книги / Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Комплексная установка по переработке нефтя­ ных шламов (КУПНШ) включает в себя установку по переработке жидких нефтешламов и установку по промывке загрязненных нефтью почв и грунтов и пульпообразных нефтешламов. Установка изго­ тавливается на заводе «Нефтемаш» в блочно­ модульном исполнении, комплектуется стандартным оборудованием, используемым в нефтяной про­ мышленности: виброситами, гидроциклонами, илоотделителями, центрифугой, шламовыми насосами.

Очистка органическими биоразлагаемы ми продуктами (ОБП) с помощью мобильной уста­ новки на базе стандартного автобетоносмесителя (рис. 6.43). Выбор продукта, в частности препарата ОБП-9800 различной модификации, его концен­ трация определяются степенью загрязненности грунта и характеристиками загрязняющего нефте­ продукта (легкая или тяжелая нефть, мазут, нефте­ шламы и др.).

Мобильная установка на базе стандартного автобетоносмесителя состоит из шасси базового автомобиля, рамы, передней и задней опор, пере­ мешивающего барабана, бака для раствора ОБП, насосной системы, разгрузочных лотков, системы управления и контроля. Базовые автомобили — МАЗ, КамАЗ.

Основные технические характеристики установки представлены в табл. 6.81.

В перемешивающий барабан из бака 2 перели­ вается 2 м3 водного раствора выбранного ОБП.

Взависимости от степени загрязненности грунта

ивида загрязняющего нефтепродукта температура раствора может повышаться до 60 °С. Затем в бара­ бан загружается 1 м3 загрязненного грунта (земли, щебня, песка, и т. п.). Время очистки при переме­ шивании в зависимости от степени загрязненности

ивида загрязняющего нефтепродукта может состав­ лять от 10 до 30 мин.

После перемешивания смесь отстаивается до расслоения фаз грунт— раствор ОБП— нефте­ продукт (10-20 мин). Нефтепродукт удаляется

споверхности раствора насосом и перекачивается

вспециальную емкость. Затем из барабана раствор ОБП откачивается в бак 2 и далее используется многократно. Грунт после отделения жидких фракций может дополнительно для повышения его качества обрабатываться продуктом ОБП -1188, после чего выгружается из барабана и возвраща­ ется в оборот.

Полученные на установках фракционирования осадок и вода доочищаются; осадок с содержанием нефти менее 5 % может быть в дальнейшем пере­ работан с помощью нефтеокисляющих бактерий. Доочистка воды с небольшим содержанием нефте­ продуктов и взвешенных веществ (соответственно 3 и 10 мг/дм3) перед ее сбросом в рыбохозяйствен­ ный водоем или на землю (концентрация нефте­ продуктов в воде при этом должна быть не более 0,05 мг/л) осуществляется на специальной установке. Установка оснащена отстойником с тонкослойными элементами и фильтром. В качестве фильтрующей загрузки используются сорбенты. Фильтрующая загрузка находится в кассетах, которые распола­ гаются горизонтально. Кассеты сменные. Один цикл фильтрации составляет 1-1,5 года.

Переработка по технологии SEPS. Процесс основан на эффекте гидроциклона, коалесценции и вакуумного отпаривания углеводородной части.

На флюидизационной установке SEPS-MK-IV за счет гидроциклонного эффекта и действия грави­ тационной силы, обусловленной разницей в плот­ ностях компонентов, коалесценции, температуры и вакуума происходит разделение углеводородного шлама на три выделяемые фазы:

•нефтяную с качеством, позволяющим перера­ батывать ее по обычной схеме (общее содержание воды и механических примесей не более 1 %);

•водную с качеством, позволяющим направить

еев систему закачки в скважины;

•твердую с качеством, позволяющим исполь­ зовать ее как строительный балласт на месте.

Производительность флюидизационной установки SEPS-MK-IV по перерабатываемому нефтешламу

составляет 10-50 м /ч и зависит от его состава и загрязненности. Передвижная флюидизационная установка SEPS-MK-IV смонтирована на шасси. Габаритные размеры в походном положении: длина 16 м, ширина 2,86 м, высота 4,57 м, общая масса — около 23 т.

