АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ТОВАРНЫХ ПРОДУКТОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована для утилизации нефтесодержащих отходов, образующихся при бурении нефтяных скважин (буровые амбары), при хранении нефти и нефтепродуктов в пунктах временного размещения, в нефтешламохранилищах и т.п.
Известно техническое решение по переработке и обезвреживанию нефтесодержащих отходов производства (Патент РФ №2078740 по заявке №94012433/26 с приор, от 08.04.1994. Зарег. и опубл.: 10.05.1997; МПК С02F 11/14;) "Способ переработки нефтяных шламов".
Данное известное техническое решение работает следующим образом.
Нефтешлам забирают заборным устройством из шламонакопителя и подают насосом на самоочищающийся фильтр грубой очистки. При этом нефтешлам очищается от крупных частиц размером более 10 мм. Перед фильтром грубой очистки в поток нефтешлама насосом вводят деэмульгатор. Очищенный от крупных частиц и обработанный деэмульгатором нефтешлам подают в промежуточную емкость, где нефтешлам нагревают до температуры 45°С водяным паром, который подают непосредственно в поток нефтешлама. В емкости нефтешлам расслаивается на четыре фазы: нефтепродуктовую, водную, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси. Нефтепродуктовую фазу выводят из промежуточной емкости и подают насосом в подогреватель - смеситель. Перед подогревателем - смесителем в поток нефтепродуктовой фазы насосом вводят деэмульгатор. В подогревателе - смесителе нефтепродуктовую фазу нагревают до
температуры 75°С водяным паром, который падают непосредственно в поток. Далее нефтепродуктовую фазу подают на центрифугу и очищают среду от механических примесей, плотность которых превосходит плотность воды. Очищенная нефтепродуктовая фаза самотеком поступает в емкость - деаэратор, из которой насосом ее подают в нагреватель - смеситель, где нагревают до температуры 95°С водяным паром. Во всасывающую линию насоса подают деэмульгатор насосом. Далее нагретую до температуры 95°С нефтепродуктовую фазу подают на сепаратор, где сепарируют и выводят очищенный нефтепродукт, а также воду, которую повторно сепарируют на сепараторе и получают чистую воду.
Водную фазу из промежуточной емкости насосом подают в шламонакопитель на размыв донного осадка.
Замазученные механические примеси (грунт) с нижнего уровня промежуточной емкости конвейером выводят и направляют в емкость, в которую насосом подают растворитель легкой бензиновой фракции НК -62°С и вводят водяной пар. Замазученный грунт отмывают растворителем при помощи внутреннего устройства. Отмытый в растворителе грунт обрабатывают водяным паром, после чего с нижнего уровня емкости выводят и подают конвейером в аппарат биологической очистки. Жидкие углеводороды из емкости насосом подают в промежуточную емкость для дальнейшей переработки.
Водно-иловую суспензию выводят из промежуточной емкости и подают насосом в аппарат очистки - культиватор, в который вносят также питательные вещества: источники азота, фосфора, буферные растворы для поддержания рН, а также вносят инокулят, представляющий собой микробное сообщество.
Используя водно-иловую суспензию в качестве питательной среды в аппарате - культиваторе размножаются и накапливаются микроорганизмы. Очищенную воду из этого аппарата выводят и подают насосом в шламонакопитель на размыв донного осадка. Для обеспечения необходимых
условий размножения и ускоренного роста микроорганизмов в аппарат подают сжатый воздух и водяной пар, создавая и поддерживая интенсивную аэрацию и оптимальную температуру культивирования 30°С. Далее водно-иловую суспензию с микроорганизмами подают насосом в аппарат биологической очистки. Для обеспечения оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов в аппарат подают сжатый воздух и поддерживают температуру среды в аппарате 30°С.
Для очистки среды от тяжелых углеводородов и отдельных вредных соединений недостаточно применение только аэробных микроорганизмов, поэтому по истечении 2 суток отключают подачу сжатого воздуха и вносят в аппарат сообщество анаэробных микроорганизмов, для размножения и накопления которых используется аппарат, аналогичный аппарату. Обработка анаэробными микроорганизмами доится в течение 3 суток при температуре 45°С.
