Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Оглавление
|
[1] Состав нефтесодержащих отходов [2] Методы утилизации нефтесодержащих отходов [3] Утилизация нефтесодержащих отходов с применением солнечной энергии [4] Утилизация нефтесодержащих отходов методом коксования [5] Утилизация нефтесодержащих отходов комплексным методом [6] Утилизация нефтесодержащих отходов термическими методами [7] Вторичная переработка нефтесодержащих отходов |
Обозначения и сокращения
В настоящей работе применены следующие обо значения и сокращения:
НСО – нефтесодержащие отходы;
ПО – промышленные отходы.
Введение
Постоянно увеличивающийся объем образования нефтесодержащих отходов в результате производственной деятельности при добыче, транспортировке и переработке нефти настоятельно диктует необходимость поиска новых и оптимизации существующих технологий эффективной утилизации данного вида отходов, что является в настоящее время одной из наиболее актуальных экологических задач мира.
Основные сложности утилизации нефтесодержащих отходов связаны с их структурой и непостоянством состава. Нефтешламы представляют собой устойчивые эмульсии, состав и свойства которых изменяются в широких пределах в зависимости от места и способа их образования. Изменение качественного состава таких сложных многокомпонентных дисперсных систем существенно затрудняют разработку единых методов их утилизации.
В настоящее время в литературе описаны разнообразные технологические схемы переработки нефтешламов. Большинство из них ориентированы на извлечение вторичной нефти, в некоторых случаях не соответствующей действующим требованиям, и последующее использование её в качестве сырья нефтеперерабатывающих заводов.
Нефтесодержащие отходы — одни из крупных и опасных загрязнителей окружающей среды, которые являются пожароопасными и токсичными веществами. Согласно Федеральному классификационному каталогу отходов они относятся к третьему классу опасности. Вместе с тем НСО — это ценнейшее сырье, содержащее в значительных количествах углеводороды. Поэтому целью и результатом утилизации НСО должно быть извлечение и использование нефтепродуктов.
Основная масса НСО образуется в шламовых амбарах (илонакопителях) при зачистке стальных вертикальных резервуаров , при выводе в ремонт технологических аппаратов, при сборе грунта с мест аварийных разливов нефтепродуктов, а также при сборе технологических жидкостей, образующихся при ремонте скважин.
Также на протяжении длительного времени складирования состав НСО претерпевает значительные изменения за счет протекания естественных процессов: испарения легколетучих фракций, осаждения тяжелых фракций, трансформации НСО под действием климатических факторов.
По агрегатному состоянию НСО можно подразделить:
Таким образом, на предприятии формируются следующие виды твердых НСО [2]:
Кроме того, НСО образуются при бурении нефтяных скважин, добыче и переработке нефти, очистке сточных вод и т.д. Утилизация НСО необходима не только для защиты окружающей среды, но и для повышения экономической эффективности производства нефтепродуктов.
Состав и свойства НСО зависят от их происхождения. Основными компонентами НСО являются нефтепродукты, вода, смолисто-асфальтеновые вещества и твердые минеральные примеси различного размера в виде крупных камней, песка, ила и оксидов металлов.
Крупнейший по объему образования вид НСО — нефтешламы — могут быть грунтовыми, придонными и резервуарными. Они представляют собой устойчивые многокомпонентные образования в виде высоковязкой массы, трудно поддающейся разделению.
Грунтовые нефтешламы образуются при проливе нефтепродуктов в аварийных ситуациях [4], резервуарные нефтешламы — вследствие химического взаимодействия нефтепродуктов со стенками резервуара, водой и воздухом. Придонные нефтешламы накапливаются на дне водоемов в результате сброса туда НСО. Усредненное содержание компонентов в нефтешламах составляет, % по массе: вода — 32-38; нефтепродукты — 42-48; смолисто-асфальтеновые вещества — 4-12; минеральные примеси — 10-19.
