СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЯЖЕЛЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ И НЕФТЕШЛАМООТХОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ УКАЗАННОГО СПОСОБА
PROCEDURE FOR PURIFICATION OF HEAVY HYDROCARBON FUELS AND OIL SLUDGE WASTES AND INSTALLATION FOR IMPLEMENTATION OF SAID PROCEDURE

Настоящее изобретение относится к области энергетики, нефтехимии и экологии и предназначено для очистки тяжелых углеродных топлив с удельным весом, близким к единице от удельного веса воды, а также для очистки нефтешламоотходов, образовавшихся после разливов нефтепродуктов, и выделения из них исходного продукта.
Известны различные способы и устройства для очистки углеводородных топлив и нефтешламоотходов. Известна, например, установка для подготовки мазута к сжиганию по патенту RU №2246073, кл. F23K 5/08, опубл. 2005.02.10. Установка для подготовки товарного мазута к сжиганию содержит емкость с мазутом, последовательно соединенные фильтр грубой очистки, нагнетательный насос, фильтр тонкой очистки, устройства диспергирования воды в мазуте с трубопроводом рециркуляции на одном из них.
Недостатком известной установки является сложность конструкции и невозможность использования для очистки нефтешламоотходов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ подготовки жидкого топлива к сжиганию по патенту RU №2283457, кл. F23K 5/08, опубл. 2006.09.10. Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию заключается в том, что топливо, например мазут, из цистерны сливают через сливной лоток с подогревом в промежуточную емкость, из которой его погружными насосами перекачивают в наземный резервуар, откуда струйным насосом через подогреватель топливо подают в мазутопроводы котельной, к которым непосредственно присоединены горелки или форсунки котлов, при этом в необходимых местах схемы подготовки топлива к сжиганию осуществляют фильтрацию топлива через механические фильтры, а подогрев топлива в цистерне, наземном резервуаре и подогревателях осуществляют паром, который подают из котельной по трубопроводам, причем конденсат из цистерны, наземного резервуара и подогревателей собирают через конденсатоотводчики в конденсатный бак, кроме того, в схеме также предусматривают возможность рециркуляционного подогрева топлива в наземном резервуаре по возвратному трубопроводу топлива, при этом регулировку подачи топлива, пара и сбора конденсата производят с помощью запорно-регулирующей арматуры. Рециркуляцию осуществляют от самоочищающегося фильтра тонкой очистки с одновременным подогревом, откуда часть топлива, не прошедшую фильтрацию, подают на сопло струйного насоса, который подсасывает топливо из линии возврата после форсунок, и возвращают его в наземный резервуар, из которого топливо подсасывают другим струйным насосом в линию подачи топлива на форсунки через роторный гомогенизатор, в котором осуществляют первую ступень гомогенизации, далее через фильтр трубой очистки на насос, подающий топливо на подогреватель первой ступени подогрева, который одновременно выполняет роль гомогенизатора второй ступени, далее топливо подают на самоочищающийся фильтр тонкой очистки, выполняющий одновременно роль подогревателя второй ступени, а затем на подогреватель-гомогенизатор третьей ступени подогрева и гомогенизации и далее на форсунки. Установка содержит наземный резервуар, откуда струйным насосом через подогреватель топливо подают в мазутопроводы котельной, механические фильтры, конденсатный бак, возвратный трубопровод топлива, запорно-регулирующую арматуру, самоочищающийся фильтр тонкой очистки, роторный гомогенизатор, фильтр грубой очистки, насосы.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и невозможность отделения воды от мазута в сильно обводненных мазутах.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка и создание способа очистки тяжелых углеводородных топлив от воды и нефтешламоотходов и установки для реализации указанного способа.
Поставленная задача решается предлагаемой группой изобретений, включающей способ очистки тяжелых углеводородных топлив и нефтешламоотходов и установку для реализации указанного способа. Способ очистки тяжелых углеводородных топлив и нефтешламоотходов включает перекачку из резервуара, подогрев, фильтрацию, сбор конденсата, при этом перекачку топлива или нефтешламоотходов осуществляют под давлением 5-35 атмосфер, затем производят нагрев до температуры 105-200°С, очищают от механических примесей и подают в виде аэрозоля в реактор, где производят испарение воды и бензинового дистиллята, затем топливо откачивают, а воду и бензиновый дистиллят в виде паров подают по колонне в холодильник, где охлаждают до жидкого состояния, после чего воду отделяют от бензинового дистиллята в разделителе и направляют в соответствующие емкости. Установка для очистки тяжелых углеводородных топлив и нефтешламоотходов содержит последовательно соединенные трубопроводами резервуар с исходным сырьем, насос высокого давления, теплообменник, фильтр тонкой очистки, реактор, содержащий: аэрозольное устройство, паровой регистр нагрева реактора, колонну, отбойники капель, при этом реактор соединен с линией откачки готового продукта (топлива), а также с холодильником, разделителем и линиями откачки бензинового дистиллята и дистиллированной воды.