Время запуска комплекса зависит от подготовки площадки и вспомогательного оборудования. Для выхода на режим устойчивой работы требуется 1,0—1,5 ч после запуска. Через 145-150 ч работы установку останавливают на пропарку. Пар подают обратным ходом через установку в течение 12 ч. Для работы флюидизационной установки SEPS- MK-IV в автономном режиме используются:

• парогенератор производительностью 5 т/ч при температуре до 185 °С и давлении 0,7-1 МПа;

•дизель-генератор с гидронасосом мощностью 125 кВт;

•гидроприводной насос забора шлама с подачей до 50 м3/ч (требуется также техническая вода).

Нефтесодержащие отходы подаются насосом под давлением в флюидизационную установку SEPS-MK-IV через вертикальный теплообменник. Далее нефтешлам, подогретый в теплообменнике до 90-135 °С, впрыскивается тангенциально под давлением 0,16-0,2 МПа в камеру первичного раз­ деления, почти целиком заполненную горячей водой. Угол ввода нефтешлама вместе с паром обеспечивает создание эффекта удара о стенки цилиндрического аппарата и вращение попадаю­ щего продукта на высокой скорости по принципу трубки Вентури. Эффект гидроциклона, возникаю­ щий в цилиндрической камере, является главным фактором в выделении неуглеводородных компо­ нентов из нефтешлама. Из-за разницы в плотности твердые механические примеси остаются за преде­ лами вихря, нефть движется к его центру, а большая часть воды находится на границе раздела между твердым шламом и нефтью.

Через соединительную трубку нефть из вихря поднимается в колонну обезвоживания и седимен­ тации. В колонне она проходит через установлен­ ные конические перфорированные пластины, где

происходит дополнительное разделение нефти

иводы. Выделенная из колонны вода падает на ее дно, откуда рециркулирует в установку либо выво­ дится из процесса. Очищенный нефтепродукт выводится через боковую верхнюю часть колонны

ивакуумную камеру в испаритель флюидизационной

установки, а затем в резервуар-накопитель или

вдействующий резервуар для хранения сырой нефти.

Вверхней части колонны над отверстием вывода восстановленного нефтепродукта находится вакуум­ ная рекуперационная камера, в которой вода, выведенная из нефтяной фазы, существует в виде пара, создавая практически инертную атмосферу под вакуумом. Любые летучие нефтепродукты, содержащиеся в изначальном сырье, засасываются через эту камеру и конденсатор в вакуумный аппарат, в котором конденсируются и содержатся под вакуумом. Твердый осадок выпадает из камеры первичного разделения в нижнюю вакуумную камеру фильтрации. Тугоплавкие УВ, содержащиеся

визначальном сырье, которые были разжижены и не поднялись в верхнюю колонну, выпадают

вместе с твердым осадком. Это в основном битумо­ образные и асфальтеновые УВ с высокой темпера­ турой вспышки. В вакуумной камере они подвер­ гаются отпарке паром с последующей сушкой под вакуумом. Уровень осадка в камере определяется по выключению световой индексации датчика. При заполнении камеры фильтровальная и сушиль­ ная камеры изолируются от камеры первичной сепарации при помощи верхней клиновой задвижки. Водная фаза выводится под вакуумом через фильт­ рующую среду, где задерживаются оставшиеся мелкие частицы.

Твердый осадок с незначительным содержанием УВ (3-5 %), преимущественно представленных высокомолекулярными парафинами с высокой температурой плавления, выгружается на поддон в виде горячей влажной массы, которая быстро высыхает на воздухе, превращаясь в сыпучий продукт. Последний можно использовать как ком­ понент дорожно-строительного материала. Вода, выводимая под вакуумом при осушке осадка, вре­ менно находится в вакуумной емкости. После окон­ чания фазы разгрузки ее перекачивают в камеру фильтрации и осушки, при необходимости попол­ няют перед открытием изолирующего клапана для повторения процесса сепарации.