Далее среда из аппарата биологической очистки выводится и шнеком подается в аппарат-культиватор, в котором происходит обработка среды с использованием грибной микрофлоры. При загрузке обрабатываемой среды в аппарат обеспечивают равномерное распределение среды по всему дну аппарата, используя шнек. Для создания оптимальных условий жизнедеятельности грибной микрофлоры обеспечивают температуру среды 30°С и естественное проветривание внутренней полости аппарата. Грибная микрофлора разлагает органические соединения, а также микроорганизмы, накопленные на предыдущих стадиях биологической очистки.
По завершении обработки грибной микрофлорой по истечении 10 суток образуется грибная биомасса, которая хорошо отделяется от обрабатываемой среды. Грибная микрофлора обладает свойствами аккумулировать в своей биомассе тяжелые металлы и другие элементы, поэтому выделенные концентрации тяжелых металлов и других элементов могут иметь промышленное значение.
В завершении обработки из аппарата - культиватора шнеком выводят очищенные и обезвреженные песок и глину, которые могут использоваться при производстве строительных материалов (кирпичей).
Данное известное техническое решение позволяет обезвреживать от нефтепродуктов различные отходы производства.
Недостатком данного технического решения является отсутствие в составе аппаратурно-технологической системы оборудования для утилизации твердых (вторичных) отходов производства с получением товарных продуктов.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом результату к предлагаемому техническому решению является известный «Технологический участок для переработки и обезвреживания нефтешламов» (Патент РФ на ПМ №71656 по заявке №2007140207/22 с приор, от 30.10.2007. Зарег. и опубл. 20.03.2008. Бюл. №8) - принят за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу включает в себя (рис.1): трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, насосами для перекачки транспортными магистралями, конвейерами и следующее основное оборудование технологически соединенное между собой:
1 - приемные сборные обогреваемые емкости для исходных нефтесодержащих отходов производства, снабженные перемешивающими устройствами;
2 - промежуточные обогреваемые и теплоизолированные емкости с перемешивающими устройствами (мешалками), предназначенные для подогрева (например, до 70-90°С) исходных нефтесодержащих отходов производства и их обработки химическими реагентами (коагулянтами, деэмульгаторами и флокулянтами). Между приемной (1) и промежуточной (2) емкостями установлено сито (сетчатый фильтр) (на рис.не показан) для отделения крупных кусков твердой фазы;
3 - блок для приготовления растворов химических реагентов, включающий в себя комплекс бакового оборудования, дозаторов, насос, трубопроводов, соответствующей арматурой для приготовления и дозировки различных химических реагентов для обработки нагретых до определенной температуры (60-90°С) нефтесодержащих отходов: коагулянтов, деэмульгаторов и флокулянтов;
4 - высокоскоростная трехфазная центрифуга;
5 - сборник очищенной от твердой фазы и воды нефтепродуктов;
6 - сборник водной фазы, загрязненной небольшим количеством нефтепродуктов;
7 - контейнеры для сбора осадка - твердой фазы, содержащей до 10-20% нефтесодержащих продуктов;
8 - сборник с дозатором для замазученной земли, донных иловых осадков нефтехранилищ и нефтеамбаров и т.п.;
9 - обогреваемый сборник - смеситель твердой фазы - осадков, загрязненных нефтепродуктами, подлежащих переработке, обезвреживанию и подготовке к последующей утилизации с получением и реализацией товарных продуктов;
10 - устройство для термообработки осадков топочными газами (твердой фазы) - так называемый "термодесорбер";
11 - сборник термообработанных осадков;
(12-23) - комплекс технологического оборудования, входящего в состав блока для брикетирования термообработанных осадков - термообработанной твердой фазы, в том числе;
12 - бункер - питатель;
13 - шнековый питатель;
14 - ленточный транспортер;
15-1 и 15-2 - двушнековые смесители
16 - насос - дозатор;
17 - емкость с силикатом натрия;
18 - шнековый транспортирующий конвейер;
19 -1 - бункер - питатель;
19-2 - шнековый питатель;
20 - горизонтально-расположенный подвижной валок;
21 - фиксированной валок;
22 - контрольная ограничительная камера;
23 - вибросито для отсева мелких бракованных брикетов;
24 - ленточный транспортер - укладчик;
25 - склад брикетов, предназначенный для приема брикетов, их "дозревания" - с целью их упрочнения и последующей отгрузки потребителям
26 - сборник брикетов (мелочи), возвращаемых в бункер - питатель (12) для переработки и утилизации;
27 - возвратный шнековый конвейер для подачи мелочи в оборот - в бункер-смеситель (12) и смесители (15-1 и 15-2).
