переработка нефтешламов технологии
Кто владеет нефтью, тот владеет и миром – этот афоризм английского адмирала Фишера сейчас так же актуален, как и раньше. В настоящее время нефть для некоторых стран стала не только основой экономического развития, но и рычагом политического воздействия. Хотя запасы углеводородов на планете с каждым годом уменьшаются, и это действительно уже ощущают нефтедобывающие страны. А в свете постоянно растущих потребностей населения Земли в энергоресурсах как раз пришло время задуматься о сохранении ресурсов нашей матушки для будущих поколений.
Именно поэтому поиск новых технологий переработки нефти стал одним из главных вопросов международного энергетического форума «Топливно-энергетический комплекс России в XXI веке», который состоялся в Москве 6-9 апреля. В его рамках прошло 13 различных мероприятий – конференций, семинаров и круглых столов. Практически все участники в той или иной форме соглашались с тем, что энергетика – определяющий фактор развития не только национальной, но и мировой экономик, и именно он может оказать существенное влияние на ход развития человеческой цивилизации в ближайшем будущем. По законам сохранения, в природе ничего не исчезает бесследно. Кроме природной среды, в которой мы имеет счастье проживать.
Несмотря на то, что в сфере переработки нефти экологичных технологий сегодня существует более чем достаточно, в Украине они практически не используются, говорит Геннадий Манн, один из ведущих европейских экспертов по нефтепереработке. Он подсчитал, что в Украине уже скопились миллионы тонн нефтешламов, которые отнюдь не способствуют чистоте природной среды. Почему здесь не спешат с переработкой таких отходов, и какие потери при этом несет экономика Украины, Геннадий Манн рассказал в интервью изданию «2000».
– Как вы считает, какие самые опасные проблемы экологического плана присутствуют в связи с интенсивным использованием в мировой практике углеводородов?
– Самой большой экологической проблемой является необратимое изменение природной среды и климата. Это действительно очень большая проблема, имеющая планетарные масштабы, и вызванная увеличением выбросов углекислого газа в атмосферу. Именно по этой причине и явился миру Киотский протокол. Чтобы решить эту проблему, необходимо постоянно заниматься поиском новых технологий, которые могут значительно сократить выбросы углекислоты. Это настолько сложная проблема, что в одиночку ни одной стране решить ее не удастся. Поэтому создана Европейская комиссия, которая занимается исключительно этим вопросом.
Сейчас в мире наметилась тенденция сегментирования научных исследований, которые занимаются поиском тех отраслей промышленности, которые наносят наибольший вред окружающей среде. Например, в автомобильной промышленности все большее развитие получает сектор гибридных силовых установок, более того, сектор электродвигателей также переживает определенный бум. Руководство автогигантов BMW и Mercedes утверждают, что уже через 10 лет пятая часть их продукции будет оснащена электродвигателями. Подобные тенденции существуют и в других отраслях промышленности. Мне кажется, недавняя катастрофа в Японии не только не затормозит этот процесс, но и значительно его ускорит. И сейчас, когда масштабы использования нефтепродуктов не уменьшаются, вопросы утилизации их отходов выходят на первый план.
– Так может стоит совсем отказаться от активного применения нефти?
– Я бы с этим не спешил. Нужно быть немного реалистами – пока мир не готов к такому кардинальному шагу. Я считаю, что наиболее разумным решением является увеличение степени переработки нефти. Этот процесс уже вовсю происходит в странах Запада. На территории бывшего Советского Союза большинство перерабатывающих комбинатов работает по устаревшим технологиям, в которых глубина переработки нефти не превышает 60%. В США и странах Европейского союза этот показатель составляет 90%.
– Значит, отечественные технологии нужно выбрасывать?
– Во-первых, такие несовременные технологии приводят к тому, что продукт переработки – топливо – оказывается плохого качества, сгорает в двигателях не полностью, а во-вторых, большая часть отходов переработки просто выбрасывается как нефтешламы. Если верить общепринятым в мире статистическим выкладкам, 3% от всего объема добытой нефти во время ее транспортировки и последующей переработки остается неиспользованными и складируется в виде нефтешламов. И сегодня таких отходов уже около 1 миллиарда тонн.
Для справки: нефтешламы – это сложные смеси, которые включают нефтепродукты, механические примеси (окислы металлов, глины, песок) и воду. Пропорция и конкретный химический состав нефтешламов может различаться. Такие соединения весьма опасны для окружающей среды и подлежат переработке или захоронению.