О тм ы в с механическим перемешиванием. Технологию используют для очистки грунта и щебня от тяжелых металлов и нефтепродуктов. Фирма «RAIL-PRO» (г. Хилверсюм, Голландия) произво­ дит очистку промывкой водой щебеночного бал­ ласта железнодорожных путей от нефтепродуктов и тяжелых металлов. На заводе очищают до 95 % балласта Голландии и до 60% балласта Дании; 12 % очищенного балласта с размером фракций 3264 мм возвращается в технологический процесс восстановления балластной призмы, 70 % с разме­ ром фракций 4-3 и 0,5-4 мм продают строитель­ ным организациям. Фракция размером менее 0,5 мм, аккумулирующая практически все загрязнения (нефтепродукты и соли тяжелых металлов), отправляется на полигон для захоронения.

Технология механической промывки грунтов водой разработана фирмой «LURGI AG» (г. Франкфурт- на-Майне, Германия). Вначале грунт измельчают в дробильной установке до размеров кусков менее 100 мм и вместе с тонкой фракцией подают в про­ мывной барабан. В промывном барабане за счет трения и ударов частиц друг о друга нефтепродукты

и соли тяжелых металлов переходят в жидкость. После рассева промытого материала грубодисперс­ ную фракцию повторно промывают в барабане. Тонкую фракцию грунта (10-30% ) обезвоживают

вгидроциклоне. Промывные воды очищают во фло­ таторе и используют вновь.

Нефтеперерабатывающее предприятие «Шэрыкз» (г. Салават, Башкортостан) разработало технологию промывки загрязненных грунтов. Песчаные загряз­ ненные нефтью почвы промывают растворами ПАВ,

вкачестве которых применяют ОП-Ю или оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК). Соотно­ шение грунт: 0,02% раствор ОП-Ю равно 1 16, степень очистки — 99,2 %. При очистке дерново­ карбонатных почв от нефтепродуктов 0,02% рас­ твором ОП-Ю при соотношении грунт: раствор, равном 1 : 30, степень извлечения составляет 93,5 %. После очистки грунт или почва возвращаются для рекультивации.

Для очистки несвязанных грунтов (песка, щебня) от нефтепродуктов и фенолов в Научно-исследо­

вательском центре «Экология» МПС России (г. Новосибирск) разработана технология, изготов­ лена и размещена на двух железнодорожных плат­ формах мобильная установка, основанная на рота­ ционном принципе перемешивания загрязненного грунта и раствора ПАВ в воде.

Отмыв с помощью ПАВ. Новые технические моющие средства (ТМС), разработанные компанией «Чистый мир», позволяют отделять углеводород­ ные соединения нефтепродуктов от разных мате­ риалов. Принцип действия ТМС основан на созда­ нии расклинивающего эффекта: нефтяные загряз­ нения отрываются от поверхности и переводятся в раствор, а также на высокой деэмульгирующей способности, обеспечивающей легкое разделение моющего средства и нефтепродукта. Моющее сред­ ство не вступает в химическую реакцию с нефте­ продуктами, обладает антикоррозионными свой­ ствами, может многократно применяться при ис­ пользовании в оборотном цикле, обладает малой степенью токсичности.

Основные преимущества технологии:

•существенно меньшие по сравнению с извест­ ными технологиями энергопотребление (в 4 -6 раз)

иводопотребление (в десятки раз);

•замкнутый характер технологического процесса;

•отсутствие химического взаимодействия и хими­ ческого воздействия рабочего раствора на нефте­ продукты, грунты и материалы конструкций;

•возможность многократного использования моющего раствора;

•значительно меньшее время выполнения работ по очистке объектов;

•исключение ручного труда в процессе мойки;

•экологическая, а также пожаро- и взрывобезопасность;

•отсутствие отходов, требующих размещения

вочистных сооружениях или на спецполигонах;

•отсутствие технологических выбросов и сбро­ сов газовоздушных, жидких и твердых сред;

•полное извлечение нефтепродукта с сохране­ нием его качества и возможности его дальнейшего

использования по назначению или в товарообороте;

• безвредное производство для обслуживающего персонала и окружающей среды.

Технология с применением ТМС реализована в установках контейнерного типа для очистки (мойки) грунтов МКОН-1; производительность их 10-20 м3/ч.

