УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ МАТЕРИАЛОВ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
DEVICE FOR CLEANING MATERIALS OF OIL PRODUCTS

Изобретение относится к устройствам очистки различных материалов от загрязнений нефтепродуктами и может быть использовано при очистке от нефтепродуктов почв, грунтов, сорбционных и других материалов, переработке жидких и пастообразных нефтешламов с получением полезной продукции.
Известно устройство очистки материалов от загрязнений нефтепродуктами, включающее вращающуюся горизонтальную трубчатую печь с внешней зоной нагрева, конденсатор для выделения жидких нефтепродуктов и топку. В этом устройстве загрязненный материал нагревают до температур 450-500°С, в результате чего нефтепродукты испаряются, а также подвергаются высокотемпературной деструкции. Отходящую газовую смесь органических соединений охлаждают с получением жидких нефтепродуктов, неконденсируемую газовую фазу направляют в топку.
Недостатком устройства является недостаточная эффективность очистки материалов от нефтепродуктов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для очистки дисперсного материала от нефтепродуктов (RU 2173223).
Устройство включает рабочие органы забора, подачи и выгрузки материала, узел тепловой обработки загрязненного материала с реакционной зоной, холодильник-конденсатор. Узел тепловой обработки материала выполнен в виде барабанной горизонтальной вращающейся печи с внешней рубашкой нагрева.
Материал, загрязненный нефтепродуктами, с помощью рабочих органов забора и подачи подают в реакционную зону узла тепловой обработки, нагрев материала осуществляют до температур 250-600°С за счет контактного теплообмена с внешней зоной нагрева. При соотношении вода - нефтепродукты в обрабатываемом материале менее 1/15 в реакционную зону подают в необходимом количестве воду или водяной пар. По мере нагревания материала происходит испарение влаги и нефтепродуктов. Образующуюся парогазовую смесь охлаждают в холодильнике- конденсаторе, где большая часть газообразных нефтепродуктов конденсируется и собирается в емкости.
Добавление пара повышает степень очистки материалов от нефтепродуктов, но снижает степень извлечения нефтепродуктов, пригодных для полезного использования. Для предотвращения попадания воды в извлекаемый нефтепродукт конденсацию проводят при высоких температурах (превышающих температуру конденсации паров воды), что приводит к неполной конденсации легких фракций нефтепродуктов.
Не устраняются и другие проблемы, возникающие при использовании вращающихся печей для обработки материалов, загрязненных нефтепродуктами.
Вращающаяся печь обеспечивает недостаточную эффективность перемешивания обрабатываемых материалов, что требует увеличения времени высокотемпературной обработки материала для обеспечения полного испарения нефтепродуктов.
Многие материалы, особенно твердые, загрязненные нефтепродуктами, спекаются при тепловой обработке, что приводит к неполному извлечению нефтепродуктов, их присутствию в обработанном материале, обрастанию стенок печи трудноудаляемым нагаром. Образуемый нагар со временем значительно снижает теплопроводность стенок печи, что приводит к повышению потерь тепла при нагреве обрабатываемых материалов и необходимости систематической чистки устройства. Значительные потери тепла в окружающую среду также связаны с невозможностью обеспечения надежной теплоизоляции корпуса печи. Все это в совокупности повышает энергозатраты процесса.
Недостатками вращающихся барабанных печей также являются громоздкость, большие капитальные затраты и относительная сложность эксплуатации.
Например, при периодическом использовании затруднительна выгрузка остатков обработанных материалов из печи.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение степени извлечения нефтепродуктов, пригодных для полезного использования, полное удаление остаточных нефтепродуктов из обрабатываемого материала, предотвращение образования нагара на внутренней поверхности устройства, снижение затрат энергоресурсов при очистке материалов от нефтепродуктов, облегчение выгрузки обработанных материалов.
Этот результат получен за счет того, что в устройстве для очистки материалов от нефтепродуктов, включающем рабочие органы подачи и выгрузки материала, узел тепловой обработки загрязненного материала с реакционной зоной, холодильник-конденсатор, новым является то, что узел тепловой обработки выполнен в виде цилиндрической емкости, внутри которой размещен механизм перемешивания и выгрузки обрабатываемого материала, содержащий вал с закрепленной на нем с помощью стоек лентой винтовой формы, при этом между стенками емкости и лентой имеется зазор 5-10 мм, внизу торцевой стенки емкости расположено герметично закрывающееся окно для выгрузки материала, а снаружи емкость оснащена нагревательным устройством, содержащим комбинированную горелку, рубашку нагрева, дымоход и теплоизоляцию.
На фиг.1 представлена общая схема устройства.
