УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ, ГРУНТОВ И НЕФТЕШЛАМОВ

Полезная модель относится к области защиты окружающей среды от негативного воздействия нефтяной отрасли, а именно к обезвреживанию нефтесодержащих грунтов химическим методом с использованием негашеной извести и может быть использована для переработки нефтешламов, обезвреживания почвы при ликвидации аварийных разливов нефти и продуктов ее переработки в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах.
Известен двухроторный смеситель со шнековой выгрузкой «САЙГАТКА» http://tehmash.promzone.ru/mini_zavod_p/smesitel_-do.htm], предназначенный для интенсивного перемешивания, разминания и пластификации масс с малой, средней или высокой вязкостью (далее «смеситель»). Смеситель состоит из корпуса, установленного на опорах. Корпус смесителя имеет цилиндрическую форму с двумя открывающимися загрузочными люками, расположенными в верхней и нижней части корпуса для загрузки и выгрузки продукта. Внутри корпуса расположены два горизонтальных вала с фигурными лопастями развернутыми относительно осей валов на угол, зависящий от перемешиваемого материала. В лопастях выполнены цилиндрические отверстия, что позволяет эффективно перемешивать смешиваемые компоненты до однородной массы. Лопасти смесителя могут быть выполнены различной конфигурации. В конструкции смесителя предусмотрен контроль качества загружаемой рецептурной смеси или отдельных компонентов, если они подаются последовательно, в виде решетки. Валы вращаются в опорах и приводятся в движение от электродвигателя через специальный редуктор. Конструкцией смесителя предусмотрено встречное движение массы вдоль стенок корпуса, при этом лопасти разделяют смешиваемую массу на слои и передают их в соседние зоны. Полученная однородная масса выгружается через нижний люк, который во время смешивания закрыт заслонкой, либо для выгрузки используется шнековое устройство.
Недостатком данного смесителя является то, что при низких (отрицательных) температурах в полевых условиях невозможно получить однородную смесь из смешиваемых компонентов, таких как замерзшие нефтешламы и нефтезагрязненные грунты с порошкообразным реагентом, так как замерзшие нефтезагрязненные материалы не позволят осуществить процесс перемешивания в смесителе и приводят к поломке перемешивающего устройства.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является установка для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов [Патент RU №142925 от 05.06.2014], которая относится к защите окружающей среды от негативного воздействия нефтяной отрасли, а именно к обезвреживанию нефтесодержащих грунтов химическим методом с использованием негашеной извести и может быть использована для переработки нефтешламов, обезвреживания почвы при ликвидации аварийных разливов нефти и продуктов ее переработки в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах. Установка содержит цилиндрический корпус, у которого в верхней части выполнен загрузочный люк, а в нижней части корпуса расположен разгрузочный люк для удаления содержимого из корпуса установки. Корпус установки имеет двойную стенку и выполнен из двух коаксиально расположенных металлических закрытых цилиндров - наружного и внутреннего, между внутренним диаметром наружного цилиндра D и внешним диаметром внутреннего цилиндра d образована герметичная полость, заполненная теплоносителем в виде низкозамерзающей жидкости. Установка содержит перемешивающее устройство, выполненное в виде двух шнеков с возможностью вращения шнеков во встречных направлениях.
a
2
Химическое обезвреживание нефтезагрязненного материала происходит в две стадии. На первой стадии при помощи шнеков осуществляется процесс гомогенизации нефтезагрязненного материала с реагентом (негашеная известь (CO)) до однородного состояния. На второй стадии к полученной гомогенизированной смеси добавляется вода (HO) и происходит дальнейшее перемешивание смеси с протеканием химической реакции и получением обезвреженного капсулированного материала. В процессе взаимодействия гомогенизированной смеси с водой происходит химическая реакция с выделением тепла. Выделенное тепло поглощается низкозамерзающей жидкостью, находящейся в герметичной полости корпуса, аккумулируется и используется для нагрева последующей порции нефтезагрязненных материалов.
Недостатком установки является то, что при ее работе в условиях низких (отрицательных) температур процесс гомогенизации замерзшего грунта с реагентом неосуществим и требуется время для предварительного подогрева партии замерзшего нефтезагрязненного материала за счет тепловой энергии экзотермического процесса химического обезвреживания предыдущей партии нефтезагрязненного материала. Кроме того, процесс подогрева значительно увеличивает длительность технологического процесса обезвреживания нефтезагрязненного грунта.
Задачей полезной модели является создание установки для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов при низких температурах, которая будет обладать простотой, надежностью и более высокой производительностью при эксплуатации в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах, а также способной одновременно перерабатывать нефтезагрязненный материал и осуществлять подготовку новой партии замерзшего нефтезагрязненного материала для химического обезвреживания путем его нагрева теплом экзотермического процесса химического обезвреживания.
