СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
UTILISATION METHOD OF OIL-CONTAINING RESIDUES

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов (шламов). Изобретение может быть использовано в нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности, связанных с хранением, транспортом и переработкой нефти и нефтепродуктов.
Актуальность проблемы утилизации нефтесодержащих отходов возникла давно и основана на концентрировании огромных количеств этих отходов вблизи нефтеперерабатывающих заводов, пунктов хранения и перевалки нефти и нефтепродуктов. Известны различные способы утилизации и переработки нефтесодержащих шламов в зависимости от их состава, физико-химических свойств, конкретных условий и технических возможностей предприятия (термические, механические, химические, физико-химические, биологические) - см. О.А.Жаров, В.Л.Лавров. Современные методы переработки нефтешламов. - Экология производства, №5, 2004. Однако большинство из них высокозатратные и требуют сложного технического оформления.
Известен «Сорбент для очистки от нефтемаслозагрязнений», содержащий в качестве основного компонента негашеную известь и животный технический жир в качестве поверхностно-активного вещества в количестве 0,4-3% по массе (Патент РФ №2160758). Сорбент смешивают с нефтемаслоотходами. При этом происходит процесс гашения водой, содержащейся в нефтешламе, негашеной извести и адсорбция углеводородов шлама гидроксидами щелочноземельных металлов с образованием порошкообразного вещества.
Основным недостатком этого сорбента является первоначально высокая щелочность водной вытяжки продукта утилизации, полученного при его использовании (рН 11-12), обусловленная образованием гидроокиси кальция, которая постепенно снижается вследствие поглощения углекислого газа атмосферного воздуха. Это обстоятельство не позволяет применять продукт утилизации нефтяного шлама в качестве вторичного материального ресурса и требует проведения дополнительных мероприятий для снижения водородного показателя водной вытяжки до экологически безопасного уровня рН от 6,5 до 8,5 либо длительного (не менее 30 дней) хранения продукта на открытом воздухе при постоянном перемешивании.
Известен способ переработки нефтесодержащего шлама с применением "рабочего агента", основным компонентом которого является окись кальция. Рабочий агент смешивают с нефтяным шламом, предварительно разогретым до температуры 50-80°С, с введением органического разжижителя в количестве не более 5%, добавляют необходимое количество жидкости, реагирующей с рабочим агентом и получают продукт, имеющий вид гранулированного порошка (Патент РФ 2266258).
Основным недостатком способа является высокая щелочность водной вытяжки продукта, полученного по данной технологии, обусловленная образованием гидроокиси кальция в процессе гашения извести.
Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, - создание эффективного и дешевого способа утилизации нефтесодержащих отходов с получением экологически безопасного продукта.
Техническим результатом является снижение щелочности водной вытяжки продукта утилизации нефтесодержащих отходов и их экологическая безопасность.
Техническая задача решается предлагаемым способом утилизации. Способ утилизации заключается в смешении предварительно приготовленного рабочего агента и нефтесодержащего отхода.
-3
-5
Рабочий агент получают путем смешения негашеной извести (оксида кальция), предварительно измельченной до степени дисперсности 10÷10 м, триглицерида высших жирных карбоновых кислот, в качестве которого применяют твердый животный технический жир, и адсорбента, представляющего собой термически обработанную рисовую лузгу, являющуюся отходом агропромышленного комплекса, причем соотношение компонентов рабочего агента принимают следующее: животный технический жир - 1-3 мас.%, адсорбент - 18-22 мас.%, негашеная известь - остальное.
Для эффективного осуществления утилизации необходимо, чтобы содержание воды в нефтесодержащем отходе было достаточным для полного протекания реакции гашения оксида кальция. Содержание воды в нефтяном отходе определяют, например, по ГОСТ 2477-65 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды».
Смешение рабочего агента и нефтешлама осуществляют в соотношении рабочий агент: нефтесодержащий шлам 1,5:1, причем сначала загружают рабочий агент для создания постели и предотвращения налипания нефтешлама на рабочие элементы смесителя. Далее добавляют необходимое для гашения оксида кальция количество воды, с учетом уже имеющейся в нефтесодержащем отходе. При этом происходит разогрев смеси до температуры 80-85°С за счет экзотермической реакции гашения оксида кальция по уравнению (1):
Стехиометрически определено, что для гашения 1 кг негашеной извести требуется 321 мл воды.
