ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Предлагаемая полезная модель относится к области охраны окружающей природной среды в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности и, в частности к технологическим системам (комплексам, переделам, участкам и отделениям) для переработки и обезвреживания нефтесодержащих отходов, нефтешламов с утилизацией образующихся при этом товарных продуктов, промпродуктов и вторичных отходов производства.
Известна (Патент РФ №2143516 по заявке №98104607/13 с приор. от 27.02.1998; Опубл.: 27.12.1999. МПК Е02В 15/04) "Установка для сбора и перекачивания нефтяных шламов".
Известная установка содержит насос, заборное устройство, оборудованное вращающимся фильтрующим барабаном, гибкое ограждение, две лебедки, два лентоприемника, площадку обслуживания и раму. Рама оборудована механическим домкратом, опорой, ступенями, перилами, а заборное устройство - коллектором подачи водяного пара и устройством дозирования деэмульгатора. Вращающийся фильтрующий барабан выполнен в форме улитки. Оба конца гибкого ограждения пропущены через лентоприемники и закреплены на лебедках. Заборное устройство, лентоприемники и площадка обслуживания объединены в перемещаемый по раме модуль. Оба лентоприемника оборудованы механизмами регулирования глубины погружения их относительно модуля. Для поддержания ограждения в вертикальном положении оно снабжено отсоединяемыми цилиндрическими поплавками, в верхней крышке каждого из которых размещена пробка с элементами крепления и натяжения ограждения. Данная установка позволяет
производить эффективный сбор и перекачивание высоковязких сильнозагрязненных нефтяных шламов.
Недостатком данной установки является отсутствие в ее составе оборудования, необходимого для переработки твердых нефтесодержащих отходов.
Известно техническое решение по переработке и обезвреживанию нефтесодержащих отходов производства (Патент РФ №2078740 по заявке №94012433/26 с приор. от 08.04.1994. Зарег. и опубл.: 10.05.1997; МПК С02F 11/14;) "Способ переработки нефтяных шламов".
Данное известное техническое решение работает следующим образом. Нефтешлам забирают заборным устройством из шламонакопителя и подают насосом на самоочищающийся фильтр грубой очистки. При этом нефтешлам очищается от крупных частиц размером более 10 мм. Перед фильтром грубой очистки в поток нефтешлама насосом вводят деэмульгатор. Очищенный от крупных частиц и обработанный деэмульгатором нефтешлам подают в промежуточную емкость, где нефтешлам нагревают до температуры 45°С водяным паром, который подают непосредственно в поток нефтешлама. В емкости нефтешлам расслаивается на четыре фазы: нефтепродуктовую, водную, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси. Нефтепродуктовую фазу выводят из промежуточной емкости и подают насосом в подогреватель - смеситель. Перед подогревателем - смесителем в поток нефтепродуктовой фазы насосом вводят деэмульгатор. В подогревателе - смесителе нефтепродуктовую фазу нагревают до температуры 75°С водяным паром, который падают непосредственно в поток. Далее нефтепродуктовую фазу подают на центрифугу и очищают среду от механических примесей, плотность которых превосходит плотность воды. Очищенная нефтепродуктовая фаза самотеком поступает в емкость - деаэратор, из которой насосом ее подают в нагреватель - смеситель, где нагревают до температуры 95°С водяным паром. Во всасывающую линию насоса подают деэмульгатор насосом. Далее нагретую до температуры 95°С
нефтепродуктовую фазу подают на сепаратор, где сепарируют и выводят очищенный нефтепродукт, а также воду, которую повторно сепарируют на сепараторе и получают чистую воду.
Водную фазу из промежуточной емкости насосом подают в шламонакопитель на размыв донного осадка.
Замазученные механические примеси (грунт) с нижнего уровня промежуточной емкости конвейером выводят и направляют в емкость, в которую насосом подают растворитель легкой бензиновой фракции НК - 62°С и вводят водяной пар. Замазученный грунт отмывают растворителем при помощи внутреннего устройства. Отмытый в растворителе грунт обрабатывают водяным паром, после чего с нижнего уровня емкости выводят и подают конвейером в аппарат биологической очистки. Жидкие углеводороды из емкости насосом подают в промежуточную емкость для дальнейшей переработки.
Водно-иловую суспензию выводят из промежуточной емкости и подают насосом в аппарат очистки - культиватор, в который вносят также питательные вещества: источники азота, фосфора, буферные растворы для поддержания рН, а также вносят инокулят, представляющий собой микробное сообщество.
