Способ сушки пастообразных органосодержащих шламов

 

Использование: нефтепереработка, очистка шламов, содержащих органические вещества. Сущность способа: шламы сушат под вакуумом при температуре теплоносителя 120 - 140^oС и давлении 0,4 - 1,0 ата. Сушку ведут в три стадии: на первой - отгоняют воду и часть шламовых углеводородов; на второй - осуществляют непрерывную подачу органического растворителя. В качестве растворителя используют толуол, бензиновую фракцию с температурой кипения 100 - 170^oС или шламовые углеводороды, выделившиеся на первой стадии. Количество растворителя должно обеспечивать соотношение растворитель:остаточная вода (0,5 - 2,0) : 1,0. На третьей стадии отгоняют избыток растворителя. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии и позволяет из пастообразных органосодержащих шламов (осадков сточных вод, вторичных и донных нефтешламов) получать продукт кондиционных параметров для улучшения возможностей его транспортировки и расширения областей дальнейшей утилизации в производстве стройматериалов, асфальтодорожных покрытий и альтернативных видов топлива.

Наиболее близким решением к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обезвоживания металлосодержащих шламов, включающий продувку воздухом.

Недостатком прототипа применительно к нашему варианту является длительное время процесса и низкая концентрация нефтепродуктов в остатке.

Для сокращения времени процесса сушки, и для сохранения основной массы углеводородов в продукте сушки применяется растворитель, что является отличием от прототипа.

Задача изобретения - сушка органосодержащего шлама до остаточной влажности 0-5% с максимальным сохранением углеводородов в остатке.

Задача решается таким образом, что исходный нефтешлам подвергается контактной сушке под вакуумом, отличающейся тем, что процесс проводят в три стадии, причем на второй стадии сушку шлама осуществляют при непрерывной оптимальной передаче растворителя при следующих параметрах: Температура, ^oC - 120-140 Давление, ата - 0,4-1,0 Тип растворителя: толуол; бензиновая фракция с пределами выкипания 85-120^oC; шламовые углеводороды, в основном C₇-C₁₃, выкипающие в пределах 100-170^oC Соотношение растворитель : остаточная вода - (0,5-2,0):1,0 Нефтешлам представляет собой многокомпонентную систему следующего состава, мас.%: Вода - 58,0-66,6 Углеводороды - 7,4-20,0 Механические примеси - 19,7-30,0 Состав углеводородной фракции, выделенной при нагревании нефтешлама до 300^oC, приведен в табл. 1. Обнаружено ≈80 компонентов, из которых около 50% идентифицированы. Органическая часть шлама представлена в основном н-парафиновыми углеводородами от C₆ до C₂₃.

Минеральная часть шлама представлена соединениями SiO₂, CaO, MgO, Fe₂O₃, Al₂O₃.

Условия проведения опыта: усредненная проба нефтешлама отбиралась в колбу и помещалась в термостат. Температурный режим поддерживался автоматически и контролировался ртутным термометром. Дозировка растворителя в колбу со шламом осуществлялась дозировочным насосом, пары углеводородов и воды конденсировались в прямом холодильнике. Конденсат собирался в мерный приемник. Вакуум в системе создавался вакуум-насосом и контролировался вакууметром. За критерий эффективности процесса приняты содержание воды и органики в продукте и время процесса сушки. Контроль за эффективностью процесса сушки шлама осуществлялся по доле отгона (e_w) воды, равной отношению количества испаренной воды к исходному количеству воды в пробе шлама.

Способ сушки пастообразных органосодержащих шламов включает три стадии:
1) контактная сушка под вакуумом, в результате которой отгоняется 50-70% воды с незначительным количеством легких углеводородов исходного шлама которые после отделения от воды могут использоваться в качестве растворителя на второй стадии сушки; пределы выкипания шламовых углеводородов: до 100^oC=3,78 мас.%, 100-170^oC=75,50 мас.%, более 170^oC=20,72 мас.%;
2) контактная сушка под вакуумом с использованием растворителя (толуол или другие нефтепродукты с температурой кипения 100-170^oC), в результате которой удаляется остаточная влага из пор осадка, удерживаемая в нем за счет капиллярных сил;
3) отгонка под вакуумом из обезвоженного шлама избытка растворителя.

Примеры условий проведения процесса сушки органосодержащего шлама и свойства готового продукта приведены в табл. 2 и на фиг. 1 и 2.

Температурный режим процесса определяется с учетом минимальных потерь углеводородов исходного шлама.

В ходе процесса сушки шлама произойдет разбавление и замена толуола (или другого первичного растворителя) шламовыми углеводородами, эффективность которых в качестве растворителя подтверждена экспериментально (фиг. 2). При этом, как показывает эксперимент, тяжелые углеводороды бинарного растворителя будут сорбированы в остатке (после сушки шлама), а легкие углеводороды будут в рецикле. По мере накопления шламовых углеводородов в емкости-сборнике избыток их можно направлять на вторичную переработку, т.е. потребителю.

Высушенный продукт представляет собой рыхлый мелкозернистый порошок серого цвета или легко рассыпающиеся комочки размером 2-6 мм, содержащий воды до 2 мас.% и углеводородов около 30 мас.%, он может быть утилизирован в производстве стройматериалов и альтернативных топлив в качестве:
корректирующей добавки в керамзит;
сырьевого компонента асфальтодорожных покрытий и изолирующих материалов;
топливного компонента.

Состав углеводородной фазы в высушенном продукте может варьироваться, что позволит расширить область его применения.

Предлагаемый способ позволяет получать продукт с содержанием сухого вещества 95-100%, максимально сохраняя при этом в нем углеводороды за счет температурного режима процесса сушки шлама, использования растворителя и сорбирования тяжелых углеводородов растворителя в продукте.

Формула изобретения

Способ сушки пастообразных органосодержащих шламов путем контактной сушки, отличающийся тем, что сушку осуществляют под вакуумом при температуре теплоносителя 120 - 140^oС и давлении 0,4 - 1,0 ата и ведут ее в три стадии: на первой - отгоняют воду и часть шламовых углеводородов; на второй - осуществляют непрерывную подачу органического растворителя, в качестве которого используют толуол, бензиновую фракцию с температурой кипения 100 - 170^oС или шламовые углеводороды, выделившиеся на первой стадии, в количестве, обеспечивающем соотношение растворитель : остаточная вода (0,5 - 2,0) : 1,0; на третьей - отгоняют избыток растворителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4