Способ переработки и утилизации нефтяных шламов

 

Изобретение относится к комплексной переработке и утилизации нефтяных шламов. Способ заключается в том, что собирают с поверхности накопителя жидкой фазы - верхнего (нефтяного) и среднего (водного) слоев - скиммером, снабженным специальной самоочищающейся сеткой для освобождения от возможных плавающих фрагментов, жидкую фазу подают в реактор-разделитель с получением смеси, которая подается через песколовку в гравитационный сепаратор, где верхний нефтяной слой, соответствующий по составу легкому котельному топливу, отделяют и подают в товарную емкость, а нижний водный слой из сепаратора под давлением подают на биологическую доочистку, в результате которой остаточное количество углеводородов превращается в углекислый газ и воду, которую подают на доочистку и которая выходит из аппарата, в нижнюю часть которого подается воздух, а оставшиеся в накопителе донные отложения извлекаются. Способ позволяет в непрерывном режиме осуществить 4 основные операции: сбор жидких и твердых продуктов, входящих в состав накопленных в нефтяных амбарах (накопителях) шламов; разделение на чистые фазы (нефтепродукты, вода, твердые минеральные и органические остатки), подготовку очищенной территории к рекультивации. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу переработки и утилизации нефтяных шламов. Предлагаемый согласно настоящему изобретению способ представляет собой комбинированную технологическую систему, позволяющую осуществить сбор жидких и твердых продуктов, входящих в состав накопленных в нефтяных амбарах (накопителях) шламов, их разделение на чистые фазы (нефтепродукты, вода, твердые минеральные и органические остатки), подготовку очищенной территории к рекультивации. Предлагаемый способ позволяет довести экологическую безопасность территории прудов-накопителей предприятий до норм и требований международных стандартов. В настоящее время существуют различные технологические схемы переработки и утилизации нефтяных шламов (см., например, патенты RU 20113375, 2038313, 2048441, опубликованные заявки 94023911, 95110733). Однако ни одна из них не решает проблемы переработки и утилизации комплексно.

Согласно настоящему изобретению предлагается способ переработки и утилизации нефтяных шламов, включающий сбор с поверхности накопителя жидкой фазы - верхнего (нефтяного) и среднего (водного) слоев - скиммером, снабженным специальной самоочищающейся сеткой для освобождения от возможных плавающих фрагментов, подачу жидкой фазы в реактор-разделитель кавитационного типа и подачу на входе в реактор реагента, способствующего разделению в данной фазе эмульсии, с получением смеси, которая подается через песколовку в гравитационный сепаратор, где верхний нефтяной слой, соответствующий по составу легкому котельному топливу, отделяется и подается в товарную емкость, а нижний водный слой из сепаратора под давлением подается на биологическую доочистку, в результате которой с помощью специальных микроорганизмов остаточное количество углеводородов превращается в углекислый газ и воду, которая подается на доочистку в фильтр и с помощью специального оросительного маточника через слой насадки выходит из аппарата, в нижнюю часть которого подается воздух, а оставшиеся в накопителе донные отложения извлекаются с помощью специального заборного устройства, работающего по принципу гидромонитора и эффекта эжекции, при этом вода с раздробленным осадком из накопителя под напором подается в погруженный на дно оголовок, снабженный системой сопел и эжектором, и имеющий самоочищающуюся сетку с размером ячеек на 30-40% меньше диаметра пульпопровода, выходящая на поверхность пульпа и реагент, способствующий отмывке твердых донных отложений от нефтепродуктов, подается в реактор-разделитель кавитационного типа, выходящую из реактора смесь пропускают через вибросито для отделения твердых частиц, отмытых от нефтепродуктов, и направляют в гидросепаратор, снабженный бункером для вывода сгущенной пульпы твердого осадка, сгущенная пульпа дополнительно сгущается в типовом гидроциклоне и твердый осадок из него подается в конечный отстойник, из которого оставшаяся жидкость сливается в накопитель, а твердый осадок удаляется для окончательного обезвреживания с помощью биосорбента на полигоне, жидкая фаза из гидроциклона направляется на линию разделения жидкой фазы совместно с жидкостью из верхних слоев накопителя.

