ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРЕДЕЛ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ НЕФТЕШЛАМОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована для переработки различных нефтесодержащих отходов производства - жидких, пастообразных, твердых загрязненных нефтепродуктами. Разработанное техническое решение может быть реализовано, в частности для утилизации нефтесодержащих шламов - буровых шламов (нефтешламов), накапливающихся и находящихся в буровых и нефтяных амбарах, нефтешламохранилищах. Во избежание загрязнения окружающей среды нефтесодержащие шламы подлежат обязательной переработке, обезвреживанию и утилизации.
7
Известное техническое решение - "Установка для переработки жидких нефтешламов" (Патент РФ №2276107 по заявке №2004115085/15 с приор, от 19.05.2004; Зарег. и опубл.: 27.10.2005 и 10.05.2006; МПК С02F 1/40; "Установка и способ переработки жидких шламов").
Данная известная установка включает в себя (рис.1) блок приема и разогрева нефтешлама (1), блок очистки (2), насосный блок (3), блок приемных емкостей очищенной нефтесодержащей жидкости (4).
3
Емкость приема и разогрева исходного шлама (5) снабжена внутри трубчатыми паровыми регистрами (на рис. не показаны) и имеет объем 40 м. Емкость (5) имеет сетчатый короб, крышки и укомплектована термометром со штоком - держателем (на рис. не показано). Блок очистки (2) включает вибросито (6) со стоком (7) и контейнером (8) для сбора отдельных примесей, промежуточную емкость (9) для сбора нефтесодержащей
жидкости после очистки на вибросите (6), пескоотделитель (гидроциклон) (100, вторую промежуточную емкость (11), илоотделитель (гидроциклон) (12), насосы (13 и 14). Блок расходных емкостей (4) включает распределительный коллектор (на рис. не показан), отстойную емкость (15) с паровыми регистрами внутри, накопительные емкости (16).
Эксплуатация данной известной установки осуществляется следующим образом.
3
Жидкий нефтяной шлам доставляется на установку вакуумными машинами с аварийных разливов нефти или мест временного хранения собранного нефтяного шлама. Вакуумные машины заезжают на эстакаду и сливают содержимое в сетчатый короб приемной емкости (5). На сетке короба задерживаются фрагменты механических примесей размером более 25 мм. Заполнение емкости (5) производится до уровня не более 10 см от верхней кромки, после чего емкость (5) закрывается крышками. Поступивший в приемную емкость (5) шлам нагревается в течение нескольких часов через регистры насыщенным паром до температуры 70°С и более. Контроль температуры разогрева нефтяного шлама осуществляют с помощью термометра. В период разогрева для обеспечения максимальной подачи пара в приемную емкость (5) перекрывается подача пара на другие блоки установки. Нагретый до прокачиваемого состояния шлам из приемной емкости (5) насосом подается на нижнюю сетку с ячейкой 0,16 мм вибросита (6). Подача нефтешлама регулируется задвижкой на напорном трубопроводе насоса таким образом, чтобы не происходило выноса потока нефтесодержащей жидкости за пределы сетки вибросита (6). На вибросите (6) происходит отделение механических примесей размером более 0,15 мм, которые в результате действия линейных колебаний сбрасываются в контейнер (8), расположенный под виброситом. Очищенная от крупных фракций механических примесей нефтесодержащая жидкость, проходя сквозь ячейки сетки, стекает в промежуточную емкость (9) объемом 8 м, откуда шламовым насосом (13) подается в гидроциклоны пескоотделителя
3
(10), где происходит вторая ступень очистки и отделяются частицы механических примесей диаметром до 50 мкм. Очищенная на пескоотделителе (10) нефтесодержащая жидкость поступает во вторую промежуточную емкость (11) объемом 8 м, откуда шламовым насосом (14) подается на гидроциклоны илоотделителя (12), где происходит третья ступень очистки и отделяются частицы механических примесей диаметром до 30 мкм. Очищенная на илоотделителе (12) нефтесодержащая жидкость поступает по трубопроводу в распределительный коллектор и далее в отстойную емкость (15). На протяжении всего цикла нефтесодержащая жидкость сохраняет вязкопластичное состояние за счет скоростного режима работы блока очистки и не требует дополнительного подогрева. Отделившиеся под действием центробежных сил частицы механических примесей из пескоотделителя (10) и илоотделителя (12) попадают на верхнюю сетку вибросита (6) с размером ячеи 0,04 мм и сбрасываются в контейнер (8). По мере накопления загрязненные механические примеси подаются на установку очистки грунтов, почв и нефтешлама.