Используя водно-иловую суспензию в качестве питательной среды в аппарате - культиваторе размножаются и накапливаются микроорганизмы. Очищенную воду из этого аппарата выводят и подают насосом в шламонакопитель на размыв донного осадка. Для обеспечения необходимых условий размножения и ускоренного роста микроорганизмов в аппарат подают сжатый воздух и водяной пар, создавая и поддерживая интенсивную аэрацию и оптимальную температуру культивирования 30°С. Далее водно-иловую суспензию с микроорганизмами подают насосом в аппарат биологической очистки. Для обеспечения оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов в аппарат подают сжатый воздух и поддерживают температуру среды в аппарате 30°С.
Для очистки среды от тяжелых углеводородов и отдельных вредных соединений недостаточно применение только аэробных микроорганизмов, поэтому по истечении 2 суток отключают подачу сжатого воздуха и вносят в аппарат сообщество анаэробных микроорганизмов, для размножения и накопления которых используется аппарат, аналогичный аппарату. Обработка анаэробными микроорганизмами доится в течение 3 суток при температуре 45°С.
Далее среда из аппарата биологической очистки выводится и шнеком подается в аппарат-культиватор, в котором происходит обработка среды с использованием грибной микрофлоры. При загрузке обрабатываемой среды в аппарат обеспечивают равномерное распределение среды по всему дну аппарата, используя шнек. Для создания оптимальных условий жизнедеятельности грибной микрофлоры обеспечивают температуру среды 30°С и естественное проветривание внутренней полости аппарата. Грибная микрофлора разлагает органические соединения, а также микроорганизмы, накопленные на предыдущих стадиях биологической очистки.
По завершении обработки грибной микрофлорой по истечении 10 суток образуется грибная биомасса, которая хорошо отделяется от обрабатываемой среды. Грибная микрофлора обладает свойствами аккумулировать в своей биомассе тяжелые металлы и другие элементы, поэтому выделенные концентрации тяжелых металлов и других элементов могут иметь промышленное значение.
В завершении обработки из аппарата - культиватора шнеком выводят очищенные и обезвреженные песок и глину, которые могут использоваться при производстве строительных материалов (кирпичей).
Данное известное техническое решение позволяет обезвреживать от нефтепродуктов различные отходы производства.
Недостатком данного технического решения является отсутствие в составе аппаратурно-технологической системы оборудования для утилизации
твердых (вторичных) отходов производства с получением товарных продуктов.
7
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом результату к предлагаемой полезной модели является известное техническое решение (Патент РФ №2266258 по заявке №2004107733/15 с приор. от 15.03.2004; Зарег. и опубл.: 20.12.2005; МПК С02F 11/14; В09В 3/00 "Способ переработки нефтесодержащего шлама и устройство для его реализации") - принято за ПРОТОТИП.
Устройство (установка, система, технологическая линия), обеспечивающая реализацию известного способа по прототипу (см. рис.1) состоит из механизма (1) подачи нефтесодержащего шлама, механизма (2) подачи разжижителя, механизма (3) подачи рабочего агента, емкости (4) для предварительной обработки шламов, снабженной рубашкой (4) и мешалкой (5), механизмом (6) подачи обработанного нефтешлама в дозировочный бункер (7), дозировочного бункера рабочего агента (8), шнекового смесителя (9), емкости (10) для жидкости, циркуляционного насоса (11), теплообменника (12), дозировочного насоса (15), транспортера (16) и платформенных весов (17), установленных под бункерами запорной арматуры (вентили) (13 и 14). Работа устройства (технологической линии) по прототипу осуществляется следующим образом. Доставляемые автотранспортом или имеющиеся на объекте, жидкие и пастообразные нефтешламы хранятся в специальных хранилищах. Прием негашеной извести и модификатора или уже готового рабочего агента осуществляется на склад. Запас хранения извести на 6 суток, а модификатора на 5 суток. Жидкие шламы поступают в емкость (4) по трубопроводу, а пастообразные посредством механизма (1). Емкость (1) снабжена мешалкой (5), вращающей со скоростью 20-40 об/мин. Для обеспечения текучести смеси нефтешламов емкость (4) обогревается паром, подаваемым в рубашку (4). Перемешивание осуществляется в течение 10 мин. Затем в зависимости от визуально определяемой текучести смеси в емкость (4) посредством насоса (2) вводят
разжижитель в количестве около 3% от массы нефтесодержащего шлама. В качестве разжижителя применяют толуол или смесь нефтепродуктов и перемешивают в течение 2-3 минут. Затем шнековым насосом (6) усредненная жидкотекучая смесь шлама направляют в бункер (7), снабженный платформенными весами (17). На выходе емкости отбирают пробу обработанного нефтешлама для определения влаги в смеси. Одновременно с загрузкой нефтесодержащих шламов в емкость (4) мешки с известью или с готовым рабочим агентом электрозагрузчиком доставляются к месту растарки мешков, оборудованному растарочным шкафом. Известь или рабочий агент из шкафа высыпаются в трубный конвейер (механизм 3) и транспортируются в бункер (8), оборудованный платформенными весами (16). Запыленный воздух от разгрузочного шкафа очищается в циклоне, уловленная пыль из него сбрасывается в трубный конвейер (механизм 1) и вместе с известью или рабочим агентом поступает в бункер (8).
Известное техническое решение обеспечивает перевод нефтесодержащих отходов в отвержденное состояние. Недостатком данного технического решения (по прототипу) является тот факт, что вся нефтяная фракция, находящаяся в отходах, по существу теряется безвозвратно.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание новой технологической системы переработки нефтесодержащих отходов производства, обеспечивающий комплексную переработку отходов, избирательное извлечение из них нефтепродуктов и утилизацией твердой фазы, выделенной из отходов в форме товарных продуктов.
Технический результат, достигаемый при этом заключается в сокращении потерь ценных компонентов со вторичными отходами производства.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - "Технической системой для переработки нефтесодержащих отходов производства", (см.
рис.2) включающей следующие основные конструктивные элементы - оборудование технологически - соединенное между собой:
трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, насосами для перекачки транспортными магистралями, конвейерами и т.п.;
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;
(12-24) - комплекс технологического оборудования, входящего в состав блока для брикетирования термообработанных осадков - термообработанной твердой фазы, в том числе;
12 - бункер - питатель;
13 - шнековый питатель;
14 - головка питателя;
15 - опорный блок питателя с подшипником;
16 - горизонтально-расположенный подвижной валкой;
17 - фиксированной валкой;
18 - контрольная ограничительная пластина;
19 - гидросистема, создающая давление на подвижной валке;
20 - вибросито для отсева мелких бракованных брикетов;
21 - сборник бракованных брикетов (мелочи), возвращаемых в бункер - питатель (12) для переработки и утилизации;
22 - возвратный шнековый конвейер для подачи мелочи в оборот - в бункер - смеситель (12) и затем в шнековый питатель (5);
23 - сборник брикетов;
24 - ленточный транспортер - укладчик;
25 - склад брикетов, предназначенный для приема брикетов, их "дозревания" - с целью их упрочнения и последующей отгрузки потребителям.
Сопоставительный анализ известных (по прототипу) и предлагаемого технического решения показывает, что новым в разработанной полезной модели является то, что к промежуточной обогреваемой и
теплоизолированной емкости (2), снабженной мешалками подсоединен блок (3) для приготовления и дозировки химических реагентов, выход нагретых и обработанных химическими реагентами нефтесодержащих отходов из промежуточной емкости (2) направлен в высокоскоростную трехфазную центрифугу (4), выход из которой нефтяной фазы направлен в сборник (5), выход водной фазы в сборник (6), а выход осадка - твердой фазы направлен в контейнеры (7), имеющие соединения с обогреваемым сборником - смесителем (9), который соединен также со сборником и дозатором (8) замазученной земли, донных осадков нефтехранилищ и нефтеамбаров, выход из сборника - смесителя твердой фазы направлен в термодесорбер (10), обогреваемый топочными газами, термообработанный материал (твердая фаза) направлен из термодесорбера (10) в сборник (11) термообработанных осадков, затем в бункер - питатель (12) блока для брикетирования (12-24) - комплекса технологического оборудования, входящего в состав валкового брикет-пресса, включающего шнековый питатель (13) с головкой питателя (14) и опорных блоков (15), горизонтально-расположенные подвижные (16) и фиксированные (17) валки, контрольную ограничительную пластину (18), гидросистему (19), создающую давление на подвижный валок (16), вибросито (20) для отсева бракованных брикетов, сборник мелочи (21), соединенный через шнековый конвейер (22) с бункером - питателем (12), выход брикетов с вибросита (20) направлен через сборник - накопитель (23) на ленточный транспортер - укладчик (24) и затем на склад (25) брикетов для их "дозревания" и упрочнения.
Разработанная полезная модель - "Технологическая система для переработки нефтесодержащих отходов" 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) с головкой питателя (14) и сборным блоком питателя (15), обеспечивающим подачу осадка шнековым питателем (13) между горизонтально расположенными подвижным (16) и фиксированнным (17) валками, между которыми установлена контрольная ограничительная пластина (19). Необходимое давление на подвижный валок (16) создает специальная гидросистема (19). Образующиеся между валками (16 и 17) брикеты сбрасываются на вибросито (20), на котором происходит отсев "мелочи" - бракованных непрочных и плохо отформованных брикетов.
Эти отбракованные брикеты - "мелочь" с помощью возвратного шнекового конвейера (22) направляют в "оборот" - возвращают в бункер - смеситель (12) и затем в шнековый питатель. 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.