– Есть ли цифры, которые отражают положение вещей с нефтешламами на Украине и в других странах СНГ?
– По нашим данным, в Украине хранится около 10 миллионов тонн. В основном это кислые гудроны – отходы нефтепереработки, которые возникают после очистки некоторых видов нефтепродуктов серной кислотой. Это гораздо более агрессивная среда, и сегодня гудроны хранят в специальных водоемах, загрязняя при этом окружающую среду.
В соседней России, только по официальным данным, около 100 миллионов тонн нефтешламов. А по нашим расчетам их раза в три больше, то есть где-то 300 миллионов тонн. Ежегодно к этой цифре добавляется 3 миллиона тонн, в то время как переработать успевают только половину. То есть каждый год свалка нефтешламов увеличивается на 1.5 миллиона тонн!
Кроме того, что нефтешламы являются мощным источником загрязнения окружающей природы, они являются источником огромных головных болей для промышленности. Фактически – это еще и недополученный источник углеводородов, который мог бы быть использован во благо экономике, причем речь идет совсем не о мизерных количествах. Мы сделали предварительные расчеты, и получилось, что из всей массы нефтешламов 10% можно превратить в конечный нефтепродукт. Таким количеством в стране, не имеющей собственных значимых ресурсов углеводородов, пренебрегать нельзя.
Причем проблема состоит еще в одном – нефтешламы занимают достаточно большую территорию, которая практически уже непригодна для использования. И будет непригодной в течение еще нескольких поколений, даже если ее сейчас освободить. Поэтому проблема Украины в том, что ее законодательство практически не предусматривает контроль над недобросовестным использованием земельных ресурсов.
Хотя и здесь есть отдельные исключения. Например, руководство компании ТНК-ВР большое внимание уделяет проблемам экологии на Лисичанском нефтеперерабатывающем заводе. Специалисты компании совместно с Национальным научным центром почвоведения и агрохимии им. А. Н. Соколовского сумели достичь высоких результатов с использованием технологии биоремедиации с использованием региональной микрофлоры при очистке грунтов и почв, подвергшихся воздействию отходов нефтепереработки. К большому сожалению, этот положительный и достаточно эффективный метод остается достоянием ТНК ВР и не используется на аналогичных производствах в других регионах Украины.
Для справки: Биоремедиация – комплекс методов, применяемый для очистки вод, атмосферы и грунтов с применением процесса метаболизма объектов биологической среды – растений, грибов, червей, насекомых, микроорганизмов.
– У нас есть информация, что харьковский «Турбогаз» совместно с вашей компанией Man Oil Group недавно подписали контракт, в котором речь идет о создании комплекса по переработке нефтешлама. Расскажите немного, что это за комплекс, и почему вы сотрудничаете именно с харьковскими специалистами?
– Все просто. Мы сотрудничаем с украинским «Турбогазом» вот уже на протяжении 8 лет. Основная проблема украинских компаний, да и российских тоже, в том, что они очень плохо информированы о том, какие достижения в конкретной сфере производства существуют за рубежом. И когда речь идет о готовом продукте, фактор низкой цены далеко не всегда является определяющим фактором. Ту же Ладу-Калину в Германии покупать не станут, несмотря на ее дешевизну. В области нефтепереработки проблема та же. На сегодняшний день ОАО «Турбогаз» использует комплектующие, изготовляемые ведущими мировыми производителями, поэтому у харьковчан нет проблем с качеством собственной продукции. И несмотря на то, что ее стоимость не из дешевых, она пользуется большим спросом на рынке. Именно поэтому мы и выбрали их в качестве партнеров.
Наши специалисты сумели разработать в лабораторных условиях уникальное вещество, которое дает возможность с большой эффективностью отделять в нефтешламах углеводороды от твердых включений и воды. Разработанное нами на основе применения этого реагента оборудование имеет размеры 40 на 60 метров, то есть это фактически мобильный завод по переработке нефтяных отходов.
На сегодня мы являемся единственной компанией, которая осуществляет весь комплекс работ по очистке и утилизации нефтешлама. После завершающего этапа переработки остаются только три компонента: вода, очищенный углеводород, который можно использовать повторно, и механические примеси – земля с небольшой долей углеводородов. По нашей технологии она перемешивается с нашим веществом и укладывается на обычный местный грунт. При этом происходит активизация микроорганизмов, присутствующих в почве, и они просто съедают остатки углеводородов. Таким образом, достигается процесс полной очистки нефтешламов. По этой технологии мы пока являемся мировыми лидерами. Помогали в разработке этого комплекса и украинские специалисты – харьковский Институт почвоведения и агрохимии им. А. Н. Соколовского Украинской академии аграрных наук.
