Нефтяной шлам что это такое


Нефтешламы — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 февраля 2014; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 февраля 2014; проверки требуют 5 правок.

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 в первую очередь переработке, хотя захоронению по-прежнему подвергается большая часть нефтешламов.

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:

  1. Придонные, образующиеся на дне различных водоёмов после произошедшего разлива нефти.
  2. Образующиеся при бурении скважин буровыми растворами на углеводородной основе.
  3. 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).
  4. Резервуарные нефтешламы — отходы, которые образуются при хранении и транспортировке нефти в самых разнообразных резервуарах.
  5. Грунтовые, являющиеся продуктом соединения почвы и пролившейся на неё нефти (причиной этого может быть как технологический процесс, так и авария). Этот вид нефтешламов (загрязненных почв) относится к отходам только после размещения в накопителях отходов или на полигонах для переработки отходов.

Углеводородный (нефтяной) компонент нефтешламов может быть представлен различными соединениями, которые в результате длительного хранения, под действием природных сил, могут преобразовываться в другие соединения за счет процессов конденсации, полимеризации, изомеризации.

Переработка и утилизация нефтешламов — это важная экологическая и экономическая задача. Одной из возможных технологий переработки является трехфазное разделение на базе трикантеров Флоттвег[1]. В результате нефтешлам разделяется на воду, нефтепродукт и мехпримеси за один этап. Дополнительно извлеченный нефтепродукт может быть возвращен в производство.

  1. Леонид Соколов. Переработка и утилизация нефтесодержащих отходов. — Инфра-Инженерия, 2017. — С. 137.
  • Проблемы утилизации нефтешламов и способы их переработки. Монография.Мазлова Е.А., Мещеряков С.В. Печ. Издательский дом «Ноосфера», 2001.56с.

ru.wikipedia.org

что это такое, как образуется, виды,методы переработки

Нефтешламы – это отходы, образующиеся на всех этапах добычи, транспортировки и переработки нефти. Они наносят серьёзный вред окружающей среде, так как помимо нефти, глины, песка и воды содержат в составе множество токсичных и ядовитых веществ.

Опасность нефтешламов для окружающей среды

Их относят к веществам 3-го класса опасности, то есть среднего воздействия на окружающую среду. Основной вред, который нефтешламы могут наносить экологии и человеку следующий:

  • Провоцируют у человека и животных возникновение раковых опухолей. В составе нефтешламов имеются вещества, относящиеся ко второму и даже к первому классу опасности. К ним относятся бензапирен, фенантрены, производные пирена.
  • Вызывают нарушения в работе мозга, сердца, печени. Опасность представляют ионы тяжёлых металлов, содержащиеся в нефти и попадающие через пищевые цепи к человеку.
  • Замедляют всхожесть семян и скорость их прорастания. Как свидетельствуют лабораторные исследования, при концентрации нефтешламов 6- 8%, семена вообще не всходят. Надземные части растений на загрязнённых почвах выглядят ослабленными, характеризуются меньшим размером и плохо развитой корневой системой.
  • Живность, обитающую в загрязнённой, даже не очень сильно, нефтешламами земле (кротов, мышей) ждёт крайне незавидная учесть. Ряд соединений нефти накапливается в организмах животных и оказывает мутагенное воздействие, вызывает серьёзные заболевания, бесплодие, влияет на поведение.

    Полностью заполненный нефтешламом природный резервуар

Виды нефтяных шламов

В зависимости от способов образования и физико-химических свойств остатки нефтепроизводства можно разделить на:

  • Придонные. Они появляются вследствие оседания отходов на дно водоёмов. Обычно подобное случается из-за аварии при добыче «чёрного золота» или его транспортировке.
  • Результат очистки добытой нефти. После скважины она попадает в специальные аппараты, в которых из органической жидкости удаляют механические примеси, соли, твёрдые углеводороды. Это и есть шлам.
  • Остатки, появляющиеся во время бурения скважин с использованием буровых растворов. Шлам ими выносится на поверхность по затрубу и состоит в основном из отделённых долотом частиц породы.
  • Резервуарные. При долгом хранении компоненты нефти взаимодействуют с влагой, воздухом, материалом сосудов. Продукты этого взаимодействия оседают на стенках и дне.
  • Грунтовые. Когда прорывает нефтепровод и его содержимое выплёскивается во вне. Так могут загрязняться обширные площади, тем более если авария произошла в отдалённом районе до которого сложно добраться.

    Транспортировка нефти магистральным трубопроводом

Способы их переработки и утилизации

Переработка нефтешламов может быть осуществлена многими способами, применение того или иного зависит от вида нефтешлама, его состава и других факторов.

Накопление и захоронение в бункерах

Резервуар для отстоя нефтешлама

Обычно шлам захоранивают в непосредственной близости от скважины, по окончании ее использования. Это и называется захоронением в бункерах. Должной экологической безопасности не обеспечивает, также для подсыхания нефтяных отходов требуется значительное время. Затягивается и рекультивация земель, отведённых под хранение шлама.

Несмотря на это такая утилизация нефтешламов активно применяется из-за своей доступности, кажущейся простоте и низкозатратности. Иногда её можно назвать оправданной. Имеется в виду захоронение отходов при морском бурении либо в районах с благоприятными геологическими условиями, исключающими проникновение опасных и вредных веществ из бункеров во вне.

Обязательно нужно учитывать изменение со временем химических свойств нефтешлама, он может окислиться и поменять свою консистенцию.

Сжигание в печах и топках

Этот способ тоже довольно часто используется. Основные его этапы:

  1. Освобождение нефтяных отходов от воды. Делают с помощью фильтрации или методом отслаивания.
  2. Загрузка шлама в камеру сгорания. Печь должна быть разогрета т. к. обеднённый нефтепродуктами, с остатками песка и других твёрдых примесей, шлам горит плохо.
  3. Выгрузка того, что остаётся в итоге. Если установка для сжигания нормальная и эксплуатируется по правилам, то остаток представляет гораздо меньшую опасность для экологии.

Следует упомянуть, что такая утилизация нефтешламов требует качественной очистки дыма. Упомянутое требования, к сожалению, далеко не всегда соблюдается.

Использование фильтрации

Переработка нефтешламов указанным способом требует специальных установок, стоимость некоторых из них весьма высока. Помимо этого, нужны большие земельные площади, сам процесс крайне долог. Работа оборудования основана на тепловом воздействии, так как нефть и прочие отходы имеют разную плотность. Основные этапы способа фильтрации нефтешламов следующие:

  1. Отделение нефти от других составляющих шлама с помощью водяного пара.
  2. Прогонка отделённой смеси через трубки с перфорацией.
  3. Перемешивание примесей между собой.

Отделённый от нефтяных составляющих материал может использоваться для строительства дорог либо иных целей.

Отстаивание

Этот метод относится к механическим способам переработки. Основывается он на постепенном разделении нефтяных отходов на фракции под действием гравитационных сил. Для повышения эффективности способа используются специальные реагенты. Процесс очень долгий и требует больших площадей.

По завершении отстаивания получается три слоя:

  • Нефтеэмульсионный. В нём содержится от 60 до 80 процентов нефти.
  • Водоэмульсионный. Помимо воды он заключает от 10 до 15 процентов нефти и немного механических примесей.
  • Нижний осадочный. Высокое, от 70 до 75 процентов содержание механических примесей.

Все, содержащиеся в нефти, вредные и опасные вещества никуда не исчезают, не разлагаются, а лишь переходят в слои, которые по отдельности удобнее использовать.

Комплексные методы с дальнейшей переработкой

Ни один индивидуальный метод не в состоянии решить вопрос утилизации нефтеэмульсионного, водоэмульсионного и осадочного слоёв.

Поэтому всё большее распространение получают комбинированная переработка нефтешлама, комплексные методы т. к. позволяют очищать нефтешламы с различными физическими и химическими свойствами. Состоят либо в разделении отходов на слои и уже отдельную работу с каждым из них, либо в применении поочерёдно способов, каждый из которых действует на один из компонентов нефтешламной смеси.

Современный завод по переработке нефти, Европа

Из нефтеэмульсионного слоя можно получать товарную нефть. Водоэмульсионный закачивать в нефтеносные слои. Осадочный слой чаще всего выжигают. По своим свойствам он близок к нефтезагрязнённым грунтам.

Переработка осадочного слоя, методом пиролиза позволяет избавиться от большинства токсичных веществ, получить пиролизную смолу и пирогаз.

Прочие экологически чистые способы

Например, очистка нефти от примесей с помощью биологической технологии. Это самый экологичный метод, однако его использование пока ограничивается переработкой нефтешламов, которые возникают при разливе нефти на земле или в водоёмах. Нередко способом пользуются при чистке от нефтяных отходов резервуаров. Сущность биотехнологии заключается в применении микроорганизмов.

Минусы метода:

  1. В зимнее время методом пользоваться нельзя. При минусовых температурах у бактерий замедляются, а то и вовсе останавливаются процессы жизнедеятельности.
  2. Приходится выделять под полигоны значительные земельные площади.
  3. Высокая стоимость биореагентов. Микроорганизмы нужны специальные, которые активно размножаются в особых, очень специфических условиях.

