур 1050–1100оС значительно ускоряется процесс восстановления железа. При температуре обжига 1100оС в обожженном керамическом материале органические соединения практически отсутствуют.

Литература:

  1. Абдрахимов, В. З. Вопросы экологии и утилизации техногенных отложений в производстве керамических композиционных материалов. — Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет. — 2010. — 160 с.

  2. Абдрахимов, В. З. Использование отходов флотации углеобогащения в производстве керамзита / В. З. Абдрахимов, В. К. Семенычев, Е. С. Абдрахимова, И. В. Ковков, В. А. Куликов // Экология и промышленность России. — 2010. — № 5. — С. 20–21.

  3. Абдрахимова, Е. С. Использование отходов производства при получении керамического кирпича на основе бейделлитовой глины / Е. С. Абдрахимова, В. З. Абдрахимов // Экология и промышленность России. — 2010. — № 11. — С. 56–59.

  4. Колпаков, А. В. Исследование коэффициента вспучивания и фазового состава на различных этапах обжига керамзита из межсланцевой и бейделлитовой глин / А. В. Колпаков, В. З. Абдрахимов // Строительство и реконструкция. — 2012. — № 5. — С. 50–58.

  5. Куликов, В. А. Влияние твердого нефтесодержащего отхода сепарации нефтешлама на фазовый состав и физико-механические свойства керамзита / В. А. Куликов, В. З. Абдрахимов, И. В. Ковков // Известия вузов. Строительство. — 2010. — № 6. — С. 28–34.

  6. Абдрахимов, В. З. Теоретические и технологические аспекты использования техногенного сырья в производстве теплоизоляционных материалов / Абдрахимов В. З., Денисов Д. Ю. — Самара: Самарская академия государственного и муниципального управления. — 2010. — 72 с.

  7. Абдрахимова, Е. С. Методика исследования состава газов, выделяющихся при обжиге керамического композиционного материала на основе бейделлитовой глины и продукта сгорания от базальтовой шихты / Е. С. Абдрахимова, Е. В. Вдовина // Известия вузов. Строительство. — 2008. — № 9. — С. 25–29.

  8. Петров, В. П. Механизм и кинетика горения угольных частиц в гранулах пористых заполнителей / В. П. Петров, Б. А. Максимов // Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения: материалы восьмых академических чтений РААСН. СГАСУ. — Самара. — 2004. — С. 407–410.

  9. Есин, О. А. Физическая химия пирометаллургических процессов, часть 1. Реакции между газообразными и твердыми фазами / О. А. Есин, П. В. Гельд. — Свердловск: Металлургия. — 1962. — 671 с.

  10. Абдрахимов, В. З. Образование черной сердцевины при скоростном обжиге керамических материалов / В. З. Абдрахимов, Е. С. Абдрахимова // Строительные материалы, оборудование ХХI века. — 2006. — № 2. — С. 64–65.

moluch.ru

Глава 4. Обработка нефтесодержащих отходов

. 1

4.1. Общие сведения. 1

4.2. Классификация нефтесодержащих отходов и загрязнений. 3

4.3. Механическое обезвоживание нефтесодержащих осадков  и жидких нефтеотходов из очистных сооружений. 9

4.4. Сжигание жидких нефтеотходов. 45

4.5. Термическое обезвреживание нефтесодержащих осадков и шламов. 70

4.6. Химическая обработка нефтесодержащих отходов. 91

4.7. Биологическая обработка нефтесодержащих отходов. 129

4.8. Утилизация нефтеотходов в промышленности строительных материалов, на транспорте и в народном хозяйстве. 145

4.9. Основные методы регенерации отработанных минеральных масел. 168

4.10. Обработка смазочно-охлаждающих жидкостей и масляных эмульсий. 217

4.11. Обработка и утилизация кислых гудронов. 280

4.12. Обработка шламов нефтеперерабатывающих заводов. 309

4.13. Обезвреживание отходов нефтехимических производств  и кубовых остатков. 327

 

    1. 4.1. Общие сведения

В общей массе токсичных отходов промышленного производства значительную часть составляют производные нефти. Нефть -- это жидкое горючее ископаемое, основу которого составляют углеводороды, кислородные, сернистые и некоторые

другие соединения. Нефть является одним из основных источников энергии и одним из главных сырьевых ресурсов химической промышленности. Ее добыча постоянно растет. Специалистами подсчитано, что к 2000 году в мире будет добываться от 3 до 5 млрд. т нефти в год. С другой стороны, нефть и получаемые из нее нефтепродукты в конце технологического цикла за вычетом топлива и готовой продукции превращаются в отходы. Нефтесодержащие отходы и потери нефтепродуктов в количественном и качественном отношениях являются одними из основных загрязнителей окружающей среды -- водоемов, почвы и воздуха.