В мировой практике для утилизации и обезвреживания ПО используют термические, химические, биологические и физико-химические методы. К термическим методам обезвреживания отходов относятся сжигание, газификация и пиролиз [4]. Химические методы обезвреживания жидких и твердых нефтесодержащих отходов заключаются в добавлении к нейтрализуемой массе химических реагентов. Биологические методы обезвреживания ПО находят все более широкое применение в нашей стране и особенно за рубежом. Они основаны на способности различных штаммов микроорганизмов в процессе жизнедеятельности разлагать или усваивать в своей биомассе многие органические загрязнители. Физико-химические методы образуют наиболее представительную группу методов обезвреживания ПО. Данные методы являются базой для уже созданных технологий обезвреживания ПО или технологий, разрабатываемых в настоящее время. Каждый метод обезвреживания отходов и технология на его основе имеют определенную нишу [5], позволяющую достичь наибольшей прибыли или минимальных затрат на обезвреживание определенного вида отходов при наименьшем экологическом ущербе природе.
Учитывая пожароопасностъ и токсичность нефтесодержащих отходов, при выборе способов их утилизации предпочтение должно отдаваться безопасным и экономически эффективным технологиям. Выбор способа утилизации НСО зависит от конкретных условий: объема и состава отходов, климатических особенностей региона, наличия необходимого оборудования и других факторов.
Захоронение [6-8] таких опасных отходов, как нефтешламы, недопустимо, так как приводит к серьезному загрязнению окружающей среды, что и имеет место во многих регионах добычи нефти.
Сжигание нефтесодержащих шламов также загрязняет окружающую среду газообразными продуктами горения и образующимися шлаками. Однако в ряде случаев, например при небольших и разовых объёмах образования, возможно сжигание НСО в специальных мобильных установках, оснащенных аппаратами для очистки дымовых газов.
Абдибаттаева М. М., Оразбаев К. в своей работе [9] разработали способы и устройства для разделения органической и минеральной части нефтесодержащих отходов с применением солнечной энергии, требующая небольшие затраты на очистку и свободна от дымовых газов. Устройство с концентрирующими элементами солнечной радиации является основным элементом установки, в которой энергия излучения Солнца преобразуется в другую форму полезной энергии. В разработанном устройстве при использовании солнечной энергии создаются требуемые условия при извлечении нефти из грунта. Как следует из приведенных данных, продукт очистки нефтесодержащих отходов представляет собой ценное углеводородное сырье, которое можно переработать, или использовать для других целей. Также проведены исследования одним из физико-химических методов дифференциально-термическим анализом нефтезагрязненных отходов до и после тепловой обработки с применением солнечной энергии. Для выяснения влияния теплового воздействия солнечной энергии на свойства углеводородов было проведено исследование компонентного состава нефтезагрязненных грунтов и нефтешламов и их твердых остатков после предварительной обработки с использованием солнечной энергии в разработанном устройстве. Таким образом, после предварительной очистки НСО с применением солнечной энергии в грунте содержание твердых остатков не превышает 8,65–8,79 %. Разработанный способ очистки нефтесодержащих отходов решает важную экологическую проблему утилизации НСО и в достаточной мере снизит уровень отрицательного воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду.
