УСТАНОВКА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТЕСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Область техники
Полезная модель относится к установкам для переработки нефтесодержащего сырья и может применяться для переработки твердого нефтесодержащего сырья.
Предшествующий уровень техники
Известен способ переработки и утилизации нефтесодержащих шламов (патент РФ №2156275, МПК C10G 31/00, C10G 33/04, B01D 21/01, опубл. 20.09.2000), накапливающихся в резервуарах, включающий зачистку нефтешламов рабочей жидкостью, разбавление и вывод из резервуара.
Известный способ обеспечивает возможность переработки нефтесодержащего сырья с получением сухого остатка, что затрудняет утилизацию отработанных нефтешламов.
Также известен способ переработки нефтесодержащих отходов (шламов) (патент РФ №2156750, МПК C02F 11/12, C02F 11/18, опубл. 27.09.2000), согласно которому процесс ведут путем предварительного обезвоживания шлама с помощью механического измельчителя с последующей термической обработкой при температуре 300-400°С во вращающемся трубчатом смесителе путем смешения обезвоженного "холодного" нефтешлама с щебнем (гравием) в массовом соотношении 1:2 или 1:3, предварительно нагретым во вращающейся барабанной печи, а для поддержания температуры термообработки во вращающемся смесителе в заданных пределах в него на выход подают дымовые газы с печей нагрева щебня (гравия).
Недостатком этого способа является отсутствие возможности нейтрализации кислотосодержащих жидкостей, а также использование дорогостоящего термического метода обработки.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки нефтесодержащего шлама и устройство для его реализации (патент РФ №2266258, МПК C02F 11/14, В09В 3/00, опубл. 20.12.2005). Согласно данному способу нефтесодержащий шлам предварительно обрабатывают до получения равномерной по составу и вязкости смеси путем его перемешивания, разогрева и введения органического разжижителя, загрузку рабочего агента осуществляют двумя равными порциями, причем первую - до загрузки обработанного нефтесодержащего шлама, а вторую - одновременно с ним, затем вводят жидкость, нагретую до 60-70°С, в количестве, определяемом по результату анализа пробы обработанного нефтесодержащего шлама. Перемешивание компонентов ведут в смесителе при скорости вращения 100-150 об./мин в течение 15-20 мин. Установка снабжена необходимыми для реализации способа узлами и устройствами.
Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает возможность переработки нефтесодержащих шламов до получения твердого остатка, а также отсутствие гарантированного получения требуемой величины рН фактора при нейтрализации кислотосодержащих жидкостей.
Краткое описание существа
Установка по переработке нефтесодержащего сырья (УПНС) предназначена для очистки загрязненного нефтью и сточной водой снега и грунта, завозимых с мест прорывов и аварий нефтепроводов, утилизации нефтесодержащих побочных продуктов бурения, капитального и подземного ремонта скважин.
Использование теплоносителя для обогрева нефтесодержащего сырья позволяет работать установке в период низких температур. Полезная модель позволяет преодолеть такие недостатки как моральный и физический износ оборудования, сезонный характер переработки и решает проблему утилизации твердого нефтесодержащего сырья, проблему приема на переработку жидкостей после кислотной обработки скважин.
Использование данной полезной модели позволяет довести глубину переработки твердого нефтесодержащего сырья до уровня промышленного применения, за счет внедрения обогреваемых отстойников для лучшего отмыва шлама, переработки нефтесодержащего сырья (НСС) с получением сухого остатка, сократить транспортные затраты на вывоз отходов и нейтрализацию кислотосодержащих жидкостей в полевых условиях. Кроме того, создаются дополнительные возможности для оказания коммерческих услуг сторонним организациям.
УПНС содержит три технологических линии переработки:
- первая линия - предназначена для извлечения нефти из твердых нефтесодержащих шламов путем отмыва их горячей водой при температуре 50-60°С с возможным добавлением моющих средств;
- вторая линия - предназначена для переработки жидких нефтесодержащих и кислотосодержащих отходов;
- третья линия - предназначена для химической переработки и утилизации, отмытого твердого и пастообразного нефтесодержащего сырья с применением негашеной извести.
