Способ переработки промышленных нефтяных отходов, установка для его осуществления

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при переработке нефтяных отходов и шламов. Способ включает подготовку отходов, отделение воды и летучих углеводородов при обработке нагретым паром с последующим обезвоживанием летучих углеводородов и нейтрализацией отделившейся воды. Далее отходы нагревают до температуры плавления тяжелых углеводородов в диапазоне 300-600°С и удаляют расплав тяжелых углеводородов. После складирования отходов производят их нейтрализацию. Установка содержит систему грубой очистки с выходами для жидких и твердых отходов, соединенными с блоком сепарации и с пропарочной камерой соответственно, которые соединены с источником нагретого пара. Выходы для жидких и твердых отходов пропарочной камеры соединены с блоком сепарации и с блоком нагрева соответственно. Первый выход блока сепарации соединен с анодным блоком, выход анодного блока и первый выход блока нагрева соединены со складом для хранения отходов; вторые выходы блока сепарации и блока нагрева соединены с емкостями для нефтепродуктов. Технический эффект - повышение качества переработки отходов, повышение коррозионной стойкости установки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована при переработке нефтяных отходов, шламов и прочих материалов, загрязненных нефтяными углеводородами.

Известен многостадийный способ восстановления загрязненной нефтью почвы по патенту RU 2294803, включающий многократную промывку шлама в растворе поверхностно-активного вещества. В способе по патенту RU 2292966 нефтешлам обрабатывают паром под давлением с последующим насыщением реагентами и нейтрализаторами. Их недостатком является необходимость использовать реагенты.

Известна установка и способ переработки жидких нефтешламов, по патенту RU 2276107, выбранные в качестве прототипов способа и установки по настоящему изобретению. Способ включает подачу нагретого шлама на вибросито, подачу очищенного от крупных фракций шлама на пескоотделитель, подачу нефтесодержащей жидкости на илоотделитель. В зависимости от степени загрязнения очистка производится в один, два и более циклов. Установка содержит приемную и отстойную емкости с трубчатыми паровыми регистрами. Блок очистки включает вибросито, пескоотделитель, илоотделитель.

Общим недостатком известных устройств является подверженность металлических частей установок, находящихся в контакте с агрессивными средами, электрохимической коррозии. Кроме того, в известных способах и устройствах невозможна нейтрализация токсичных солей тяжелых металлов. Эта задача решается в устройстве по патенту RU 2102126, относящееся к обработке грунтов с целью очистки от металлов, солевых загрязнений. Обрабатываемая среда разделена на отсеки экранами из диэлектрического материала, устанавливаемыми на глубину обработки и поверху - выше возможного уровня воды в отсеке, по границам отсеков расположены горизонтально обсадные трубы, в которых установлены соответственно в одной - катод, в другой - анод биполярных электродов.

Технической задачей изобретения является упрощение процесса переработки отходов, повышение качества переработки, повышение коррозионной стойкости установки для переработки отходов.

Технический результат достигается в способе переработки промышленных нефтяных отходов, включающем подготовку отходов, отделение воды и летучих углеводородов при обработке нагретым паром с последующим обезвоживанием летучих углеводородов и нейтрализацией отделившейся воды, при которой происходит очистка воды от солей тяжелых и солей редкоземельных металлов. Далее, нагревают отходы до температуры плавления тяжелых углеводородов, в диапазоне 300-600°С, удаляют расплав тяжелых углеводородов. После складирования отходов производят их нейтрализацию, при которой происходит окончательная очистка от солей тяжелых и солей редкоземельных металлов. Подготовку отходов производят удалением крупных механических частиц при обработке нагретым паром на вибросите.

