7. Проблемы переработки нефтесодержащих отходов

Нефтесодержащие отходы включают топливные, маслосодержащие отходы и смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), нефтешламы и осадки, а также отходы нефтехимических производств (табл. 7.1).

На рис. 7.1 приведены основные принципы построения системы переработки нефтесодержащих отходов.

К наиболее опасным загрязнителям (с точки зрения экологии) относят нефтешламы, которые образуются на всех этапах добычи, транспортировки и переработки нефти. В среднем на одну тысячу сырой нефти образуется 1–5 тонн нефтешламов.

Нефтяные шламы образуются и при бурении скважин. Как правило, это вызвано сильным загрязнением почвы и воды выбуренной горной породой, сточными водами и отработанными буровыми растворами, содержащими углеводороды, тяжелые металлы и др.

Нефтяные шламы нефтегазоперерабатывающих предприятий и магистрального транспорта формируются в результате сброса в специальные амбары (хранилища) стойких эмульсий, отходов, образующихся в процессе подготовки нефти, продуктов зачистки резервуаров и трубопроводов. Значительная часть отходов образуется из канализационных линий, с площадок обслуживания оборудования, с мест аварий.

Таблица 7.1

Классификация нефтесодержащих отходов

Вид нефтесодержащих отходов	Источники возникновения отходов
1. Топливные отходы	– транспортировка и утечка нефтепродуктов; – эксплуатация машин и механизмов; – очистка емкостей для хранения нефтепродуктов.
2. Нефтешламы и осадки	– буровые шламы; – разливы нефти нефтегазодобывающих предприятий; – порывы магистральных нефтепроводов; – донные осадки сооружений механической очистки сточных вод; – продукты зачистки резервуаров и трубопроводов; – флотоконцентрат с установок сепарации нефтесодержащих продуктов; – стабилизированные эмульсии из отстойных аппаратов.
3. Маслосодержащие отходы и смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)	Отработанные масла, консистентные смазки и СОЖ.
4. Отходы нефтехимических производств	– производство сульфонатных присадок; – сульфирование и очистка масел, парафинов, керосино-газойлевых фракций и других нефтепродуктов от ароматических углеводородов; – переработка нефти, каменноугольных и сланцевых смол, торфа.

На нефтеперерабатывающих предприятиях нефтешламы образуются в процессе переработки нефти и очистки сточных вод и представляют собой смесь осадков и эмульсий, задержанных на очистных сооружениях (песколовках, нефтеловушках, в прудах предварительного отстаивания и буферных прудах), пены, собираемой при флотационной очистке сточных вод и осадков систем оборотного водоснабжения.

Основными загрязняющими веществами в составе буровых нефтешламов являются нефть, нефтепродукты, частицы выбуренной породы, химические реагенты различной природы (щелочи, кислоты, синтетические ПАВ, полимеры, спирты, соединения железа, хрома, бария, органические вещества, например углеводороды, фенолы, карбоновые кислоты, асфальтосмолистые вещества и минерализованные воды).

Рис. 7.1. Основные принципы построения системы переработки нефтесодержащих отходов

Нефтешламы, образующиеся при добыче нефти, представляют собой аномально устойчивые эмульсии, постоянно изменяющиеся под воздействием атмосферы и различных процессов, протекающих в них. С течением времени происходит естественное старение эмульсий за счет уплотнения и упрочнения бронирующих и осмоления нефти, перехода асфальтенов и смол в другое качество, образования коллоидно-мицеллярных конгломератов, попадания дополнительных механических примесей неорганического происхождения.

Нефтешламы, формирующиеся в результате зачисток отложений в резервуарах для хранения нефти на промыслах и перекачивающих станциях магистральных нефтепроводов, содержат в своем составе большое количество асфальтосмолистых и парафиновых отложений (АСПО).

На нефтеперерабатывающих заводах нефтешламы представляют собой полидисперсную систему, содержащую частицы размером более 0,1 мм суспензии и эмульсии с частицами размером от 0,1 мм до 0,1 мкм и коллоидные системы с частицами, размеры которых изменяются от 0,1 до 0,001 мкм (табл. 7.2).

Таблица 7.2

Классификация нефтешламов

Состав, %	Нефтешламы
	Замазученный грунт	Донный шлам	Продукты зачистки резервуаров	Водонефтяная эмульсия	Ловушечная нефть	Буровые шламы	Амбарный верхний слой
Механические примеси	50–90	15–50	5–10	1,5–15	0,05–0,5	11–25	0,5–1,5
Нефть и нефтепродукты, в том числе: – асфальтены – смолы – парафины	До 10 – – –	10–30 6,5 18 2,5	50–70 42 20 5,6	30–80 5–10 10–20 3–9	70–90 4–15 10–45 2–10	7–14 – –	90–95 9,5 3
Вода	До 20	До 60	25-40	До 70	До 15	75–90	1,5–5

Нефтешламы накапливаются и хранятся в стальных резервуарах (ловушечные), земляных или железобетонных амбарах-шламонакопителях с гидроизоляцией или без нее (амбарные). Ловушечные нефтешламы менее устойчивы, так как хранятся в закрытых резервуарах-накопителях и не подвержены длительному и жесткому старению, как амбарные.

При длительном хранении ловушечные (резервуарные) и амбарные нефтешламы со временем разделяются на несколько слоев с характерными для каждого из них свойствами.

Верхний слой представляет собой обводненный нефтепродукт с содержанием до 5 % тонкодисперсных механических примесей и относится к классу эмульсий «вода в масле». В состав этого слоя входят: 70…80 % масел, 6…25 % асфальтенов, 7…20 % смол, 1…4 % парафинов. Содержание воды не превышает 5…8 %. Часто органическая часть свежеобразованного верхнего слоя нефтешлама по составу и свойствам близка к хранящему в резервуарах исходному нефтепродукту.

Средний, сравнительно небольшой по объему слой, представляет собой эмульсию типа «масло в воде». Этот слой содержит 70…80 % воды и 1,5…15 % механических примесей. Следующий слой целиком состоит из отстоявшейся минерализованной воды с плотностью 1,01…1,19 г/м³. Придонный слой (донный ил) обычно представляет собой твердую фазу, включающую до 45 % органических веществ, 52…88 % твердых механических примесей, включая оксиды железа и других металлов. Поскольку донный ил представляет собой гидратированную массу, то содержание воды в нем может доходить до 25 %.

В зависимости от длительности хранения и технологических факторов производства состав частей нефтешлама отличается. Так, на поверхности шламонакопителя может образовываться слой относительно чистых нефтепродуктов или воды.

Состав и свойства разных типов нефтешламов резервуарного амбарного происхождения (см. табл. 7.2) показывают, что в процессе зачистки и переработки шламов могут быть применены различные технологические приемы в зависимости от их физико-механических характеристик. В большинстве случаев основная часть резервуарных нефтешламов состоит из жидких продуктов с высоким содержанием органики и воды и небольшими добавками механических примесей. Такие шламы легко эвакуируются из резервуаров и отстойников в сборные емкости с помощью разнообразных насосов. Гелеобразные системы, как правило, образуются по стенкам емкостей.

Из приведенных характеристик нефтешлама по слоям, которые находятся в прудах-отстойниках и резервуарах-накопителях, следует, что каждый слой требует индивидуального подхода при решении вопросов о технологической схеме их переработки.