Из отстойной емкости (15) производится отбор проб нефтесодержащей жидкости для проведения физико-химического анализа. В зависимости от загрязненности исходного жидкого нефтешлама его очистка производится в один, два или три цикла. Для повторной очистки горячая нефтесодержащая жидкость шламовым насосом (18) из отстойной емкости (15) перекачивается в емкость (9) блока очистки и в дальнейшем повторяется цикл очистки, как это описано выше. Нефтесодержащая жидкость, поступающая на повторную очистку, имеет температуру около 60°С за счет подогрева в емкости (15). После заполнения отстойной емкости (15) нефтесодержащая жидкость при прогревании до 40-60°С подвергается отстою в статистическом режиме в течение 8 часов. За это время происходит разделение на водную, нефтяную фазы и оставшиеся механические примеси. Отделившаяся в результате отстоя вода из отстойной емкости (15) по дренажному коллектору сбрасывается в котлован. Отстоявшаяся нефтяная фаза из отстойной емкости
(15) либо непосредственно откачивается через всасывающий коллектор поршневым насосом (17) в сырьевые резервуары нефтеперерабатывающего предприятия, либо в накопительные емкости (16). По мере накопления нефть из емкостей (16) через всасывающий коллектор поршневым насосом (18) подается в сырьевые резервуары нефтеперерабатывающего предприятия. Периодически, но не реже, чем 1 раз в 2 недели, производится механическая очистка от осадка емкостей (5 и 15) и, при необходимости, емкости (16), а также емкостей (9 и 11) блока очистки, для чего в емкостях предусмотрены дренажные задвижки (19) для отвода осадка в котлован.
Недостатком известной установки является отсутствие в ее составе оборудования для переработки и последующей утилизации твердых нефтесодержащих отходов.
Этим же недостатком обладают и другие известные технические решения, посвященные проблеме переработки нефтесодержащих отходов (Патенты РФ №2078740; 2097486; 2143516; 2143517; 2243813; 226258; 2078739; 2174957; 2182563; 2261894 и др.)
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом техническому результату к предлагаемой полезной модели является известное техническое решение (Патент РФ на ПМ №71656 по заявке №2007140207/22 с приор. от 29.10.2007. Зарег. и опубл.: 20.03.2008. Бюл.№8. МПК С01G 31/00) - "Технологическая система для переработки нефтесодержащих отходов производства» - принята за ПРОТОТИП.
«Технологическая система для переработки нефтесодержащих отходов производства» по прототипу включает в себя следующие основные конструктивные элементы: оборудование технологически соединенное между собой (рис.2): емкости, баки, дозаторы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, насосами для перекачки транспортными магистралями, конвейерами и т.п., в частности:
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 валок;
17 - фиксированной валок;
18 - контрольная ограничительная камера;
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;
23 - сборник брикетов;
24 - ленточный транспортер - укладчик;
25 - склад брикетов, предназначенный для приема брикетов, их "дозревания" - с целью их упрочнения и последующей отгрузки потребителям.
Полезная модель по прототипу "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), 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.
Техническое решение по прототипу обеспечивает обезвреживание нефтеотходов, извлечение из них нефтесодержащей фракции, пригодной к дальнейшему использованию и позволяет утилизировать вторичные отходы производства - твердую фазу в форме брикетированных продуктов.
Недостатком полезной модели по прототипу является сравнительно невысокие потребительские свойства получаемых товарных продуктов - брикетов, что связано с неудовлетворительными прочностными характеристиками брикетов - как следствие - ограниченная область использования получаемых продуктов и, соответственно проблемы, связанные с реализацией производимых брикетов у потребителей.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание новой аппаратурно-технологической системы оборудования, обеспечивающей комплексную переработку нефтесодержащих отходов - нефтяных и/или буровых шламов, извлечения из них товарной фракции нефтепродуктов и получение из твердой фазы нефтеотходов высококачественной товарной продукции.
Технический результат, который достигается при этом, заключается в повышении потребительских свойств и улучшении физико-химических характеристик выпускаемой продукции.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Технологическим переделом для утилизации буровых нефтешламов», включающим (рис.3): сборную емкость (1), выход из которой направлен в обогреваемый реактор (2) с мешалкой, соединенный с блоком (3) для приготовления и дозировки химических реагентов, скоростную трехфазную центрифугу (4), сборники (5 и 6) очищенной от твердых частиц нефтяной (5) и водной (6) фаз, контейнеры (7) для выгрузки осадка, устройство (8) для термообработки осадков, сборник (9) термообработанных осадков, склад готовой продукции (10). Новым в предлагаемой полезной модели является в качестве устройства для термообработки осадка установлена прокалочная печь (8), разгрузочный узел (11) которой направлен в сборники (9) и в смеситель (12), имеющий соединение с дозатором оксида кальция (13) и силиката натрия (14), а выход из смесителя (12) направлен в установку для гранулирования композиционной смеси (15).
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая полезная модель - «Технологический передел для утилизации буровых нефтешламов» работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные буровые нефтешламы из сборной емкости (1) направляют в обогреваемый реактор (2) с мешалкой. В этот реактор (2) при включенной мешалке из блока (3) подают химические реагенты, обеспечивающие повышение эффективности последующего разделения фаз. Обработанные нефтешламы направляют в трехфазную центрифугу (4). Нефтяную фазу собирают в сборнике (5), водную - в сборнике (6). Твердую фазу - осадок выгружают в контейнеры (7). Из контейнеров (7) осадок выгружают в прокалочную печь (8). Прокаленные осадки через разгрузочный узел (11) выгружают либо в сборники (9), либо непосредственно в смеситель (12). В
смеситель загружают также из дозатора (13) оксид кальция («пушонка») и из дозатора (14) - силикат натрия. Композиционную смесь затем направляют из смесителя (12) в установку для гранулирования (15). Получаемую товарную продукцию отгружают на склад готовой продукции (10).