3
Производительность первой линии установки по переработке нефтесодержащего сырья составляет 5 т/ч, второй линии 10 м/ч, третьей линии 2 т/ч.
Утилизация нефтесодержащего сырья является периодическим процессом (по мере поступления нефтесодержащего сырья).
В частности, установка по переработке нефтесодержащего сырья, содержит три технологические линии переработки:
первую линию для излечения нефти из твердых нефтесодержащих шламов, содержащую подогреватель воды, осуществляющий подогрев воды до температуры 50-60°С, выполненный с возможностью подавать подогретую воду в накопительную площадку под давлением 0,7-1 МПа, накопительную площадку для накопления твердых нефтесодержащих отходов, выполненную с возможностью частичного отмыва грунта, получения водонефтяной эмульсии с использованием воды из подогревателя воды и стока образовавшейся водонефтяной эмульсии, отстойник грубой очистки, выполненный с возможностью приема стока из накопительной площадки, отстаивания по мере заполнения и, при заполнении, стока жидкости, отстойник тонкой очистки, выполненный с возможностью приема стока из отстойника грубой очистки, дополнительного отстаивания жидкости, и оборудованный задвижкой, которая выполнена с возможностью открытия по сигналу датчика уровня при заполнении на 80% отстойника тонкой очистки, побуждая жидкость со среднего уровня отстойника тонкой очистки самотеком поступать в буферную емкость через песколовку, буферную емкость, выполненную с возможностью при заполнении, по сигналу датчика уровня, посредством насосов перекачивать жидкость в систему сбора продукции скважин;
вторую линию для переработки кислотосодержащих жидкостей, содержащую бункер для реагента нейтрализатора, оснащенный винтовым шнеком, предназначенным для подачи реагента нейтрализатора в емкость для реагента нейтрализатора, емкость для реагента нейтрализатора, выполненную с возможностью подачи жидкости, полученной в результате работы первой линии и перемешивания с реагентом нейтрализатором для нейтрализации кислотосодержащих примесей, дренажную емкость, предназначенную для осушения нефтяного шлама и разделения твердых и пастообразных шламов и жидких отходов, емкость для приема жидких отходов, предназначенную для накопления жидких отходов, погружной канализационный насос, предназначенный для удаления твердых и пастообразных шламов из дренажной емкости;
третью линию для химической переработки и утилизации, полученных твердых и пастообразных нефтесодержащих шламов, содержащую бетонированную площадку для приема пастообразных, твердых нефтешламов, смеситель для приема пастообразных, твердых нефтешламов с бетонированной площадки посредством погрузчика, негашеную известь, и модификатор, предпочтительно «Эконафт», посредством шнекового транспортера, при этом смеситель выполнен с возможностью перемешивания нефтешлама посредством лопаток ротора и негашеной извести до получения однородной смеси, приведения в действие насоса для подачи через коллектор расчетного количества воды с последующим перемешиванием до получения порошкообразного вещества, осуществляя при этом процессы нейтрализации, грануляции и обезвреживания нефтесодержащего сырья, и ленточный транспортер, выполненный с возможностью выгрузки готовой смеси и перемещения ее на площадку хранения.
Полезная модель имеет следующие преимущества:
- быстрота реакции (время протекания 15-20 минут);
- технологичность;
- низкая стоимость по сравнению с термическим методом и импортными аналогами;
- не требуется в ряде случаев межфазного разделения жидковязкого нефтесодержащего сырья с помощью сепараторов, центрифуг и другого дорогостоящего оборудования;
- способность к нейтрализации тяжелых металлов;
- возможность исполнения мобильных установок, позволяющих транспортировку комплексов к местам нахождения шламовых амбаров или загрязнений;
- возможность переработки жидкого, пластичного и твердого нефтесодержащего сырья и нефтеотходов на передвижных комплексах, не требующих строительства специальных зданий.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает технологическую схему первой технологической линии установки по переработке нефтесодержащего сырья согласно полезной модели;
Фиг.2 изображает технологическую схему второй технологической линии установки по переработке нефтесодержащего сырья согласно полезной модели;
Фиг.3 изображает технологическую схему третьей технологической линии установки по переработке нефтесодержащего сырья согласно полезной модели.