Заявляемая группа изобретений иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема установки для очистки тяжелых углеводородных топлив и нефтешламоотходов, на фиг.2 показана схема реактора.
Установка для очистки тяжелых углеводородных топлив и нефтешламоотходов (фиг.1) содержит резервуар 1 с исходным сырьем (обводненным мазутом или нефтешламотходами), который с помощью трубопровода соединен с насосом 2 высокого давления, насос 2 соединен с теплообменником 3, который соединен с фильтром 4 тонкой очистки, а последний соединен с реактором 5 (фиг.2). Реактор 5 включает в себя корпус 6, в котором размещено аэрозольное устройство 7, паровой регистр 8 нагрева реактора, отбойники 9 капель. Реактор 5 соединен с колонной 10 и с линией 11 откачки готового продукта (мазута), соединенной с емкостью 12. Колонна 10 соединена с холодильником 13, разделителем 14 на воду и бензиновую фракции, насосом 15, откачивающим бензиновую фракцию в бензиновую емкость 16 по линии откачки.
Способ очистки тяжелых углеродных топлив осуществляется с помощью описанного устройства следующим образом. Сначала нефтешламоотходы или обводненный мазут подаются из резервуара 1 по трубопроводу на насос высокого давления 2, который под давлением 5-35 атмосфер подает исходное сырье в теплообменник 3, в котором сырье нагревают до температуры 105-200°С. После нагрева сырье проходит через фильтр 4 тонкой очистки от механических примесей. Очищенный от примесей мазут или нефтешламоотходы подают в реактор 5 через аэрозольное устройство 7 в виде аэрозоля, где под действием высокой температуры происходит испарение воды, содержащейся в мазуте или нефтешламоотходах. Паровой регистр 8 поддерживает в реакторе температуру в пределах 150-170°С. Тяжелые капли мазута или нефтешламоотходов попадают на отбойники 9 капель и стекают вниз, превращаясь в готовый продукт, а вода и легкие фракции переходят из жидкого состояния в газообразное в колонне 10 диаметром 500 мм и поднимаются вверх, где потом попадают в холодильник 13 и снова переходят в жидкое состояние. Реактор 5 представляет собой цилиндрический корпус 6 с вертикальными крышками (на чертежах не показаны) и вертикальной колонной 10. Корпус 6 имеет диаметр 120 мм и длину 550 мм. Такая конструкция реактора позволяет переработать 10 куб. метров мазута или нефтешламоотходов в час. Расход тепловой энергии (пар давлением 1.5-10 атмосфер и температурой 80-200°C в паровом регистре) составляет при этом 3 Гкал/ч и 15 кВт/ч электроэнергии. Затем откачивающим насосом по линии 11 откачки готового продукта обезвоженный продукт подается в емкость 12 готового продукта. После испарения в реакторе 5 вода и небольшая часть бензинового дистиллята по колонне 10 в виде паров проходит в холодильник 13, охлаждается и конденсируется в жидкость и подается в разделитель 14, где чистая дистиллированная вода подается в канализацию или используется для технических целей, а бензиновый дистиллят перекачивается насосом 15 в бензиновую емкость 16. Далее, после охлаждения, бензиновая фракция смешивается с мазутом или используется для технических целей.
Пример промышленного применения заявляемой группы изобретений. Исходное сырье - обводненная загрязненная нефть с примесью мазута и битумных остатков, взятая для очистки из амбара, расположенного в селе Заглядино Бугурусланского района Оренбургской области. До очистки исходное сырье содержало 53% воды на молекулярном уровне (данные лабораторного анализа), 5% механических примесей и органики (песок, трава и т.д.), и остальные 42% составлял нефтешлам с плотностью 1193 г/л. Очистка проводилась в июле 2007 года. После очистки исходного сырья по вышеописанному способу в заявленном устройстве получили на выходе: топливо ИФО-180 - 37%, прямогонный бензин с октановым числом 66 - 5%, механические примеси - 5%, вода - 53%. Механические примеси остались на фильтре, затем их вывозят на свалку, вода сдается на скважину или утилизируется, так как она содержит много солей, бензин и вода отделяются на колонне, ИФО-180 остается в реакторе. Лабораторный анализ показал следы воды в топливе и мехпримесей до 0,4%.
Предлагаемая группа изобретений позволяет обеспечить подготовку обводненного мазута для сжигания в котельных или очистку нефтешламоотходов, образовавшихся после разливов, с выходом исходного продукта. Преимуществами предлагаемой группы изобретений по сравнению с известными способами и устройствами являются: отсутствие вскипания колонны, пожаробезопасность при использовании пара для нагрева исходного сырья, простота конструкции и изготовления, простота обслуживания (достаточно одного оператора мазутного хозяйства), возможность изготовления устройства в мобильном исполнении без разборки реактора и монтаж на новом месте в течение 4 часов, высокая степень обезвоживания топлива.