Охрана почвы и недр от загрязнений

Рис. 3.4. Схема работы ленточного фильтра фирмы «Технофанги»:

/ — впуск шлама; 2 — подача шлама; 3 — выпуск дренажной воды; 4 — выгрузка обезвоженного шлама; 5 — выпуск жидкой фазы; 6 — ленточ­ный фильтр

              В качестве избирательных растворителей ароматических угле­водородов применяются диэтиленгликоль, три- и тетраэтилен-гликоль, сульфонал, смеси N-формилморфолин, диметилсульфоксид, N, N-диметилформамид. Используется и традиционный метод сульфирования.

              Эффективность применения различных растворителей для экстрактивного выделения нефтепродуктов из шламов приведе­на в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Выделение различными растворителями остаточного содержания нефтепродуктов из твердой фазы шлама

              Наиболее часто за рубежом на промыслах используют методы обезвреживания шлама и извлечения органических веществ, раз­работанные фирмой «Бароид» (Baroid), позволяющие очищать буровой шлам путем его трехступенчатой промывки различными растворителями в полностью закрытой системе.

              На рис. 3.5 приведена схема установки, разработанной фир­мой «БП Эксшюрэйшн» (ВР Ехр1огаtion), используемой для очи­стки буровых шламов в Норвегии. Технология позволяет умень­шить остаточное содержание нефти до 1%.

              Компания «Мобайл Ойл» (Mobile Oil) для очистки резервуа­ров от донных остатков широко использует метод химической очистки. В резервуар закачивается некоторое количество хими­ческого раствора на водной основе вместе с каким-либо раство­рителем или легкой нефтью, в которой растворяются входящие в состав донных отложений углеводороды. Слой воды нагревают, что позволяет растворить поверхностный слой донного осадка, а химреагенту проникать глубже в слой отложений.

              Разрушающий эмульсию компонент обеспечивает разделение слоев нефти и воды, тяжелые углеводороды из донных отложе­ний растворяются в легком растворителе.

              Продолжительность химической очистки резервуаров от дон­ных отложений по предлагаемой технологии обычно составляет 3—4 недели. Затраты на проведение химической очистки по срав­нению с механическими методами уменьшаются в связи с отка­зом от использования мешалок и других механических устройств. Степень извлечения углеводородов при химической очистке шла­ма достигает 99%.

              Голландская фирма «Сас Гауда» (Sas Gouda) для обработки нефтешламов экстракционным методом предлагает технологию, позволяющую получить из шлама нефть, содержащую менее 1% твердых примесей и менее 1% воды, а также чистую воду и твердые примеси. Технологическая схема установки приведена на рис. 3.6.

              Новый процесс обработки резервуарных шламов по методу «Lansco» предложен американской фирмой «Техас нафта...» (Техas Nafta Itd., Inc.) (рис. 3.7).

              Предложенная система, размещенная в контейнерах, являет­ся мобильной. В основе ее лежит экстракционный метод обработ­ки шламов с последующим разделением продуктов методом цен­трифугирования. Выделенная из шлама нефть направляется для дальнейшего использования.

Рис. 3.6. Схема разделения шламов нефтепереработки с использованием методов флотации и экстракции фирмы «Сас Гауда»:

Н1—Н8 — насосы; В1 — вибрационное сито; Р1 — разделочный резервуар; Т1, Т2 — теплообменники; Ф1 — установка по отделению нефти и флотации; X — резервуар для хранения нефтепродуктов; Д1, Д2 — декантеры; С1 — резервуар смешения с растворителем; Ф2 — флотационная установка регенерации растворителя; ДУ1 — дополнительная установка по обработке воды

2.3. Применение нефтешламов в качестве сырья

Применение нефтешлама в качестве сырья явля­ется одним из рациональных способов его использования, т.к. при этом достигается определенный экологический и экономи­ческий эффект. При производстве продукции не требуется спе­циального оборудования и дополнительной энергии.