В ходе реакции гашения известь увеличивает удельную поверхность в 15-30 раз и тем самым превращается в объемное вяжущее вещество с высокой адсорбционной способностью. Разогретые нефтяные отходы вовлекаются в известковые оболочки-гранулы.
Оксид кальция известковых оболочек-гранул взаимодействует с диоксидом кремния, содержащемся в адсорбенте в количестве до 88,2%, с образованием силиката кальция, способствующего формированию прочной и практически не растворимой в воде кальцийсиликатной структуры:
Это является принципиальным отличительным свойством заявляемого изобретения, поскольку приводит к значительному снижению щелочности водной вытяжки продукта утилизации и достижению последним требований экологической безопасности сразу же по завершении процесса утилизации.
Триглицерид высших жирных карбоновых кислот при взаимодействии с гидроксидом кальция образует триглицерид кальция, который активизирует поверхность частиц для поглощения углеводородов и способствует гидрофобизации оболочки гранулы:
Содержащиеся в нефтяном отходе ионы тяжелых металлов и легкие углеводородные фракции поглощаются адсорбентом.
Полученный продукт, представляющий собой серое, порошкообразное вещество, отвечающее требованиям экологической безопасности, упаковывают во избежание его пыления.
Принципиальной особенностью данного изобретения является применение кремнеуглеродсодержащего адсорбента - продукта термической обработки рисовой лузги, представляющего собой органическую матрицу многоразмерной пористой структуры с распределенной в ней кремнеоксидной минеральной составляющей (согласно Патентам RU 2259875 С2, RU 2304559 С2). В состав адсорбента входит от 22,9 до 88,2% диоксида кремния (остальное углерод). Применение указанного адсорбента решает две задачи:
- снижение величины водородного показателя в результате образования не растворимого в воде силиката кальция;
- адсорбцию легких углеводородных фракций и ионов тяжелых металлов.
Пример 1
-3
-5
Для приготовления рабочего агента смешали 80,12 г (78%) негашеной извести, 1,03 г (1%) твердого животного технического жира и 21,57 г (21%) адсорбента. Негашеную известь и адсорбент предварительно измельчили до степени дисперсности 10÷10 м, а твердый животный технический жир нагрели до температуры 45°С для изменения его агрегатного состояния до жидкого. Это необходимо для полного смешения жира с другими компонентами рабочего агента. Компоненты рабочего агента интенсивно перемешивали в течение 10 минут до получения однородного сыпучего порошка.
В опытах утилизировали застаревший нефтесодержащий шлам шламонакопителя нефтеперерабатывающего завода, в состав которого входят: вода - 35,7%, нефтепродукты - 30,98%, механические примеси - 33,24%, тяжелые металлы - 0,08%. Рабочий агент применяли в соотношении рабочий агент: нефтешлам = 1,5:1.
Смешали 11,75 г отхода, 17,62 г рабочего агента (СаО - 13,74 г, 78 мас.%; животный жир - 0,18 г, 1 мас.%; адсорбент - 3,7 г, 21 мас.%) и 0,22 мл воды.
Для определения добавляемого количества воды из количества воды, необходимого для гашения оксида кальция, вычли количество воды содержащейся в нефтешламе:
- в используемом нефтешламе содержится 11,75·0,357=4,195 мл воды;
- для гашения 13,74 г СаО необходимо:
13,74·321/1000=4,41 мл воды.
Тогда необходимо добавить 4,41-4,195=0,215 мл воды.
В ходе процесса утилизации температура смеси повысилась до 83°С. Перемешивание осуществляли в течение 15 минут.
В результате утилизации получили мелкодисперсный сыпучий порошок серого цвета, экологические характеристики которого представлены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование показателя
Численное значение показателя
Содержание нефтепродуктов в водной вытяжке, мг/л
Не обнаружено
Содержание тяжелых металлов в водной вытяжке, мг/л
Не обнаружено
Щелочность водной вытяжки (сразу после окончания процесса утилизации)
7,53
Потеря массы, %
1,5
Щелочность водной вытяжки по пат. РФ №2160758 (сразу после окончания процесса утилизации)
10,23
Щелочность водной вытяжки по пат. РФ №2266258 (сразу после окончания процесса утилизации)
10,47
Таким образом, можно сделать вывод о предпочтительности применения заявляемого метода утилизации, поскольку поставленная техническая задача имеет более эффективное решение по сравнению с известными методами утилизации.