– Таким образом, переработка отходов нефтяной промышленности, подобно мусороперерабатывающим заводам, способна дать прибыль из продукта, который является источником загрязнения окружающей среды?
– Сегодня существует практика, по которой свежие нефтешламы продают тепловым электростанциям, которые их сжигают, вырабатывая при этом мизерное количество электроэнергии. Тем самым для руководства ТЭЦ создается иллюзия выгодности такого использования нефтешламов: купили дешево, 10 часов отработали и получили электроэнергию, хотя и в меньшем количестве.
Сейчас ведущие российские нефтеперерабатывающие компании – Роснефть, Лукойл, ТНК-ВР озабочены тем, чтобы потерянные при переработке углеводороды вернуть и повторно использовать. Кроме того, они готовы вкладывать финансовые средства в самые передовые экологические технологии. То есть они говорят: вот вам 100 тысяч тонн нефтешламов, сделайте очистку по строгим экологическим стандартам, мы вам за это заплатим, но углеводороды заберем.
– После трехлетних исследований и тестов в Харькове будет сделана первая установка нового поколения, получившая название STORM-15 (Sludge Treatment Oil Recovery Machine), презентация которой планируется в конце мая. В технологическом цикле разработки участвовало 180 украинских инженеров, а также российские и западные специалисты.
– Вы собираетесь продавать эти мини-заводы по переработке нефтешламов?
– Это довольно сложный процесс, в котором постоянно должны быть задействованы ученые, необходимо проведение большого количества различных тестов и анализов на протяжении длительного времени. Только при участии ученых производится полная настройка всего комплекса на тот объем работ, который будет производиться в каждом конкретном случае. В связи с этим мы приняли решение, что не будем продавать технологию и наше вещество для биологического разложения остаточных продуктов переработки. Мы будем сами выполнять эти работы с помощью своего оборудования и собственного персонала. То есть схема такая: заказчик обращается к нам с просьбой сделать такой-то объем работ, нам выдается нефтешлам, а мы выполняем полный цикл очистки и на выходе получаем чистую воду, чистую землю и углеводороды, пригодные для дальнейшего применения.
– Как вы считаете, эта технология найдет применение в Украине? Вы намерены вести переговоры с государственными чиновниками и руководством компаний?
– Мы уже вели переговоры с теми предприятиями, которые имеют дело с нефтешламами – компанией Укрнафта, с Одесским, Лисичанским и Кременчугским нефтеперерабатывающими заводами.
Мы очень надеемся, что наша инновационная технология смогут убедить менеджмент этих компаний в необходимости использовать наш комплекс. Как-то один из заместителей министра сказал, что их технологии используются с 30-х годов прошлого века. А я его спросил, неужели он до сих пор пользуется телефоном образца начала прошлого века и ездит на автомобиле Победа? Получается, что министр такой-то промышленности относится к своей промышленности хуже, чем к самому себе? Нонсенс для любой цивилизованной страны. А в нефтешламовой отрасли до сих пор продолжается использование дедовских технологий, которые и слыхом не слыхивали о таких словах, как экология.
Для справки: Геннадий Манн – президент швейцарско-немецкой компании Man Oil Group, преуспевающий бизнесмен, известный на западе новатор. Родился в СССР в 1956 году, в юном возрасте эмигрировал. Около 20 лет жил в Германии, где добился сначала местного, а затем европейского признания. Сейчас живет в Швейцарии. Женат, имеет двух детей. В настоящее время сосредоточил свои усилия на экологически чистой технологии утилизации нефтешламов. Компания Man Oil Group, которую он возглавляет, имеет представительства в Швейцарии, Украине, России, Казахстане, Азербайджане. Лауреат конкурса The World Technology Awards, проводимого журналом The World Technology Network, Германия (1999).
Сущность технологии электроогневой утилизации нефтешламов, устройство экспериментальной установки. Последовательность этапов новой технологии переработки нефтешпамов, состоящей в сжигании тяжелых фракций нефтешламов в сильном электрическом поле.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Нефтешламы (нефтяные шламы) – это сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды. Соотношение составляющих нефтешлам элементов может быть самым различным.
