НПЗ как источник загрязнения атмосферы

    Основная  масса нефтепродуктов в грубодиспергированном (капельном) и некоторая часть  в эмульгированном состоянии  из сточных вод удаляются в  отстойных сооружениях, называемых нефтеловушками. Они применяются  при содержании нефтепродуктов в  сточных водах более 100 мг/л [5]. Типовые  нефтеловушки представляют собой горизонтальный отстойник длиной от 9 до 36 м, шириной  одной секции от 2 до 6 м и глубиной до 2,4 м. Продолжительность пребывания воды в нефтеловушке обычно составляет 2 часа при расчетной скорости потока от 3 до 8 мм/с.

    Остаточное  содержание нефтепродуктов после нефтеловушек при осветлении сточных вод I системы  составляет от 50 до 150 мг/л, II системы -от 100 до 200 мг/л. Уловленные нефтепродукты  содержат от 40 до 70% нефти, от 1 до 5% твердых  веществ и от 30 до 60% воды [2].

    В нефтеловушке наряду с всплыванием  взвешенных нефтепродуктов происходит выделение механических примесей в  осадок. Распределение осадка по длине  нефтеловушки неравномерно. Наибольшее их количество выпадает в начале сооружения на участке длиной до 5 м. В дальнейшем до конца сооружения высота слоя незначительна  и остается постоянной по длине [5]. Степень  улавливания механических примесей в нефтеловушке составляет около 50% [2].

    Нефтеловушки  используют также для выделения  из воды некоторых специфических  веществ (парафина) [6].

    Влажность свежевыпавшего осадка составляет примерно 95%. С увеличением продолжительности  пребывания под водой осадок уплотняется: после 3 ч его влажность равна 65%, после 6ч- 55%, после 24 ч - 50%. Масса осадка по сухому веществу от 80 до 120 г на 1 м  сточных вод. Содержание нефтепродуктов в осадке составляет от 15 до 20 вес. % [5].

    Днище нефтеловушки изготавливают из монолитного  железобетона, а стены - из сборных  железобетонных панелей [10].

    По  конструкции нефтеловушки бывают горизонтальные, вертикальные и многоярусные.

    Горизонтальная  нефтеловушка (рис.1) представляет собой  отстойник, разделенный продольными  стенками на параллельные секции. Сточная  вода из отдельно расположенной распределительной  камеры по самостоятельным трубопроводам  поступает через щелевую перегородку  в каждую секцию нефтеловушки. Освобожденная  от нефти вода в конце секции проходит под затопленной стенкой и  через водослив переливается в отводящий  лоток и далее в трубопровод. Всплывшая нефть по мере ее накопления смещается скребковыми транспортерами к щелевым поворотным трубам и  выводится по ним из нефтеловушки [6]. 
 

    

 

    1 - корпус нефтеловушки; 2 - гидроэлеватор; 3 - слой нефти; 4 -нефтесборная труба; 5 - нефтеудерживающая перегородка; 6 - скребковый транспортер; 7 - приямок  для осадка

    Рисунок 1 - Схема горизонтальной нефтеловушки 

    Осадок, выпадающий в начале нефтеловушки, имеет угол естественного откоса от 25 до 30° и не сползает. На середине нефтеловушки осадок сползает под углом  от 18 до 20°, в конце ее он легкоподвижен  и практически сползает под любым  углом. Для сдвигания выпавшего  осадка к сборному приямку нефтеловушки должны оборудоваться скребковым устройством. Скорость движения скреперного скребка  не должна превышать 0,01 м/с. Удаление осадка из приямка производится чаще всего  гидроэлеваторами. Могут для этой цели применяться песковые насосы, донные клапаны. Гидроэлеватор откачивает осадок полностью из приямка в  виде усеченной пирамиды с углом  наклона граней 50°, а при плоском  дне -вокруг себя в радиусе от 1,5 до 2,0 м [5].

    Для удаления всплывших нефтепродуктов щелевые поворотные нефтесборные трубы (рис. 2) располагают в верхнем  слое жидкости в начале и в конце  секции. Они должны устанавливаться  строго горизонтально с поворотом  на 180°. Описываемая поворотная труба  имеет диаметр 300 мм, время поворота на максимальный угол 5 мин [6]. Всплывшие  нефтепродукты часто бывают малоподвижными и собираются трубами лишь в пределах 2 м. Улучшению условий сбора нефтепродуктов способствует скребковое устройство, которое сдвигает всплывший слой к трубам. Обводненность уловленного  нефтепродукта составляет от 30 до 40%.

    В целях облегчения удаления всплывающего слоя нефтепродуктов в зимнее время  по периметру нефтеловушки предусматривается  обогрев при помощи паровых или  водяных змеевиков, расположенных  на глубине 0,2 м от поверхности воды [5]. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    1 - колонна; 2 - шпиндель; 3 - шарнир; 4 - щель; 5 - труба; 6 - сальник

    Рисунок 2 - Нефтесборная поворотная труба с  ручным приводом: а - общий вид; б - схема  поворотного устройства 

    Работа  данной нефтеловушки характеризуется  следующими параметрами: скорость движения воды в нефтеловушке - от 5*10"3 до 10~2 м/с; степень очистки от нефтепродуктов - от 96 до 98%. Горизонтальные нефтеловушки имеют не менее двух секций. Ширина секции составляет от 2 до 3 м, глубина  отстаиваемого слоя воды от 1,2 до 1,5 м, продолжительность отстаивания  не менее двух часов [7]. 