На пути от нефтеперерабатывающего завода до потребителя имеют место потери от испарения, утечек, проливов, разбрызгивания, неполноты слива нефтеналивных судов, железнодорожных и автомобильных цистерн, смешения, обводнения, зачистки, аварий. Таким образом, часть свежих нефтепродуктов, не пройдя еще стадию технологического использования, переходит в отходы.

Во многих крупных городах развитых стран сосредоточены предприятия машиностроительной, химической, металлургической, электротехнической, нефтеперерабатывающей, судостроительной, пищевой и других отраслей промышленности, потребляющих нефтепродукты и растворители в виде топлива, смазочных масел, консистентных смазок, промывочных жидкостей и т.п. На этих предприятиях образуется большое количество нефтесодержащих отходов, а также сточных вод, содержащих нефтепродукты. В США потери нефтепродуктов при транспортировании и в технологических циклах предприятий, например, распределяются следующим образом, %:

Таким образом, около 65 % общего сброса нефтепродуктов в окружающую среду составляют сбросы от промышленных механизмов и транспортных средств. Кроме неизбежных технологических потерь (угар в двигателях внутреннего сгорания, унос со стружкой, испарение и т.п.), имеют место потери, которые можно и нужно избежать благодаря повышению технологической дисциплины. Например, многие годы у нас в стране на предприятиях и на транспорте моют и обезжиривают детали горючими жидкостями - бензином, керосином,

ацетоном и т.п., т.е. жидкостями, совершенно не предназначенными для этих целей. Помимо потерь ценных нефтепродуктов это являлось еще причиной немалого количества пожаров. В результате усилий государственного пожарного надзора СССР по замене легковоспламеняющихся жидкостей на пожаробезопасные технические моющие средства удалось добиться высвобождения 945 тыс. т нефтепродуктов более чем на 73 тысячах участков и цехов, однако в масштабах страны в этом отношении имеются еще значительные резервы.

Большинство отечественных предприятий имеет локальные очистные сооружения. При очистке воды на них выделяется большое количество нефтесодержащих осадков и жидких нефтеотходов. Значительная часть сточных вод, содержащая нефтепродукты, попадает в городскую канализацию. Нефтепродукты отрицательно влияют на режим работы биологических станций аэрации. Присутствие нефтепродуктов, особенно ЛВЖ в канализационных коллекторах, создает опасность взрыва и разрушения как коллекторов, так и перекачивающих насосных станций.

Содержание нефтепродуктов в сточных водах предприятий, поступающих в городскую канализацию, во многих случаях достигает 50--100 мг/л (машиностроительные, металлургические заводы), а иногда доходит до нескольких сотен мг/л (авто и вагоноремонтные предприятия, заводы железобетонных изделий, автомобильные хозяйства). В общем, содержание нефтепродуктов в сточных водах, поступающих, например, на московские станции аэрации, колеблется в пределах 3—13,7 мг/л, в сточных водах после биологической очистки — в пределах 0,3-1,7 мг/г. Эффективность удаления нефтепродуктов на станциях в целом составляет 80—97 %.

Многолетняя практика работы станций аэрации показывает, что значительные трудности в эксплуатации очистных сооружений возникают из-за периодических поступлений со сточными водами больших количеств нефтепродуктов и жиров. Работа ряда станций неоднократно нарушается из-за "залповых" сбросов нефтепродуктов.

Большое количество нефтепродуктов поступает с ливневыми водами. Они смывают с уличных покрытий и с территорий промышленных предприятий пыль, сор, пролитые нефтепродукты, конденсат выхлопных газов автотранспорта и др. В результате происходит загрязнение донных отложений водоемов, которое суммируется с загрязнениями от поступающих туда промышленных сточных вод и неконтролируемых сбросов отходов.

Зимой в водоемы городов большое количество нефтепродуктов поступает со сбрасываемым снегом, загрязнение которого нефтепродуктами составляет 0,3—0,6 кг/м3, а взвешенными веществами — 1,25-12 кг/м3, что помимо загрязнения воды способствует образованию нефтесодержащих донных отложений. Содержание нефтепродуктов в этих отложениях, например в р. Москве, возрастает в черте города с 0,5—1 мг/г до 64 мг/г сухого вещества.