Технический результат достигается в установке для переработки промышленных нефтяных отходов, содержащей систему грубой очистки с выходами для жидких и твердых отходов, соединенными с блоком сепарации и с пропарочной камерой соответственно, при этом система грубой очистки и пропарочная камера соединены с источником нагретого пара; выходы для жидких и твердых отходов пропарочной камеры соединены с блоком сепарации и с блоком нагрева соответственно, первый выход блока сепарации соединен с анодным блоком, выход анодного блока и первый выход блока нагрева соединены со складом для хранения отходов; вторые выходы блока сепарации и блока нагрева соединены с емкостями для нефтепродуктов. Система грубой очистки снабжена виброситом и указателем уровня жидкости. Выход для твердых отходов выполнен в нижней части днища системы грубой очистки, расположенного под углом к горизонту. Система грубой очистки и/или пропарочная камера и/или анодный блок снабжены мешалками. В качестве источника нагретого пара используется парогенераторная станция. Блок нагрева может быть выполнен в виде индукционной печи или в виде емкости, оборудованной газовой горелкой. Склад для хранения отходов снабжен электродами (анодами и катодами). Установка может быть снабжена контрольным узлом коррозийной активности грунта, устройством катодной защиты. Установка снабжена блоком очистки дыма.

Изобретение поясняется чертежами:

фиг.1 - принципиальная схема установки для переработки промышленных нефтяных отходов;

фиг.2, 3 - система грубой очистки, вид спереди и вид сбоку;

фиг.4 - блок очистки дыма;

фиг.5 - устройство катодной защиты;

фиг.6 - контактная схема.

Установка для переработки промышленных нефтяных отходов (фиг.1, далее «установка») содержит систему 1 грубой очистки (фиг.2, 3) с выходами для жидких и твердых отходов, соединенных с блоком 2 сепарации и с пропарочной камерой 3 соответственно. Блок сепарации 2 может быть выполнен в виде отстойника, гидроциклона, сепаратора, центрифуги и т.п. или в виде комбинации таких устройств в зависимости от требуемой степени очистки.

Система 1 грубой очистки и пропарочная камера 3 соединены с источником 4 нагретого пара. В качестве источника 4 нагретого пара используется парогенераторная станция.

Выходы для жидких и твердых отходов пропарочной камеры 3 соединены с блоком 2 сепарации и с блоком 5 нагрева соответственно. Первый выход блока 2 сепарации соединен с анодным блоком 6 с анодами 7. Выход анодного блока 6 и первый выход блока 5 нагрева соединены со складом 8 для хранения отходов, который может быть выполнен в виде подготовленной земляной площадки (котлована) или в виде резервуара. Вторые выходы блока 2 сепарации и блока нагрева 5 соединены с емкостью 9 для нефтепродуктов. Система 1 грубой очистки, пропарочная камера 3, анодный блок 6 снабжены мешалками 10.

Система грубой очистки (фиг.2) снабжена виброситом 11, указателем 12 уровня жидкости, выход для твердых отходов выполнен в нижней части днища 13 системы грубой очистки, расположенного под углом к горизонту (фиг.3).

Блок очистки дыма (фиг.4, блок очистки дыма на фиг.1 не показан) выполнен в виде емкости 14 с входным патрубками для дыма и чистой воды и выходными патрубками для очищенного дыма и отработанной воды. Емкость 14 снабжена барабаном 15, установленным на валу 16.

Установка снабжена генераторным блоком 17, положительный полюс которого соединен с анодами 7 анодного блока 6 и с электродами (с анодами) 18 склада 8 для хранения отходов. Отрицательный полюс через распределительный блок 19 соединен с корпусом установки, а именно с металлическими корпусами (металлическими элементами корпусов, имеющих контакт с грунтом): системы 1 грубой очистки, пропарочной камеры 3, блока 5 нагрева, анодного блока 6, далее «корпусы установки», а также с электродами (с катодами) 20 склада 8 для хранения отходов. В случае выполнения склада 8 для хранения отходов в виде металлического резервуара или с металлическими ограждениями в качестве катодов 20 могут быть использованы его металлические элементы.

Контрольный узел показаний коррозийной активности грунта выполнен в виде цифрового блока (не показан), соединенного с электродами 25, разнесенными на определенное расстояние друг от друга, установленными вблизи корпусов установки или в контакте с отходами на складе 8 хранения отходов.

