ПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕШЛАМОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована для комплексной переработки нефтешламов - нефтесодержащих отходов производства с извлечением из них нефтепродуктов и утилизацией твердой фазы в форме товарных продуктов.
7
Известна «Система сбора и подготовки нефти» (Патент РФ №2243813 по заявке №2003121365/15 с приор. от 10.07.2003. Зарег. и опубл.: 10.01.2005. Бюл. №1; МПК В01D 17/00).
Известная «Система» включает (рис.1) узел замера продукции скважин (1), сепараторы первой и второй ступеней (2), насос (3), ступень горячей сепарации (4), печь (5), ступени глубокого обезвоживания (6) и обессоливания (7), резервуар предварительного сброса воды (8) с трубопроводом сброса дренажной воды и промежуточного слоя (9), на котором размещены нагреватель (10), последовательно соединенные двухфазная декантерная (11) и трехфазная тарельчатая (12) центрифуги, имеющие линии вывода нефти (13), воды (14) и концентрата мехпримесей (15), и буферный резервуар товарной нефти (16). При этом между резервуаром предварительного сброса воды (8) и нагревателем (10) дополнительно расположен отстойный резервуар (17), а нагреватель встроен в отстойник (18), который снабжен контуром циркуляции (19), состоящим из поплавкового устройства (20), насоса (21) и узла подачи реагентов (22), причем контур циркуляции (19) соединен с двухфазной декантерной (11) и трехфазной тарельчатой (12) центрифугами через регулирующую задвижку (23), при этом ступень обессоливания (7) соединена со ступенью горячей сепарации (4) через теплообменник (24), размещенный между узлом замера
продукции скважин (2) и резервуаром предварительного сброса воды (8), линия вывода нефти (13) из трехфазной тарельчатой центрифуги (12) соединена с буферным резервуаром товарной нефти (16).
"Система" по прототипу работает следующим образом.
Водо-газо-нефтяная эмульсия из скважины (25) по трубопроводам (26) поступает на узел замера продукции скважин (1) и затем в сепараторы первой и второй ступеней (2), нагревается в теплообменнике (24) теплом отводимой готовой нефти, поступает в резервуар предварительного сброса воды (8) и насосом (3) прокачивается через печь (5), где нагревается до необходимой температуры. Затем нагретая эмульсия отстаивается в ступенях глубокого обезвоживания (6) и обессоливания (7), проходит через теплообменник (24), отдавая тепло поступающей со скважин (25) водо-газо-нефтяной эмульсии. Затем нефть проходит ступень горячей сепарации (4) и поступает в буферный резервуар товарной нефти (16), откуда откачивается товарная нефть на головные сооружения (на рис. не показаны). Дренажная вода из ступеней глубокого обезвоживания (6) и обессоливания (7) поступает в резервуар предварительного сброса воды (8), из которого дренажная вода и промежуточный слой по трубопроводу сброса дренажной воды и промежуточного слоя (9) поступает в отстойный резервуар (17). В отстойном резервуаре (17) промежуточный слой отделяется от воды и накапливается в верхней его части, откуда он поступает в отстойник (18) для обработки. Вода из резервуара (17) направляется на очистные сооружения. В отстойнике (18) с помощью нагревателя (10) промежуточный слой нагревается до температуры 60-80°С. С помощью поплавкового устройства (20) и насоса (21) создается контур циркуляции (19), в который через узел подачи реагентов (22) подаются необходимые реагенты (деэмульгатор, флокулянт, моющий реагент). В процессе такой обработки в верхней части отстойника (18) отделяется нефть с минимальным содержанием воды и мехпримесей, в нижней части - вода, которая дренируется и отправляется на очистные сооружения (на рис. не показаны). Из контура циркуляции (19) через
регулирующую задвижку (23) нефть отбирается на двухфазную декантерную центрифугу (11), из которой очищенная нефть поступает в трехфазную тарельчатую центрифугу (12), из которой очищенная нефть по линии вывода нефти (13) поступает в буферный резервуар товарной нефти (16). Из двухфазной декантерной (11) и трехфазной тарельчатой (12) центрифуг вода по линии вывода воды (14) отправляется на очистные сооружения, а мехпримеси - по линии вывода концентрата мехпримесей (15) в шламоприемник (27). Газ при необходимости из всех отстойников и резервуаров отводится любым известным способом.
Известное техническое решение обеспечивает стабильную работу блока центробежного разделения нефтяной и водной фаз.
Недостатком является отсутствие необходимого оборудования для переработки и утилизации нефтесодержащих отходов - нефтешламов.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известная полезная модель - «Технологический участок для переработки и обезвреживания нефтешламов» (Патент РФ на ПМ №71656. Зарег. и опубл. 20.03.2008. Бюл. №8) - принят за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу включает в себя (рис.2): 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 - вибросито для отсева мелких бракованных брикетов;
23 - сборник брикетов;
24 - ленточный транспортер - укладчик;
25 - склад брикетов, предназначенный для приема брикетов, их "дозревания" - с целью их упрочнения и последующей отгрузки потребителям.
26 - сборник бракованных 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).
Полезная модель по прототипу - "Технологический участок для переработки и обезвреживания нефтешламов" 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). Образующиеся 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.
Недостатком технического решения по прототипу является сравнительно невысокая степень извлечения нефтепродуктов из исходных нефтешламов в товарную нефть-содержащую продукцию.