Данный технический результат достигается тем, что установка для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов имеет цельный металлический корпус, условно разделенный на верхнюю «В» и нижнюю «Н» части. В верхней части корпуса выполнен бункер для предварительного подогрева нефтезагрязненного грунта, а в нижней части расположен смеситель с перемешивающим устройством для осуществления процесса гомогенизации предварительно подогретого нефтезагрязненного грунта с реагентом и водой. Между бункером и смесителем расположен загрузочный люк, выполненный в виде шиберной задвижки. Для подачи воды в верхней части смесителя предусмотрено устройство для подачи воды. Для удаления содержимого из смесителя в нижней его части расположен разгрузочный люк. Корпус установки имеет двойную стенку, а образованная между стенками корпуса герметичная полость V заполнена теплоносителем в виде низкозамерзающей жидкости.
На Фиг. представлен:
а) главный вид предложенной установки для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов при низких температурах;
б) поперечный разрез установки.
1
1
2
2
Установка состоит из цельного металлического корпуса 1, установленного на опорах 2. Корпус 1 установки выполнен с двойной стенкой и условно разделен на верхнюю «В» и нижнюю «Н» части. Верхняя «В» часть корпуса представляет собой бункер 3, предназначенный для предварительного подогрева нефтезагрязненного грунта. Нижняя часть «H» корпуса представляет собой смеситель 4, выполненный из двух, коаксиально расположенных металлических цилиндров - наружного и внутреннего. Между внутренним диаметром наружного цилиндра D и внешним диаметром внутреннего цилиндра d образована герметичная полость V, переходящая в верхнюю часть «В» корпуса 1. Герметичная полость V, образованная в стенке корпуса, заполнена теплоносителем в виде низкозамерзающей жидкости, например, Dixis-65 у которой температура замерзания соответствует 65°C ниже нуля. Смеситель 4 содержит перемешивающее устройство для осуществления процесса гомогенизации предварительно подогретого нефтезагрязненного грунта с реагентом и водой. Перемешивающее устройство выполнено в виде двух шнеков: верхнего 5 и нижнего 6, имеющих возможность вращения во встречных направлениях, у которых оси вращения совпадают с осями O-O и O-O. Верхний шнек 5 является ведомым, а нижний 6 - ведущим. Между бункером 3 и смесителем 4 расположен загрузочный люк 7, выполненный в виде шиберной задвижки. В нижней части смесителя выполнен разгрузочный люк 8. Вода в смеситель 4 подается через устройство для подачи воды 9, расположенное в верхней части смесителя 4 и выполненное, например, в виде трубки.
Установка для перемешивания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов работает следующим образом.
a
3
Нефтезагрязненный материал и реагент - негашеная известь (CO) в компонентном соотношении, которое определяется согласно «Методике определения потребного количества компонентов для осуществления реагентного капсулирования» [«Переработка и утилизация нефтешламов и нефтезагрязненных материалов, образующихся в местах добычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья»: Монография / Л.О. Штриплинг и др., стр. 51-55, М-во обр. и науки РФ, Омский гос. техн. ун-т - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. - 176 с.], из бункера 3, расположенного в верхней «В» части корпуса 1, через загрузочный люк 7, загружают в смеситель 4, расположенный в нижней «Н» части корпуса 1. Затем загрузочный люк 7 закрывают и в бункер 3 загружают новую партию замерзшего нефтезагрязненного материала для предварительного подогрева, в результате которого происходит оттаивание замерзшего нефтезагрязненного материала. Включают привод, который приводит в движение перемешивающее устройство для осуществления процесса гомогенизации нефтезагрязненного материала с реагентом. В полученную гомогенизированную смесь через устройство для подачи воды 9, согласно приведенной выше методике, добавляют воду, после чего происходит дальнейшее перемешивание указанной смеси. В процессе взаимодействия гомогенизированной смеси с водой происходит химическая реакция с выделением большого количества тепла. В результате происходит химическое обезвреживание нефтезагрязненного материала (химическое диспергирование), преобразовывая его в сухие тонкодисперсные порошкообразные твердые вещества в виде микрокапсул, внутри которых находится нефтезагрязненный материал, покрытый снаружи прочной карбонатной (CaCO) водонепроницаемой, биологически нейтральной для природной среды оболочкой.
Выделенное тепло поглощается низкозамерзающей жидкостью, находящейся в герметичной полости V корпуса, аккумулируется и используется для нагрева и оттаивания замерзшего нефтезагрязненного материала, находящегося в бункере 3, расположенном в верхней «В» части корпуса 1.
Во время технологического процесса химического обезвреживания нефтезагрязненного грунта за счет вращения шнеков происходит постепенное перемещение полученной смеси в сторону разгрузочного люка 8, где происходит выгрузка обезвреженного капсулированного материала. Сразу после выгрузки обезвреженного капсулированного материала из бункера 3 в смеситель 4 загружают следующую партию нефтезагрязненного материала, который успевает оттаять в течение того времени пока, осуществлялся процесс химического обезвреживания нефтезагрязненного грунта в смесителе 4.
a
Таким образом, предложенная установка для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов при низких температурах позволяет одновременно осуществлять обезвреживание нефтезагрязненных материалов химическим методом с использованием негашеной извести (CO) путем образования капсулированного материала и подогрев последующей порции нефтезагрязненного материала за счет тепловой энергии экзотермического процесса химического обезвреживания, полученной в ходе обезвреживания. Предложенная полезная модель имеет высокую производительность, простую конструкцию и надежна в эксплуатации в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах.