СПОСОБ ОЧИСТКИ АКВАТОРИЙ ОТ ШЛАМОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR CLEANING WATER AREA FROM OIL AND PETROLEUM SLUDGE AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к специальным судам для сбора загрязнений и предназначен для очистки водных пространств от загрязнений нефтью и нефтепродуктами [C02F 1/00, C02F 11/00, B01D 17/00, B01J 20/00, B63B 35/32].
Из уровня техники известна СИСТЕМА СБОРА, ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЗЕМЛИ [RU2182563 C2, опубл.: 20.05.2002], относящаяся к сбору и переработке нефтешламов и дезактивации земель. Система включает последовательно подключенные модуль сбора и перекачки шлама, фильтр, сепаратор. К входу в фильтр подсоединен выход первого блока подачи эмульгатора, а выход из фильтра связан с входом аккумулятора крупных механических частиц. Выход сепаратора легкой фракции соединен с входом нагревателя. К входу в подогреватель подключен выход второго блока подачи деэмульгатора и выход блока подачи пара. Выход двухфазной центрифуги соединен с входом трехфазного центробежного сепаратора, один выход которого соединен с входом емкости сбора очищенного масла. В системе имеется устройство для обработки заквасок, выход которого соединен с одним из входов устройства биологического уничтожения. Выход сепаратора водно-иловой взвеси с помощью насоса соединен с входом культиватора, второй вход которого соединен с выходом второй системы аэрации. Один из входов в сепаратор соединен с блоком подачи пара. Выход тяжелой фракции из нагревателя через первую акустическую систему соединен с входом двухфазной центрифуги. Два выхода экстрактора воды и суспензии соединены с соответствующим входом сепаратора, а третий выход экстрактора песка через вторую акустическую систему с помощью четвертого устройства подачи осадка соединен с входом устройства обработки ферментами. Выход воды из сепаратора через первый акустический фильтр с помощью насоса подачи воды соединен с входом модуля сбора и перекачки шлама. Второй выход второй системы аэрации через четвертую акустическую систему соединен с третьим входом культиватора, а его выход - через второй акустический фильтр со вторым входом модуля сбора и перекачки ила. Второй выход трехфазного центробежного сепаратора соединен с помощью второго устройства подачи осадка и третьего выхода трехфазного центробежного сепаратора с соответствующими входами сепаратора. Предлагаемая система также применяется при ликвидации аварийных разливов нефти, нефтепродуктов, сбора и очистки загрязненной нефти, донных отложений тяжелых углеводородов в реках, озерах, донных отложений шламоаккумулятора в местах сбора и переработки нефти.
Также из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ВОД [UA36382 A, опубл. 16.04.2001], которое относится к устройствам для очистки нефтесодержащих вод и может быть использовано для очистки судовых нефтесодержащих вод, а также для очистки сточных вод на буровых платформах, предприятиях нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности, предприятиях автоматики и других промышленных объектах, где образуются сточные воды, содержащие нефтехимию.
Недостатком приведенных аналогов является отсутствие проработки вопроса утилизации нефтяных загрязнений при различных условиях их образования.
Наиболее близким по технической сущности является СУДНО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НЕФТИ ИЗ ВОДЫ [KR20090104338 A, опубл. 06.10.2009], предназначенное для сбора нефти и слива воды, которое проводит сбор только нефти путем всасывания нефти и воды, в зависимости от скорости судна и отделения нефти от воды на основе разницы плотностей. Нефтесборное судно состоит из резервуара нефтеперерабатывающего завода, резервуара сепарации, направляющего выступа и всасывающей трубы. На палубе оборудована диспетчерская. В кормовой части корпуса установлен гребной винт, обеспечивающий движущую силу корпуса. Резервуар нефтеперерабатывающего завода образован в рабочем пространстве на нижней стороне палубы для хранения нефти, отделенной от воды. Резервуар разделения устанавливается внутри резервуара нефтеперерабатывающего завода для разделения воды и нефти в зависимости от разницы плотностей.
Основными техническими проблемами прототипа является отсутствие технических средств удаления механических включений в воднонефтяной эмульсии, низкая эффективность очистки воды от нефти, обусловленная тем, что средствами сепарации указанную операцию провести невозможно, поскольку некоторые фракции нефти имеют такую же плотность, что и вода.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки поверхности акваторий от нефтяных и нефтепродуктовых загрязнений с помощью судна.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ очистки от шлама нефти и нефтепродуктов, характеризующийся сбором загрязнений нефти и нефтепродуктов с поверхности акваторий при помощи плавучих установок для очистки от шлама и нефти и нефтепродуктов, с помощь которых осуществляют фильтрацию смеси нефтепродуктов с водой путем разделения ее на нефтепродукт и воду, отличающийся тем, что фильтрацию смеси после от механических включений ее сбора осуществляют в сепараторе, далее очищенную смесь обессоливают в резервуаре для обессоливания, после чего длинные молекулярные цепи углеводородов преобразуют в легкие углеводородные радикалы газовых, дистиллятных топливных фракций, содержащих короткие молекулярные цепи углеводородов в преобразователе жидкости путем воздействия на нефтепродукт ультразвуком, кавитацией, гидроударом и магнитной индукцией, после чего модифицированный нефтепродукт нагревают в резервуаре для нагрева до температуры начала процесса ректификации, т.е. до разделения модифицированного нефтепродукта на более легкие фракции, который завершают в ректификационной колонне, где под воздействием температуры производят разделение модифицированного нефтепродукта на более легкие фракции и получают композитное топливо, поступающее в резервуар для хранения готового нефтепродукта.
В частности, длинные молекулярные цепи исходной смеси преобразуют в короткие молекулярные цепи с помощью воды.
Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для очистки от шлама нефти и нефтепродуктов, содержащая резервуар для смеси, линию переработки смеси и резервуар для хранения нефтепродукта, отличающаяся тем, что содержит устройство сбора загрязнений, смонтированное в носовой части судна и образованное горизонтальным основанием и высокими бортами по бокам, выполненное переменным сечением в продольной плоскости сужаясь к носу судна, устройство снабжено заборным отверстием сообщенным трубопроводом с резервуаром для смеси нефтепродуктов и воды, упомянутый трубопровод снабжен фильтром твердых включений, линия переработки смеси содержит последовательно подключенные трубопроводами к резервуару для смеси нефтепродуктов резервуар для обессоливания, по крайней мере, один преобразователь жидкости, резервуар для модифицированного нефтепродукта, резервуар для нагрева модифицированного нефтепродукта, ректификационную колонну и резервуар для готового нефтепродукта, при этом трубопроводы на участках от резервуара для смеси нефтепродуктов и воды до резервуара для обессоливания и от резервуара для модифицированного нефтепродукта до резервуара для нагрева снабжены насосами, а преобразователь жидкости дополнительно сообщен с резервуаром для воды.
В частности, глубину погружения устройства сбора загрязнений осуществляют лебедкой, смонтированной на борту судна.
В частности, преобразователь жидкости выполнен в виде преобразователя жидкости Дьякова.
В частности, трубопроводы снабжены клапанами.
В частности, при соединении резервуара для обессоливания с несколькими преобразователями жидкости, упомянутые преобразователи жидкости смонтированы параллельно.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлена схема реализации способа шлама нефти и нефтепродуктов.
На фиг. 2. представлена схема устройства сбора загрязнений.