Впрочем, можно перерабатывать нефтепродукты в биореакторах с подогревом. И такие действительно построены. На утилизацию партии шлама у них уходит около двух недель. Повсеместного использования биометод не приобрёл, хотя уже и не воспринимается, как экзотика.

Использование в исходном виде в качестве сырья

Основных направления здесь три:

  • Нефтешламы, как вторичное сырьё в дорожном строительстве. Используется в качестве добавок в асфальтобетонную смесь. Это приводит к увеличению прочностных характеристик дорожного покрытия, снижению его водопоглощения, уменьшению стоимости.
  • Нефтешламы, как сырьё для производства строительных материалов. В этой сфере их использование шире. Нефтяные отходы входят в состав некоторых теплоизоляционных материалов, добавляются в шихту, необходимую в производстве фасадной плитки, подсыпаются в бетонную смесь для увеличения её морозостойкости.
  • Нефтешламы, как смазочная добавка к буровым растворам взамен сырой нефти. Позволяет повысить устойчивость глинистых пород при контакте с фильтратом растворов для бурения.

Активно ведутся работы по получению из нефтешламов битумных смесей и ряда других сырьевых материалов.

Оборудование для утилизации нефтешламов

Начинается всё со сбора нефтяных отходов. Используются всевозможные механизмы, извлекающие шлам с поверхности почвы, дна водоёмов и т. п. Часто бывает достаточно обычной аварийной техники. Для поднятия придонного шлама требуются специализированные машины.

Ликвидация полигона нефтезагрязненных веществ

При доставке нефтешлама к пункту конечной переработки используется илососная машина. Она откачивает, а затем вывозит отходы. Сжигается шлам в камерных, надспоевых и циклонных топках.

В некоторых случаях используются многоподовые и барабанные печи.

 Но прежде чем сжечь шлам, из него нужно удалить воду. Это делают с помощью фильтрации, центрифугирования, сепарации и некоторыми другими методами. Для фильтрации используются ленточные и фильтр-прессы.

Очень много выпущено разновидностей центрифуг для удаления воды, а также разделения между собой других составляющих шлама. Принцип действия у них один и тот же. При центрифугировании благодаря центробежной силе более плотные составляющие оказываются ближе к стенкам аппарата, более лёгкие, наоборот, дальше от них.

Сепаратор представляет собой центрифугу с вертикальной компоновкой и множеством пластин или дисков внутри. Устроен гораздо сложнее, чем обычные центрифуги. Ведущую роль в сепараторе играет воздушный поток. Он создаёт вихревой эффект и осаждает твёрдые составляющие на пластины дальше от оси аппарата, жидкие – ближе.

Проблемы утилизации данных отходов в России

По большому счёту их пять:

  1. Отсутствие комплекса решения по данному вопросу. Государство вроде бы принимает меры: внедряет госпрограммы по утилизации нефтешламов, в прессе тему затрагивает, введена серьёзная ответственность за нарушение экологического законодательства, но всё это имеет локальный характер, либо представляет собой спонтанную реакцию на определённые события.
  2. Технологическая отсталость предприятий нефтепромышленного комплекса. Большинство заводов построено в Советское время, тогда об охране природы мало кто думал. Ухудшил ситуацию кризис и распад страны. Тогда главное было сохранить то что осталось, о внедрении новых технологий, тем более в области, где явной прибыли и близко не просматривается, и речи не шло.
  3. Высокая себестоимость нефти в нашей стране. По этому показателю Россия входит в число лидеров. В Сибири и на шельфе добываем. Усилия нефтяных компаний направлены на то, чтобы снизить себестоимость каждого барреля, об экологии вспоминают лишь задним числом или, когда действительно прижмёт.
  4. Пассивность общества. Многие проблему нефтяного шлама актуальной конкретно для себя не считают. Ухудшение экологии большую часть населения совершенно не волнует.
  5. Законодательство. В нём имеется множество лазеек, чтобы в случае чего избежать ответственности или отделаться незначительным штрафом.

Ввиду того, что нефтешлам представляет серьёзную экологическую опасность, нельзя игнорировать важность системы очистки отходящих газов при сжигании отходов нефтедобычи. Это не только фильтры, но и, например, специальная вихревая камера сгорания с отдельной горелкой, пылеуловители, скруббер с мокрой очисткой. В последних вода разбивается на множество очень мелких капелек, которые конденсируются на твёрдых частичках. Затем они коагулируют (слипаются) осаждаются и выводятся наружу.

cleanbin.ru

Утилизация отходов нефтепродуктов и нефтешламов

Утилизация нефтешламов – актуальный вопрос. В России нефтесодержащие отходы образуются в огромных количествах и лидируют по объемам среди всех видов промышленных отходов. Несмотря на это, в стране пока наиболее широко распространены устаревшие способы утилизации шламов. Но государство решает эту проблему, разрабатываются новые технологии.

Что такое нефтешламы? Их виды

Нефтешламы представляют собой смесь, в компонентный состав которой входят продукты нефти, механические примеси: глины, минералы, песок – а также вода. Количество разных компонентов в нефтешламовой смеси может варьироваться.

Отходы нефтешлама образуются на производственных этапах переработки, добычи и транспортировки нефти и нефтяных продуктов. Такие содержащие нефть отходы являются опасными для экологической обстановки. Но об этом ниже.

Образование подобного рода шламов может происходить в ходе управляемого процесса, к примеру, при очистке нефти, и в результате разных аварий, при которых разливается нефть.

Деление нефтешламов на виды основывается на способах их образования и физико-химических свойствах отхода. Выделяют следующие виды нефтяных шламов:

  • Придонные. Образуются на дне водоемов впоследствии аварии, сопровождающейся нефтяным разливом;
  • Появляющиеся в процессе бурения скважин с использованием буровых растворов, основанных на углеводородах;
  • Образующиеся в результате очистки «черного золота» от солей, твердых углеводородных соединений, механических примесей и т.д.;
  • Резервуарные. Накапливаются в результате хранения и перевозки нефти и продуктов из нее в различных емкостях – резервуарах;
  • Грунтовые. Образуются при попадании нефти на грунт в процессе переработки или вследствие произошедших аварий. Такие загрязненные нефтью почвы считаются отходами после того, как их помещают на специальные полигоны по переработке отходов.

При долговременном накоплении нефтяных шламов их углеводородный состав может видоизменяться в результате таких происходящих процессов, как конденсация, полимеризация, изомеризация.

Утилизация отходов нефтепродуктов и нефтешламов – проблема, актуальная для современной России. Рациональное решение этой проблемы окажет свое положительное влияние и на экологию, и на экономику нашей страны.

Проблемы утилизации

Отходы, образующиеся при работе с нефтепродуктами, считаются опасными поллютантами, оказывающими негативное воздействие на окружающую среду.

Важно! Нефтесодержащие отходы загрязняют поверхностные и подземные воды, почвенный и растительный покровы, атмосферный воздух.

Пожалуй, каждый человек нашей страны знает, что Россия – это государство, лидирующее по количественным показателям добычи и переработки нефтепродуктов (углеводородное топливо в России превалирует над всеми другими видами источников энергии). В связи с этим образуется большое количество нефтяных отходов, нефтешламов, требующих утилизации. 3 – 7 % продуктов нефти теряется в виде загрязнений на всех стадиях технологического процесса и потребления или накапливается в качестве отходов и шламов.

Главные источники нефтешламов – это предприятия, занимающиеся добычей и переработкой нефти,  а также транспортные компании, обеспечивающие перевозку нефтепродуктов.

Обратите внимание! Ученые считают, что нефтяные российские компании каждый год образуют примерно 500 тыс. тонн нефтешлама, а общее количество этого отхода в так называемых земляных амбарах равняется 4,5 млн. тонн.

Однако, несмотря на большой объем таких отходов, в России до сих пор не распространены безопасные и рациональные способы по утилизации нефтешламов. Наиболее часто в нашей стране применяют недорогие способы: захоронение и сжигание, – что крайне негативно сказывается на состоянии окружающей среды и здоровье людей. По этим и другим причинам можно говорить о том, что проблемы утилизации нефтяных шламов в России существуют и они требуют рациональных решений.

Методы переработки

У всех предприятий, осуществляющих утилизацию нефтешлама, должна иметься лицензия на переработку данного вида отходов.

Сегодня переработка нефтешламов включает такие наиболее распространенные способы, как:

  1. Сжигание. Наиболее часто использующийся способ, имеющий целый ряд недостатков, основными из которых являются сжигание «полезных» углеводородов, образование в больших объемах углекислого газа и других токсичных газов.
  2. Фильтрация. Малоэффективный и дорогой способ, не решающий проблем по очистке воды и утилизации полученных смесей.
  3. Отстаивание. Долгий и крайне неэффективный способ, который требует отстойников огромных площадей и большого количества реагентов.