    Основные  параметры типовых горизонтальных нефтеловушек представлены в таблице 1.1 [5]. 

    Таблица 1.1- Основные параметры горизонтальных нефтеловушек 

         

    В зарубежной практике нефтеулавливания так же используются горизонтальные нефтеловушки. Широко применяются нефтеловушки типа АНИ (Американский нефтяной институт), рассчитанные на улавливание частиц нефти размером более 150 мкм и  снижение содержания нефти в воде примерно до 75 мг/л. Типовые нефтеловушки АНИ имеют длину камер 9 и 26 м, ширину 6 м и глубину 2 м [2].

    Кафедрой  транспорта и хранения нефти и  газа МИНГ им. И.М. Губкина были проведены  исследования гидравлической эффективности  стандартной нефтеловушки в зимнее время. Ширина секции нефтеловушки 6 м, длина 36 м, расход воды через нефтеловушку 300 м/ч. В качестве индикатора был  использован краситель метиленовый  голубой. На одно испытание использовали 1 кг сухого вещества, которое растворяли в 20 л воды. Весь объем трассирующей добавки вводили одновременно в  начале сооружения (т.е. в зоне впуска в нефтеловушку). Таким образом  осуществляли импульсный ввод метиленового голубого красителя в поток жидкости. Пробы отбирали периодически на выпуске  из нефтеловушки. В отобранных пробах при помощи фотоэлектрокалориметра определяли концентрацию метиленового голубого красителя в сточной  воде.

    Из  дифференциального графика распределения  относительной концентрации красителя  в сточной воде от времени (рис. 3) следует, что признаки трассирующей добавки обнаруживаются после 20 мин  с начала впуска красителя в поток. Основная масса жидкости проходит нефтеловушку от 30 до 60 мин, затем краситель в  сточной воде постепенно убывает, но его признаки обнаруживаются даже через 150 мин.

     

    

    а - показатель цветности воды; Т - время, ограничивающее прохождение основного  количества красителя

    Рисунок    3 - Дифференциальный    график    распределения

                            относительной концентрации метиленового голубого

                            красителя от времени.    

    Проведенный графоаналитический расчет данного  распределения времени пребывания воды в отстойнике дает возможность  определить

гидравлическую  характеристику нефтеловушки. Общий  коэффициент использования объема отстойника составляет 67%. Активная часть  объема отстойника складывается из двух потоков: поршневого типа 33%, идеально смешанного типа 34%. Часть объема нефтеловушки («мертвое» пространство) составляет 33%. Как следует из приведенных  данных, только 2/3 объема нефтеловушки используется правильно.

    Усовершенствование  конструкции нефтеловушки позволит сэкономить капитальные вложения на строительство очистных сооружений и сбережет дополнительное количество нефтепродуктов, которые можно будет  использовать в народном хозяйстве [3].

    Для механической очистки больших расходов производственных сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, применяют  радиальные нефтеловушки, в которых  предусматривается принципиально  новая система распределения  отстаиваемой воды, позволяющая в  значительной степени повысить коэффициент  использования объема сооружения.

    Нефтеловушка (рис.4) оборудована вращающимся механизмом с донными и поверхностными скребками  для сбора осадка и всплывших  нефтепродуктов и имеет центральный  привод. Расчетная пропускная способность  нефтеловушки диаметром 30 м составляет 1100 м7ч сточной воды. Применение такой  нефтеловушки по сравнению с горизонтальной обеспечивает экономию капитальных  и эксплуатационных затрат, улучшается качество очистки сточных вод  и упрощается работа эксплуатационного  персонала. Вместе с тем эти нефтеловушки, как и другие механические улавливатели, обладают ограниченным эффектом снижения углеводородов и практически  не задерживают тонкоэмульгированные и растворенные продукты [8]. 

    

    I - подающий трубопровод нефтесодержащей  воды; II - отводящий

трубопровод    осветленной    воды;    III трубопровод   уловленных

нефтепродуктов; IV - трубопровод осадка; 1 - центральная  опора; 2 - донные скребки; 3 - погружные  стенки; 4 - водосборный лоток; 5 - нефтесборные скребки; 6 - центральный привод скребкового  механизма; 7 - ходовой мостик; 8 - коаксиально-козырьковый  водораспределитель; 9 - приямок для  осадка; 10 - трубопровод с брызгальными осадками; 11 - нефтесборная труба; 12 - шарнир; 13 - противовес

    Рисунок 4 - Нефтеловушка радиального типа 

    Создание  ламинарного режима в обычных  нефтеловушках представляет сложную  проблему. Чем больше число Рейнольдса, тем длиннее путь, пройденный частицей. Чем больше высота отстойника, тем  больше необходимо времени для всплытия частицы на поверхность воды. А  это, в свою очередь, связано с  увеличением длины отстойника. Следовательно, интенсифицировать процесс отстаивания  в нефтеловушках обычных конструкций  сложно. С увеличением размеров отстойников  гидродинамические характеристики отстаивания ухудшаются. Чем тоньше слой жидкости, тем процесс всплытия (оседания) происходит быстрее при  прочих равных условиях. Это положение  привело к созданию тонкослойных нефтеловушек [3].