В настоящее время около 25 % воды московского водопровода подается через городскую водопроводную сеть на технологические нужды, в том числе на мойку автомобилей, автоагрегатов, автобусов, трамваев, электропоездов и т.п. На мойку автомобилей только в управлении Мосавтолегтранс расходуется ежегодно 2,7 млн. м" воды, а за год по автохозяйствам и автопредприятиям города расход составляет до 503 млн. м3. Образующиеся сточные воды сильно загрязнены нефтепродуктами и механическими примесями. Расчетная степень загрязненности при проектировании очистных сооружений для производственных сточных вод составляет по нефтепродуктам до 800 мг/л, по взвешенным веществам — 1200 мг/л. Для ливневых вод те же значения соответствуют 200 и 2150 мг/л (СНиПII-93-74).

Одной из главных причин загрязнения водоемов, рек и почвы нефтепродуктами является отсутствие возможности их утилизации и обезвреживания, в результате чего однажды задержанные на очистных сооружениях нефтеотходы тем или иным путем вновь попадают в канализацию и водоемы, приводя к бессмысленной трате огромных государственных средств.

В данной главе описываются некоторые пути рациональной обработки и обезвреживания нефтесодержащих отходов и загрязнений.

studfiles.net

4.8. Утилизация нефтеотходов в промышленности строительных материалов, на транспорте и в народном хозяйстве

Нефтесодержащие осадки некоторых промышленных предприятий могут быть успешно использованы при производстве строительных материалов. Конструкторским технологическим бюро "Мосгорстройматериалы" была проведена работа по изучению возможности использования осадков из очистных сооружений завода им. Лихачева для производства кирпича.

Известно, что внешний вид и механические свойства кирпича в значительной степени зависят от вида применяемых отощающих добавок и их качества. Используемые в настоящее время в качестве отощающих добавок опилки ухудшают внешний вид кирпича. Кроме того, опилки часто не соответствуют техническим условиям по гранулометрическому составу. Увеличенное содержание в них фракций размером 0,1-10 мм приводит к получению кирпича повышенной трещиноватости.

Данный осадок представляет собой серую пастообразную массу (кек), получаемую после вакуум-фильтров с влажностью 70 %. В его состав входят: нефтепродукты, литейная пыль из циклонов, абразивная пыль от шлифовки и полировки, отходы от окрасочных камер, фосфаты для подготовки металлических поверхностей, песок, глина, остатки стекловолокна, сульфатов и пр. Химический состав кека представлен в табл. 4.5.

На двух производственных участках Черемушкинского керамического завода было выпущено 13 опытных партий кирпича в количестве 102 000 шт. Изготавливали как обычный, так и вакуумированный кирпич. Результаты испытаний опытных партий кирпича показали, что при введении 5 % влажного кека в состав шихты при производстве вакууммированного кирпича качество кирпича после сушки повышается: бездефектный кирпич составляет 54,6 %, половняк 13,8 %, при применении обычной заводской шихты --соответственно 24,2 и 23 %. Механическая прочность обожженного кирпича как опытного, так и заводского соответствовала марке 125.

 

4.5. Потери при прокаливании кека и его химический состав, %

 

Однако при формовке кирпича с влажным кеком (63—70%) текучесть массы резко повышается, брус выходит слабый и при укладке сырца на рамки получаются большие вмятины. Поэтому необходимо более глубокое обезвоживание (до 35--45 %) осадка на фильтр-прессах или подсушка кека в естественных условиях. Сушка кека при температуре 100°С и выше приводит к изменению его свойств за счет потерь при прокаливании, что отрицательно сказывается на сушильных свойствах массы и качестве кирпича.

Введение кека в количестве 15—17 % понижает механическую прочность кирпича и снижает марку до "75", так что пределом дозировки кека следует считать 10 % по массе.

Нефтеотходы (отработанные масла) широко применяют в производстве керамзита -- легкого гранулированного материала с пористой ячеистой структурой, получаемого обжигом легкоплавких глинистых пород до их вспучивания при температуре 1100--1200°С. Для производства керамзита используют два вида глин —самовспучивающиеся, содержащие достаточное количество органических веществ, и глины, бедные этими органическими веществами. Для обеспечения вспучиваемости керамзита в процессе обжига к исходной глине перед ее загрузкой в барабанную печь добавляют определенное количество опилок и до 1 % отработанных нефтепродуктов, которые на заводах хранят в специальных подземных резервуарах. В дальнейшем керамзит используют для приготовления керамзитобетона, теплоизоляционных материалов и т.п. Учитывая объемы производства керамзита в стране, потребность в отработанных нефтепродуктах достаточно велика.