Распределительный блок 19 выполнен в виде диодно-резисторного блока и предназначен для подачи установленных значений потенциалов на корпусы установки. Кроме того, распределительный блок 19 выполнен с возможностью защиты генераторного блока 17 от токов, которые могут возникать на корпусах установки при ее эксплуатации (работа электромоторов, ремонтные работы с использованием электросварки и т.п.).

Устройство катодной защиты включает генераторный блок 17, положительный полюс которого соединен с анодами 7 анодного блока 6 и с анодами 18 склада 8 хранения отходов, отрицательный полюс через распределительный блок 19 соединен с корпусами установки и с катодами 20 склада 8 хранения отходов. Устройство катодной защиты может быть снабжено контрольным узлом коррозийной активности грунта и контрольным узлом показаний потенциала на корпусе (на корпусах установки).

Контрольный узел показаний потенциалов на корпусе включает цифровой блок 21 (фиг.6, он может быть совмещен с цифровым блоком контрольного узла показаний коррозийной активности грунта), соединенным через распределительный блок 19 с генераторным блоком 17, а также с измерительным электродом 22 и с электродом 23 длительного действия (например, медно-сульфатным). Для удобства монтажа указанных электрических соединений использовано контактное устройство 24, выполненное в виде панели с клеммами. Пара биполярных электродов 22, 23 устанавливаются на каждом из корпусов установки, на которых производится измерение.

Установка снабжена нагнетательными насосами Н1-Н5 для перекачки отходов, жидкостей, пара по трубам между элементами установки.

Установка работает следующим образом

Производится очистка промышленных нефтяных отходов от попутных деревянных, металлических, бытовых и других отходов. Очищенный шлам поступает в систему 1 грубой очистки на вибросито 11. В змеевик (фиг.2, 3) поступает нагретый пар от парогенераторной станции 4. Под его воздействием нефтяные отходы и шлам доводятся до жидкого состояния. Крупные части отходов выбираются с вибросита 11 и отправляются (например, транспортерной лентой) на склад 8 хранения отходов. Отслоившиеся нефтепродукты с водой отбираются из верхней части системы 1 грубой очистки и поступают в блок 2 сепарации.

Насосом H1 шлам из нижней части системы 1 грубой очистки перекачивается в пропарочную камеру 3, где под воздействием нагретого пара (до 100°С) в течение 30-60 минут происходит отделение летучих фракций нефти, которые отбираются с водой из верхней части пропарочной камеры 3 и поступают в блок 2 сепарации. Из блока 2 сепарции очищенные и обезвоженные летучие фракции нефти поступают в емкость 9 для нефтепродуктов, откуда через насос Н5 они могут быть направлены в парогенераторную станцию 4 и использоваться там в качестве топлива.

После отделения летучих фракций нефти жидкая масса поступает в индукционную печь 5, где происходит нагрев поступающей смеси до температур плавления тяжелых углеводородов (битума, асфальтогенов) 300-600°С. Время обработки партии смеси 10-30 минут. Выплавленные тяжелые нефтепродукты утилизируются на склад и могут использоваться впоследствии при проведении дорожных работ. Отходы (шлам, грунт) через насос Н2 поступают в анодный блок 6.

Дым, выделяющийся при нагреве, может быть очищен в блоке очистки дыма: в емкость 14 поступает вода и дым. Вращающийся барабан 15 перемешивает дым с водой, благодаря чему происходит осаждение взвесей, содержащихся в дыме.

Нейтрализация отделившейся воды и нейтрализация отходов осуществляется при работе генераторного блока 17, в котором происходит преобразование переменного тока в постоянный: отрицательный полюс соединен с корпусами установки, с катодами 20 установки; положительный полюс соединен с анодами 7, 18, расположенными в корпусе анодного блока 6 и на складе 8 хранения отходов.