              Отрицательный аспект — необходимость и сложность транс­портировки шлама к месту потребления.

              Одной из наиболее широких областей применения нефтешла­мов является дорожное строительство, где они используются как добавка к связующим, повышающая качество асфальтобетонной смеси.

              Предложено большое количество рецептур для получения грунтобетонных смесей, содержащих, помимо грунта и бетона, нефтешлам, известь, различные отходы производства минерального масла, синтетического каучука и др. При этом достигается повы­шение прочности, уменьшение водопоглощения и снижение стоимости дорожного покрытия.

              Второй областью по объему использования нефтешлама в ка­честве сырья является изготовление строительных и теплоизоля­ционных материалов, включающее высокотемпературное волок­но, огнеупорную глину и полиакриламид. Для повышения проч­ности и морозостойкости бетона в бетонную смесь вводят нефтешлам в количестве 1,5—2,5%. Применение нефтешлама при из­готовлении минераловатных плит позволяет обеспечить гидрофобность изделий и снижение их объемной массы.

              Нефтешлам используется для получения керамзита, при про­изводстве которого для снижения объемной плотности глин ис­пользуют различные органические добавки, в том числе полигликоли, сульфидно-дрожжевую барду, дизельное топливо, ма­зут, керосин, пиролизную смолу и др.

              При бурении нефтяных и газовых скважин нефтешлам может входить в компоненты буровых растворов, что позволяет полу­чить высокую устойчивость глинистых пород при контакте с фильтратом буровых растворов.

              Нефтешламы используются для получения битумных вяжущих материалов. В зависимости от времени и условий хранения не­фтяные шламы по своему внешнему виду и консистенции стано­вятся похожими на жидкие битумы и могут быть использованы для дорожного строительства. В ряде случаев при попытке замены жидкого битума на нефтешлам путем пропитки нижних слоев дорожного покрытия происходило значительное ухудшение ка­чества дорожного покрытия из-за значительных различий фрак­ционного и группового состава битумов и нефтешламов. Пропи­танные нефтешламом минеральные материалы (песок, гравий, щебень и т.п.) из-за отсутствия сцепления между их частицами расползались, что приводило к разрушению полотна дороги.

              Известен ряд разработок, указывающих на возможность по­лучения битумов из нефтешламов методами компаундирования и окисления. Первый был использован украинскими учеными в приготовлении жидких вяжущих из нефтешлама Кременчугско­го НПЗ. Жидкий битумный материал получен при смешении нефтяного шлама и асфальто-экстракционной смеси (АЭС) — отхода селективной очистки масел. Особенностью шламов НПЗ является повышенное содержания смолистых веществ и высокая температура выкипания (около 90% шлама перегоняется при 240— 360 °С).

              Применение технологии окисления нефтешламов требует пред­варительного их обезвоживания. Окисление промысловых нефте­шламов в битумно-вяжущие материалы возможно после их час­тичного обезвоживания.

              ВНИИСПТнефтью разработан технологический процесс пе­реработки шлама, состоящий из двух основных стадий: «мягко­го» термохимического обезвоживания нефтешлама до остаточ­ного содержания воды 3—5% и окисления обезвоженного до ука­занных пределов нефтешлама в вяжущий битумный материал. Преимущество последнего в том, что в качестве наполнителя битума используются механические примеси шлама, часть не­фти с обводненностью 1—3% отбирается на узле обезвоживания и направляется на установку подготовки нефти.

              Отгоняемые из нефтешлама в реакторе окисления легкие уг­леводороды с температурой конца кипения 250 °С после конден­сации используются в качестве растворителя при обезвоживании нефти. Углеводородный конденсат используется как топливо в теплопарогенераторе. Выход целевых продуктов из шлама про­ектного состава: вяжущего битумного материала — 30 масс. %, углеводородного конденсата (черного соляра) — 12 масс. %. При окислении шлама НГДУ Первомайнефть был получен би­тумный вяжущий материал, близкий по показателям, за исключением низкой растяжимости (5—10 см при 25 "С против стан­дартных 50—60 см), к нефтяным дорожным битумам. В то же вре­мя асфальтобетоны, приготовленные на смесях гудронов (50— 75%) и нефтешламов (25—30%), по всем физическим показате­лям соответствуют требованиям ГОСТ 9128—84.