Козлита А. И., Устинов В. А. в своей работе [10] предложили утилизацию нефтесодержащих отходов методом коксования. В масштабной задаче утилизации углеводородных материалов (пластмассы бытовых отходов, нефтешламы, отработанные масла и отходы строительных технологий) особое место занимает отдельная ее часть — переработка многокомпонентных смесей, образующихся при ликвидации аварийных ситуаций при добыче, транспортировке и переработке нефти и нефтепродуктов. В состав этих смесей входят нефть и ее продукты, минеральные материалы грунтов, полимеры сорбентов, органические материалы, элементы спецодежды и средств индивидуальной защиты, тела и материалы случайного происхождения. Аварийные ситуации могут возникать в удаленных и труднодоступных местах, поэтому проблема транспортировки таких смесей до мест утилизации является весьма непростой. Общей тенденцией при ликвидации аварийных ситуаций является мобильность всего оборудования и средств, используемых в технологическом процессе. Наиболее распространенным способом утилизации многокомпонентных смесей является сжигание в печах инсинуаторах, работа которых основана на поддержании достаточной температуры в зонах горения и дожигания, подаче воздуха большими коэффициентами избытка и вторичном и разбавления продуктов горения до безопасных концентраций. Сжигание, даже при всех мерах снижения вредного воздействия на окружающую среду, экологически не безупречно, но это вынужденное техническое решение, так как остро стоит вопрос энергоемкости процесса в полевых условиях. Радикальным решением проблемы утилизации углеводородных материалов мог бы стать процесс, энергетически самодостаточный и меньше воздействующий на окружающую среду. В качестве такового предлагается процесс направленного коксования. Историческим и технологическим его предшественником является процесс «перегонки до кокса». Процесс включает непрерывный нагрев сырья первоначально до температуры кипения фракций, а затем — коксования. Принимающая система разделяет (конденсирует) жидкие продукты и подает газовую фазу на сжигание или хранение. Особенностью предлагаемого варианта процесса является нагрев сырьевой емкости от центра аппарата греющим элементом. Первоначальной целью такого процесса являлась возможность переработки многокомпонентной смеси на месте с получением удобных для транспортировки и дальнейшего использования продуктов: твердый и компактный кокс, жидкие фракции умеренной вязкости (а при низких температурах это имеет немалое значение) и газов, пригодных для сжигания на месте. Такое сжигание позволяет получать тепло на технологические и экологические нужды с меньшим вредным воздействием на окружающую среду.
Бобович Б. Б., Новахов Г. Г. в своей работе [11] исследовали возможность переработки сложных по составу нефтесодержащих отходов комплексным методом, включающим последовательное применение различных технологий, позволяющих провести разделение отходов на составляющие фракции: нефть, механические примеси и воду.
В процессе исследований применялись следующие способы воздействия на НСО:
В результате переработки НСО по разработанной технологии были получены следующие продукты: углеводороды, технологическая вода и очищенные механические примеси. Нефтепродукты имели плотность 877,9 кг/м3, содержание в % по массе воды в них не превышало 5,2, а механических примесей — менее 0,551. Содержание взвешенных веществ в технической воде не превышало 42 мг/дм3. В минеральной части было в % по массе не более 2,26 нефтепродуктов и не более 0,77 воды.
Состав углеводородной фракции практически не зависел от состава перерабатываемых отходов. Такой метод позволяет перерабатывать НСО производительностью не менее 10 м3 отходов в час.
В зависимости от происхождения НСО существенно отличаются по своему составу и физико-химическим свойствам [12]. НСО могут содержать нефть, воду, нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, различные механические примеси, а иногда даже радиоактивные элементы.
При выборе базовых технологий обработки НСО и процессного оборудования для их осуществления руководствовались следующими требованиями:
Оборудование системы переработки накопленных НСО обеспечивает полное удаление НСО из прудов-отстойников с последующей их обработкой до получения экологически безопасных материалов. Это оборудование включает в себя следующие блоки:
Проектная система обработки низкоконцентрированных НСО состоит из блоков:
Остатки после термодесорбции нефтесодержащих отходов представляют собой мелкодисперсный пылящий материал. Для устранения этих неблагоприятных для дальнейшего обращения свойств остатков после термодесорбции НСО подвергают брикетированию. Брикетирование осуществляют в присутствии связующих добавок: портландцемент марки ПЦ 400 и жидкое стекло (силикат натрия с концентрацией 40 %) под давлением.
Система брикетирования включает в себя блоки приема и хранения связующих добавок, смешения твердого материала со связующими добавками, брикет-пресс с конвейерами и укладчиком готовой продукции.
