В статье приведена классификация отходов, загрязняющих почву, проведен анализ состава нефтяного шлама и факторов, влияющих на его переработку, описаны основные методы обезвреживания и утилизации нефтешламов.
Ключевые слова: почва, вторичное сырье, нефтяные шламы, обезвреживание, обезвоживание, утилизация.
Охрана окружающей среды сегодня затрагивает все области жизни человека экономические, социальные, нравственные. Главными вопросами в нефтегазовом производстве являются использование безотходных технологий и контроль за материальными ресурсами при добыче углеводородного сырья, а также при его переработке, потреблении и утилизации отходов. Безотходное производство основывается на использовании вторичного сырья, образовывающегося в технологическом процессе. На сегодняшний день каждый проект, строящееся производство или завод должен пройти экологическую экспертизу, цель которой предотвращение антропогенного воздействия на окружающую среду [2].
Химические, нефтегазоперерабатывающие и нефтехимические производства наносят огромный ущерб природе и выбросы заводов, предприятий и производств являются основными источниками загрязнения природы. В основном технологическое оборудование эксплуатируется на открытых площадках и при долгосрочном эксплуатировании может быть не достаточная герметизация, теплоизоляция, недостаточная очистка сточных вод все это является одними из главных причин выбросов в окружающую среду [1].
На предприятиях нефтегазовой промышленности преобладают жидкие и твердые отходы, которые являются источниками загрязнения почв. Они могут являться хорошим вторичным сырьем при правильной переработке и утилизации, следовательно, это отличная возможность повысить технико-экономические показатели производства. Вне зависимости от агрегатного состояния отходы делятся на органические и неорганические. И для эффективной утилизации и выбора верного метода обессоливания необходимо знать химический состав, степень токсичности, класс опасности, свойства и факторы, влияющие на их изменение.
Органические вещества, загрязняющие почву, оценивают по «санитарному числу», этот комплексный показатель, который рассчитывается как отношение почвенного белкового азота к органическому азоту в почве. «Чистые» почвы считаются, если показатель 0,98–1,0, слабозагрязненные — 0,85–0,98, загрязненные — 0,7–0,85, сильно загрязненные — меньше 0,7.
Распространёнными отходами на нефтеперерабатывающих производствах являются нефтяные шламы, они накапливаются в песколовках, буферных прудах, нефтеловушках, резервуарах и во всей системе очистных сооружений завода. В состав нефтяных шламов входят 10–56 % нефтепродуктов, 30–85 % воды, 1,3–46 % твердых примесей, стоит отметить, что на каждой стадии очистки загрязненной воды и в резервуарах состав шлама меняется (таблица 1). Время нахождения шлама в шламонакопителях также оказывает влияние на состав.
Таблица 1
Состав нефтяных шламов,% (масс.)
|
Источник образования |
Процесс |
||
|
Нефтепродукты |
Мех. примеси |
Вода |
|
|
Нефтеловушки |
20–25 |
7–10 |
65–70 |
|
Флотаторы (пена) |
5–8 |
3–4 |
88–90 |
|
Нефтеотделители |
10–12 |
4–7 |
81–86 |
|
Градирни |
8–12 |
3–5 |
83–90 |
|
Разделочные резервуары |
45–65 |
3–5 |
30–52 |
|
В среднем |
20–25 |
5–7 |
65–75 |
Из таблицы 1 можно сделать вывод о том, что количество механических примесей возрастает пропорционально глубине, а объем нефтепродуктов примерно одинаковый [1].
Для почв шламонакопители считаются опасными источниками загрязнения и причиной возникновения пожара, так как являются открытыми земельными емкостями, расположенные на большой территории. Именно поэтому переработка, утилизация и обезвреживание нефтешлама является серьезной проблемой для производств. Нефтяной шлам с активным илом перед обезвреживанием обрабатывают коагулянтами и проводят обезвоживание с использованием вакуум-фильтров, далее применяют один из трех основных методов утилизации и обезвреживания:
– сжигание водных эмульсий с растворенными нефтяными шламами и дальнейшей утилизацией тепла;
– сушка и обезвоживание нефтешламов и обратный возврат углеводородов в технологическую линию;
– производство газа и парогаза из нефтяного шлама.