Сопоставительный анализ известных (по прототипу) и предлагаемого технического решения показывает, что новым в разработанной полезной модели является то, что к промежуточной обогреваемой и теплоизолированной емкости (2), снабженной мешалками подсоединен блок (3) для приготовления и дозировки химических реагентов, выход нагретых и обработанных химическими реагентами нефтесодержащих отходов из промежуточной емкости (2) направлен в высокоскоростную центрифугу (4), выход из которой нефтяной фазы направлен в сборник (5), выход водной фазы - в сборник (6), а выход осадка - твердой фазы направлен в контейнеры (7), имеющие соединения с обогреваемым сборником - смесителем (9), который соединен также со сборником и дозатором (8) замазученной земли, донных осадков нефтехранилищ и нефтеамбаров, выход из сборника -смесителя твердой фазы направлен в термодесорбер (10) обогреваемый топочными газами, термообработанный материал (твердая фаза) направлен из термодесорбера (10) в сборник (11) термообработанных осадков, затем в
бункер-питатель (12), соединенный с ленточным конвейером (14), направленным в два последовательно установленных смесителя (15-1 и 15-2), которые соединены через дозировочный насос (16) с емкостью для силиката натрия (17), выход из второй по ходу движения композиционной смеси (шихты) из смесителя (15-2) направлен через шнековый транспортер (18) и бункер - питатель (19-1) в шнековый питатель (19-2) в зазор между горизонтально расположенных подвижным (20) и фиксированным (21) валками, под валками брикет-пресса установлено вибросито (22) с лотком, выход брикетов из которого направлен на ленточный транспортер - укладчик (23), и затем на склад готовой продукции (25) для дозревания и упрочнения полученных брикетов, под виброситом установлен сборник бракованных брикетов (26), соединенный через возвратный шнековый конвейер (27) с бункером-питателем (12) и смесителями (15-1 и 15-2).
Полезная модель по прототипу "Технологическая система для переработки нефтесодержащих отходов" работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные нефтесодержащие отходы поступают для переработки, обезвреживания и утилизации из нефтехранилищ, нефтеамбаров и т.п.в приемные сборные обогреваемые емкости (1), снабженные перемешивающими устройствами, откуда подогретые нефтесодержащие отходы через сито (сетчатый фильтр) поступают (например, перекачивают насосом) в промежуточные обогреваемые теплоизолированные емкости (2) с мешалками. В эти емкости (2) из блока (3) последовательно подают химические реагенты-коагулянты, деэмульгаторы и флокулянты. Нагретые (до 60-90°С) и обработанные химическими реагентами нефтесодержащие отходы затем направляют (например, закачивают) на высокоскоростную трехфазную центрифугу (4), в которой происходит разделение нефтяной, водной и твердой фаз, собираемых, соответственно в сборники (5, 6) и контейнеры (7). Из контейнеров (7) осадки - твердую фазу, выделяемую из нефтесодержащих отходов на высокоскоростной трехфазной центрифуге (4),
направляют в обогреваемый сборник - смеситель (9), куда одновременно подают из сборников с дозатором (8) замазученную землю, донные, иловые осадки из нефтехранилищ, нефтеамбаров и т.п. из обогреваемого сборника-смесителя (9) осадки (твердая фаза) поступает в устройство для термообработки осадков топочными газами - в так называемый "термодесорбер", в котором происходит удаление нефтесодержащих продуктов из осадков - твердой фазы и их последующая утилизация. Термообработанные осадки собирают в сборнике (11), откуда их направляют в бункер - питатель (12) комплекса технологического оборудования (13-25), входящего в состав валкового брикет-пресса. Из бункера- питателя (12) термообработанные осадки, а также "возвратная мелочь" из сборника (21) поступает в шнековый питатель (13), затем в ленточный транспортер (14), из которого твердая фаза поступает в два последовательно соединенных между собой двушнековые смесители (15-1 и 15-2), в которые с помощью насоса (16) подается из емкости (17) силикат натрия, композиционная смесь после тщательного перемешивания в двушнековых смесителях (15-1 и 15-2) поступает через шнековый транспортер (18) в бункер-питатель (19-1) и из него в шнековый питатель (19-2), подающий композиционную смесь в зазор между горизонтально расположенными подвижным (20) и фиксированным (21) валками. Необходимое давление на подвижный валок (20) создает специальная гидросистема (на рис. не показана). Образующуюся между валками (20 и 21) брикеты сбрасываются на вибросито (22), на котором происходит отсев «мелочи» - бракованных (мелких) непрочных и плохо отформованных брикетов. Эти отбракованные брикеты - «мелочь» с помощью возвратного шнекового конвейера (27) направляют в «оборот» -возвращают в бункер-смеситель (12) и смесители (15-1 и 15-2). С вибросита (22) брикеты собирают в сборник брикетов (23), откуда их ленточным транспортером - укладчиком (24) направляют на склад (25) брикетов, где происходит «дозревание» брикетов и их упрочнение, т.е. переход в состояние, пригодное для последующей отгрузки потребителям.
Таким образом, полезная модель по прототипу позволяет утилизировать из нефтесодержащих шламов нефтепродукты и получать из твердой фазы полупродукты - техногенное сырье для его последующего использования в производстве строительных изделий и конструкций.
Недостатком технического решения по прототипу является сравнительно невысокое качество получаемых из твердой фазы брикетов, что обусловлено низкими прочностными характеристиками выпускаемых брикетов.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание нового технологического передела для утилизации нефтесодержащих отходов производства, обеспечивающего при прочих равных условиях возможность не только обезвреживания твердых нефтесодержащих отходов - шламов, но и получение высоколиквидных, пользующихся устойчивым спросом у потребителей товарных продуктов.
Технический результат, который достигается при реализации предлагаемой полезной модели, заключается в получении из пастообразных твердых и/или нефтесодержащих шламов (отходов производства) остроспецифичной товарной продукции - строительных материалов с высокими прочностными характеристиками и улучшенными физико-химическими свойствами.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Аппаратурно-технологической системой производственного оборудования для комплексной переработки нефтесодержащих отходов с получением товарных продуктов», включающей в себя следующие взаимосвязанные конструктивные элементы (рис.2): сборник (1) исходных нефтесодержащих отходов, соединенный с обогреваемой емкостью (2), снабженной перемешивающим устройством, к которой подсоединен блок (3) для приготовления и дозировки химических реагентов, высокоскоростную центрифугу (4), сборники (5 и 6) очищенных от твердых частиц нефтяной (5)
и водной (6) фаз, контейнеры (7) для сбора осадка, устройство (8) для термообработки осадка, сборник (9) термообработанных осадков, склад готовой продукции (10).
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что контейнеры (7) для сбора осадка имеют соединения со смесителем (11), к которому подсоединен дозатор (12) известняковой муки, получаемой на установке дробления и измельчения известнякового камня (13), в качестве устройства для термообработки осадка установлена вращающаяся трубчатая прокалочная печь (8), имеющая топку (14), соединенную со сборником (5) нефтепродуктов, выделенных из исходных нефтесодержащих отходов, выход прокаленного материала из прокалочной печи (8) через разгрузочный узел (15) направлен в дробильно-размолочное отделение (16), имеющее фасовочную машину (17).
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая полезная модель - «Аппаратурно-технологическая система производственного оборудования для комплексной переработки нефтесодержащих отходов с получением товарных продуктов» работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные нефтесодержащие отходы из сборника (1) направляют в обогреваемую емкость (2), в которую из блока (3) подают химические реагенты - РАВ, деэмульгаторы, флокулянты, коагулянты и т.п.обработанные отходы затем направляют на скоростную трехфазную центрифугу (4). Нефтяную фазу собирают в сборнике (5), а водную - в сборнике (6). Твердую фазу - осадок, загрязненный нефтепродуктами выгружают в контейнеры (7), из которых осадок выгружают в смеситель (11), в который также загружают - из дозатора (12) известняковую муку, получаемую на установке (13) дробления и измельчения природного известкового камня. Полученную композиции затем подают во
вращающуюся трубчатую прокалочную печь (8), снабженную топкой (14), питаемой нефтепродуктами, выделенными из исходных нефтесодержащих отходов на скоростной трехфазной центрифуге (4) и собираемых в сборнике (5). Прокаленный материал - цементный клинкер - через разгрузочное устройство (15) направляют в дробильно-размолочное отделение (16). Измельченный продукт - портландцемент фасуют и направляют на склад готовой продукции (10).