Все перечисленные выше способы переработки нефтяных шламов устарели, поэтому сегодня разрабатываются и постепенно внедряются новые методики, которые позволяют защитить природную среду от вредного воздействия происходящих процессов и осуществлять рециклинг ценных углеводородов. Такие альтернативные методики заключаются в применении нового эффективного оборудования, которое устанавливает завод по переработке нефтешламов.

Оборудование для утилизации нефтешламов

Прежде чем перейти к современным установкам, необходимо рассмотреть традиционные виды оборудования, которые распространены при переработке нефтяных шламов.

Так, процесс сжигания происходит в камерных, надспоевых или циклонных топках. Интересным является турбобарботажный способ по переработке шламов, где используются  многоподовые и барабанные печи.

Перед сжиганием нефтешламы обычно отделяют от воды посредством отстаивания, фильтрации, сушки, вымораживания, центрифугирования. Фильтрацию осуществляют, используя ленточные и фильтр-прессы. С целью увеличения скорости процесса производят перемешивание, усреднение нефтяного шлама, добавление в него реагентов.

Примером установки, применяющейся для сжигания отходов, может служить установка утилизации нефтешламов УУН – 08. Ее используют в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, нефтегазовые предприятия, морские и речные порты.  Установка действует по следующей схеме:

  1. Шлам загружается камеру сгорания, при этом она вращается. В этой камере происходит перемешивание шлама посредством вращающихся барабанов и лопастей.
  2. Используя дизельную горелку, производят возгорание содержимого камеры. Используется специальный дымосос, служащий для поддержания интенсивного горения и выведения дыма.
  3. Производится грубая и мелкая очистка дыма.
  4. Остаток от процесса горения снимают из контейнера вручную либо с помощью шнека.

Эта установка, выпущенная в 2006 году, подвергается постоянной модернизации. Она реализована в стационарной и мобильной формах.

Современное оборудование для утилизации нефтешламов включает сепараторы и центрифуги, которые позволяют сделать процесс более эффективным и безопасным путем сохранения углеводородов для последующего использования и снижения отрицательного воздействия твердой фазы и т.д.

Наибольшее количество достоинств имеется у современной системы комплексной очистки и переработки нефтяного шлама. Осуществляемый таким образом процесс экологически безопасен, он позволяет получать углеводороды, пригодные для дальнейшего использования, ликвидировать токсичные соединения из среды, осуществлять очистку устаревших резервуаров и т.д. Установка по комплексной очистке быстро окупается, что, несомненно, является еще одним немаловажным достоинством.

Тому, как происходит утилизация нефтешламов в одной из современных установках, посвящено следующее короткое видео.

Утилизация нефтешлама производится разными способами. Но только современная переработка нефтешлама с новым оборудованием обеспечит безопасность для окружающей среды и здоровья людей. Для этого необходимо, чтобы государство разрабатывало разные программы, поощряло предприятия за внедрение новых перерабатывающих  технологий и т.д.

vtorothody.ru

основные способы утилизации и их описание

Переработка и утилизация нефтешламов — это довольно актуальная проблема на сегодняшний день. В нашей стране нефтяные шламы образуются в значительных объемах и лидируют по своему количеству среди прочих разновидностей. Невзирая на это, сейчас еще больше распространены устаревшие методы утилизации этих отходов.

Виды и общее описание

Нефтешламы — это смесь, где в компонентном составе находятся нефтяные продукты, вода, а также механические добавления: песок, тяжелые соли, глина. Количество различных веществ в нефтешламовом составе может отличаться.

Отходы появляются во время технологического процесса переработки нефтешламов, а также при транспортировке и добычи нефти. Эти отходы, которые содержат нефть, опасны для внешней среды.

Появление такого вида шламов происходит во время управляемого процесса, например, при фильтрации нефтепродуктов, и вследствие различных аварий, во время которых происходит утечка нефти.

Разделение отходов на различные виды основано на способах их появления и химическом составе. Существуют такие разновидности нефтешламов:

  1. Образующиеся во время бурения скважин с применением составов, где в основе находится углеводород.
  2. Придонные. Появляются на дне природных водоемов вследствие аварий, которые сопровождаются утечкой нефти.
  3. Грунтовые. Появляются во время попадания нефти на почву при переработке либо после аварий.
  4. Резервуарные. Скапливаются вследствие хранения и перевозки нефти в разных резервуарах.
  5. Появляющиеся вследствие очищения нефтяных продуктов от механических добавок, углеродных соединений, тяжелых солей металлов.

Во время продолжительного скопления нефтешламов их углеродный состав изменяется вследствие таких протекающих процессов, как изомеризация, полимеризация, конденсация.

Утилизация нефтешламов — это проблема, которая сегодня довольно актуальна для нашего государства. Рациональное разрешение этого вопроса сможет оказать благоприятное влияние на экологическую и экономическую обстановку государства.

Вопросы утилизации

Отходы, которые появляются во время работы с нефтяными продуктами, являются опаснейшими поллютантами, которые оказывают отрицательное влияние на экологическую среду. Так как нефтешламы загрязняют воздух, растительный и почвенный покровы, грунтовые воды.

Наверное, любой человек в нашей стране знает, что Российская Федерация — это государство, которое лидирует по количеству переработки и добычи нефти (углеводородное топливо в нашей стране больше преобладает над остальными разновидностями источников энергии). Поэтому появляется множество нефтешламов, которые нуждаются в утилизации. 4−8% нефтяных продуктов теряются в виде загрязнений на любых этапах технологического процесса.

Основной источник шламов — это организации, которые занимаются нефтяной добычей, а также компании по перевозке, организующие транспортировку нефтяной продукции.

Важно: ученые подсчитали, что нефтяные предприятия в России каждый год образуют приблизительно 600 тысяч тонн нефтешлама, а общий объем во всем мире равен 6 миллионам тонн.

Но, невзирая на значительное количество отходов, в нашей стране еще слабо разработаны рациональные методы по переработке шламов. Чаще всего в России используются недорогие варианты утилизации: сжигание и захоронение — что очень отрицательно отражается на состоянии здоровья людей и внешней среде. Потому можно смело сказать о том, что проблемы переработки нефтешламов очень актуальны и нуждаются в быстром решении.

Варианты устранения отходов

У всех компаний, которые производят переработку шлама, обязана быть лицензия на утилизацию. На сегодняшний день утилизация включает несколько самых распространенных методов.

Сжигание нефтешламов

Один из самых распространенных методов утилизации нефтешламов — это сжигание. Эффективность такого способа относительно невелика по определенным причинам:

  • когда вещества подвержены сжиганию, то одновременно с ними испаряется составляющая из углеводорода, которую можно использовать для производственных задач;
  • установки и оборудование для сжигания довольно дорогостоящие, потому в некоторых случаях организация такого процесса нецелесообразна по экономическим причинам;
  • ядовитые газы с легкостью выходят в атмосферу, причиняя непоправимый урон внешней среде.

Сжигание отходов не отличается экономической выгодой ни для внешней среды, ни для непосредственно производства.

Для того чтобы эффективность этого способа увеличилась, а выброс отходов снизился, необходимо предпринять определенные мероприятия, повышающие затраты на переработку отходов.

Влажность сырья обязана быть искусственно увеличена, как правило, необходимо ее повышение до 25%. Все молекулы воды обязаны находиться внутри топливной оболочки, лишь при этом расположении происходит оптимальное горение. Как правило, дополнительную подготовку не выполняют, потому переработка проводится по неудобной и неэффективной технологии.

Накапливание и хранение

Накапливание нефтяных отходов производится в результате невозможности их полноценной и быстрой переработки. Накапливать шлам необходимо в специально оборудованные и герметичные места, к примеру, в бункере. Зачастую они находятся без предварительного сортирования по видам и классу опасности.

В местах, на которых собирается шлам, все происходит естественным способом: процессы окисления, рост и размножение разных патогенных организмов, накопление осадков.

Начинает происходить восстановление всех элементов, но это действие затягивается на очень продолжительное время по причине того, что в окружающей среде не хватает кислорода, а также этот процесс осложняет переизбыток тяжелых солей металлов.

Если шлам хранился продолжительное время, то он по составу отличается от того, который только произведен. Нефтяной шлам, образовавшийся в резервуарах для хранения отходов, имеет отличия от продукта, образовавшегося в очистных ямах.

Процесс фильтрования

Для того чтобы утилизировать нефтяные отходы, достаточно фильтрации. После применения необходимых мероприятий по их очистке материалы зачастую применяются в строительстве. Они широко используются в засыпке дорог и планировке определенных участков. Иногда отфильтрованный нефтяной шлам можно вывезти на свалку, то есть утилизировать как обычный мусор. После применения допустимых способов по очищению и размещения сырья в естественную среду начинает происходить доочистка под воздействием микроорганизмов. Вероятно использование биопрепаратов, если отходы отвозят на специальных полигоны.