Нефтяные шламы образуются при проведении таких производственных процессов, как переработка, добыча и транспортировка нефти. Данный тип отходов представляет большую опасность для окружающей среды и подлежит захоронению или переработке.
Образовываться нефтешламы могут как в результате естественных контролируемых процессов (например, очистка нефти от примесей и воды), так и от всевозможных аварий (разливов). В последнем случае при позднем обнаружении или масштабной аварии природе может быть нанесён огромный ущерб.
В зависимости от способа образования и, соответственно, физико-химического состава нефтяные шламы подразделяются на несколько групп или видов:
Придонные, образующиеся на дне различных водоёмов после произошедшего разлива нефти.
Образующиеся в процессе добычи нефти, а, точнее, в процессе её очищения. Дело в том, что добытая из скважины нефть содержит многочисленные соли, выпавшие твёрдые углеводороды, механические примеси (в том числе и частицы горных пород).
Резервуарные нефтешламы – отходы, которые образуются при хранении и транспортировке нефти в самых разнообразных резервуарах.
Грунтовые, являющиеся продуктом соединения почвы и пролившейся на неё нефти (причиной этого может быть как технологический процесс, так и авария).
Все нефтешламы образуются в результате самых разнообразных соединений нефти с всевозможными веществами. При этом пропорции элементов в таких соединениях так же различны. Поэтому одинаковых нефтешламов не бывает.
Переработка и утилизация нефтешламов – это важная экологическая и экономическая задача.
нефтешлам электроогневой утилизация сжигание
Нефтешламы представляют собой разнообразные по составу отходы, которые неизбежны при нефтепереработке. Утилизация нефтешламов – необходимая мера для защиты окружающей среды и повышения экономической целесообразности производства нефтепродуктов.
Переработка и утилизация нефтешламов направлена на использование рентабельных и экологически безопасных технологий, применение типового оборудования и безотходной технологии очистки и утилизации.
В зависимости от характера происхождения нефтешламы разделяются на группы: грунтовые, придонные и резервуарного типа.
По составу нефтешламы представляют собой устойчивые многокомпонентные образования, состоящие из различных нефтепродуктов, воды и минеральных включений в виде песка, ила, окислов металлов и пр. Нефтешламы накапливаются и собираются на специально отведенных местах – шламонакопителях (площадках, бункерах, амбарах).
Сегодня технологический прогресс предлагает очистное оборудование, при помощи которого может происходить переработка нефтешламов. При помощи самых современных центрифуг, сепараторов и декантеров, имеющих ускорение до нескольких тысяч g, становится возможным отделение воды и механических примесей от переработанных нефтепродуктов, после которого можно вернуть на рынок углеводородную фазу для дальнейшего использования. При этом отделенная вода может быть очищена и возвращена в водоемы или в землю.
Большая часть отходов, которую составляют различные механические примеси, становится меньше и ее проще подготовить к окончательной утилизации в соответствии с установленными нормами.
Сущность данной технологии состоит в комплексном подходе к переработке и утилизации любых нефтешламов, включающей последовательные операции отделения и изъятие из них верхнего слоя чистых нефтепродуктов, и последующее чистое электроогневое сжигание прочих тяжелых фракций нефтешламов в сильном электрическом поле.
Данная технология может быть использована как для утилизации нефтешламов из нефтяных амбаров, так и во всех безотходных производственных технологиях переработки нефтепродуктов.
Их вкратце можно разделить на биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические и чисто огневые технологии, а также комбинированные технологии.
Каждая из этих известных технологий имеет свои преимущества и недостатки.
Тем не менее, уже сейчас реально из нефтешламов получают много полезных продуктов, в частности товарную нефть, топливо для котельных установок, некоторые строительные материалы. Общим недостатком всех известных технологий утилизации и переработки нефтешламов является их низкая производительность и высокие материальные, энергетические и финансовые затраты на их реализацию. Кроме того, они не позволяют осуществить полную и интенсивную переработку и утилизацию нефтешламов, тем более с предельной экологической безопасностью для окружающей среды.
Именно эти недостатки и не позволяют эффективно решить проблему полной и интенсивной утилизации различных нефтешламов.
Суть электроогневой технологии сжигания любых веществ состоит в создании практически идеальных условий экологически чистого горения пламени сжигаемых любых токсичных отходов, в связи с чем значительно облегчается задача окончательной очистки отходящих газов. Электрическое поле чрезвычайно тонко взаимодействует (на атомарно-молекулярном уровне) с радикалами любых углеводородных веществ и одновременно мощно воздействует налюбые углеводородные цепочки, в частности на бензоперен, что все они эффективно расщепляются на водород, сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в электрическом поле до безвредного углекислого газа.