Создан мобильный технологический комплекс, предназначенный для сбора, регенерации нефте­ загрязненного грунта, нефтешламов, сборов раз­ ливов нефти, переработки замазученных грунтов, грунтов амбаров, могильников, для восстановле­ ния плодородия почвы с сохранением исходного содержания гумуса в пределах 30-^0 % с глубин­ ной очисткой почвы до остаточного содержания нефтяных компонентов в пределах 1 масс. %.

Мобильный комплекс имеет блочно-модульный тип исполнения и включает:

•модуль подачи грунтов и твердой фазы на регенерацию, имеющий в составе заборный бункер

итранспортер (шнековый);

•модуль по регенерации грунтов и шламов, состоящий из барабанной печи, теплообменникаконденсатора, отстойника, устройства разделения

пара и водонефтяной смеси, системы получения

иподачи греющих газов;

•модуль отгрузки очищенных грунтов и твер­

дой фазы нефтешламов, состоящий из бункера

итранспортера (шнекового);

•блок временного хранения собранной нефти

иводы;

•систему автоматического управления ком­

плексом;

• систему автономного энергоснабжения (дизель­ ную электростанцию).

Сбор и транспортировка нефтезагрязненного грунта и нефтешламов производятся с использо­ ванием обычных типов строительно-дорожной техники.

Техническая характеристика комплекса пред­ ставлена в табл. 6.82.

Загрязненные почвогрунты или нефтешламы подающим модулем (при необходимости через центрифугу) направляются во вращающуюся бара­ банную печь изотермической десорбции нефте­ продуктов. В печи имеются две зоны: зона нагрева и испарения, где происходит нагрев сырья и пода­ ваемой воды, испарение воды и большей части нефтепродуктов, и зона десорбции, где при задан­ ной температуре 400-500 °С (в зависимости от типа сырья) происходит более полное удаление нефтепродуктов. Нагрев печи осуществляется топочными газами, подаваемыми в рубашку печи из горелочного устройства. Температура топочных газов составляет 700-800 °С. Топочные газы после печи сбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Во внутреннюю герметичную полость печи наряду с сырьем подаются вода и парогазовая смесь, циркулирующая по контуру печь— холодиль­ ник— печь. Очищенные от нефтепродуктов почво­ грунты и твердая фаза нефтешламов выводятся из печи и отгружаются для дальнейшего использова­ ния. Парогазовая смесь, содержащая пары воды, десорбированную с почвогрунтов и нефтешламов часть нефтепродуктов, продукты термического разложения и пиролиза органического вещества почв, нефтепродуктов и прочих органических и неорганических компонентов сырья, поступает в воздушный конденсатор-холодильник. Темпера­ тура охлаждения составляет 110-150 °С. В конден­ саторе происходит конденсация углеводородной фазы и других органических веществ парогазовой смеси без конденсации паров воды. Пары воды, несконденсированная часть органических и неор­ ганических соединений и конденсат нефтепродуктов поступают в блок разделения паровой и жидкой фаз. Из блока разделения фаз нефтяной конденсат поступает в резервуар-отстойник, а паровая смесь с указанной температурой охлаждения направля­ ется в циркуляционный контур. Избыточное коли­ чество паров воды и не сконденсированных в холо­ дильнике газов, непрерывно образующихся в ходе проведения процесса паротермической десорб­ ции, сбрасываются из замкнутого циркуляционного

контура в горелочное устройство, где происходит дожигание органических веществ. Резервуар выпол­ няет роль как отстойника для расслоения нефтяной фракции и воды при поступлении в него паро­ нефтяной эмульсии после центрифугирования, так и сборника нефтяного конденсата из конденсаторахолодильника. Нефть и вода из резервуараотстойника в небольшом количестве подаются

в горелочное устройство и печь, а избыток нефти и воды поступает в емкости-накопители.

Эксплуатационно-технические характеристики технических средств, реализующих замкнутые без­ отходные технологии очистки (мойки) объектов от углеводородных (нефтяных) загрязнений с приме­ нением ТМС холдинговой компании «Чистый мир», представлены в табл. 6.83.