Одним из наиболее распространенных и простых методов переработки шламов считается сжигание в печах с различной конструкцией. Рассмотрим схему установки сжигания нефтешлама и смеси активного ила (рисунок 1).
|
|
|
Рис. 1. Схема установки сжигания нефтяного шлама в смеси с активным илом: 1 — печь; 2 — ротационная форсунка; 3 — воздуходувка; 4 — водяные форсунки: 5 — пылеосадительная камера; 6 — котел-утнлизатор; 7- циклоны; 8 — дымососы; 9 — дымовая труба; I — добавочное топливо; II — дымовые газы, III — пар; IV — зола; V — химически очищенная вода; VI -техническая вода; VII — нефтяной шлам. |
Установка работает следующим образом, подогретую смесь нефтешлама и ила сжигают в печи 1 с ротационными форсунками 4 при температуре 900–1200°С и одновременно воздуходувка 3 подает воздух на форсунки. Для поддержания температуры отходящих газов 650— 700°С из печи происходит орошение водой из форсунок. Для очистки отходящих газов от золы и пыли их отправляют в пылеосадительную камеру 5, а далее попадают в котел-утилизатор 6, где происходит образование водяного пара благодаря теплу отходящих газов. По технологической линии для финальной очистки газы попадают в циклоны 7 батарейного типа и после полной очистки их выбрасывают в окружающую среду. Однако необходимо учитывать, что при данном методе состав смеси доджей быть постоянным: нефтяные продукты — 25 %, механические примеси -10 %, вода — 65 %.
Другим более рациональным методом является сушка и обезвоживание нефтешламов и обратный возврат углеводородов в технологическую линию (рисунок 2). Принцип действия установки состоит в том, что вначале нефтешлам проходит фильтрацию, тем самым происходит первичная очистка от примесей.
|
|
|
Рис.2. Установка по переработке нефтяных шламов: 1 — шламонакопитель; 2,9 — фильтр; 3 — эжектор; 4 — гидроциклон; 5 — декантатор; 6 — транспортер; 7 — бункер-накопитель; 8 — резервуар; 10 — сепараторы; 11 — холодильник; I — механические примеси; II — вода; III — нефть. |
Далее происходит нагревание до 40–70°С шлама в паровом эжекторе 3 и для дальнейшего удаления песка отправляют в гидроциклон 4. Песок отправляют в бункер-накопитель7, а шлам в декантатор 5 для разделения шлама и твердых частиц, после очищенный шлам проходит самоочищающийся фильтр 9 и разделяется на три потока для подачи в центробежные сепараторы 10, в них шлам делится на основные составляющие углеводородное сырье, воду и твердые отходы. Все продукты данной установки можно использовать повторно, например отходы предлагается использовать как материал для строительства дорог, а углеводороды отправить на дальнейшую переработку.
Производство газа и парогаза из нефтяного шлама способствует повышению коэффициент использования нефти, например, вода в нефтепродуктах при термической обработке шламов лучше взаимодействует с топливом, чем па и уменьшает образование сажи. Но данный метод достаточно дорогой для производства поэтому и не нашел широкого применения.
Литература:
- Баннов П. Г., Процессы переработки нефти. Учебно-методическое пособие для повышения квалификации работников нефтеперерабатывающей промышленности — ЦНИИТЭнефтехи, 2003–504с.
- Мишин В. М. Переработка природного газа и конденсата: Учебник для системы непрерывного фирменного профессионального обучения рабочих в обществах и организациях ОАО «Газпром». М.: Издательский центр «Академия», 1999. 448 с.