Вначале отделяют от нефтешламов верхний слой отстоявшейся нефти, ректифицируют ее в тепловом поле от одновременного электроогневого сжигания прочих остатков нефтешламов в сильном электрическом поле.
В основе предложенного и разрабатываемого автором ранее электроогневого метода интенсификации лежит мощное каталитическое воздействие электрического поля на процесс горения любых веществ и газов. В результате внедрения указанного метода можно разработать и создать принципиально новую установку для утилизации отходов, мусора и нефтешламов. Ее преимущества: – экономичность в эксплуатации (расход топлива и электроэнергии снижен в несколько раз), дешевизна при производстве, и высокое качество экологической очистки отходящих газов вообще без внешней каталитической очистки. Так при сжигании нефтепродуктов, включая нефтешламы, достигается резкое снижение всех токсичных компонент в отходящих газах в среднемна 70-80% от первоначальной их концентрации.. Практически полностью удаляется дымность (сажа) – до 90-95%. И что наиболее важно, в процессе такого электроогневого горения активно разрушаются при таком методе сжигании любых отходов, включая нефтешламы исчезают в пламени практически все токсичные компоненты не только такие простые, как СО, СН, NO, но и многие канцерогенные вещества, типа бензопирена, резко снижаются – в несколько рази практически исчезаютзапахи,что и подтверждает дожиг всех ароматических углеводородов. Наш метод в реализации намного дешевле по сравнению с аналогами. Поскольку в нашем случае нет необходимости в использовании дорогих внешних системах каталитической очистки.
Развитие этой технологии переработки нефтяной и водо-нефте-эмульсионной составляющей нефтешламов состоит в том, что параллельно со сжиганием остатков нефтешламов осуществляют ректификацию собранной с поверхности нефтешламов этих компонент на товарные фракции (бензин, керосин, соляра,…) путем использования тепловой энергии от чистого сжигания остатков нефтешламов.
Описание нового технологического процесса
Кратко изложим основы нашей новой технологии по утилизации нефтешламами последовательности этапов всего предлагаемого нами этого технологического процесса подготовки, переработки и утилизации нефтешламов.
Последовательность этапов новой технологии утилизации и переработки нефтешламов.
Вначале, безусловно, необходимо откачать большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров, причем и ее на остаток нефтешламов переработать в полезные товарные продукты – товарное топливо, тепло и электроэнергию – например, непосредственно возле шламохранилища, именно посредством предлагаемой нами эффективной электроогневой технологии путем ректификации. Причем термическую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо в зоне размещения нефтяного амбара с нефтешламами или непосредственно в нем самом. Последний вариант возможен в случае создания плавучей ректификационной колонны, размещенной в зоне сжигания нефтшламов. Рассмотрим эту технологию более подробно. Вслед последовательно за нефтяным слоем или параллельно с ним надо откачивать и перерабатывать осушением в центрифугах и затем интенсивным смешиванием например, акустическими методами, последующие слои нефтешламов – относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии, превращая их в эффективное печное топливо для теплоэнергетики. Далее необходимо последовательно или параллельно откачивать слой воды, которая присутствует во всех нефтяных амбарах. Ведь это просто балласт и его необходимо удалить.
На рис. 2 показано более детально мобильное передвижное устройство для экологически чистого сжигания нефтешламов непосредственно в амбаре или нефтяного пятна на почве.
Рис. 2 – 1 Амбар с нефтешламами 2. Нефть 3. Остаток нефтешламов 4. Насосы 5. Трубопроводы 6. Устройство сжигания остатков нефтешламов 7. Ротационный сепаратор 8. Устройство ректификации нефти 9. Опорные колонны 10. Электроизоляторы 11. Ректификационная колонна 12. Патрубки для отвода товарных нефтепродуктов (бензин, керосин) 13. Регулируемый блок высокого напряжения Электросеть (автономная или стационарная)
Комбинированное устройство (рис. 2) переработки и чистой утилизации нефтешламов работает следующим образом. Насосы 4 подают раздельно по трубопроводам 5 нефтяную фракцию 2 и прочие тяжелые фракции нефтешламов 3 в соответствующие резервуары 6 и 8, причем по пути в резервуар 8 нефть отфильтровывают от воды в ротационном сепараторе 7. Резервуар 8 установлен на специальных опорах 9 с изоляторами 10. Далее поджигают остатки нефтешламов в устройстве их чистого сжигания 6, причем одновременно подают электрическое поле над этим пламенем от регулируемого блока высокого напряжения 13, запитанного от электросети 14. Причем в процессе реализации данного процесса подбирают напряженность этого поля по критерию оптимума интенсивности горения пламени и минимума токсичности отходящих газов от сгорания этих нефтешламов. В результате, полученная тепловая энергия от этого пламени полезно используется для испарения и ректификации по полезным фракциям этой нефти из резервуара 8 в колонне 11.