Другим недостатком полезной модели по прототипу является неудовлетворительные потребительские свойства получаемых брикетов, что связано с их невысоким качеством и обусловлено наличием в исходном сырье большого остаточного содержания нефтепродуктов.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание новой промышленной установки, обеспечивающей одновременное решение вопросов, связанных с обезвреживанием нефтешламов от токсичных веществ, избирательным извлечением из нефтешламов товарных нефтепродуктов, пригодных к реализации у потребителей и утилизацией твердой фазы - после извлечения из нее нефтепродуктов.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели заключается в получении из нефтешламов нового вида высоколиквидной товарной продукции - цементного клинкера, пользующимся устойчивым спросом у потребителей.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Промышленной установкой для переработки нефтешламов», включающей приемную сборную емкость (1) для исходных нефтешламов, бак для приготовления растворов поверхностно-активных веществ (2), высокоскоростную центрифугу (3), сборники нефтяной (4) и водной (5) фаз, контейнеры (6) для твердой фазы, устройство (7) для термообработки, сборник (8) термообработанных материалов, трубопроводы, насосы и запорно-регулирующую арматуру. Новым в предлагаемой полезной модели является
то, что приемная емкость (1) имеет соединение с обогреваемым реактором-репульпатором (9) с мешалкой, имеющим загрузочный люк (10) и через патрубок (11), расположенный на крышке реактора-репульпатора (9), соединен с циркуляционным баком водной фазы (12) и дозатором (13) поверхностно-активных веществ, патрубок (14) нижнего слива реактора-репульпатора (9) направлен в распределительную колонну (15), имеющую соединение со сборниками нефтяной (4) и водной (5) фаз и контейнером (6) твердой фазы, технологически связанным с высокоскоростной трехфазной центрифугой (3), имеющей соединения со сборниками нефтяной (4) и водной (5) фаз и циркуляционным баком оборотной воды (12), разгрузочный узел (16) центрифуги соединен с загрузочным люком (17) реактора-экстрактора с мешалкой (18), имеющего соединение с дозатором (19) и циркуляционным баком-сборником (20) органических растворителей - легколетучих нефтяных фракций, патрубок (21) нижнего слива реактора-реэкстрактора (18) соединен с вакуум-фильтром (22), слив (23) жидкой фазы из которого направлен в циркуляционный бак-сборник (20), а разгрузочное устройство (24) имеет соединение со смесителем (25), к которому подсоединен дозатор (26) измельченного карбоната и/или оксида кальция, вход в который направлен из расходно-накопительного бака (26-1), смеситель имеет соединение с устройством (7) для термообработки, в качестве которого установлена прокалочная печь с топкой (27), имеющей соединение со сборниками нефтяной фазы (4) и циркуляционным баком-сборником (20) органических растворителей, разгрузочный узел (28) имеет соединение через транспортер (29) со сборной емкостью (8) прокаленных продуктов.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая полезная модель - «Промышленная установка для переработки нефтешламов» работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные нефтешламы из сборной емкости (1) загружают для репульпации и извлечения из твердой фазы нефтепродуктов в обогреваемый
реактор-репульпатор (9), в который предварительно залита (закачена) оборотная вода - из сборника (5) и циркуляционного бака (12). Для интенсификации процессов разделения твердой фазы, нефтепродуктов и воды в реактор-репульпатор (9) подают поверхностно-активные вещества (ПАВ) из дозатора (13), соединенным с блоком (2) для приготовления растворов ПАВ. Образующуюся в реакторе-репульпаторе (9) суспензию нагревают, перемешивают и через определенное время, определяемое особенностями процессов сепарации, суспензию направляют в разделительную колонну (15), в которой происходит расслоение нефтяной и водной фаз и выделение - в форме осадка твердой фазы. Суспензию в разделительной колонне выдерживают до полного разделения фаз на высоте колонны, после чего нефтепродукты собирают в сборнике (4), водную фазу - в сборнике (5), а твердую фазу в виде влажного осадка выгружают в контейнеры (6), откуда эти осадки направляют в высокоскоростную трехфазную центрифугу (3), на которой происходит обезвоживание осадка и частичное выделение нефтяной фазы, которую собирают в сборнике (4), а водную фазу - в сборнике (5). Обезвоженный осадок через разгрузочный узел (16) центрифуги (9) направляют (загружают) через загрузочный люк (17) в обогреваемый реактор-реэкстрактор (18), в который предварительно - из дозатора (19) и циркуляционного бака-сборника (20) залито (закачено) определенное количество - до 60% от объема реактора-реэкстрактора органических растворителей - легколетучих фракций нефти.
Суспензию в реакторе-реэкстракторе нагревают и перемешивают, что обеспечивает переход с поверхности твердых частиц нефтешламов смоленистых, прочноадсорбированных нефтяных фракций в органические растворители. Суспензию затем подают на вакуум-фильтр (22), где происходит разделение твердой и жидкой (нефтяной) фазы, которую откачивают в циркуляционный бак-сборник (20) и затем вновь используют для реэкстракции при переработке очередной партии нефтешламов. Для избежания чрезмерного накопления в оборотных растворителях смолянистых
фракций, часть растворителя из циркуляционного бака-сборника (20) через дозатор (19) выводят из процесса и направляют в сборник (4) нефтепродуктов, выделенных на первой стадии переработки нефтешламов. После «отжима» осадка на вакуум-фильтре (22), этот осадок с помощью разгрузочного устройства (24) выгружают и направляют в смеситель (25), в который также загружают - из дозатора (26) и расходно-накопительной емкости (26-1), измельченный карбонат и/или оксид кальция. Образующуюся композиционную смесь тщательно перемешивают и затем подают в прокалочную печь (7). Обогрев, в котором происходит топочными газами - открытым пламенем из топки (27), соединенной со сборником (4) нефтепродуктов, гомогенизированные прокаленные продукты - цементный клинкер выгружают из прокалочной печи (7) через разгрузочный узел (28) на транспортер (29) и в сборную емкость (8) и направляют на склад, откуда полученные товарные продукты и/или полупродукты отгружают потребителям.