- •Лекция №34
- •Деструктивные методы
- •1. Термические методы.
- •1.1. Сжигание нефтешламов.
- •1.3. Полное разложение (пиролиз) нефтешламов.
- •2. Биологические методы
- •Недеструктивные методы
- •1. Механические методы
- •1.1. Фильтрационные методы
- •1.2. Центробежные методы.
- •2. Непосредственное использование шлама.
- •3. Экстракциоппые методы
- •5. Методы комплексной переработки шламов
Деструктивные методы
1. Термические методы.
Они, в свою очередь, подразделяются на:
сжигание нефтешламов;
испарение нефтешламов с их частичным разложением;
полное разложение (пиролиз) нефтешламов.
1.1. Сжигание нефтешламов.
Различают сжигание нефтешламов в исходном состоянии и после смешения с жидкими бытовыми, отхД^ дами. Bo-втором случае (например, фирма Astora-Канада или фирма Enson-США) требуется предварительное обезвоживание, которое осуществляется, как правило, методом отстоя. Подобный подход широкого раснреегране-иия не получил. В первом случае, сжигание осуществляют либо во вращающихся барабанных печах, либо в печах с кипящим слоем теплоносителя, либо в объеме топки с использованием распылительных-фереунек; либо, наконец, в топке с барботажными горелками так называемых многоходовых печах.
Наибольшее распространение получили печи с псевдоолшжонным-слоем и врощающиее» печи.
Первые позволяют перерабатывать шлам с содержанием механических примесей до 20 % мае. В качестве теплоносителя служит кварцевый песок, приводимый в кипящее состояние горячим воздухом. Температура в печи находится в диапазоне 800 —1000°С. Печь оборудуется камерой дожита и кот -лом утилизатором. Зола от дыма отделяется в гидроциклонах.
Вращающиеся печи позволяют перерабатывать шлам с содержанием механических примесей до 70 % мае. и требуют дополнительного топлива. Пени так же снабжены камерами дожита и котлами - утилизаторами. Зола отделяется в гидроцнклонах, дым отмывается в скруббере.
Если печей первого типа сотни, то второго построено только 10, из которых 2 находятся в России на Уфимском НТО им.22 съезда КПСС и в ПО Ангарскнефтеоргсинтез. Причем, на них утилизируется порядка 13,5 тыс.т/год шлама, что составляет ~ 13 % от ежегодно образующегося или .5 % от ликвидируемого за год.
Перейдём к рассмотрению конкретных технологий сжигания нефтешламов.
а) Установка КТЛ (БашНИИНП) - рис.141.
XX-*-
Рис. 141. Технологическая схема установки КТЛ
Плавающий юлам (поток I) забирается насосом I и прогоняется через фильтр 2, где от него отделяются наиболее крупные механические примеси, выводимые потоком IV. После фильтра шлам подогревается в паровом теплообменнике 3 и закачивается в сборную емкость 4, откуда забирается но мере надобносгя и после подогрева в паровом подогревателе 5 до температуры порядка 50°С поступает в ёмкость с мешалкой 6, где и обрабатывается реагентом -флокулятором (поток Ш). В качестве флокулятора используется 2 % серная кислота. Обработанный шлам поступает в отстойник 7, где от него отделяются средние механические примеси (поток V). Оставшаяся жидкость сбрасывается в линию дойного шлама. Крупные и средние механические примеси забираются насосом 8 и прогоняются через гидроциклон 9, где от них дополнительно отжимается жидкость (поток X). После чего, механические примеси окончательно высушивают в центрифуге 10 и потоком VIII направляют на захоронение. Отжатая в центрифуге жидкость (поток IX) вместе с жидкостью с гидроциклона направляется в отстойник 11 где и разделяется на воду и нефть. После удаления механических примесей разделение протекает относительно легко. Отстоявшаяся вода (поток XI) сбрасывается в товарную нефть, а вода (поток ХП) откачивается на УКПСВ.
Данный
шлам (поток ХШ) с помощью насоса 12
откачивается в топливную ёмкость 13;
туда же поступает жидкость из
отстойника 7. Образовавшаяся смесь
подается во вращающуюся печь 14, куда в
качестве топлива поступает газ (поток
XIV),
а в качестве окислителя - воздух (поток
XV).
Температура в печи поддерживается на
уровне 1000°С. Образовавшаяся при обжиге
шлама зола потоком XVI
выводится на захоронение, а дымовые
газы (поток VII)
проходят камеру дожита - 15, котёл
утилизатор -16 в котором из воды (поток
ХУШ) вырабатывается пар (поток П) и
направляются в циклон 17 для очистки от
пыли золы. Окончательная очистка от
пыли золы и сажи осуществляется в водяном
скруббере 18, после чего дымовые газы
потоком XXI
направляются в дымовую трубу, а
сточная вода потоком XX
на УКПСВ.
Таким
образом, на установке КТЛ осуществляется
лишь частичное сжигание шлама с получением
нефти. Установка
громоздка, нерентабельна, экологически
опасна т.квращающуюся печь трудно
сделать герметичной, дымовые
газы агрессивны и кислые, зола содержит
тяжелые металлы, трубки в котле утилизаторе
быстро нрого
ракгг, образуется большое количество кислой сточной воды.
б) Опытно - промышленная установкаУфимского НИЗ
Нефтепитам сжигается в специальной печи, оборудованной ротационными форсунками, что исключает засорение последних. Она оборудована дежурной зажигательной форсункой, работающей на дополнительном топливе, расход которого составляет 1 -3 %. Вместо дутьевой коробки и распылительной решетки кипящего слоя смонтировано двухслойное охлаждаемое паром или воздухом коническое днище, предназначенное для выгрузки золы и шлама, осевших на дно печи. На установке успешно сжигается шлам, содержащий 25 - 27 % нефтепродуктов и 5 - 7 % механических примесей.