Полезные фракции ректификационной нефти (бензин, керосин) отводят из колонны 11 по патрубкам 12и затем полезно используют. Остатки нефтешламов поступают по трубопроводу в нижнюю чашу с горящими отходами нефтешламами.
В варианте реализации чистого сжигания нефтешламов непосредственно в амбаре или в месте нефтяного пятна (рис.3) процесс сжигания остатков нефтешламов аналогичен вышеописанному.
На рис. 1,4 показаны установки экологически чистого сжигания нефтяных брикетов.
Рис. 3 – Установка экологически чистого сжигания нефтяных брикетов
Аминова А. С., Гайбуллаев С. А., Джураев К. А. Использование нефтешламов — рациональный способ их утилизации // Молодой ученый. 2015. №2. С. 124-126. URL https://moluch.ru/archive/82/15050/ (дата обращения: 14.10.2018).
Современная нефтегазовая промышленность Узбекистана — одна из крупнейших отраслей экономики Республики Узбекистан — важнейшая энергетическая база страны. В годы независимости страны проделана огромная работа по совершенствованию структуры отрасли, её техническому оснащению и перевооружению, наращиванию объемов добычи нефти и газа, углублению технологических процессов переработки углеводородного сырья и выпуска качественной продукции, отвечающей требованиям международных стандартов. Уже с первых дней независимости развитие ускоренными темпами топливно-энергетического комплекса было намечено Президентом страны Исламом Каримовым, как одно из приоритетных направлений экономики.
В настоящее время в качестве основных источников сырья для предприятий нефтегазовой промышленности используют нефть, газовый конденсат и природный газ. Вместе с тем, вопросы стабильного и перспективного развития сырьевой базы требуют рассмотрения альтернативных источников минерального сырья — угля, горючих сланцев, тяжелой нефти. Мировой опыт переработки сланцев (Швеция, Польша, Болгария, Китай и др.) показывает их пригодность в качестве альтернативного источника углеводородного сырья. Перспективные запасы горючих сланцев Узбекистана оценены в количестве до 47 миллиардов тонн.
Нефтяники и газовики нашей страны за последние годы одолевают самые высокие трудовые рубежи: нахождения и ввода новых промыслов по доведению добычи более 4,5 млн.т/год нефти; выработка более 75 млрд. м 3 /год природного газа; и более чем 5,5 млн.т/год газоконденсата. Осваиваются новые месторождения на верховьях Устюрта с разработкой наиболее перспективных промыслов на нефть и газ. Разрабатываются совместно с «Союзнефтегаз Восток Лимитед» (Россия) трудноосвояемые месторождения нефти в зоне Гиссарского региона Сурхандарьинского вилоята.
Учитывая это в нашей республике необходимо развивать системный подход решениям научно-технологических вопросов: постановок новых задач нефтехимии, систематического изучения синтеза, теории и технологии функциональных полупродуктов и селективных мономеров с дальнейшим наращиванием освоения нефтехимических технологий. А также уделить обособленное внимание утилизации нефтеотходов.
Нефтешлам (из-за значительного содержания в нем нефтепродуктов) можно отнести к вторичным материальным ресурсам в химической промышленности. Использование его в качестве сырья является одним из рациональных способов его утилизации, так как при этом достигается определенный экологический и экономический эффект.
Нашей целью является изучение возможностей применения нефтяного шлама как вторичное сырьё и, таким образом, еще на одну ступень приблизиться к безотходному производству.
Шламы представляют собой пастообразные массы с влажностью 65–85 %. Большинство шламов относятся к 3–4 группе осадков и состоят из частиц размерами 10−5–10 −7 см. Шламы каждого производства имеют свои особенности в зависимости от химического состава образующихся сточных вод и методов их очистки, используемых на данном предприятии [1].
Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных фракций: водной, нефтяной и твердой. Кроме того, они существенно различаются по своему составу и свойствам в зависимости от качества и состава исходной сырой нефти.