Устройство содержит узел тепловой обработки материала 1 с реакционной зоной, который с помощью трубопровода 2 соединен с холодильником-конденсатором 3, резервуар жидких нефтепродуктов 4, устройство внешнего нагрева 5.
На фиг.2 представлена схема узла тепловой обработки. Для большей наглядности фото этого узла представлено на фиг.3
Узел тепловой обработки выполнен в виде цилиндрической емкости 6, оснащенной герметично закрывающимся окном загрузки исходного материала 7, расположенным в верхней части емкости и герметично закрывающимся окном выгрузки очищенного материала 8, расположенным внизу торцевой стенки емкости. Внутри емкости расположен механизм, содержащий ленту винтовой формы 9, закрепленную на валу 10 с помощью стоек 11, между стенками емкости и лентой имеется зазор 12. Снаружи емкость оснащена нагревательным устройством, содержащим комбинированную горелку 13, рубашку нагрева 14, дымоход 15, теплоизоляцию 16. Механизм приводится в движение с помощью электропривода 17.
Реакционная зона 18 расположена внутри цилиндрической емкости 6.
Устройство работает следующим образом:
Исходный материал загружают внутрь цилиндрической емкости, после чего загрузочное окно герметично закрывают, включают перемешивающий механизм и нагревательное устройство.
Материал нагревают при непрерывном перемешивании без доступа воздуха до температуры 500-600°С. В процессе нагревания в реакционной зоне происходит испарение и термическое разложение нефтепродуктов.
Образующиеся газы поступают в холодильник-конденсатор, где происходит конденсация нефтепродуктов, пригодных для полезного использования.
По окончании процесса нагревательное устройство выключают и обработанный материал выгружают.
Кроме перемешивания, назначением механизма в заявляемом устройстве является разрушение нагара на стенках емкости, а также выгрузка материала после обработки.
По сравнению с вращающейся печью перемешивающий механизм в заявляемом устройстве более быстро и качественно перемешивает обрабатываемый материал, что приводит к более эффективному прогреву материала по всему объему и интенсификации процесса перехода нефтепродуктов в газовую фазу. Вращение винтовой ленты вызывает движение обрабатываемого материала вдоль боковых стенок емкости. Дойдя до торцевой стенки, материал выдавливается по направлению к валу и через окна, образованные лентой, стойками и валом, движется в обратном направлении. При этом происходит дополнительная гомогенизация материала за счет эффекта раздавливания, что предотвращает образование комьев из-за спекания материала.
Кроме того, движение ленты вдоль стенки емкости с небольшим зазором (5-10 мм) механически разрушает слой нагара, тем самым уменьшает потери тепла из-за снижения интенсивности теплообмена между стенками емкости и материалом.
Дополнительное энергосбережение в заявляемом устройстве обеспечивается внешней теплоизоляцией, выполненной из минеральной ваты, предпочтительно из супертонкого базальтового волокна. Конструкция узла тепловой обработки в заявляемом изобретении позволяет обеспечить более эффективную теплоизоляцию, чем это возможно во вращающихся печах. За счет этого снижаются потери тепла в окружающую среду.
Перемешивающий механизм обеспечивает эффективную выгрузку обработанного материала. Выгрузка материала осуществляется за счет вращения винтовой ленты, которое вызывает его движение к окну выгрузки, расположенному в нижней части торцевой стенки емкости.
Пример 1. В устройство подают почвогрунт, загрязненный газовым конденсатом (200 г/кг), в количестве 1 тонна. Материал нагревают без доступа воздуха до температуры 300-350°С. Испарившиеся углеводороды охлаждают в холодильнике-конденсаторе, при этом получают газовый конденсат. По завершении цикла переработки нефтепродукты в обрабатываемом почвогрунте отсутствуют.
Пример 2. В устройство подают почвогрунт, загрязненный сырой нефтью (300 г/кг), в количестве 700 кг. Материал нагревают без доступа воздуха до температуры 600°С. Испарившиеся нефтепродукты охлаждают в холодильнике-конденсаторе, при этом получают регенерированный нефтеконцентрат. Остаточные нефтепродукты в обрабатываемом почвогрунте отсутствуют.
Пример 3. В устройство подают пастообразный нефтяной шлам очистки технологического оборудования с содержанием нефтепродуктов до 750 г/кг, в количестве 800 кг. Материал нагревают без доступа воздуха до температуры 600°С. Испарившиеся нефтепродукты охлаждают в холодильнике-конденсаторе до температуры 100°С, при этом получают очищенный от воды и неорганических примесей нефтепродукт (нефтеконцентрат). Остаточные нефтепродукты в неорганическом остатке отсутствуют.