Способ позволяет в непрерывном режиме осуществить 4 основные операции: 1) выделение нефтепродукта из всех трех слоев шламовых накопителей (амбаров); 2) отделение воды от всех примесей (нефтепродукт, твердые неорганические и органические частицы) до уровня требований по нормам ПДК; 3) отделение твердого органического осадка от донных отложений и его очистка от нефтепродукта в случае необходимости в зависимости от требований заказчика; 4) очистка дна шламонакопителя от загрязненного нефтепродуктами осадка до уровня проектной отметки и дальнейшая очистка отделенного минерального осадка (грунта) до норм ПДК. Кроме того, в основу создания предлагаемой комбинированной технологической схемы включены стадии блочно-модульного исполнения, с использованием типовых контейнеров, перевозимых автотранспортом, а также типовых выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью насосов, электродвигателей, систем контроля и автоматики, подобранными по нормам европейских стандартов, а также предусмотрены вспомогательные устройства, промежуточные емкости и подъемно-транспортные средства, которые могут быть приобретены, смонтированы или арендованы на месте работ.

Технологическая схема, иллюстрирующая данный способ переработки, представлена на чертеже.

Пример 1. Данная технологическая цепочка предназначена для переработки верхнего (нефтяного) и среднего (водного) слоев шламонакопителей.

При наличии двух действующих установок переработка указанных слоев может осуществляться одновременно или последовательно в зависимости от конфигурации объекта, свойств жидкости, наличия свободных емкостей для готового продукта и поэтому может быть скорректирована на месте осуществления способа.

Жидкая фаза собирается с поверхности пруда (1) специальным устройством-скиммером (2) и подается в реактор-разделитель (3) кавитационного типа.

Для улучшения притока нефтепродукта в холодное время года предусмотрен подогрев прилегающей к "корзине" скиммера зоны с помощью специального змеевика, обогреваемого мятым паром из заводской линии. Скиммер также снабжен специальной самоочищающейся сеткой для освобождения от возможных плавающих крупных фрагментов (дерево, животные, органические конгломераты и т.п.). Накопленные в конце операции по очистке данного пруда крупные предметы и фрагменты вывозятся на полигон грунта, например, автосамосвалами.

В трубопровод на входе в реактор (3) подается реагент (деэмульсатор, флотоагент), способствующий разделению присутствующей в данной фазе эмульсии (прямого или обратного типа). Вид и количество подаваемого реагента задается с учетом лабораторного анализа перерабатываемого сырья из данного пруда¹. (Полный набор реагентов для использования в процессе зависит от свойств обрабатываемых эмульсий и определяется на опытно-промышленной базе, например, при обкатке применяемого нестандартного оборудования).

Обработанная в реакторе (3) смесь через песколовку (4) поступает в гравитационный сепаратор (5), где она разделяется на верхнюю нефтяную и нижнюю водную фазы. Содержание нефтепродукта в водной фазе в среднем не превышает 1 мас.%. Содержание воды в нефтепродукте при необходимости может регулироваться изменением режима работы реактора-кавитатора, количеством подаваемого реагента и не превышает в среднем от 1,5 до 0,3 мас.%. Полученный таким образом нефтепродукт по качеству соответствует требованиям по составу компонентов для легкого котельного топлива и направляется в товарную емкость (6), откуда отгружается потребителю с помощью, например, авто- или железнодорожных цистерн.

Вода из сепаратора (5) давлением системы направляется на биологическую доочистку в фильтр (7), где с помощью специальных микроорганизмов, нанесенных на керамзит, обработанный с помощью УСВР (углеродная смесь высокой реакционной способности), происходит превращение остаточного количества углеводородов в углекислый газ и воду. Вода на доочистку поступает в фильтр (7) с помощью специального оросительного маточника, проходит сквозь слой насадки и выходит из аппарата, в нижнюю часть которого подается воздух в количестве 1 нм³ на 1 м³ воды. Содержание нефтепродукта в выходящей из аппарата воде не более 0,05 мг/л, а по желанию может быть доведено до 0,03 мг/л. Полученную воду направляют в систему оборотного водоснабжения или в промсток.

Пример 2. Данная технологическая цепочка предназначена для переработки донных отложений.

Извлечение донных отложений осуществляется с помощью специального заборного устройства (8), работающего по принципу гидромонитора и эффекта эжекции, расположенного на плавучей платформе (понтоне), перемещающейся, например, с помощью рельсо-канатного механизма, по поверхности пруда-шламонакопителя.

Насосом, входящим в состав заборного устройства, вода из пруда под напором подается в погруженный на дно пруда оголовок, снабженный системой сопел и эжектором, куда всасывается раздробленный осадок вместе с водой. С целью освобождения от неразрушенных кусков твердых веществ и предотвращения их попадания в пульпу в нижней части оголовка смонтирована специальная самоочищающаяся сетка с размером ячеек на 30-40% меньше диаметра пульпопровода. Выходящая на поверхность пульпа направляется в реактор-разделитель (9) кавитационного типа, где в присутствии подаваемого с помощью дозировочного насоса специального реагента происходит отмывка донных твердых отложений от нефтепродуктов.