Выбор метода переработки и обезвреживания нефтяных шламов, в основном, зависит от количества содержащихся в шламе нефтепродуктов. В качестве основных методов обезвреживания и утилизации нефтеотходов используются:
– химические методы обезвреживания (затвердение путем диспергирования с гидрофобными реагентами на основе негашеной извести или других материалов);
– методы биологической переработки (биоразложение путем внесения нефтесодержащих отходов в пахотный слой земли; биоразложение с применением специальных штаммов бактерий, биогенных добавок и подачи воздуха);
– термические методы переработки (сжигание в открытых амбарах; сжигание в печах различного типа и конструкций; обезвоживание или сушка нефтяных шламов с возвратом нефтепродуктов в производство, а сточных вод в оборотную циркуляцию и последующим захоронением твердых остатков; пиролиз; газификация);
– физические методы переработки (гравитационное отстаивание; разделение в центробежном поле; фильтрование; экстракция);
– физико-химические методы переработки (разделение нефтяного шлама с применением специально подобранных ПАВ, деэмульгаторов, смачивателей, растворителей и др. на составляющие фазы с последующим использованием);
На территории каждого НПЗ, эксплуатирующихся в течение десятилетий существуют нефтешламовые пруды — отстойники, в связи с этим количество нефтешламов растёт.
Ниже приведены некоторые способы использования нефтешлама в качестве вторичного сырья.
В основном нефтешлам применяется в качестве вторичного сырья в дорожном строительстве, где он используется как добавка, повышающая качество асфальтобетонной смеси за счет повышения прочности, снижения водопоглощения и уменьшения стоимости дорожного покрытия. Для этого рекомендуется смесь следующего состава, %: грунт — 75–85; известь –4–5; нефтешлам — 2–4; вода — 8–16. Технология применения нефтешлама при производстве асфальтобетона заключается в подаче определенного количества нефтяного шлама в нагретый до 220 ºС песок и щебень. Далее подают минеральный порошок, после равномерного распределения в смесь вводят вязкий битум с температурой 140–160 ºС и окончательно перемешивают.
Вторым способом по объему использования нефтешлама в качестве сырья является изготовление строительных материалов. Так, предлагается применять нефтешлам для производства теплоизоляционного материала, включающего высокотемпературное волокно, огнеупорную глину и полиакриламид. Нефтешлам применяется в составе шихты для производства фасадной плитки. Для повышения прочности и морозостойкости бетона в бетонную смесь рекомендуется вводить нефтешлам в количестве 1,5–2,5 %. Применение нефтешлама при изготовлении минераловатных плит позволяет обеспечить гидрофобность изделий и снижение их объемной массы. Нефтешлам может использоваться для получения кирпича, керамзита. Кроме того, нефтешлам может использоваться не только в качестве битумного связующего, но и в качестве модификаторов при производстве гидроизоляционной мастики.
Нефтешлам может применяться в качестве смазочной добавки к буровым растворам вместо сырой нефти. [2–3].
Наибольшее распространение получила технология переработки нефтешламов методом компаундирования с тяжелыми углеводородными фракциями с получением котельного топлива и компонента товарной нефти.
Утилизация вновь образующихся и накопленных нефтяных отходов должна быть одной из приоритетных направлений деятельности нефтеперерабатывающих предприятий, так как при ее отсутствии становится невозможным повышение уровня экологической и промышленной безопасности любого НПЗ.
Для того чтобы грамотно подойти к решению проблемы утилизации отходов, необходимо выбрать наиболее приемлемую технологию утилизации для данного предприятия.
1. Н. Н. Красногорская и др. Утилизация нефтяных шламов// Нефтегозовое дело. -2004. — № 2. –с 217–222.
2. Джураев К. А., Аминова А. С., Гайбуллаев С. А. Основные методы обезвреживания и утилизации нефтеотходов //Молодой учёный № 10 (69) — 2014. — с 136–137
3. Минигазимов Н. С. Нефтешламы — резерв углеводородного сырья в РБ// Ресурсы — и энергосбережения в РБ: проблемы и решения: Тр. I науч.- техн. респ. конф., Ч. 2, Уфа, 17 октября 1997. — Уфа, 1997. — С. 6–10;
4. Ручникова О. И., Вайсман Я. И. и др. Экобезопасность предприятий нефтедобывающего комплекса (система управления отходами) // Инженерная экология. — 2003. — № 2. — С. 36–41.
