Термическая десорбционная установка для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих отходов
THERMAL DESORPTION UNIT FOR THERMAL NEUTRALISATION OF INDUSTRIAL OIL-CONTAINING WASTE

Изобретение относится к устройствам по переработке и утилизации нефтешлама и загрязненного нефтью или нефтепродуктами грунта.
Известна (RU, патент 2250123, опубл.) установка для обезвреживания ила и земли, загрязненных стойкими органическими веществами, в том числе и нефтематериалами, содержащая вращающуюся барабанную печь с косвенным обогревом, соединенную с камерами загрузки и выгрузки, узел экстракции, топку дожигания, имеющую систему газоходов, и скруббер.
Однако указанная известная установка является довольно сложной в конструктивном исполнении, что является неоправданным при утилизации, например, нефтезагрязненных грунтов и твердых бытовых отходов.
Известна (SU, авторское свидетельство 397729, опубл.) установка для термического разложения углеродсодержащих материалов, содержащая топку, вращающуюся печь термообработки и разгрузочное и загрузочное устройство, при этом указанная печь состоит из вращающегося барабана и из соосно установленной внутри него реторты с образованием кольцевого зазора между ними. В указанной известной установке нагрев исходного подготовленного к обезвреживанию материала, находящегося в реторте, осуществляется подачей в кольцевой зазор дымовых газов, образующихся от сжигания топлива и от сжигания пиролизных газов.
Однако указанная известная установка не обеспечивает высокой степени обезвреживания промышленных и бытовых отходов, ввиду неравномерности температуры поверхности реторты, контактирующей с исходным материалом, т.к. этот материал по реторте идет прямотоком с дымовыми газами, идущими в кольцевом зазоре, и вследствие охлаждения при движении не обеспечивают поддержание высокой температуры на всем протяжении пути. Это делает процесс обезвреживания неэффективным.
Известна (RU, патент 2341547, опубл. 20.12.2008) установка по переработке нефтешлама, включающая термодесорбер, содержащий с регулируемым углом наклона вращающийся барабан с горелкой, блок очистки газа с дымососом и узлом переключения потока газа, испаритель, содержащий с регулируемым углом наклона вращающийся барабан и фракционный блок с секционным кондесатосборником и фракционными тарелками, причем на корпусе фракционного блока имеются ребра воздушного охлаждения и эжекторная насадка для более интенсивного охлаждения и более полной конденсации нефтепродуктов, извлекаемых из нефтешлама.
Недостатком известной установки следует признать ее конструктивную сложность.
Известная установка принята в качестве ближайшего аналога.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в разработке конструкции установки, способной перерабатывать нефтешлам любой степени влажности.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанной установки, состоит в получении мобильной, легко монтируемой, экономичной относительно потребления электрической энергии, универсальной установки переработки грунтов отходов, загрязненных органическими материалами.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную термическую десорбционную установку для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих отходов. Разработанная установка содержит блок подачи исходного материала, выход которого соединен с входом модуля процесса, выход которого по твердому продукту подключен к блоку выгрузки осушенного материала, а по газообразному продукту - к блоку очистки газов, выходы которого подключены к блоку конденсации и сепарации, а также к блоку очистки неконденсированных газов, выходы блока конденсации и сепарации подключены через блок системы охлаждения к накопительным емкостям.
В предпочтительном варианте реализации разработаной установки все указанные блоки установлены в контейнере. Это облегчает монтаж и эксплуатацию установки.
Установка может дополнительно содержать операторскую, в которую подведены контролирующая и управляющая линии установки.
В предпочтительном варианте реализации блок подачи исходного материала содержит бункер, по меньшей мере, две мешалки, питающий конвейер и рабочую площадку с лестницей. Бункер корытообразной формы предназначен для сухих, сыпучих, жидких и вязких шламов. Материал, находящийся в бункере, препятствует поступлению атмосферного воздуха, в состав которого входит кислород, внутрь десорбционной камеры, что позволяет изолировать процесс сушки от попадания кислорода и воспламенения газа. Две встроенные мешалки предназначены для перемешивания материала с любой нужной скоростью и различными интервалами времени. На верхней части бункера может быть установлен датчик уровня материала. По сигналу этого датчика включают питающий контейнер, если уровень материала в бункере становится критическим. Питающий конвейер выполнен с возможностью подачи исходного материала в значительном диапазоне скоростей подачи. Скорость подачи исходного материала контролирует система управления, что позволяет контролировать и регулировать количество материала в десорбционной камере с целью поддержания заданной рабочей температуры и стабильного режима технологического процесса переработки. Рабочая площадка с лестницей предназначены для удобства оператора контролировать процесс визуально, а также проведения ремонтных работ.