Описание предпочтительных вариантов осуществления полезной модели
Установка по переработке нефтешламов содержит три линии:
- первая линия (Фиг.1) - предназначена для извлечения нефти из твердых нефтешламов путем отмыва их горячей водой при температуре 50-60°С, с возможным добавлением моющих средств. Данная линия работает только в летнее время года;
- вторая линия (Фиг.2) - предназначена для переработки жидких нефтесодержащих, кислотосодержащих отходов;
- третья линия (Фиг.3) - предназначена для химического метода переработки и утилизации отмытых твердых и пастообразных нефтешламов с применением негашеной извести.
3
Производительность первой линии установки по переработке нефтешламов составляет, по меньшей мере, 5 т/ч, второй линии - 10 м/ч, третьей линии - 2 т/ч.
Метод утилизации нефтешламов - периодический (по мере поступления нефтешламов).
При реконструкции установки предполагается провести ревизию и модернизацию всего старого оборудования, площадок, которые будут задействованы в новых схемах: ревизия технологических трубопроводов, герметизация дна накопительной площадки, модернизация песколовки и т.д.
Сырьем для переработки на установке являются:
- твердые нефтешламы (загрязненные нефтью и сточной водой снег и грунт, образующиеся при порывах и авариях нефтепроводов; побочные продукты бурения, капитального и подземного ремонта скважин);
- жидкие нефтешламы (водонефтяная эмульсия, жидкость после свабирования, после кислотных обработок и др.)
Для нейтрализации кислотосодержащих нефтешламов до рН не ниже 7 в качестве реагентов-нейтрализаторов используются щелочные реагенты. В качестве щелочных реагентов рекомендуется использовать калий углекислый технический (поташ) сорт 3 (ГОСТ 10690-73 «Калий углекислый технический (поташ). Технические условия»), соду кальцинированную техническую марки Б (ГОСТ 5100-85 «Сода кальцинированная техническая. Технические условия») или щелочесодержащие отходы - щелочной сток производства капролактама (отход производства капролактама) (ЩСПК) (ТУ 113-03-616-87), содощелочной (содосульфатный) плав (отход производства капролактама) (ТУ 84-512-19-86) и другие щелочесодержащие отходы.
Для повышения эффективности извлечения нефти при отмыве используются биоразлагаемые ПАВ (далее по тексту биоПАВ) и моющие средства, представляющие собой композицию из ПАВ, смачивателя, щелочных агентов.
Первая технологическая линия
В технологическом процессе первой линии (Фиг.1) используется оборудование, которое содержит:
2
- накопительную площадку (1), которая представляет собой железобетонную площадку предпочтительно площадью, по меньшей мере, 2000 м, имеющую обваловку для защиты от атмосферных осадков и предотвращения попадания ливневых стоков, содержащих углеводороды, в почву. Дно имеет уклон в сторону отстойников грубой очистки. На площадке имеется водоразборный кран со шлангом для промывки площадки;
3
- один или более обогреваемых отстойников (2) грубой очистки, предпочтительно объемом, не менее 50 м, каждый из которых представляет собой железобетонную емкость, закрывающуюся сверху решеткой предпочтительно с размерами отверстий 50×50 мм. Также на отстойнике вертикально установлена съемная сетка предпочтительно с размерами отверстий 10×10 мм для задержки крупнодисперсных осадков. Прием жидкости в отстойник грубой очистки производится через решетку (3);
3
- один или более обогреваемых отстойников (4) тонкой очистки, предпочтительно с рабочим объемом не менее 50 м, каждый из которых представляет собой железобетонную емкость с вертикально установленной съемной сеткой с размерами отверстия 3x3 мм. Дно имеет уклон в сторону смыва осадка;
- один или более гидрантов для орошения (5) для орошения твердых нефтешламов, устанавливаемых на площадке (1);
- дроссельное устройство (6), предназначенное для понижения давления воды, подаваемой с кустовой насосной станции (КНС);
3
- железобетонную емкость (7) для сброса осадка объемом, по меньшей мере, 90 мдля сброса осадка с отстойников грубой (2) и тонкой (4) очистки;
3
- мерную емкость (8) объемом, по меньшей мере, 12 м, предназначенную для приема нефти после свабирования;
3
- буферную емкость (9) объемом, по меньшей мере, 8 м, оборудованную одним или более вертикальными насосами (10) для перекачки жидкости в систему сбора продукции скважин групповой замерной насосной установки (ГЗНУ);
3
- песколовку (11) объемом, по меньшей мере, 16 м;
- влагомер (12) для измерения обводненности перекачиваемой жидкости, предпочтительно влагомер ВСН-2;
- расходомер (13) для измерения объема перекачиваемой жидкости, предпочтительно ультразвуковой счетчик ВЗЛЕТ MP (УРСВ-522 П/01);
- подогреватель воды (14), предпочтительно ППГ-1;
- одни или более центробежных насосов (15).
Доставляемые автотранспортом твердые нефтесодержащие отходы разгружаются в накопительной площадке (1).
Для технологических процессов необходимое количество воды поступает с КНС (давление 2-4 МПа). Необходимое давление в системе 0,7-1 МПа обеспечивается дроссельным устройством (6) и поддерживается электроконтактными манометрами насосов (15).
Технологическая вода насосом подается на подогреватель воды (14), где подогревается до температуры 50-60°С.
Накопленный грунт (снег), загрязненный нефтью орошается горячей водой, посредством гидранта (5) для орошения. При этом, происходит частичный отмыв грунта (таяние снега) и водонефтяная эмульсия стекает на решетку (3) отстойника (2) грубой очистки, где по мере заполнения отстаивается. При заполнении отстойника (2) грубой очистки жидкость перетекает в обогреваемый отстойник (4) тонкой очистки, где происходит дополнительное отстаивание.
При заполнении отстойника (4) тонкой очистки на 80% срабатывают датчики уровня, открывается задвижка, и жидкость со среднего уровня отстойника (4) тонкой очистки самотеком поступает в буферную емкость (9) через песколовку (11).
При заполнении буферной емкости (9) срабатывает датчик уровня, автоматически включается один из насосов (10) и жидкость перекачивается в систему сбора продукции скважин ГЗНУ.
При заполнении отстойника (2) грубой очистки более чем 30%, отстойника (4) тонкой очистки на 10% осадок смывается струей воды по трапу на открытую железобетонную емкость (7) для сброса осадка.
В емкости происходит отстаивание, и отстоявшаяся вода при открытии задвижки самотеком перетекает в буферную емкость (9) через песколовку (11).
Вторая технологическая линия
В технологическом процессе второй линии (Фиг.2) используется следующее оборудование:
3
- наземная емкость (16) для приема жидких отходов, объемом, по меньшей мере, 15 м оборудована фильтрующим элементом, пробоотборником;
- подземная дренажная емкость (17), укомплектованная центробежным насосом (18) и погружным канализационным насосом (19) для выгрузки механических примесей;
3
- емкость (20) для реагента-нейтрализатора, вмонтированная в отапливаемую будку (21) контейнерного типа и оборудованная электромешалкой, датчиком температуры, взрывозащищенным ТЭНом, насосом и дозатором. Предпочтительно используется 30% раствор кальцинированной соды и емкость объемом 6 м;
- влагомер (22) для измерения обводненности, преимущественно ВСН-2;
- расходомер (23), предпочтительно ультразвуковой счетчик ВЗЛЕТ MP;
- склад (24) для реагента нейтрализатора;
- насос(25) дозатор;
- бункер (26) для реагента нейтрализатора, оснащенный винтовым шнеком, вмонтированный в складе, предпочтительно емкостью 2 м;
- площадка (27) для жидких отходов;
- насос (28) центробежный.
Предварительная подготовка жидких нефтесодержащих отходов заключается в отделении механических примесей фильтрованием, путем статического отстоя и нейтрализации кислотный компонентов 30% раствором кальцинированной соды.