Из огромных объемов добываемого в мире минерального сырья, исчисляемого десятками миллиардов тонн, непосредственно в производстве используется менее 5-10 %, остальное добываемое количество сырья представляет собой отходы горнодобывающего и горноперерабатывающего производств.
Сегодня проблема твердых отходов в полной мере не решена ни в одной стране мира, утилизация их остается на повестке XXI века. По утверждению В.И. Вернадского, ни один вид не сможет выжить в созданных им отходах. Отходы необходимо включать в природный цикл, удалять и использовать.
Россия занимает территорию в 17,1 млн. км 2 и на каждого жителя приходится 11,4 га общей площади. В среднем каждый житель потребляет продукцию с 2 га земли, равную 40 т в год. Ежегодно в Российской Федерации образуется около 7 млрд. т всех видов отходов, из которых используется лишь 2 млрд. т, или 28,6 %.
При размещении отходов негативное воздействие их на окружающую среду достаточно часто сопровождается нарушением ландшафта с изменением отдельных элементов геологической среды, загрязнением воздушного бассейна, вод суши, моря, подземных вод, истощением их ресурсов и деградацией водных экосистем, а также загрязнением и деградацией почв, приводящих к истощению ресурсов растительного и животного мира.
Одним из распространенных видов нефтеотходов являются нефтешламы, образующиеся при очистке сточных вод различных технологических участков от нефтепродуктов. Они образуются также при переработке нефти, причем их выход доходит до 7 кг на 1 т перерабатываемой нефти. Нефтешламы представляют собой тяжелые нефтяные остатки. Их примерный состав: вода -30-85 %, нефтепродукты – 10-55 %, твердые примеси – 1-45 %. В настоящее время переработка нефтешламов с целью их обезвреживания и утилизации может производиться по нескольким направлениям. Шламы, если они содержат около 30% нефтепродуктов, имеют теплоту сгорания 13-21 МДж/кг (3000-5000 ккал/кг), соизмеримую с теплотой для антрацита и каменного угля и большую теплоты сгорания для бурого угля. Данное обстоятельство используется в некоторых способах обезвреживания. Например, применяется обработка шламов в шлаковом расплаве, при котором углеводородная часть шлама полностью сгорает, окисляясь до углекислого газа и воды. Возможно применение пиролиза, в результате чего получают до 10 % газообразных продуктов (большая часть их может быть утилизирована в качестве топлива), до 30 % нефтяного конденсата (который может быть переработан в нефтепродукты или использован как топливо) и около 50 % порошкообразного продукта, уже не содержащего нефтепродуктов. Пока же самым распространенным видом утилизации нефтешламов является их сжигание в специальных печах. Выделяющаяся при сгорании тепловая энергия используется по назначению, а зола не содержит вредных компонентов.
Для уменьшения объемов нефтеотходов, а также для повышения эффективности применяемых способов утилизации их предварительно отделяют от воды. Для этого используют отстаивание, фильтрацию, центрифугирование, сушку, вымораживание.
Для фильтрации отходов с высоким содержанием нефтепродуктов применяют ленточные фильтры и ручные фильтр-прессы. Для улучшения фильтрации нефтеотходов проводят интенсивное их перемешивание, усредняющее состав, а также добавляют в них золу, полиэлектролиты и другие реагенты, изменяющие физико-химические свойства отходов и облегчающие процесс фильтрации.
Осадки, содержащие большое количество воды, гравитационными методами обезвоживаются плохо и требуют иных способов разделения. Для улучшения фильтрации нефтесодержащих осадков этой группы в них добавляют коагулянты, например, известь (10 г/л) и хлорид железа (1 г/л). После коагуляции производится фильтрация на вакуум-фильтре. Осадки моечной воды при мойке автотранспорта легко разделяются в центробежном поле, для чего используют гидроциклоны, соединенные с бункерами-уплотнителями.
Нефтеотходы, которые нельзя регенерировать, подвергаются сжиганию. При горении таких отходов, содержащих значительное количество воды, происходят сложные химические процессы, связанные с испарением воды и наличием ее паров в зоне пламени. Процесс сжигания нефтесодержащих отходов может реализовываться в топках различной конструкции: камерных, циклонных, надслоевых. Особый интерес представляет турбобарботажный способ горения. Процесс проводится в печах с «кипящим» слоем, в многоподовых и барабанных печах. Температура отходящих газов достигает 800°С, что позволяет устанавливать котел-утилизатор с получением перегретого пара и горячей воды.