В предпочтительном варианте реализации модуль процесса содержит, по меньшей мере, две десорбционные камеры, печь и систему нагрева. Фактически модуль процесса представляет собой печь с двумя встроенными десорбционными камерами. Каждая камера оснащена шнеком-смесителем, который обеспечивает движение материала к месту выгрузки прокаленного шлама. Скорость вращения шнека-смесителя можно регулировать в зависимости от природных данных перерабатываемого материала. Ножи и скребки установлены таким образом, чтобы размазывать материал по стенкам камеры, который так лучше сохнет, а скребок счищает высохший материал, который медленно двигается к разгрузочному бункеру, постоянно перемешиваясь, что способствует удалению остатков влаги и углеводородов. В процессе чего жидкая фаза переходит в газообразную фазу. Система нагрева представляет собой четыре горелки, установленные в шахматном порядке, каждая из которых нагревает свою зону и поддерживает температурный режим, заданный оператором. Горелки обычно работают на дизельном топливе, а также на топливе, полученном в процессе переработки шлама.
В предпочтительном варианте реализации блок выгрузки содержит разгрузочный бункер, разгрузочный шнек, бункер контроля твердой фазы и поворотный клапан. Осушенный материал через боковое отверстие в десорбционной камере поступает в разгрузочный бункер, из которого разгрузочным шнеком переносится в бункер контроля твердой фазы, в котором уровень твердой фазы поддерживают на постоянном уровне как затвор от попадания воздуха внутрь десорбционной камеры. Для контроля уровня твердой фазы может быть использован датчик уровня, установленный на бункере. При превышении допустимого уровня включают поворотный клапан для разгрузки бункера до допустимого уровня.
В предпочтительном варианте реализации блок системы очистки газов содержит газовую трубу с встроенным шнеком, предназначенным для очистки газовой трубы и газовый скруббер. Блок содержит две линии очистки газа. Первая линия представляет собой газовую трубу, снабженную шнеком. При прохождении через нее паров, образовавшихся в десорбционной камере, мелкие твердые частицы ударяются о лопасти шнека и оседают на них. По мере накопления твердых частиц в газовой трубе включают шнек и перемещают осевшие частицы в камеру десорбции. Вторая линия очистки представляет собой газовый скруббер, при прохождении которого твердые частицы соприкасаются с масляным потоком, сорбируют на своей поверхности масло, тяжелеют и оседают вниз. В скруббера конденсируется небольшое количество паров, чтобы скруббер мог самоочищаться от осевшей пыли. В скруббере может быть дополнительно установлен датчик, контролирующий содержание жидкости в скруббере. При необходимости излишки жидкости откачивают в емкость питающго бункера. Второй вариант пропускать через фильтр, после чего использовать конечный продукт для горелок.
В предпочтительном варианте реализации блок конденсации и сепарации содержит теплообменники, водяные компенсаторы, сепаратор нефти и воды. Блок конденсации и сепарации также имеет несколько степеней конденсации. На первой степени конденсации очищнный газ проходит через охлажденные трубки теплообменников. На второй и третьей ступенях конденсация проходит за счет орошения воды. Газ и пар поступают в емкость, наполненую кольцами Рашига, в которой посредством множества форсунок распыляется вода, что приводит к полной конденсации паров. На следующей ступени происходит разделения сконденсированной жидкости на фракции за счет действия гравитационого сепаратора жидкость делится на нефтяную и водную фракции, которые поступают из сепаратора в отдельные накопители.
В предпочтительном варианте реализации блок очистки неконденсированных газов содержит, по меньшей мере, угольный фильтр. Незначительное количество несконденсировавшихся паров отводят через маленькую емкость с водой (гидрозатвор) и угольный фильтр в атмосферу. Несконденсированные пары можно также сжечь в печи десорбционной камеры.
Также установка содержит систему охлаждения, которая поддерживает необходимый температурный режим во всех блоках установки.
В операторской установлен общий пульт контроля и управления, а также пускатели электрооборудования всех узлов и агрегатов. Предусмотрено дистанционное управление в удаленном доступе, что позволяет оператору не находиться в операторской.
Технический процесс, лежащий в основе действия установки, предусматривает разогрев камер десорбера дизельными горелками, что значительно экономит расход электрической энергии. В процессе обработки для разогрева могут быть использованы ранее отделенные от основы обрабатываемого материала углеводороды.
Установка может перерабатывать как свежие отходы бурения, так и отходы, прошедшие осушение на вертикальной центрифуге или на отжимающем оборудовании. Кроме того, установка способна перерабатывать нефтяной шлам из старых шламовых амбаров. Желательно предварительно из старого шлама механически удалить крупные инородные включения.
Установка предназначена для переработки нефтесодержащих отходов в оптимальном режиме, содержащих до 10% углеводородов, до 10% воды, остальное - минеральная составляющая. Допускается переработки нефтесодержащих отходов, содержащих более 10% углеводородов и 10% воды. Например, 20% углеводородов и 20% воды, но понизит производительность в 2 раза.