УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована для переработки и утилизации застарелых нефтешламов и замазученных земель.
Известно устройство для утилизации нефтешламов (Патент на ПМ №95660), содержащее устройство сбора и перекачки нефтешламов, обогреваемую емкость с мешалкой, устройство разделения нефтешламов, устройство сбора нефтепродуктов и воды, накопительные емкости, фильтр грубой очистки, парогенератор, реактор-разделитель, реактор подготовки реагентов, позволяющее разделять нефтешламы на нефтепродукт, воду и механические примеси.
Недостатком является то, что устройство содержит большое количество разнородного оборудования и трубопроводов, сложно в эксплуатации, не позволяет утилизировать крупнотоннажные нефтешламы.
Наиболее близким техническим решением задачи по достигаемому результату является устройство для переработки нефтешламов с получением товарных продуктов (Патент на ПМ №81723). Устройство содержит приемную емкость, бак с мешалкой для приготовления раствора ПАВ, трехфазную центрифугу, сборник нефти, воды и твердой фазы, цилиндрическую вращающуюся печь для термообработки твердой фазы, реактор-репульпатор, дозатор ПАВ, циркуляционный бак оборотного раствора хлорида кальция, отстойно-разделительную колонну, дозатор тонкоизмельченного известняка, установку для дробления и измельчения, расходно-накопительные емкости, фасовочную машину.
Недостатком является то, что устройство содержит большое количество разнородного оборудования и трубопроводов, вследствие чего невозможна переработка больших объемов нефтешламов, а также сложность процесса эксплуатации устройства.
Задачей полезной модели является существенное увеличение производительности устройства для переработки нефтяных шламов с получением товарных продуктов в виде нефтепродуктов и почвогрунта, а также упрощение процесса эксплуатации за счет уменьшения количества разнородного оборудования.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для переработки нефтяных шламов включает смеситель, отстойно-разделительную емкость, дозатор измельченной твердой фазы, расходно-накопительную емкость, дозатор ПАВ, циркуляционный контур водного раствора, причем согласно полезной модели устройство состоит из последовательно соединенных смесителя нефтешлама с раствором ПАВ, отстойно-разделительной емкости, смесителя с породообразующей добавкой, площадки для формирования компостных буртов с системой аэрации подогретым воздухом в качестве сборника твердой фазы; циркуляционный контур водного раствора ПАВ состоит из смесителя нефтешлама с раствором ПАВ, отстойно-разделительной емкости с дренажной системой, дренажного насоса, расходно-накопительной емкости, гидрофобного фильтра, дозатора ПАВ и теплообменного аппарата, кроме того дозатор выполнен с возможностью дозирования в смеситель породообразующей органо-минеральной добавки с получением смеси следующего состава (% мас.):
- осадки биологических очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) - 1;
- птичий помет - 1;
- солома, опилки, торф, бумага - 8;
осадки биологических очистных сооружений канализации населенных пунктов - 20;
- осадки очистных сооружений водоснабжения населенных пунктов - 10;
- минеральный зернистый материал силицированный кальцит - 10;
- катализатор окислительных процессов - 5;
- нефтешлам - остальное.
На фиг.1 представлена технологическая схема процесса компостирования нефтешламов, на фиг.2 представлен график влияния исходной концентрации нефтепродуктов на их деструкцию компостированием, на фиг.3 представлен график влияния породообразующей добавки на деструкцию нефтепродуктов.
Устройство для переработки нефтешлама состоит из последовательно соединенных смесителя 1 нефтешлама с раствором ПАВ, отстойно-разделительной емкости 2 с дренажной системой, смесителя 3 нефтешлама с породообразующей добавкой, площадки 4 для формирования компостных буртов, оборудованной системой аэрации, содержащей теплообменный аппарат 5 для подогрева воздуха и компрессор 6. Породообразующая добавка дозируется с помощью бункера 7.
Циркуляционный контур водного раствора ПАВ включает смеситель 1, отстойно-разделительную емкость 2, дренажный насос 8, расходно-накопительную емкость 9, гидрофобный фильтр 10, дозатор ПАВ 11, теплообменный аппарат 12 для нагрева раствора ПАВ.
Переработка нефтешламов при помощи устройства осуществляется следующим образом.
Застарелый нефтешлам или замазученный грунт подается в смеситель 1, в который поступает раствор ПАВ от дозатора 11, подогретый до температуры 70°С в теплообменном аппарате 12. В смесителе 1 происходит частичный отмыв нефтешлама от нефтепродуктов. Далее нефтешлам с раствором ПАВ подается в отстойно-разделительную емкость 2, оборудованную дренажной системой, с помощью которой водонефтяная эмульсия отделяется от твердой фазы и дренажным насосом 8 подается на разделение в расходно-накопительную емкость 9. Твердые взвешенные вещества отделяются от эмульсии в отстойной зоне емкости 9 и возвращаются в отстойно-разделительную емкость 2. Водонефтяная эмульсия частично расслаивается в расходно-накопительной емкости 9, из которой отделившаяся нефть удаляется на утилизацию. Дальнейшая доочистка водонефтяной эмульсии происходит в гидрофобном фильтре 10 за счет ее фильтрования в слое углеводородной жидкости. Отделившаяся нефть также удаляется на утилизацию.