Фильтрование отходов выполняется в несколько стадий:

  1. Требуется полное отмывание сырья от лишних компонентов. Процедура производится под воздействием пара, которым нагреваются отходы. При этом плотность разных веществ начинает максимально отличаться, а вязкость нефтешлама получается довольно низкой.
  2. С помощью пузырьков пара нефтяной продукт всплывает и, захватывая конденсат, перемещается в декантатор.
  3. На дальнейшем этапе незначительная часть конденсата сливается, после этого вместо пара используют горячую воду с добавлением газов, весь этот состав начинает выходить через специальные перфорационные трубки.

В результате этих изменений механические примеси быстро смешиваются, что требуется для интенсификации экстрагирования, это также не допускает образования участков застоя в нефтяном шламе.

С помощью чередования этих манипуляций нефтешлам получается максимально чистым, также таким образом можно отходы освободить от многих вредных примесей для внешней среды.

Экологические способы

В этом случае речь идет о выкачке воды из шламов для повторного применения в производственных целях. Во время применения этого способа сточные воды можно использовать для оборотной циркуляции, затем требуется утилизация твердых частиц. Таким образом, можно получить:

  1. Превращение нефтяных шламов в твердые отходы. Этого можно добиться с помощью специально созданных консолидирующих растворов. Эти соединения используются в сельском хозяйстве. Зачастую эти отходы утилизируют на специальных полигонах.
  2. Преобразование шлама в полезные вещества для производственной промышленности. Из них можно выделить парогазы, газы, нефтепродукты.
  3. Использование шламов в производственных целях без значительных переработок. Также они служат составляющими для многих элементов сельского хозяйства.
  4. Разложение отходов на составляющие элементы с помощью использования специальных реакций.

Все вышеперечисленные методы утилизации нефтешламов устарели, потому на сегодняшний день создаются и постепенно начинают использоваться новые способы, позволяющие защитить окружающую среду от токсичного действия происходящих процессов и произвести рециклинг углеводородов.

Эти альтернативные способы состоят в использовании современного и эффективного оборудования.

Используемое оборудование

Перед тем как переходить к современному оборудованию, нужно описать традиционные разновидности установок, которые чаще всего используются во время утилизации отходов.

Таким образом, процедура сжигания проходит в циклонных, надспоевых или камерных печах. Интересным считается турбобарботажный вариант по переработке шламов, при котором применяется барабанная и многоподная топка.

Перед сжиганием отходов, как правило, воды отделяют с помощью фильтрации, отстаивания, сушки, центрифугирования, заморозки. Фильтрацию производят с помощью фильтрационных или ленточных прессов. Для повышения скорости процесса проводят усреднение и смешивание шлама с добавлением разных химических составов.

Примером оборудования, которое используется для сжигания, может являться установка УУН-08. Ее применяют речные и морские порты, а также нефтегазовые компании. Принцип работы установки следующий:

  1. Отходы размещаются в камере сгорания. Здесь шлам смешивается с помощью лопастей и барабанов.
  2. При помощи дизельной горелки воспламеняют содержимое. Применяется специальный дымосос, который служит для поддержки активного горения и вывода дыма.
  3. Выполняется очищение дыма.
  4. Остатки процесса горения удаляют из барабана вручную.

Это оборудование, изготовленное в 2006 году, постоянно подвергается модернизации. Установку можно приобрести в мобильной и стационарной версии.

На сегодняшний день устройства для переработки нефтяных отходов включают в себя центрифуги и сепараторы, которые дают возможность сделать весь процесс безопасным и эффективным за счет сохранения углеродов для дальнейшего применения и уменьшения отрицательного действия твердой фазы.

Больше всего преимуществ имеет современный комплекс очистки нефтешлама. Осуществляемая этим способом процедура экологически безопасна, но при этом дает возможность получить углеводороды, которые пригодны для последующего применения, производить чистку устаревших резервуаров, ликвидировать токсичные вещества из среды и т. д. Оборудование по комплексной чистке быстро окупается, что, безусловно, еще одно важное преимущество.

Нефтешламы — это опасные отходы, потому требуется их обязательная утилизация. Во время выбора любого конкретного метода для их обезвреживания и переработки необходимо позаботиться об обеспечении безопасности проведения работ, а также невозможности попадания токсичных веществ в окружающую среду.

vtothod.ru

Глава 1. Нефтяные шламы

Введение

При добыче, транспортировке и переработке нефти происходит образование и накопление нефтяных шламов. В самом общем виде все нефтяные шламы могут быть разделены на три основные группы в соответствии с условиями их образования: грунтовые, придонные и резервуарного типа. Первые образуются в результате проливов нефтепродуктов на почву в процессе производственных операций, либо при аварийных ситуациях. Придонные шламы образуются за счет оседания нефтяных разливов на дно водоемов, а нефтяные шламы резервуарного типа - при хранении и перевозке нефтепродуктов в емкостях разной конструкции.

В наиболее упрощенном виде нефтяные шламы представляют собой многокомпонентные устойчивые агрегативные физико-химические системы, состоящие главным образом, из нефтепродуктов, воды и минеральных добавок (песок, глина, окислы металлов). Главной причиной образования нефтяных шламов является физико-химическое взаимодействие нефтепродуктов в объеме конкретного нефтеприемного устройства с влагой, кислородом воздуха и механическими примесями. В результате таких процессов происходит частичное окисление исходных нефтепродуктов с образованием смолоподобных соединений. Попадание в объем нефтепродукта влаги и механических загрязнений приводит к образованию водно-масляных эмульсий и минеральных дисперсий. Поскольку любой шлам образуется в результате взаимодействия с конкретной по своим условиям окружающей средой и в течение определенного промежутка времени, одинаковых по составу и физико-химическим характеристикам шламов в природе не бывает [1].

Актуальность темы. Производственная деятельность нефтеперерабатывающих и нефтегазодобывающих предприятий неизбежно оказывает техногенное воздействие на объекты природной среды, поэтому вопросы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов имеют важное значение. Одним из наиболее опасных загрязнителей практически всех компонентов природной среды, поверхностных и подземных вод, почвенно-растительного покрова, атмосферного воздуха являются нефтешламы.

В настоящее время перестройка структуры производства НПЗ направлена в сторону развития безотходных природоохранных технологий, приоритет в финансировании получают проекты, в соответствии с которыми минимизируется количество нефтеотходов, или они повторно и с выгодой используются. Поэтому известные на сегодняшний день практические разработки по технологии утилизации нефтяных шламов, как отечественных, так и зарубежных фирм, в основном направлены на выделение и утилизацию нефти и нефтепродуктов. Оставшаяся после этого сточная вода и твёрдая или полужидкая масса, насыщенная хим.реагентами и углеводородами, практически не утилизируются, хотя по токсичности являются более опасными для окружающей среды.

Поэтому только комплексная переработка и использование отходов в качестве вторичного сырья обеспечивают сохранение природных ресурсов. При этом резко снижается уровень загрязнения окружающей среды.

Цель исследования - физико-химическими методами исследовать нефтяной шлам в лабораторных условиях.

Задачи - определить и установить физико-химические характеристики анализируемого нефтяного шлама ниже перечисленными способами:

- понять типы и сущность происхождения нефтяного шлама, изучить методы его обработки и утилизации.

- предложить методы определения физико-химического состава нефтяного шлама.

- в лабораторных условиях определить и рассчитать качественный и количественный состав нефтяного шлама.

Объектом исследования являются нефтяные шламы, накапливаемые в амбарах, которые представляют собой сложную многофазную гетерогенную среду из смеси окисленных углеводородов (смол, асфальтенов, парафина), песка, растительного слоя земли, воды, солей, различных химических реагентов, использованных в процессах добычи, сбора и подготовки товарной нефти. Накопление и хранение нефтесодержащих шламов в амбарах происходит в течение многих лет. Они занимают существенные площади земли, создают серьезную угрозу окружающей среде, так как проникают в почву, попадают в источники воды, испаряются в атмосферу и являются причиной потери значительного количества углеводородного сырья.

Нефтяные шламы - это устойчивые многокомпонентные агрегатные физико-химические системы, состоящие из нефтепродуктов, минеральных примесей и воды. Причина возникновения нефтяных шламов, это физико-химическое взаимодействие нефти или нефтепродуктов с кислородом, влагой и механическими примесями, в отдельно взятой среде.

1.1 Виды нефтяных шламов

В процессе производственной деятельности при добыче, переработки нефти - сырца, транспортировке образуются нефтяные шламы. В результате взаимодействия с условиями окружающей среды образуется любой шлам и в течение какого-либо промежутка времени одинаковых по физико-химическим характеристикам и составам в природе шламов не бывает.

При многообразии нефтяных отходов (в обобщенном виде) нефтяные шламы могут быть подразделены на три группы согласно условиям их образования:

- Грунтовые (образуются в случаях пролива нефтепродуктов и сырой нефти на почву в процессе производства или аварийных ситуациях).

- Придонные (образуются при оседании разливов нефти на дне водоема).

- Резервуарного типа (образуются при перевозке нефтепродуктов и хранения в емкостях различной конструкции).

- Нефтяные шламы, которые образуются в процессе добычи нефти, являются отдельной группой. Выходящая на поверхность земли из нефтяного пласта (так называемая «дневная поверхность») нефть содержит воду, взвешенные частицы горных пород, растворенные в ней газы и соли. Сырой нефтью называют - нефть, получаемую непосредственно из скважин, которая транспортируется сразу в ближайшие центры переработки нефти. Однако добываемая нефть, в большинстве случаев, проходит промысловую подготовку, зачастую она предназначена для экспорта или для транспортировки на нефтеперерабатывающие заводы, находящиеся в отдаленных от места добычи районах. Все эти примеси вызывают серьезные затруднения при перевозке и переработке нефтяного сырья, коррозию оборудования. Перед транспортированием сырая нефть проходит этап подготовки: из нее удаляется большое количество механических примесей, вода, выпавшие твердые углероды и соли. Впоследствии вода снова закачивается в нефтяной пласт для поддержания давления, а механические примеси с нефтью превращаются в нефтяной шлам [2].

Углеводородный (нефтяной) компонент нефтяных шламов может быть представлен различными соединениями, которые в результате длительного хранения, под действием природных сил, могут преобразовываться в другие соединения за счет процессов конденсации, полимеризации, изомеризации.

1.2 Образование нефтяных шламов

В результате физико-химического взаимодействия нефтяных продуктов в объеме нефтеприемного устройства с влагой, механическими примесями, кислородом воздуха и с материалом резервуарных стенок происходит образование так называемых резервуарных нефтешламов. В результате данных процессов происходит окисление нефтепродуктов и приводит к образованию смолоподобных соединений и коррозии (ржавления) стенок резервуара [7].

В результате исследований соотношение нефтепродуктов в нефтяных шламах резервуарного типа, механических примесей (частицы глины, ржавчины, песка и т.д.) и воды происходит колебание в пределах 5-90% составляют углеводороды, 1-52% - вода, 0,8-65% твердые примеси. Изменение составов нефтяных шламов как и шкала изменения их физико-химических характеристик обширны. Плотность нефтяных шламов в пределах 830-1700 кг/м3, а температура застывания от -3 °С до +80 °С, t вспышки от 35° С до 120 °С. Образование эмульсий типа вода-масло происходит при попадании воды в нефтяные продукты, из-за стабилизации содержания в нефтепродуктах природных стабилизаторов: асфальтенов, парафинов и смол.

Верхний слой нефтяного шлама - это обводненный нефтяной продукт, содержащий до 5% тонкодисперсных примесей, и принадлежит к категории эмульсий «вода в масле». Данный слой содержит 70-80% масел, 7-20% смол, 6-25% асфальтенов, 1-4% парафинов, содержание воды не более 5-8%. Органическая часть недавно образованного верхнего слоя нефтяного шлама по свойствам и составу сходна с хранящимися в резервуарах исходными нефтепродуктами. Данная ситуация типична в расходных резервуарах АЗС.

Небольшой по объему слой, так называемый средний, представляет эмульсию типа «масла в воде». Он содержит 1,5-15% механических примесей и 70-80% воды.

Последующий слой образован отстоявшейся минерализованной водой, плотность которой 1,01-1,19 г/см3.

Придонный слой (донный ил) является твердой фазой, которая включает в себя органики до 45%, твердые механические примеси 52-88%, окислы железа. Донный ил это гидратированная масса, которая содержит до 25% воды [3].

Нефтяные шламы резервуарного происхождения по составу и свойствам принадлежат разным типам, поэтому, в процессе переработки шламов и зачистки применяются различные технологические приемы. Это зависит от физико-механических характеристик нефтяных шламов. Основная часть их состоит из вязких жидкостей с высоким процентом содержания органики и воды и небольшой процент механических примесей. С помощью разнообразных насосов данные шламы легко эвакуируются из отстойников и резервуаров в сборные емкости. По стенкам емкостей образуются, как правило, гелеобразные системы. В случаях, когда внутренние резервуарные покрытия не обладают коррозионностойкой и топливной защитой, в них очень легко образуются нефтяные шламы [4].

studfile.net

Утилизация нефтешламов: технологии переработки на базе УТД-2 - Установка пиролиза УТД

Серьезной проблемой нефтедобывающей отрасли является утилизация нефтешламов, которые образуются в результате практически любой операции по обращению с нефтепродуктами и нефтью. Нефтяные шламы представляют собой устойчивую многокомпонентную физико-химическую смесь нефтепродуктов, воды и механических примесей (глины, песка, продуктов коррозии резервуаров, ила).

По способу образования выделяют несколько групп нефтешламов:

  • придонные – результат взаимодействия нефтяных разливов и дна водоемов;
  • резервуарные – результат физико-химического взаимодействия нефтепродуктов с влагой, воздухом, мехпримесями и стенками резервуаров хранения/транспортировки;
  • грунтовые – образуются при случайных и аварийных разливах нефтепродуктов на почву.

Несмотря на активное развитие природоохранных технологий, на сегодняшний день широко распространено захоронение нефтяных шламов в специальных амбарах, прудах-накопителях, иловых площадках при нефтеперерабатывающих заводах. Миллионы тонн токсичных отходов представляют реальную экологическую угрозу и являются источником постоянного загрязнения почв, грунтовых и подземных вод, а также атмосферного воздуха. Стоит брать во внимание, что существует вероятность вынужденной остановки нефтеперерабатывающих предприятий вследствие переполненности нефтешламовых хранилищ после очистки резервуаров от остатков нефтяных продуктов. При этом дорогостоящее строительство новых нефтешламовых амбаров лишь отодвинет решение проблемы на поздний срок.

Сложности утилизации нефтешламов определяются, в большей степени, неоднородностью и многокомпонентностью смесей. При определении класса опасности нефтешламов не учитывают входящие в их состав многие токсичные и канцерогенные элементы, такие как ионы тяжелых металлов, полиароматические и серосодержащие соединения, легкие ароматические фракции, нафтеновые углеводороды, минеральные и органические соли, ПАВы и прочее.

Рассмотрим в качестве примера резервуарные нефтешламы. В процессе взаимодействия компонентов нефтешламов друг с другом и материалом стенок резервуара образуются смолообразные вещества и ржавчина, как результат окисления нефтепродуктов и металлов. Водно-масляные эмульсии и минеральные дисперсии образуются ввиду попадания в резервуар влаги и механических примесей. Вследствие уникальности условий окружающей среды и периода генерирования шламов в природе невозможно встретить два одинаковых по составу и физико-химическим параметрам нефтешлама.

Исследования показали, что содержание различных компонентов в нефтешламах варьируется в достаточно широких пределах: нефтепродуктов до 60%, воды 90%, твердых примесей 90%. Не стоит забывать, «старые» нефтешламы в результате длительного хранения расслаиваются на фракции с характерными для каждой из них свойствами, что в свою очередь влияет на выбор технологии утилизации.

Помимо предотвращения негативного воздействия на окружающую среду, утилизация нефтешлама может принести предприятию существенную выгоду: цена вопроса определяется качеством и стоимостью продуктов переработки. За тонну утилизируемого отхода можно получить прибыль от продажи выработанного котельного топлива, выход которого, в среднем, составляет 70% от сырья. Поэтому очень важно выбрать экологически безопасный и экономически эффективный способ утилизации нефтешламов.

Способы утилизации и переработки нефтешламов

Существующие методы обращения с отходами нефтяного промысла представлены в таблице.

Способ переработки нефтяного шлама Преимущества Недостатки
Термический
  • понижение класса опасности до безопасного
  • уменьшение объемов отходов
  • получение полезных продуктов
В случае инсинерации – необходимость сложной и дорогостоящей системы очистки дымовых газов, транспортировка к месту инсинерации.
Биологический
  • наименее трудозатратный способ
  • нанесение активного биологического субстрата
  • малая нагрузка на окружающую среду
Жесткие требования по условиям эксплуатации.
Невозможность применения в условиях отрицательных температур, либо при глубоких загрязнениях почв.
Механический
  • переработка на декантерах позволяет экстрагировать 90-95% содержащейся нефти
  • получение концентрата экономит объемы дальнейшей переработки
Дорогостоящее, 100% импортное оборудование, которое требует квалифицированного обслуживания.
Химический получение строительных материалов Затраты на реагенты (полиуретаны, смолы, жидкое стекло, цемент), экологическая нагрузка процесса переработки шлама достаточно велика.
Физико-химический уменьшение нагрузки на окружающую среду в силу нейтрализации шлама и перевода его в малоподвижную форму По сути, отходы остаются на месте, шламовый амбар не ликвидируется.

На сегодняшний день существует эффективная запатентованная отечественная технология утилизации нефтешламов – низкотемпературный непрерывный пиролиз на базе установок термической деструкции УТД-2 производства компании IPEC (ПГ «Безопасные Технологии»).