2.4. Обработка амбарных нефтешламов

Эффективных способов обработки и утилизации придонного слоя амбарных нефтешламов (содержание механи­ческих примесей в нем достигает 70%), широко применяемых на промыслах и НПЗ, в отечественной практике нет. Для обработки такого вида нефтешлама применение эффективных деэмульгаторов, композиций реагентов и комбинированной технологии не­достаточно. Необходимо техническое обеспечение процесса на­дежными аппаратами-разделителями, гидроциклонами, центри­фугами, фильтр-прессами, декантерами и т.д. Сбор и удаление донных нефтешламов трудно осуществить. Трудность в основном заключается в больших геометрических размерах шламонакопителей и зачастую в отсутствии удобных подходов к ним. В насто­ящее время действующих заборных устройств для удаления дон­ных нефтешламов не существует.

К донным шламам могут быть применены следующие методы:

—   термический — сжигание в печах различного типа и конст­рукций;

—   физический — фильтрование по технологии фирмы «Андриц АГ» (Австрия) на клиновидных фильтр-прессах непрерывного действия;

—   химический — метод В8К.; диспергирование с негашеной известью по технологии фирмы «Лео Консул» (Leo Concul, Германия) или «Фест Альпина» (Fest Alpine, Австрия) с использованием оборудования этих фирм;

—   биологический — метод разложения с помощью почвенных бактерий при нанесении и запахивании нефтесодержащих остатков в пахотный слой почвы.

              Для более эффективного использования указанных методов обработки донных шламов в каждом конкретном случае прово­дят предварительные исследования по уточнению необходимых технологических параметров обработки (подбор типа, удельного расхода и условий применения вспомогательных веществ для физических, химических и биологических методов), расхода теп­ла (для термического метода) и т.п.

              Принимая во внимание, что кроме фильтрования донных осад­ков все остальные методы связаны с большими энергетически­ми затратами и исключают возможность выделения из них нефти (нефтепродуктов) в свободном виде, методу обработки донных шламов по технологии фирмы «Андриц АГ» (Австрия) следует уделить особое внимание. При использовании технологии и тех­ники этой фирмы (рис. 3.8) можно в виде фильтрата выделить из донных осадков нефтешламов основное количество (70% от по­тенциала) нефти (нефтепродуктов) и воду. В результате после фильтро-пресса получается остаток (кек) с незначительным (до 20%) содержанием воды и нефтепродуктов. После подсушива­ния остатка образуется гидрофобный порошкообразный продукт серого цвета, который в дальнейшем может быть использован, например, в качестве наполнителя в дорожном строительстве. Выделенный фильтрат при отстаивании способен расслаиваться на нефть (нефтепродукт) и воду, что позволяет возвращать его на дополнительную очистку в действующую систему подготовки нефти и воды.

              Заслуживает внимания трехфазная установка «Флотвег» (Flottweg) для регенерации нефтяного шлама (рис. 3.9).

              Забор нефтяного шлама здесь осуществляется с помощью насосов, установленных на обогреваемом понтоне, который ос­нащен поверхностной обогревательной установкой размером око­ло 60 м2. Погружной насос с пропускной способностью 15 м3/ч закачивает нефтяной шлам в две сборные емкости, снабжен­ные медленно вращающимися мешалками и сменными нагре­вательными спиралями. В этих емкостях нефтяной шлам нагре­вается до 90 °С, с помощью эксцентриковых шнековых насосов из емкостей закачивается в трехфазный декантер и разделяется там на компоненты: твердая фаза, нефтепродукты, сточные воды.