На фигурах обозначено: 1 - устройство сбора загрязнений, 2 - фильтр твердых включений, 3 - резервуар для смеси; 4 - насос для накачивания резервуара для обессоливания; 5 - резервуар для обессоливания; 6 - преобразователь жидкости; 7 - резервуар с водой; 8 - резервуар для модифицированного нефтепродукта; 9 - насос для накачивания модифицированного нефтепродукта в резервуар для нагрева; 10 - резервуар для нагрева; 11 - ректификационная колонна, 12 - клапаны, 13 - резервуар для хранения готового нефтепродукта, 14 - судно, 15 - основание, 16 - борта, 17 - лебедка.
Осуществление изобретения.
Установка для очистки акваторий от шламов нефти и нефтепродуктов, реализующее одноименный заявленный способ, предназначена для сбора смеси воды и шламов нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема с их последующей переработкой в модифицированное топливо.
Элементы установки для очистки акваторий от шлама нефти и нефтепродуктов расположены внутри корпуса судна (см. Фиг. 1), кроме устройства сбора загрязнений 1 (см. Фиг. 2), которое смонтировано перед носовой частью судна 14 и выполнено в виде «совка», содержащее горизонтально расположенное основание 15 вдоль боковых краев которого смонтированы вертикально вверх борта 16. Сечение устройства сбора загрязнений 1 выполнено переменным в продольной плоскости с возможностью сужения к носу судна. При движении судна шлам, попавший между бортами 16, направляется к заборному отверстию, расположенному на носу судна 14, в нижней части форштевня. Глубину погружения передней части устройства сбора загрязнений 1 регулируют лебедкой 17, расположенной в носовой части судна 14.
Устройство сбора загрязнений 1 соединено с фильтром твердых включений 2, с возможностью фильтрации от твердых фракций методом сепарации. Упомянутый фильтр 2 соединен трубопроводом с резервуаром для смеси 3, предназначенным для аккумуляции поступающей в установку смеси нефтепродуктов и воды. Упомянутый резервуар 3 сообщен трубопроводом с насосом для накачивания резервуара для обессоливания 4 соответственно с резервуаром для обессоливания 5. Резервуар для обессоливания 5 сообщен, по крайней мере, одним трубопроводом, содержащим преобразователь жидкости 6 с резервуаром для модифицированного нефтепродукта 8, при этом, преобразователь жидкости 6 выполнен, например, в виде преобразователя жидкости Дьякова.
Преобразователь жидкости 6 одновременно соединен с резервуаром для воды 7.
В одном из вариантов реализации с возможностью повышения производительности устройства при получении композитного топлива линия переработки смеси от резервуара для обессоливания 5 до резервуара для модифицированного нефтепродукта 8 включает в себя несколько преобразователей жидкости 6, включенных параллельно, при этом каждый из упомянутых преобразователей 6 соединен с резервуаром для воды 7.
Резервуар для модифицированного нефтепродукта 8 сообщен трубопроводом, снабженным насосом для накачивания модифицированного нефтепродукта в резервуар для нагрева 9 соответственно с резервуаром для нагрева 10, который в свою очередь сообщен с ректификационной колонной 11.
Трубопроводы от резервуара для обессоливания 5 до преобразователя жидкости 6, от преобразователя жидкости 6 до резервуара для модифицированной нефти 8, от резервуара для воды 7 до преобразователя жидкости 6, от резервуара для модифицированного нефтепродукта 8 до резервуара для нагрева 10 снабжены клапанами 12.
Ректификационная колонна 11 соединена с резервуаром для хранения готового нефтепродукта 13.
Изобретение используют следующим образом.
Процесс очистки акваторий от шлама нефти и нефтепродуктов с получением композитного топлива из нефтяных или нефтепродуктовых загрязнений с поверхности воды начинают со сбора воднонефтяной или воднонефтепродуктовой смеси (далее - смесь) с поверхности воды при помощи устройства сбора загрязнений 1. Из устройства сбора загрязнений 1 смесь пропускают через фильтр твердых включений 2, где смесь очищают от твердых фрагментов, содержащихся в воде. После фильтрации смесь подают в резервуар для смеси 3, где ее аккумулируют перед началом обработки. После наполнения резервуара для смеси 1 ее с помощью насоса для накачивания резервуара для обессоливания 4 подают в резервуар для обессоливания 5. После обессоливания в резервуаре для обессоливания 5 смесь подают в преобразователь жидкости 6. Одновременно в преобразователь жидкости 6 из резервуара с водой 7, поступает вода.