Пиролиз: технологические этапы утилизации нефтешламов на УТД-2

В основе работы Установки УТД-2 — нагревание нефтесодержащих отходов в условиях дефицита кислорода с последующим разделением, конденсацией и очисткой полученного продукта. Сырье непрерывно подается в пиролизную камеру, где происходит его осушка (в нижней части камеры) и пиролиз (в средней и верхней части камеры). При высокой обводнённости нефтешламов предусмотрен последовательный тандем из двух реакторов: осушки и пиролиза.

Парогазовая смесь из реактора направляется в фильтр пиролизных газов и далее поступает в систему конденсации:

  1. Пиролизный газ очищается от кислых соединений при помощи пропускания через щелочной раствор и подается на вспомогательные горелочные устройства в качестве топлива.
  2. Жидкое пиролизное топливо, полученное в процессе конденсации, сливается в накопительный бак, откуда откачивается в топливную емкость или на склад готовой продукции. По желанию Заказчика может быть установлен дополнительный модуль ректификации с целью увеличения выхода светлых нефтепродуктов в полученном топливе до 90%: бензина и дизельного топлива.
  3. Выгрузка сухого остатка (технического грунта) происходит в автоматическом режиме с помощью шнека. Технический грунт – сертифицированный продукт, который можно использовать при обустройстве дорог и дорожных откосов, рекультивации шламовых амбаров, полигонов и карьеров, а также использовать в качестве антиобледенительного агента.

Таким образом, за счет дооснащения УТД дополнительными технологическими узлами возможна утилизация нефтешламов с учетом широкого разброса компонентного состава и параметров входящего сырья. Оборудование, необходимое для переработки сложных отходов нефтяного промысла, также производится на производственных мощностях IPEC.

Установка утилизации нефтешламов УТД-2 — наилучший способ переработки подобных отходов как с точки зрения экологии, так и за счет экономической выгоды. Экономическая выгода обусловлена не только кондиционными продуктами переработки, но и относительно низким энергопотреблением (до 60 кВт на тонну отходов), а также минимальной потребностью во внешнем топливе за счет выработки собственного пиролизного газа и котельного топлива. Автоматизированная система управления процессом обеспечивает постоянный контроль за всеми технологическими параметрами, управление процессом производится в автоматическом и ручном режиме с пульта оператора.

Пиролизное оборудование УТД‑2 герметично, включая систему выгрузки твёрдого остатка, поэтому его воздействие на окружающую среду минимально, что подтверждено положительным заключением Росприроднадзора (ГЭЭ). Газовые выбросы в атмосферу минимальны и соответствуют экологическим нормам.

Высокая производительность достигается за счет непрерывного цикла переработки нефтяных шламов независимо от их состава. Разработана усовершенствованная система шнеков, способствующая более эффективному перемешиванию сырья в реакторе, и, как следствие, обеспечивающая равномерную теплопередачу по всей поверхности реактора. За счет данной конструктивной модификации значительно повышается производительность установки утилизации нефтешламов при сохранении габаритов стандартного 40-футового контейнера.

На сегодняшний день пиролизные установки производства IPEC эксплуатируются на таких промышленных объектах, как ПАО «НГК «Славнефть» (Куюмбинское НГМ, Красноярский край), ПАО «Лукойл» (Республика Коми), Морского торгового порта Усть-Луга (Ленинградская область), АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» (Вынгапуровское НГМ, ЯНАО), ООО «Газпром бурение» (Термокарстовое НГКМ, ЯНАО), АО «Мессояханефтегаз» (Мессояхское НГКМ, ЯНАО) и др. Лидеры нефтегазовой и нефтехимической отрасли при выборе технологии утилизации нефтяных шламов доверяют специалистам IPEC.

Производственные мощности и качество изготавливаемого оборудования IPEC соответствует международным стандартам СЕ, ASME, EAC, что подтверждено соответствующими сертификатами.

Ознакомиться с модельным рядом УТД-2 можно в каталоге Установок Термической Деструкции.


Статья «Утилизация нефтешламов: технологии переработки на базе УТД-2» опубликована в журнале «ЭКОИНЖ» выпуск № 19, 2019 г.
При использовании материала/любой его части ссылка на авторство и сайт (www.i-pec.ru) обязательна

i-pec.ru

Нефтешламы - это... Что такое Нефтешламы?

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:

  1. Придонные, образующиеся на дне различных водоёмов после произошедшего разлива нефти.
  2. Образующиеся при бурении скважин буровыми растворами на углеводородной основе.
  3. 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).
  4. Резервуарные нефтешламы — отходы, которые образуются при хранении и транспортировке нефти в самых разнообразных резервуарах.
  5. Грунтовые, являющиеся продуктом соединения почвы и пролившейся на неё нефти (причиной этого может быть как технологический процесс, так и авария). Этот вид нефтешламов (загрязненных почв) относится к отходам только после размещения в накопителях отходов или на полигонах для переработки отходов.

Углеводородный (нефтяной) компонент нефтешламов может быть представлен различными соединениями, которые в результате длительного хранения, под действием природных сил, могут преобразовываться в другие соединения за счет процессов конденсации, полимеризации, изомеризации.

Переработка и утилизация нефтешламов — это важная экологическая и экономическая задача.

Ссылки

dic.academic.ru

Что такое нефтешламы?

Нефтешламы – это многокомпонентные физико-химические системы (смеси), состоящие из воды, нефтепродуктов и минеральных добавок (глина, окислы металлов, песок и т.д.).

Виды нефтешламов.

В процессе производственной деятельности при добыче, переработки нефти – сырца, транспортировке образуются нефтешламы. В результате взаимодействия с условиями окружающей среды образуется любой шлам и в течение какого-либо промежутка времени одинаковых по физико-химическим характеристикам и составам в природе шламов не бывает.

При многообразии нефтяных отходов (в обобщенном виде) нефтешламы могут быть подразделены на три группы согласно условиям их образования:

1. Грунтовые (образуются в случаях пролива нефтепродуктов и сырой нефти на почву в процессе производства или аварийных ситуациях).
2. Придонные (образуются при оседании разливов нефти на дне водоема).
3. Резервуарного типа (образуются при перевозке нефтепродуктов и хранения в емкостях различной конструкции).
4. Нефтешламы, которые образуются в процессе добычи нефти, являются отдельной группой. Выходящая на поверхность земли из нефтяного пласта (так называемая «дневная поверхность») нефть содержит воду, взвешенные частицы горных пород, растворенные в ней газы и соли. Сырой нефтью называют – нефть, получаемую непосредственно из скважин, которая транспортируется сразу в ближайшие центры переработки нефти. Однако добываемая нефть, в большинстве случаев, проходит промысловую подготовку, зачастую она предназначена для экспорта или для транспортировки на нефтеперерабатывающие заводы, находящиеся в отдаленных от места добычи районах. Все эти примеси вызывают серьезные затруднения при перевозке и переработке нефтяного сырья, коррозию оборудования. Перед транспортированием сырая нефть проходит этап подготовки: из нее удаляется большое количество механических примесей, вода, выпавшие твердые углероды и соли. Впоследствии вода снова закачивается в нефтяной пласт для поддержания давления, а механические примеси с нефтью превращаются в нефтешлам.

Как образуются резервуарные нефтешламы?

В результате физико–химического взаимодействия нефтяных продуктов в объеме нефтеприемного устройства с влагой, механическими примесями, кислородом воздуха и с материалом резервуарных стенок происходит образование так называемых резервуарных нефтешламов. В результате данных процессов происходит окисление нефтепродуктов и приводит к образованию смолоподобных соединений и коррозии (ржавления) стенок резервуара.
В результате исследований соотношение нефтепродуктов в нефтешламах резервуарного типа, механических примесей (частицы глины, ржавчины, песка и т.д.) и воды происходит колебание в пределах 5-90% составляют углеводороды, 1-52 % - вода, 0,8-65% твердые примеси. Изменение составов нефтешламов как и шкала изменения их физико-химических характеристик обширны. Плотность нефтешламов в пределах 830-1700 кг/м3, а температура застывания от -3С до +80С, t вспышки от 35С до 120С. Образование эмульсий типа вода-масло происходит при попадании воды в нефтяные продукты, из-за стабилизации содержания в нефтепродуктах природных стабилизаторов: асфальтенов, парафинов и смол.

Верхний слой нефтешлама – это обводненный нефтяной продукт, содержащий до 5% тонкодисперсных примесей, и принадлежит к категории эмульсий «вода в масле». Данный слой содержит 70-80% масел, 7-20% смол, 6-25% асфальтенов, 1-4% парафинов, содержание воды не более 5-8%. Органическая часть недавно образованного верхнего слоя нефтешлама по свойствам и составу сходна с хранящимися в резервуарах исходными нефтепродуктами. Данная ситуация типична в расходных резервуарах АЗС.

Небольшой по объему слой, так называемый средний, представляет эмульсию типа «масла в воде». Он содержит 1,5-15% механических примесей и 70-80% воды.

Последующий слой образован отстоявшейся минерализованной водой, плотность которой 1,01-1,19 г/см3.

Придонный слой (донный ил) является твердой фазой, которая включает в себя органики до 45%, твердые механические примеси 52-88%, окислы железа. Донный ил это гидратированная масса, которая содержит до 25% воды.