в) Установка фирмы West Group Int.
Нефтешлам обжигается в специальной двухкамерной печи до полного выжигания углеводородов. Применяется как на суше, так и на морских платфо рмах.
1.2. Испарение нефтешламов с их частичным разложением а) Установка фирмы Dormer - Германия (рис. 142).
Рис.142. Технологическая схема установки фирмы Dormer
В основе технологии лежит процесс термической обработки шлама на ленточном фильтре циркулирующем горячем воздухом. Испарившаяся вода и нефтепродукты (частично разложившиеся) конденсируются и удаляются с установки на разделение, а образовавшийся газ вместе с воздухом частично выводится и после промывки водой в скруббере сжигается в печи.
б) Установка фирмы R @ Industrial supply Company - США. (рис. 143)
В основе технологии лежат термическая сепарация нефтешламов, которая заключается в коалесцегацш частиц эмулъгированной нефти и воды при контакте с жаровыми трубами, после чего вода с механическими примесями отстаивается и выводится из аппарата. Частично разложившаяся нефть собирается и выводится по отдельной линии, а образовавшийся газ сбрасывается на факел.
в) Установка С-Петербургского технологического института.
Предложена термическая обработка нефтешламов горячим воздухом с температурой 900 - 1000°С. Нефтепродукты при этом превращаются в простейшие газы с минимумом токсических веществ^ а минеральная составляющая преобразуется в смесь оксидов и обезвоженных солей с гранулометрическим составом от ОД до 0,08 мм, что делает возможным его использование в производстве бетона. Количество остатка по сравнению с исходным сокращается в 4 раза.
г) Установка фермы Faster Wheeler Energy Corporated
Технология предусматривает обработку нефтешлама в специальном испарителе до полного удаления влага. При испарении воды взвешенные твёр дые частицы остаются в нефти. Затем производится термосепарация до полного отделения твердого сухого и свободного от нефти продукта.
д) Установка фирмы ВР Exploration
Технология аналогична рассмотренной в пункте «г», но в качестве термического блока использован реактор конструкции Torbed (рис. 144).
е) Установка института проблем нефтехимперерабопси АН РБ (рис. 145.).
Рис. 145. Технологическая схема установки института ПНХП АНРБ
Исходный
нефтяной юлам (поток I)
насосом 1 прокачивается через теплообменник
тина труба втгрубе 2 где
нагревается балансовым количеством
теплоносителя (нефгяной оспгшк с н.к.
> 320°С)-до-108 - г!0°С. Затем нефтешлам
смешивается в трубчатом диафратновом
см&жголс 3 ч; бгикиплнили киличссгвим
шялинис/ш^лл (jiotok
П).
При этом, его температура увеличивается
дагг9О - 2ТО°С: В"этих-уешвнях иг шлама
исшрле'ил вода и давление в
смесителе возрастает до 11 -12 атм. Из
смесителя нари-жидкисгная смесь
направляет! в грубчачгую
печь
4, где дополнительно
нагревается до 320 -380°С. Невыходе иг печи
смесь приходи! через редуктор;
снижаняций~ее давление до 1,2 атм, и
подается в колонный-испартель 5т Летне
фракции углеводородов и виданме 1шры
пиШком
Ш проходят
через АВО 8 и с температурой "140~- 15ОС
пиирупиюг в ra:wceiiaj/iuup
9, i-дв
уиювидероды лиа-~~"
_ _ 1Л __ji __ _-!___-,_ __.гц|щ_д11-ш ««tfi-.____п_М __п_ .л_ __.__ ____ 1 'I jr* j^j^ ^^^^^^^^^^^^^ц /^V^f* jisummnfi.— ,_o_mj»v^
Дбы.СИруЮх'Ся IF НЭСОСОМ 1U TTpO^Cfl^MB^It^yiv^ 4^p^j "ВОДмнои жц^ццидьмиУдТ И С Т6дИ1С1ЛГ iy pw* ou \^ паирк(вДлК|ТСЯ В
резервуар 12. Газовая фаза из сепаратора ОчеретАВО13 снгмнергпурой 40 - ^)°С нонадаег в*la^otcnapaiup 13-a,
где конденсируется практически вс* вода и оставшиеся^ легкие углеводороды. Такая смесь легко расслаивается. По мере накопления углеводородный слой потоком V11I сбрасывавши на прием насоса Ш, агвода насисим 14 потоком
IX выводится с установки в систему ППД. Небольшое количество образовавшихся газов шшншм Vft направляется на сжигание на факеле или в печи 4. Тяжелый осшлж bmccic с механическими иршш^хми из шчш^хча 5 насосом 6 через теплообменник 2 (за вычетом потока на сиесителЕ) направляется в резервуар 7 и в дальнейшем используется при производстве битума. Таким образом, установка практически gcjui лодна. .....-.—.
ж) Установка фирмы Oil Technology Overseas - Патент RU № 2156750 от 25:02.98.
Шлам предварительно измельчают с помощью механического измелъчтслм инидгшл ии вращающийся трубчатый смеситель, где уже находится разогретый до 300 - 400°С во вращающейся барабанной исчи~ щебень, взятый в соотношении к шламу как 2:1. Трубчатый смеситель обогревается дымовыми газами барабанной печи. Все пары из смесителя собираются и конденсируются с последующим разделением. Вода сбрасываете* г канализацию или идёт на технические нужды, а жидкие углеводороды либо направляются в товарную иефт*, либо непосредственно используются в качестве топочного продукта, шрячий черный щебень идет на изготовление асфальта