На заводах по регенерации или получению минеральных масел широко используется отбеливающая земля, которая по завершении технологического цикла в замасленном виде обычно выбрасывается на свалки. На заводе по производству минеральных масел в г. Люккендорфе (ГДР) отбеливающая глина специальным методом регенерируется, после чего вновь используется для производства минеральных масел. После вторичного использования она употребляется еще раз для производства кирпича. Благодаря такой технологии достигается более равномерная окраска обожженного кирпича и уменьшается потребность в топливе. Кроме того, сведено к минимуму загрязнение окружающей среды.

Некоторые предприятия иногда используют образующиеся у них и не принимаемые в регенерацию жидкие нефтеотходы для собственных нужд или передают их на другие предприятия. Как правило, в этих случаях применяется простейшая технология обработки нефтеотходов путем отстаивания или нагрева и отстаивания (иногда с применением реагентов). В некоторых случаях их не обрабатывают вообще. Так, на московских предприятиях стройиндустрии нефтеотходы используют для смазки неответственных механизмов, цепей, форм при изготовлении бетонных плит, на домостроительных комбинатах и заводах ЖБК и т.д.

Неутилизируемые нефтеотходы могут успешно использоваться в дорожном строительстве, в котором требуется применение большого количества органических материалов. Так, для строительства дорог с асфальтобетонным покрытием требуется затратить 50—200 т битума на 1 км (в зависимости от категории дороги). Проведение ремонтно-эксплутационных работ также требует значительного расхода органических вяжущих, так как для капитального ремонта асфальтобетонного покрытия их необходимо не менее 70 т/км. Расчеты пока зывают, что затрата 50 т битума с целью перевода 1 км дороги с гравийным покрытием в более высокую категорию путем устройства облегченного покрытия обеспечивает за срок службы этого покрытия экономию 150—200 т нефтепродуктов.

П/0 "Вторнефтепродукт" разработало технологию утилизации шламов после регенерации масел для производства дорожных покрытий. 50 %-ное разбавление стандартного битума углеводородной частью шламов позволяет получать сырье, из которого в результате двукратного окисления-разбавления вырабатывают дорожные марки битумов. Путем компа-ундирования углеводородной части отходов и утяжеленного гудрона получено сырье, соответствующее ГОСТ 22245—76* на дорожные битумы.

При перевозке угля на железнодорожном транспорте в открытых вагонах и полувагонах имеют место его большие потери из-за выветривания. В п/о "Воркутауголь" на вновь построенной центральной обогатительной фабрике (ЦОФ) отработана технология добавки нефтесодержащих продуктов в уголь в качестве профилактических средств от его ветровой эрозии при транспортировании. На поверхность угля наносят эмульсию следующего состава: нефтесодержащий продукт -60 %, вода - 40 %.

Расход эмульсии на один полувагон составляет 75—100 кг. Отправка опытных партий осуществлялась по маршруту Воркута — Черновцы. Как показал контроль, потери угля уменьшились на 79 %. Вносимая добавка при этом является ценным горючим компонентом при сжигании угля. Экономический эффект от применения этого метода составляет 1,71 р на 1 т угля.

Другим направлением утилизации жидких нефтеотходов может служить их использование в качестве профилактических средств, предотвращающих смерзание углей, причем они могут заменить дорогостоящие парафиносодержащие нефти и мазут.

Опыты, проведенные с концентратом, полученным на Абашевской ЦОФ, показали, что при влажности более 7 % удельное сопротивление угля разрушению значительно превышает 0,03 МПа (0,3 кгс/см2), и он смерзается. Тот же уголь, обработанный эмульсией, не смерзается даже при влажности 12 %.

Нефтеотходы могут с успехом применяться также для укрепления песчаного слоя почвы. Известно, что песок в пустынях весьма подвижен, и достаточно легкого ветра, чтобы барханы начали перемещаться. В результате обрушиваются берега арыков и каналов, засыпаются шоссейные и железнодорожные дороги, выходят из строя мачты электропередач. Этого можно избежать, если на поверхность песка с помощью краскопульта, водополивочной, дождевальной машины или других устройств нанести смесь из 6—11 %-ного битума и отработанного трансформаторного масла (а.с. N 631578). На опыленной поверхности хорошо приживаются саксаул, кандын, черкез и другие растения. Состав проникает в почву со скоростью 0,2 мм/с.

Отходы твердых нефтепродуктов типа битума могут наряду с неорганическими связующими, такими как цемент, зола, известь, гипс и т.д., использоваться для отверждения и стабилизации ПО. Использование битума позволяет улучшить физические свойства ПО, в частности, уменьшить их пылеобразование и водопроницаемость при длительном хранении на городских свалках.

 

studfiles.net


Смотрите также