Нефтешламы резервуарного происхождения по составу и свойствам принадлежат разным типам, поэтому, в процессе переработки шламов и зачистки применяются различные технологические приемы. Это зависит от физико-механических характеристик нефтешламов. Основная часть их состоит из вязких жидкостей с высоким процентом содержания органики и воды и небольшой процент механических примесей. С помощью разнообразных насосов данные шламы легко эвакуируются из отстойников и резервуаров в сборные емкости. По стенкам емкостей образуются, как правило, гелеобразные системы. В случаях, когда внутренние резервуарные покрытия не обладают коррозионностойкой и топливной защитой, в них очень легко образуются нефтешламы.

Использованная литература: статья «ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ НЕФТЕШЛАМОВ РЕЗЕРВУАРНОГО ТИПА», авторы: доктор физико-математических наук, И. А. Карпухин, С. Е. Мойзис. В. С. Владимиров, доктор технических наук, Д. С. Корсун.

www.larn77.ru

Нефтешламы - общее описание проблемы.

Нефтяные шламы (нефтешламы) это такой тип отходов промышленности, который, в стране зависимой от производства, транспортировки и переработки нефти представляет огромную опасность для окружающей среды. Переработка нефтешламов относится к приоритетным задачам современности, но к сожалению большая часть нефтешламов по прежнему подвергается захоронению.

Нефтешламы, образующиеся при добыче, транспортировке и переработке нефти представляют собой сложные физико-химические смеси из нефтепродуктов, механических примесей из глины, песка и окислов металлов разбавленных водой. При этом соотношение элементов смеси в нефтешламах может быть самым разнообразным.

Так же причиной образования нефтешламов могут быть производственные ошибки или аварии, сопровождающиеся разливами нефти. В этом случае, особенно при позднем обнаружении или больших масштабах разлива окружающей среде наносится серьезный ущерб.

Основной загрязняющий компонент нефтешламов - углеводороды и сера в различных соединениях. Эти компоненты в процессе длительного хранения и под действием внешних факторов, способны преобразовываться в другие соединения.

В зависимости от причин образования нефтешламов и их физико-химического состава они подразделяются на несколько видов:

  1. Придонные нефтешламы, образующиеся на дне водоёмов после разлива нефти.
  2. Нефтешламы образующиеся при бурении скважин с использованием буровых растворов на углеводородной основе.
  3. Нефтешламы образующиеся при добыче и очистке нефти от содержащихся в ней солей, твёрдых углеводородов и механических примесей.
  4. Резервуарные нефтешламы, образующиеся на их стенках и днищах при хранении и транспортировке нефти.
  5. Грунтовые нефтешламы, образующиеся в результате контакта нефти с почвой.

Переработка нефтешламов

Переработка нефтешламов, а так же их утилизация - это важная экологическая и экономическая задача современности. К сожалению сложившаяся ситуация в области обращения с отходами несет риск опасного загрязнения окружающей природной среды и создания угрозы здоровью человека.

Лишь незначительная часть из общего объема образуемых отходов так или иначе поступают на переработку, а остальные отправляются на свалку, как бы красиво это не называлось. И самих специально обустроенных мест, предназначенных для размещения производственных отходов имеется меньше, чем установленных ежегодных норм накопления отходов.

Поэтому промышленные предприятия вынуждены накапливать и хранить нефтешламы просто на своей территории. Скапливание нефтешламов на производственных территориях, плохо приспособленных для этих целей так же может привести к интенсивному загрязнению почвы, воздуха и грунтовых вод.

Экономическая целесообразность переработки нефтешламов, точнее ее отсутствие так же имеет существенное влияние на работу предприятия. На многих предприятиях объемы образования нефтешламов ниже минимальных мощностей типовых установок переработки, выпускаемых промышленностью. Для, того чтобы сдвинуть дело с мертвой точки есть два пути. Это выход за рамки отдельного предприятия на региональный уровень и строительство установок по переработке отходов нескольких предприятий. Либо создание установок малой производительности.

Поэтому первоочередной задачей видится поиск эффективных средств и методов переработки и обезвреживания отходов, а так же организация и обеспечение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок таких установок.

Выбор способа переработки и обезвреживания нефтешламов зависит от их состава и количества содержащихся в шламе нефтепродуктов. Выделим основные способы:

  • термические методы обезвреживания нефтешламов, например
    • сжигание нефтешламов в виде водных эмульсий и последующее использование выделяющегося тепла и газов;
  • химические методы обезвреживания нефтешламов, например
    • отверждение нефтешламов специальными препаратами для дальнейшего использования в других отраслях, или захоронения;
  • физико-химические методы переработки нефтешламов, такие как
    • обезвоживание или сушка нефтешламов с возвратом нефтепродуктов в производство, воды в оборотную циркуляцию и захоронение неперерабатываемых твердых остатков;
    • переработка нефтешламов на газ и парогаз, в нефтепродукты;
    • физико-химическое разделение нефтешламов на составляющие для последующего использования.
  • методы биологической переработки нефтешламов;
  • использование нефтешламов в исходном виде в качестве сырья для других отраслей;

Термические методы переработки нефтешламов

Термический метод обезвреживания нефтешламов достаточно эффективен, но не всегда экономически рентабелен. Он позволяет перерабатывать нефтешламы силами предприятий с использованием компактных установок небольшой производительности. Это могут быть вращающиеся барабанные печи, печи с кипящим слоем теплоносителя, топки с использованием форсунок, топки с барботажными горелками.

Термический метод позволяет сжигать не только нефтешламы, но и загрязненные фильтры, промасленную ветошь, твердые бытовые отходы. При сжигании нефтешламов образуются вторичные отходы 4-го класса опасности, которые подлежат захоронению. При этом объем вторичных отходов может составить 1/10 от перерабатываемых нефтешламов.

Химические методы переработки нефтешламов

Химические методы переработки нефтешламов предназначены для получения продуктов, пригодных для использования в строительстве, строительстве дорог, сооружении земляных насыпей. С экономической точки зрения химическое обезвреживание нефтешламов более выгодно термическое.

С точки зрения эксплуатации технология химического обезвреживания нефтешламов также имеет определенные преимущества по сравнению с термическим методом. Например установки для переработки могут быть мобильными, а значит не требующими строительства собственных зданий.

Другие методы и особенности переработки нефтешламов

Поскольку отдельные методы переработки нефтешламов не всегда дают должный эффект, используются комплексные физико-химические схемы. Особенно это необходимо в случае нефтешламов продолжительного хранения, стабильность которых выше. Комплексные схемы переработки нефтешламов могут включать в себя отстаивание, флотацию, дегазацию, кондиционирование, осушку, обработку препаратами, уплотнение, разделение. На заключительной стадии и для обработки остатков могут подключаться и термические методы.

Биологический метод переработки нефтешламов наиболее экологичен, но область его применения сильно ограничена. Биологические методы применяются при очистке емкостей и резервуаров от нефтепродуктов, загрязненной нефтью земли и поверхности воды.

Таким образом переработка нефтяных шламов это актуальная задача и с точки зрения охраны окружающей среды и как источник вторичных материальных ресурсов для получения полезных композиционных материалов.

Приглашаем к сотрудничеству

www.mpoltd.ru

Способ переработки нефтяных шламов | Статья в журнале «Молодой ученый»

В настоящее время перестройка структуры производства НПЗ направлена в сторону развития безотходных природоохранных технологий, приоритет в финансировании получают проекты, в соответствии с которыми минимизируется количество нефтеотходов, или они повторно и с выгодой используются.

Нефтяные шламы могут занимать огромные объемы и площади, например, только в НГДУ «Туймазанефть» АНК «БашНефть» ежегодно образуется около 8 000 т нефтешламов, которые при отсутствии технологии их обезвреживания являются источниками загрязнения окружающей среды. При очистке только одного нефтяного резервуара объемом 5 000 м3 образуется около 200 м3 нефтешлама.

Проблема ликвидации отходов, накопленных в результате деятельности предприятий нефтегазового комплекса, стоит сегодня достаточно остро, что в первую очередь связано с существенным ростом объемов производства. Разработка эффективных способов утилизации сделает возможным превращение вредных для окружающей среды соединений в ценные и безопасные продукты.

Большинство проектов по утилизации подобных шламов не дают должного эффекта из-за неправильно подобранного оборудования, химических реагентов или незнания природы самих шламов.

Переработка нефтесодержащих отходов представляет собой сложную техническую и технологическую задачу обусловленную, прежде всего устойчивостью нефтяной эмульсии, значительным содержанием механических примесей, неоднородностью перерабатываемого сырья, и направлена на разделение его на углеводородную часть, воду и механические примеси. Водоэмульсионный слой с низким содержанием нефтепродуктов и механических примесей возможно перерабатывать как нефтеэмульсионный слой, также можно отводить его на очистные сооружения, подвергать термическому разложению, закачивать в нефтеносные слои.