Флотация

Сущность способа состоит в аэрировании очи­ щаемой суспензии пузырьками воздуха. К пузырь­ кам прилипают нефтяные загрязнения и другие гидрофобные вещества. Комплексы пузырьки— нефтя­ ные загрязнения всплывают, образуя постоянно уда­ ляемый пенный слой. Флотационным способом можно очистить воду и грунт от нефтяных загрязнений до малых остаточных концентраций нефтепродуктов.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что эффективность очистки грунта от загряз­ нений зависит от времени флотации, объемного соотношения грунт— вода, начального загрязнения, температуры промывной воды. Установлено, что увеличение времени флотации с 15 до 45-50 мин приводит к существенному повышению эффектив­ ности очистки грунта от нефтепродуктов. Эффек­ тивность очистки также заметно повышается при

Установка для очистки почвы и грунтов вклю­ чает устройство забора грунта из массива, транс­ портирующее устройство и устройство для очистки грунта, в качестве которого используется флота­ ционная машина с кипящим слоем и узлом дози­ рования реагентов, причем ввод реагентов осуще­ ствляется через эжектор с одновременной подачей воздуха. При этом механическая флотационная машина включает 4-12 камер (соотношение ши­ рины камеры к высоте от 1 1,5 до 1 2,5) с аэра­ торами. Отвод воды из флотационной машины производится путем транспортирования очищен­ ной суспензии через самоочищающийся фильтр, выполненный в виде вращающегося цилиндра из пористого металла. Отличительной особенностью используемой флотационной машины является то, что интенсивность аэрации в ней уменьшается по ходу движения очищаемой суспензии через камеры механической флотационной машины, а отводимая из самоочищающегося фильтра вода осветляется от загрязнений во флотационной машине пневма­ тического типа, состоящей из 2-6 камер, половина из которых оснащена блоками тонкослойного освет­ ления с расстоянием между полками 1-8 см. При этом узел приготовления реагентов выполнен в виде камеры с пневматической системой аэрации.

Указанная установка (рис. 6.45) состоит из уст­ ройства для забора грунта /, под концевой частью

которого помещена решетка 2. Ниже решетки установлен транспортер 3, верхний конец которого находится над первой камерой флотационной механической машины 6. Над первой камерой флотационной машины 6 установлен также узел приготовления 4 и подачи реагентов в виде эжек­ тора 5. Используемая флотационная механическая машина состоит из 4-12 камер с установленными

вних аэраторами 7, выполненными в виде про­ пеллерных мешалок с 2-6 лопастями, и устрой­ ством регулирования уровня жидкости 9.

На внешней стороне флотационной машины выполнен пенный желоб 5, из нижней части которого выходит труба и заканчивается в пеносборнике 15.

Кпоследней камере флотационной машины присоединена еще одна камера больших размеров,

вкоторой установлен вращающийся самоочи­ щающийся фильтр /0, выполненный в виде верти­ кального закрытого цилиндра из пористого металла.

Кдну фильтра присоединена труба для отвода отфильтрованной воды. Дно фильтрационной

камеры, выполненное в виде конуса, переходит в патрубок со шнековым механизмом 11. Под выходом шнекового механизма расположен транс­ портер 12.

Установка включает в себя также промежуточ­ ный резервуар 13 с насосом 14\ флотационную машину пневматического типа 16, состоящую из 2-6 камер, половина из которых на выходе из фло­ тационной машины оснащена аэраторами 17 и блоками тонкослойного осветления 18. Часть очи­ щенной воды поступает обратно в первую флота­ ционную машину, а часть проходит через фильтр доочистки 19 и сбрасывается в резервуар.

Принцип работы установки состоит в следую­

далее на решетку 2, через которую просеиваются мелкие частицы грунта, а крупные включения, например камни и различные металлические пред­ меты, остаются на решетке 2 и по мере накопле­ ния снимаются специальным приспособлением (на рис. 6.45 не показано). Просеянная через решетку значительная часть грунта попадает на транспор­ тирующее устройство 3 и далее в первую камеру флотационной механической машины, куда одно­ временно поступают вода и аэрированный воздухом раствор реагентов, подаваемый через эжектор 5. Приготовление раствора реагентов происходит