Выходящая из реактора смесь проходит специальное вибросито (10) для отделения отмытых от нефтепродуктов твердых частиц органических веществ, не разрушенных с помощью гидромониторной струи заборного устройства, и направляется в гравитационный сепаратор (11), отличающийся от сепаратора (5) тем, что он снабжен бункером для вывода сгущенной пульпы твердого осадка. Пульпа дополнительно сгущается в типовом гидроциклоне (12), после которого твердый осадок направляется в конечный отстойник жидкости (13). Отстоявшаяся жидкость из последнего сливается обратно, например, в пруд, а твердый осадок удаляется. В частности, может быть выгружен, например, с помощью транспортера в автосамосвал и периодически вывезен на полигон (14) для окончательного обезвреживания с помощью биосорбента, что позволяет полностью отказаться от традиционной экологически опасной технологии термической обработки твердых осадков (грунтов).

Расход биосорбента при обработке грунта регулируется в зависимости от конечного содержания нефтепродукта и устанавливается по результатам анализа в пределах 200-500 кг/т нефтепродукта, подлежащего уничтожению.

В дальнейшем полигон (14) и биосорбент могут быть предоставлены предприятию для текущей производственной деятельности.

Жидкая фаза из гидроциклона (12) направляется в систему линии разделения жидкой фазы, то есть проходит аппараты (3), (4), (5) и (7) совместно с жидкостью из двух верхних слоев пруда. Органические твердые частицы, отделенные в вибросите (10), с помощью транспортера шнекового типа выгружаются по мере их накопления, например, в кузов автосамосвала, и вывозятся на склад или непосредственно потребителю. Можно использовать специальные мельницы для измельчения этих отходов, поскольку их можно реализовать в таком виде.

Накопленные в конце операции по очистке крупные предметы и фрагменты также вывозятся на полигон грунта, например, самосвалами.

Формула изобретения

1. Способ переработки и утилизации нефтяных шламов, включающий сбор с поверхности накопителя жидкой фазы - верхнего (нефтяного) и среднего (водного) слоев, скиммером, снабженным специальной самоочищающейся сеткой для освобождения от возможных плавающих фрагментов, подачу жидкой фазы в реактор-разделитель кавитационного типа и подачу на входе в реактор реагента, способствующего разделению в данной фазе эмульсии, с получением смеси, которая подается через песколовку в гравитационный сепаратор, где верхний нефтяной слой, соответствующий по составу легкому котельному топливу, отделяется и подается в товарную емкость, а нижний водный слой из сепаратора под давлением подается на биологическую доочистку, в результате которой с помощью специальных микроорганизмов остаточное количество углеводородов превращается в углекислый газ и воду, которая подается на доочистку в фильтр и с помощью специального оросительного маточника через слой насадки выходит из аппарата, в нижнюю часть которого подается воздух, а оставшиеся в накопителе донные отложения извлекаются с помощью специального заборного устройства, работающего по принципу гидромонитора и эффекта эжекции, при этом вода с раздробленным осадком из накопителя под напором подается в погруженный на дно оголовок, снабженный системой сопл и эжектором, и имеющий самоочищающуюся сетку с размером ячеек на 30-40% меньше диаметра пульпопровода; выходящая на поверхность пульпа и реагент, способствующий отмывке твердых донных отложений от нефтепродуктов, подаются в реактор-разделитель кавитационного типа, выходящая из реактора смесь пропускается через вибросито для отделения твердых частиц, отмытых от нефтепродуктов, и направляется в гидросепаратор, снабженный бункером для вывода сгущенной пульпы твердого осадка, сгущенная пульпа дополнительно сгущается в типовом гидроциклоне и твердый осадок из него подается в конечный отстойник, из которого оставшаяся жидкость сливается в накопитель, а твердый осадок удаляется для окончательного обезвреживания с помощью биосорбента на полигоне, жидкая фаза из гидроциклона направляется на линию разделения жидкой фазы совместно с жидкостью из верхних слоев накопителя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для улучшения притока нефтепродукта в холодное время года предусмотрен подогрев зоны, прилегающей к корзине скиммера, например, с помощью специального змеевика, обогреваемого мятым паром из заводской линии.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве реагента, способствующего разделению эмульсии, используют деэмульгатор или флотоагент.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что для биологической очистки используются специальные микроорганизмы, нанесенные на керамзит, обработанный углеродной смесью высокой реакционной способности.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для извлечения донных отложений используется заборное устройство, расположенное на плавучей платформе, перемещающейся по поверхности пруда-шламонакопителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1