Переработка осадочного слоя представляет собой сложную задачу, т. к. он содержит большое количество механических примесей, выделение нефтепродуктов из этого экономически нецелесообразно, к тому же необходимо достижение нормативных допустимых уровней содержания нефтепродуктов в обезвреженном грунте. К осадочному слою близки по свойствам нефтезагрязнённые грунты, образующиеся в результате аварийных разливов нефтепродуктов, а также твёрдая фаза, образующаяся при переработке нефтеэмульсионного слоя нефтешламов и требующая дополнительного обезвреживания.

Рис.1. Схема последовательного соединения гидроциклонов

Данный способ относится к нефтепереработке и может быть использован на нефтеперерабатывающих, нефтедобывающих предприятиях, а также на нефтяных базах. Нефтяной шлам изготовили путем его разбавления (при необходимости нефтью) с доведением содержания нефти в исходном шламе не менее 20 мас. %, подогрева шлама с помощью паровых нагревателей и одновременным прямым впрыском части пара и обеспечением гомогенности шлама путем принудительной его циркуляции.(Рис.1.) Затем подготовленный шлам подаётся насосом в гидроциклонную установку, механически разделяется шлам на фазы различной плотности — нефтяную, водную и твердую с последующим отстоем нефтяной фазы и ее возвратом в сырьевые резервуары нефтеперерабатывающего предприятия для последующей переработки, а также раздельным удалением водной и твердой фаз. Для облегчения механического центробежного разделения нефтяного шлама на фазы различной плотности в нефтяной шлам в процессе его подготовки могут добавлять флокулянты.

В качестве флокулянтов могут использовать деэмульгаторы, причем добавление флокулянтов осуществляют с помощью дозирующих насосов.

Используются нефтяной шлам из прудов-накопителей или нефтяной шлам, образующийся в процессе механической очистки сточных нефтесодержащих вод, а также нефтяной шлам, образующийся в нефтяных резервуарах при их очистке.

Для подогрева нефтяного шлама в качестве части пара используются пар, получаемый в парогенераторах путем сжигания содержащегося в нефти попутного газа, выделяемого в процессе термической обработки нефти, или в результате термодеструктивных процессов, протекающих при переработке нефти или промежуточных продуктов, топливно-технологического газа, который подают в сеть с температурой преимущественно 50–70°С и давлением преимущественно 3–5 кг/см2. Перед сжиганием газ подогревают до температуры не ниже 100°С. Преимущественно 15–40 % газа сжигают в парогенераторе, а 60–85 % — в технологических установках. Технический результат заключается в сокращении энергоемкости, снижении себестоимости выпускаемой продукции путем обеспечения возможности использования пара собственной выработки и снижении вредных выбросов в районе нефтеперерабатывающего предприятия и улучшении экологической обстановки в регионе.

Предлагаемая технологическая система позволяет работать со всеми видами нефтешламов, содержащих наряду с водой и твердыми частицами как легкие углеводороды («плавающий» нефтешлам), так и тяжелые углеводороды (донные осадки). Помимо утилизации шламов из прудов-шламонакопителей, по заданию Заказчика система может быть рассчитана так же на утилизацию других видов загрязненных нефтью твердых продуктов, таких как «замазученные» земли аварийных проливов нефти на рельеф и донные шламовые отложения резервуаров хранения сырой нефти.

Литература:

1.      Переработка нефтяных и газоконденсатных шламов. Методология и результаты. М.Маркаров, А. Нуридинов. Сыктивкар. Экоальянс. 2000.

2.      Бикчентаева А. Г., Десяткин А. А., Ахметов А. Ф., Ахметшина М. Н. Разделение углеводородной эмульсии с водной дисперсной фазой путём добавления мазута // Наука и технология углеводородных дисперсных систем: Материалы II Международного симпозиума. — Уфа: Реактив, 2000. — Т.2.-С.93–94.

3.      Ю. К. Молоканов. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. Москва. Химия. 1980. — 407 с.

4.      Гречко А. В. Современные методы термической переработки твердых бытовых отходов.// Пром. энергетика. 2006. № 9.

moluch.ru

Что такое нефтешламы?

Нефтешламы – это многокомпонентные физико-химические системы (смеси), состоящие из воды, нефтепродуктов и минеральных добавок (глина, окислы металлов, песок и т.д.).

Виды нефтешламов.

В процессе производственной деятельности при добыче, переработки нефти – сырца, транспортировке образуются нефтешламы. В результате взаимодействия с условиями окружающей среды образуется любой шлам и в течение какого-либо промежутка времени одинаковых по физико-химическим характеристикам и составам в природе шламов не бывает.

При многообразии нефтяных отходов (в обобщенном виде) нефтешламы могут быть подразделены на три группы согласно условиям их образования:

1. Грунтовые (образуются в случаях пролива нефтепродуктов и сырой нефти на почву в процессе производства или аварийных ситуациях).
2. Придонные (образуются при оседании разливов нефти на дне водоема).
3. Резервуарного типа (образуются при перевозке нефтепродуктов и хранения в емкостях различной конструкции).
4. Нефтешламы, которые образуются в процессе добычи нефти, являются отдельной группой. Выходящая на поверхность земли из нефтяного пласта (так называемая «дневная поверхность») нефть содержит воду, взвешенные частицы горных пород, растворенные в ней газы и соли. Сырой нефтью называют – нефть, получаемую непосредственно из скважин, которая транспортируется сразу в ближайшие центры переработки нефти. Однако добываемая нефть, в большинстве случаев, проходит промысловую подготовку, зачастую она предназначена для экспорта или для транспортировки на нефтеперерабатывающие заводы, находящиеся в отдаленных от места добычи районах. Все эти примеси вызывают серьезные затруднения при перевозке и переработке нефтяного сырья, коррозию оборудования. Перед транспортированием сырая нефть проходит этап подготовки: из нее удаляется большое количество механических примесей, вода, выпавшие твердые углероды и соли. Впоследствии вода снова закачивается в нефтяной пласт для поддержания давления, а механические примеси с нефтью превращаются в нефтешлам.

Как образуются резервуарные нефтешламы?

В результате физико–химического взаимодействия нефтяных продуктов в объеме нефтеприемного устройства с влагой, механическими примесями, кислородом воздуха и с материалом резервуарных стенок происходит образование так называемых резервуарных нефтешламов. В результате данных процессов происходит окисление нефтепродуктов и приводит к образованию смолоподобных соединений и коррозии (ржавления) стенок резервуара.
В результате исследований соотношение нефтепродуктов в нефтешламах резервуарного типа, механических примесей (частицы глины, ржавчины, песка и т.д.) и воды происходит колебание в пределах 5-90% составляют углеводороды, 1-52 % - вода, 0,8-65% твердые примеси. Изменение составов нефтешламов как и шкала изменения их физико-химических характеристик обширны. Плотность нефтешламов в пределах 830-1700 кг/м3, а температура застывания от -3С до +80С, t вспышки от 35С до 120С. Образование эмульсий типа вода-масло происходит при попадании воды в нефтяные продукты, из-за стабилизации содержания в нефтепродуктах природных стабилизаторов: асфальтенов, парафинов и смол.

Верхний слой нефтешлама – это обводненный нефтяной продукт, содержащий до 5% тонкодисперсных примесей, и принадлежит к категории эмульсий «вода в масле». Данный слой содержит 70-80% масел, 7-20% смол, 6-25% асфальтенов, 1-4% парафинов, содержание воды не более 5-8%. Органическая часть недавно образованного верхнего слоя нефтешлама по свойствам и составу сходна с хранящимися в резервуарах исходными нефтепродуктами. Данная ситуация типична в расходных резервуарах АЗС.

Небольшой по объему слой, так называемый средний, представляет эмульсию типа «масла в воде». Он содержит 1,5-15% механических примесей и 70-80% воды.

Последующий слой образован отстоявшейся минерализованной водой, плотность которой 1,01-1,19 г/см3.

Придонный слой (донный ил) является твердой фазой, которая включает в себя органики до 45%, твердые механические примеси 52-88%, окислы железа. Донный ил это гидратированная масса, которая содержит до 25% воды.

Нефтешламы резервуарного происхождения по составу и свойствам принадлежат разным типам, поэтому, в процессе переработки шламов и зачистки применяются различные технологические приемы. Это зависит от физико-механических характеристик нефтешламов. Основная часть их состоит из вязких жидкостей с высоким процентом содержания органики и воды и небольшой процент механических примесей. С помощью разнообразных насосов данные шламы легко эвакуируются из отстойников и резервуаров в сборные емкости. По стенкам емкостей образуются, как правило, гелеобразные системы. В случаях, когда внутренние резервуарные покрытия не обладают коррозионностойкой и топливной защитой, в них очень легко образуются нефтешламы.

Использованная литература: статья «ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ НЕФТЕШЛАМОВ РЕЗЕРВУАРНОГО ТИПА», авторы: доктор физико-математических наук, И. А. Карпухин, С. Е. Мойзис. В. С. Владимиров, доктор технических наук, Д. С. Корсун.

larn32.ru


Смотрите также