Очищенный раствор ПАВ возвращается в смеситель 1 после корректировки концентрации ПАВ дозатором 11 и подогрева в теплообменном аппарате 12.
Частично очищенный от нефтепродуктов нефтешлам подается в смеситель 3, в который поступает породообразующая органо-минеральная добавка с помощью дозатора 7. В смесителе 3 образуется смесь следующего состава (% масс):
- осадки биологических очистных сооружений НПЗ-1;
- птичий помет - 1;
- солома, опилки, торф, бумага - 8;
- осадки биологических очистных сооружений канализации населенных пунктов - 20;
- осадки очистных сооружений водоснабжения населенных пунктов - 10;
- минеральный зернистый материал силицированный кальцит - 10;
- катализатор окислительных процессов - 5;
- нефтешлам - остальное.
Состав смеси подобран таким образом, чтобы в ней было высокое содержание нефтеокисляющих микроорганизмов, биогенных элементов (азот, фосфор, калий), органических веществ, определяющих качество почвогрунтов. Большую роль играют структурообразователи - зернистый материал, опилки, солома, торф, бумага, а также гидроксиды алюминия, содержащиеся в осадках сооружений водоснабжения. Особую роль играет минеральный зернистый материал силицированный кальцит (Патент №2086510), который подщелачивает смесь и создает прочные комплексы с гумусом, образующимся в процессе компостирования, а также катализатор окислительных процессов, например, алюмомарганцевый катализатор типа АОК 7541. Катализатор ускоряет процесс компостирования смеси за счет интенсификации окисления углеводородов в присутствии кислорода воздуха.
В тоже время в полученной смеси не должно быть превышения предельно допустимых концентраций тяжелых металлов и бенз(а)пирена, установленных для почвогрунтов.
Полученная грунтоподобная смесь с помощью транспортера (на фиг. не указан) укладывается в бурты высотой до 3-х метров, шириной 5-6 м. в теплое время года ведется аэрация бурта с помощью компрессора 6. Воздух подогревают до температуры 70°С теплообменным аппаратом 5. Подогрев бурта ведут до тех пор, пока тело бурта не разогреется до температуры 65°С, что свидетельствует о наступлении термофильного режима работы микрофлоры, после которого подогрев воздухом прекращают. Периодически желательно производить перемешивание бурта с помощью грейферного механизма. О созревании бурта судят по остаточной концентрации нефтепродуктов, содержанию гумуса, наличию рассыпчатой структуры.
Полученный компостированием почвогрунт имеет практическую ценность благодаря наличию высокой остаточной концентрации азота, фосфора, гумуса, органических веществ.
Область применения почвогрунта определяется остаточным содержанием нефтепродуктов. При концентрации нефтепродуктов порядка 1 г/кг почвогрунт применяется для рекультивации отработанных карьеров и нарушенных земель. При концентрации нефтепродуктов до 0,3 г/кг почвогрунт применяется в качестве комплексного удобрения для выращивания технических, фуражных и бобовых культур, для газонов, парков, лесополос.
Пример 1. Проводили опыты по деструкции застарелых нефтешламов компостированием путем создания рекомендуемого состава смеси. Время компостирования - 100 суток. Исходную концентрацию нефтепродуктов в смеси меняли в широких пределах. Промывку нефтешламов растворами ПАВ не проводили. Результаты опытов приведены на фиг.2. На графике показана зависимость эффекта деструкции нефтепродуктов от исходной концентрации нефтепродуктов.
Из полученных результатов следует, что максимальная эффективность деструкции нефтепродуктов достигается при концентрации 1 г/кг (80%). С увеличением исходной концентрации нефтепродуктов эффективность деструкции падает. Так, при исходной концентрации 15 г/кг эффект составляет 10%. Результаты опытов свидетельствуют о целесообразности предварительного отмыва нефтешлама растворами ПАВ до получения концентрации нефтепродуктов порядка 5 г/кг, при этом эффект составит 45%.
Пример 2. Проводили опыты по деструкции застарелых нефтешламов компостированием при отношении массы нефтешлама к массе породообразующей добавки от 1:1 до 10:1. Результаты опытов приведены на фиг.3. На графике показана зависимость эффекта деструкции нефтепродуктов от отношения массы нефтешламов к массе породообразующей добавки.
Из полученных результатов следует, что максимальная эффективность деструкции достигается при отношении 1:1, поэтому предложенный состав смеси близок к этому отношению.