Анализ механических, физико-химических и токсикологических свойств брикетированных остатки после термодесорбции НСО позволил предположить, что их можно использовать в качестве:
Материалы для изоляции слоев отходов должны отвечать следующим требованиям:
С помощью отстойников из НСО удаётся удалить только часть воды. Массовая доля воды в НСО после отстойников колеблется от 20 до 50 %. Смесь НСО представляет собой высокоустойчивую водонефтяную эмульсию, которая не подвергается традиционным методам обезвоживания (физические, физико-химические, химические, биологические методы ) из-за сравнительно близких значений плотностей водной и углеводородной фаз и высокой концентрации стабилизаторов эмульсии. В процессе обезвоживания жидких нефтесодержащих отходов был использован термомеханический метод [13], при котором на кипящую эмульсию накладывается механическое воздействие и наблюдается стабильное испарение водной фазы без перебросов эмульсии. В ходе данной работы была проведена экспериментальная проверка эффективности термомеханического и термохимического метода. Была показана низкая эффективность термохимического метода, традиционно и повсеместно применяемого на нефтепромыслах, для обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий. В качестве альтернативного метода утилизации подобных систем был использован термомеханический способ, в результате применения которого были достигнуты следовые количества воды в обезвоженном продукте.
Кисельников Е. А.,Пименов А. А. в своей работе [14] предложили способ термического обезвоживания нефтешлама и оценили возможность вовлечения газойля нефтешлама в процесс гидроочистки дизельных фракций. В процессе выполнения обезвоживания жидких НСО (первой стадии их утилизации) можно получить утилизационный нефтепродукт — лёгкий газойль. Газойль, полученный при термическом обезвоживании нефтешлама, можно использовать в качестве компонента сырья установки гидроочистки дизельных фракций в количестве 5 %.
Промышленностью производятся мобильные установки различной производительности, предназначенные для сжигания НСО, образующихся при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов. При их использовании резко сокращаются выбросы токсичных продуктов по сравнению с открытым сжиганием. Низкотемпературный пиролиз нефтесодержащих отходов [15], осуществляемый при температуре 350-450 °С, позволяет снизить нагрузку на окружающую среду и получить товарные продукты: кокс, пиролизную смолу и пиролизный газ. Однако при большом содержании минеральных примесей и воды пиролиз НСО становится экономически неэффективным и может рассматриваться только как способ защиты окружающей среды.
Литвинова Т. А., Цокур О. С в своей работе [16] рассмотрели проблемы утилизации НСО и предложили комплексное решение данной проблемы путем разработки технологии обезвреживания отходов 3 класса опасности методом реагентного капсулирования и утилизации в качестве вторичных материальных ресурсов. Для обеспечения экологической безопасности в качестве кремнеземсодержащего компонента обезвреживающей композиции использован отработанный сорбент процесса очистки нефтесодержащих сточных вод ОДМ-2Ф, состоящий на 80–85 % из оксида кремния. Роль кремнеземсодержащего компонента при обезвреживании заключается в образовании с оксидом и гидроксидом кальция нерастворимых в воде силикатов кальция, снижающих эмиссию загрязняющих веществ из продукта обезвреживания. Для выявления загрязнения окружающей среды отходами и продуктами его утилизации разработана методика по определению концентрации загрязняющих веществ в водной среде методом количественной тонкослойной хроматографии с применением денситометра Сорбфил. Совместное обезвреживание нефтяных шламов и отработанного сорбента ОДМ-2Ф обеспечит возвращение ценных составляющих отходов нефтегазовой отрасли в ресурсооборот при получении экологически безопасных новых продуктов – органоминеральных добавок, пригодных для использования в качестве вторичных материальных ресурсов в строительстве.