Из блока 2 сепарации отделившаяся вода перекачивается в анодный блок 6, где под действием разницы потенциалов происходит нейтрализация солей тяжелых металлов и солей редкоземельных металлов (при этом удаляется от 50 до 80% катионов CaCl₂ ²⁺, KCl^-, KNO₃ ⁺, Na₂CO₃ ⁺, Na₂СО₃×10Н₂О⁺, MgSO₄ ²⁺, MgSO₄×10H₂O²⁺). Из анодного блока 6 отходы поступают на склад 8 хранения отходов, где осуществляется нейтрализация солей тяжелых металлов и солей редкоземельных металлов до 99,2%. Срок нейтрализации от 0,5 до 3 месяцев.

При установке заданной разницы потенциалов между элементами установки, подсоединенными к разным полюсам генераторного блока 17, происходит коррозия анодов 7, 18, тем самым защищаются металлические элементы корпуса установки от коррозии.

Установленная разница потенциалов может регулироваться цифровым блоком 21 в автоматическом режиме (например, работа цифрового блока может управляться компьютером) при работе контрольного узла показаний потенциалов на корпусах установки в зависимости от значения разницы потенциалов между электродом 22 и электродом длительного действия 23.

Кроме того, установленная разница потенциалов может регулироваться цифровым блоком 21 при работе контрольного узла показаний коррозийной активности грунта: при размещении электродов 25 вблизи корпусов установки, при заданной в цифровом блоке 21 разнице потенциалов на электродах 25, определяют содержание солей по электрической проводимости грунта. В зависимости от показаний электрической проводимости устанавливаются значения отрицательных потенциалов на корпусах установки.

При размещении электродов 25 в контакте с отходами на складе 8 хранения отходов по электрической проводимости отходов возможно определить степень нейтрализации отходов и в зависимости от завершенности процесса нейтрализации управлять разницей потенциалов между электродами 18, 20.

1. Способ переработки промышленных нефтяных отходов, включающий подготовку отходов, отделение воды и летучих углеводородов при обработке нагретым паром с последующим обезвоживанием летучих углеводородов и нейтрализацией отделившейся воды, нагрев отходов до температуры плавления тяжелых углеводородов, удаление тяжелых углеводородов, складирование отходов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят складирование отходов с последующей нейтрализацией.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовку отходов производят удалением крупных механических частиц при обработке нагретым паром на вибросите.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев отходов производят в диапазоне 300-600°С.

5. Установка для переработки промышленных нефтяных отходов, содержащая систему грубой очистки с выходами для жидких и твердых отходов, соединенными с блоком сепарации и с пропарочной камерой, соответственно, система грубой очистки и пропарочная камера соединены с источником нагретого пара; выходы для жидких и твердых отходов пропарочной камеры соединены с блоком сепарации и с блоком нагрева, соответственно; первый выход блока сепарации соединен с анодным блоком, выход анодного блока и первый выход блока нагрева соединены со складом для хранения отходов; вторые выходы блока сепарации и блока нагрева соединены с емкостями для нефтепродуктов.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что система грубой очистки снабжена виброситом.

7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что система грубой очистки снабжена указателем уровня жидкости.

8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что выход для твердых отходов выполнен в нижней части днища системы грубой очистки, расположенного под углом к горизонту.

9. Установка по п.5, отличающаяся тем, что система грубой очистки и/или пропарочная камера и/или анодный блок снабжены мешалками.

10. Установка по п.5, отличающаяся тем, что в качестве источника нагретого пара используется парогенераторная станция.

11. Установка по п.5, отличающаяся тем, что блок нагрева выполнен в виде индукционной печи.

12. Установка по п.5, отличающаяся тем, что блок нагрева выполнен в емкости, оборудованной газовой горелкой.

13. Установка по п.5, отличающаяся тем, что склад для хранения отходов снабжен электродами.

14. Установка по п.5, отличающаяся тем, что снабжена контрольным узлом показаний коррозийной активности грунта.

15. Установка по п.5, отличающаяся тем, что снабжена устройством катодной защиты.

16. Установка по п.5, отличающаяся тем, что снабжена блоком очистки дыма.