Производство работ по приему и предварительной подготовки жидких нефтесодержащих и кислотосодержащих отходов включает в себя следующие основные этапы работ:
- прием жидких нефтесодержащих и кислотосодержащих отходов, вспомогательных материалов и реагентов;
-
входной контроль жидких отходов;
- нейтрализация кислотосодержащих нефтешламов, поступающих на установку реагентами-нейтрализаторами;
- откачка водонефтяной эмульсии на ГЗНУ.
Прием жидких нефтешламов производится в наземную емкость (8) для приема жидких отходов. Реагент - нейтрализатор разгружается в складском помещении. В лаборатории производится входной контроль нефтешламов поступающих на установку на кислотность (рН) и на массовое содержание воды. При значении рН водной среды нефтешлама в пределах 5,7-6,9 нейтрализация не производится.
Для нейтрализации кислотосодержащего отхода предпочтительно используется углекислый калий технический (поташ) по ГОСТ 10690-73 «Калий углекислый технический (поташ). Технические условия», кальцинированная сода техническая по ГОСТ 5100-85 «Сода кальцинированная техническая. Технические условия» или другие щелочесодержащие отходы.
3
3
3
Раствор реагента - нейтрализатора (углекислого калия или натрия) готовится в емкости (20) для реагента нейтрализатора, укомплектованной электромешалкой. Подача расчетного количества сухого реагента в емкость (20) для реагента нейтрализатора производится, при работающей электромешалке, винтовым шнеком из бункера (26), находящегося в складе (24) для реагента нейтрализатора. Для приготовления 30% раствора необходимо в 4 м пресной технической воды растворить 1714 кг реагента. Концентрация раствора реагента - нейтрализатора контролируется по плотности раствора. Плотность 30% раствора карбоната калия при 20 ОС 1298 кг/м, а 30% раствора карбоната натрия при той же температуре 1114 кг/м.
При значениях рН водной среды ниже 5,7 производится нейтрализация кислотосодержащих нефтешламов, путем подачи в дренажную емкость (9) раствора реагента-нейтрализатора из емкости (20).
3
Количество углекислого калия и натрия, необходимое для нейтрализации 1 мотхода в зависимости от исходного значения рН среды приведены в таблице 1.
Таблица 1 -
Количество реагента расходуемого на нейтрализацию 1 м<sup>3</sup> отхода
Исходное
Количество 30% раствора
Количество 30% раствора
значение рН
карбоната калия для
карбоната натрия для
нейтрализации 1 м<sup>3</sup> отхода, кг/м<sup>3</sup>
нейтрализации 1 м<sup>3</sup> отхода, кг/м<sup>3</sup>
(дм<sup>3</sup>/м<sup>3</sup>)
(дм<sup>3</sup>/м<sup>3</sup>)
1
46,0 (35,4)
35,4 (31,8)
2
4,6 (3,54)
3,54 (3,18)
3
0,46 (0,354)
0,354 (0,318)
4
0,046 (0,0354)
0,0354 (0,0318)
5
0,0046 (0,00354)
0,00354 (0,00318)
Кислотосодержащий отход из емкости (16) для приема жидких отходов самотеком поступает в дренажную емкость (17). Из емкости (20) для реагента нейтрализатора, в зависимости от рН среды и объема отхода, подается расчетное количество раствора реагента - нейтрализатора и приводится в действие центробежный насос (18) для циркуляции, предпочтительно, на 30 минут. По истечении указанного времени выключается насос, производится отбор пробы и измеряется значение рН среды. Если измеренное значение рН окажется ниже значения 5,7, корректируется подаваемое количество реагента-нейтрализатора и снова включается центробежный насос (18) для циркуляции, предпочтительно, на 20 минут, после чего повторно производят отбор пробы и делают контрольное измерение рН среды.
После достижения рН водной части нефтешлама до значения 5,7-6,9, нейтрализованый нефтешлам центробежным насосом (18) откачивается в ГЗНУ.