В своей работе [17] Кетов А. А., Онорин С. А. исследовали возможность утилизации остатков после термодесорбции НСО в виде других востребованных продуктов пеносиликатных строительных материалов ячеистого типа на основе предприятия ООО «ЛУКОЙЛ—ПЕРМНЕФТЕОРГСИНТЕЗ». Результаты проведенных экспериментов показывают, что полученные на основе остатков после термодесорбции НСО пеносиликаты обладают теплоизоляционными свойствами на уровне применяющихся в строительстве теплоизоляционных материалов. Их прочность также является вполне удовлетворительной для практического применения в строительной индустрии. Предложенные варианты переработки остатков после термодесорбции НСО дают возможность не только утилизировать отход, но и получить коммерческие продукты - строительные материалы, которые могут быть востребованы для создания различных элементов строительных конструкций. Установленная взаимосвязь между плотностью и теплопроводностью, плотностью и прочностью материалов обеспечивает возможность синтеза на основе остатков после термодесорбции НСО с программируемым комплексом эксплуатационных характеристик. Твердые остатки после утилизации НСО ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеорг-синтез», представляющие собой дисперсный силикат, можно успешно использовать в качестве основы или добавки для получения пеносиликатных строительных материалов. Эксплуатационные характеристики получаемых на основе остатков после термодесорбции НСО пеносиликатных стройматериалов — прочность, плотность и теплопроводность — определяются составом композиции и выбранными условиями прокаливания. На основе остатков после термодесорбции НСО получен широкий круг пеносиликатных материалов строительного назначения: от изделий типа бетонных с прочностью выше 400 кг/см2 до пористых с теплопроводностью 0,06-0,07 Вт/(м·К), которые могут быть востребованы при производстве строительных работ.
Сухоносова А. Н., Кузнецова М. С. в своей работе [18] показали результаты научно-исследовательской работы в направлении создания безотходных технологий утилизации НСО. Начали с поиска оптимальных вариантов квалифицированного применения углеводородов дизельной фракции нефтешламов, получаемых при их термической переработке. В результате проведения серии оптимизационных экспериментов на поточной лабораторной установке гидрообессеривания установлено, что данный вторичный продукт может быть использован в качестве компонента сырья гидроочистки в производственном цикле нефтеперерабатывающих предприятий.
Однако при получении вторичного газойля из нефтешламов образуется кубовый остаток, определение направлений квалифицированного применения которого является целью настоящего исследования и следующим этапом в создании безотходной технологии утилизации НСО. Для достижения поставленной цели в работе решались задачи определения характерных объектов размещения нефтесодержащих отходов с целью отбора представительных проб, выполнения анализа химического и группового состава образцов кубовых остатков, выделения дизельной фракции нефтешламов, постановки поисковых экспериментов по квалифицированному использова нию кубовых остатков.
По результатам изучения химического и группового состава кубовых остатков [10] различных нефтешламонакопителей можно отметить следующее.
Квалифицированное использование кубовых остатков выделения дизельных фракций нефтешламов в качестве мазута марки 100 зольного представляется маловероятным, поскольку нормативно требуемая зольность в исследованных образцах превышена в 73-114 раз, массовая доля механических примесей — в 16-21 раз в зависимости типа пробы, также условная вязкость существенно выше требуемой.
Также возможно применение твердых нефтяных отходов в качестве сырья в производстве фарфоровой плитки [19, 20], в замене на природный материал каолин. Плитка, содержащая нефтяные твердые отходы прессуют и обжигают при 1240 ° С. Результаты показали, что добавление твердых нефтяных отходов в плиточных состав приводит к уменьшению линейной усадки, насыпной плотности и прочности на изгиб. Эти результаты показывают, что твердые нефтяные отходы могут быть использованы для производства высококачественной керамогранитной плитки , таким образом давая начало новому, возможность, экологически чистому управлению этой области отходов.
Список литературы
Приложение А
Название приложения а
Приложение Б
Название приложения б
Приложение В
Название приложения в
PAGE 16