2
Преобразователь жидкости 6 воздействует на протекающую в нем жидкость в широком спектре управляемых амплитудных и частотных характеристик комплексом физических явлений: ультразвук, кавитация, гидроудар, магнитная индукция. Таким образом организуются области низкого и высокого давления, в зоне кавитации заброс давления в жидкости может достигать 2000 - 3000 кг/см, температура при адиабатном процессе сжатия до 1000 - 1500°С, а скорость движения нескольких сотен м/с. При этих условиях длинные молекулярные цепи преобразуются в легкие углеводородные радикалы газовых, дистиллятных топливных фракций. Таким образом, увеличивается процент выхода легких фракций (на 20-30 %) за счет уменьшения тяжелых.
После прохода контуров с преобразователями жидкости 6 модифицированный нефтепродукт подают в резервуар для модифицированного нефтепродукта 8, затем с помощью насоса для накачивания модифицированного нефтепродукта 9 в резервуар для нагрева 10, а от резервуара для нагрева 10 в ректификационную колонну 11. Каждый элемент данной схемы обеспечивает выполнение определенной задачи. В резервуаре для модифицированного нефтепродукта 8 происходит аккумуляция модифицированного нефтепродукта, полученного после прохождения контура (контуров) с преобразователями жидкости 6. В резервуаре для нагрева 10 осуществляют нагрев модифицированного нефтепродукта до температуры, необходимой для начала процесса ректификации, т.е. до распада модифицированного нефтепродукта на более легкие фракции. Процесс распада на более легкие фракции завершают в ректификационной колонне 11, где под воздействием температуры происходит окончательный распад на более легкие фракции и образуется композитное топливо. Из ректификационной колонны 11 композитное топливо подают в резервуар для хранения готового нефтепродукта 13, где хранят для последующей передачи потребителям.
Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности очистки поверхности акваторий от нефтяных и нефтепродуктовых загрязнений с помощью судна, которые являются компонентами для синтеза на установке, в которой смесь нефтепродукта и воды из резервуара для смеси 3, под воздействием насоса для накачивания резервуара для обессоливания 4 поступает в резервуар для обессоливания 5, после обессоливания поступает в преобразователь жидкости 6, в который одновременно подается вода из резервуара с водой 7, где под воздействием ультразвука, кавитации, гидроудара и магнитной индукции, образуется модифицированный нефтепродукт, который накапливается в резервуаре для модифицированного нефтепродукта 8 и через насос для накачивания модифицированного нефтепродукта в резервуар для нагрева 9 поступает в резервуар для нагрева 10, в котором нагревается до температуры при которой начинается процесс ректификации, после чего поступает в ректификационную колонну 11, в которой после процесса ректификации окончательно формируется композитное топливо, которое накапливается в резервуар для хранения готового нефтепродукта 13. В итоге образуется объем композитного топлива, который по массе и объему больше массы и объема исходного нефтепродукта на массу и объем воды, вошедшей в состав композитного топлива.
Таким образом, используя новые технологические приемы, мы достигаем заявленный технический результат - повышение эффективности очистки поверхности акваторий от нефтяных и нефтепродуктовых загрязнений.
Заявленный способ очистки акваторий от шламов нефти и нефтепродуктов и установка для его реализации, могут быть использованы для очистки воды от загрязнений нефти и нефтепродуктов с последующим синтезом загрязнений в жидкое топливо, используемого в двигателях внутреннего сгорания и установках для генерации электрической и тепловой энергии, отличительной особенностью которого является значительное снижение выбросов углерода и его составляющих в атмосферу.