Третья технологическая линия
В основу технологического процесса переработки твердого и пастообразного нефтесодержащего сырья и образующихся осадков на первой и второй линии заложен химический метод утилизации. Сущность химического метода обезвреживания нефтесодержащего сырья заключается в том, что нефтешламы обрабатываются негашеной известью путем перемешивания. При этом оксид щелочноземельного металла образует с водой гидроксид, в результате чего нефтепродукты равномерно им адсорбируются с получением сухого, стойкого при хранении порошкообразного вещества, состоящего из мельчайших гранул, представляющих собой мельчайшие частицы обезвреженного нефтесодержащего сырья, заключенные в известковые оболочки - капсулы, которые равномерно распределены в массе продукта.
Технологический процесс переработки твердых и пастообразных нефтешламов производится под навесом, где должна быть предусмотрена местно-вытяжная вентиляция с фильтром.
В технологическом процессе третьей линии (Фиг.3) используется следующее оборудование:
- площадка (29) для твердых отходов;
- емкость (30) для модификатора;
- V-образный ленточный транспортер (31) для выгрузки минерального порошка;
- тележка (32), предпочтительно, прицеп для вывоза порошка «ПУН»;
3
- силос (33) для извести, предпочтительно, снабжен вибратором, фильтром, воздуходувкой, датчиками уровня и системой визуального контроля, предпочтительно объем бункера 40 м;
- насос (34) шестеренный;
- роторный смеситель (35);
- насос (36) погружной;
- емкость (37) для ливневых вод;
- шнековый транспортер (38).
Доставляемые автотранспортом пастообразные, твердые нефтешламы, оставшаяся твердая фаза после отделения нефти и воды на первой линии и образующиеся осадки на первой и второй линии разгружаются на бетонированную площадку (29) для твердых отходов и подаются погрузчиком на решетку (10×10) бункера приема смесительного оборудования. При этом уровень нефтешлама в роторном смесителе (35) должен быть не выше верхней поверхности вала ротора. Лопатки ротора при вращении должны в верхнем положении выступать над уровнем нефтешлама на всю длину. Соотношение нефтешлам - негашеная известь определяется в зависимости от содержания нефти и нефтепродуктов в нефтешламах.
Негашеную известь доставляют на цементовозах и пневмонасосом выгружают в силос (33) для извести.
Из силоса (33) для извести негашеную известь при помощи шнекового транспортера (38) подают в смеситель (35).
Из емкости (30) из модификатора посредством насоса (34) шестеренного в известь, доставляемую шнековым транспортером (38) в смеситель (35) добавляется модификатор, предпочтительно препарат «Эконафт».
Загруженные в смеситель нефтешлам, негашеная известь и модификатор перемешиваются при помощи рабочих лопаток роторов роторного смесителя (35) до получения однородной смеси.
После перемешивания нефтешлама с негашеной известью включают привод насоса (34) шестеренного и по трубопроводу внутри смесителя через коллектор подают расчетное количество воды либо с КНС, либо посредством насоса (36) погружного из емкости (37) для ливневых вод для осуществления гашения извести и перемешивают до получения порошкообразного вещества.
Во время активного перемешивания (гашения извести) происходят процессы нейтрализации и грануляции, обезвреженного нефтесодержащего сырья с выделением большого количества тепла и пара. Процесс активного перемешивания происходит в течение 15-20 минут (в зависимости от активности извести), и его окончание определяется визуально по прекращению паровыделения. При работающем роторном смесителе (35) вручную (или механически) медленно открывают шиберы бункера смесителя при помощи штурвала посредством реечной передачи (или механически) на величину зазора, исключающую перегрузку ленточного транспортера (31).
Готовую смесь из смесителя выгружают на V-образный ленточный транспортер (31), не перегружая его, подают в тележку (32) - прицеп и далее разгружают на площадку хранения.
Описанная выше установка по переработке нефтесодержащего сырья может быть выполнена в виде мобильных установок, позволяющих транспортировку комплексов к местам нахождения шламовых амбаров или загрязнений. Также существует возможность переработки жидкого, пластичного и твердого нефтесодержащего сырья и нефтеотходов на передвижных комплексах, не требующих строительства специальных зданий.