Способы переработки отходов нефтепродуктов

Способы утилизации нефтепродуктов, их достоинства и недостатки — полезно знать

Нефть и нефтепродукты представляют собой востребованный вид природного ресурса. Наличие нефти в государстве является одним из главных критериев определения его значимости на мировой арене. Однако на сегодня не менее важной проблемой называют работу по утилизации отходов нефтепродуктов.

Виды и общее описание

Нефтешламы — это смесь, где в компонентном составе находятся нефтяные продукты, вода, а также механические добавления: песок, тяжелые соли, глина. Количество различных веществ в нефтешламовом составе может отличаться.

Отходы появляются во время технологического процесса переработки нефтешламов, а также при транспортировке и добычи нефти. Эти отходы, которые содержат нефть, опасны для внешней среды.

Появление такого вида шламов происходит во время управляемого процесса, например, при фильтрации нефтепродуктов, и вследствие различных аварий, во время которых происходит утечка нефти.

Разделение отходов на различные виды основано на способах их появления и химическом составе. Существуют такие разновидности нефтешламов:

1. Образующиеся во время бурения скважин с применением составов, где в основе находится углеводород.
2. Придонные. Появляются на дне природных водоемов вследствие аварий, которые сопровождаются утечкой нефти.
3. Грунтовые. Появляются во время попадания нефти на почву при переработке либо после аварий.
4. Резервуарные. Скапливаются вследствие хранения и перевозки нефти в разных резервуарах.
5. Появляющиеся вследствие очищения нефтяных продуктов от механических добавок, углеродных соединений, тяжелых солей металлов.

Во время продолжительного скопления нефтешламов их углеродный состав изменяется вследствие таких протекающих процессов, как изомеризация, полимеризация, конденсация.

Утилизация нефтешламов — это проблема, которая сегодня довольно актуальна для нашего государства. Рациональное разрешение этого вопроса сможет оказать благоприятное влияние на экологическую и экономическую обстановку государства.

Опасность отходов, которые не были утилизированы

Наибольший объем отходов возникает в процессе добычи природных ресурсов. Остро вопрос об утилизации стоит перед представителями горнодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности. На 1 часть добытых ресурсов приходится 7-10 частей отходов. Отсутствие адекватного очищения влечет эти последствия:

• Порча ландшафта.
• Загрязнение воздуха и уничтожение экосистемы.
• Загрязнение земель с последующей потерей их плодородности.
• Порча подземных и наземных вод с последующей гибелью их обитателей.

Грамотная переработка – это необходимое условие для обеспечения безопасности природы. Необходимость ее проведения зафиксирована, в том числе, в законе и межотраслевых актах.

Вопросы утилизации

Отходы, которые появляются во время работы с нефтяными продуктами, являются опаснейшими поллютантами, которые оказывают отрицательное влияние на экологическую среду. Так как нефтешламы загрязняют воздух, растительный и почвенный покровы, грунтовые воды.

Наверное, любой человек в нашей стране знает, что Российская Федерация — это государство, которое лидирует по количеству переработки и добычи нефти (углеводородное топливо в нашей стране больше преобладает над остальными разновидностями источников энергии). Поэтому появляется множество нефтешламов, которые нуждаются в утилизации. 4−8% нефтяных продуктов теряются в виде загрязнений на любых этапах технологического процесса.

Основной источник шламов — это организации, которые занимаются нефтяной добычей, а также компании по перевозке, организующие транспортировку нефтяной продукции.

Важно: ученые подсчитали, что нефтяные предприятия в России каждый год образуют приблизительно 600 тысяч тонн нефтешлама, а общий объем во всем мире равен 6 миллионам тонн.

Но, невзирая на значительное количество отходов, в нашей стране еще слабо разработаны рациональные методы по переработке шламов. Чаще всего в России используются недорогие варианты утилизации: сжигание и захоронение — что очень отрицательно отражается на состоянии здоровья людей и внешней среде. Потому можно смело сказать о том, что проблемы переработки нефтешламов очень актуальны и нуждаются в быстром решении.

Переработка

Количество отходов нефтеперерабатывающей промышленности с каждым годом увеличивается. Остро стоит вопрос о разработке новых и усовершенствовании уже применяемых методов утилизации шлама нефтепродуктов. Задача не из легких, так как технически и технологически сложно провести утилизацию примесей, которые являются неоднородными и устойчивыми к агрессивным веществам. Эффективной утилизация будет в том случае, если она обеспечит разделение отходов на воду, примеси и углеводороды.

В основе методов, применяемых для ликвидации остатков нефти, лежат принципы разделения вещества на компоненты. Исходя из этого, принято говорить о таких видах:

• химический;
• биохимический;
• физико-химический;
• термический;
• регенерирующий;
• комбинированный.

Методы обработки нефтешламов

Механический способ

Данный метод обработки шлама основан на нескольких этапах – отстаивание, гидрообработка, разделение с помощью центробежной силы, гидроциклическая переработка. Во время отстаивания происходит разделение нефти на фракции разные по плотности. При гидрообработке проходит более быстрый процесс разделения, что объясняется десорбцией продуктов под воздействием температуры.

Схема переработки нефтешлама

Центробежная обработка нефтесодержащих отходов осуществляется путем воздействия на вещество центробежными силами. В результате шлам разделяется на компоненты. За счет большой силы процесса разделение происходит очень быстро, а количество используемой аппаратуры небольшое. Для ускорения процесса методом применения центробежной силы прибегают к применению химических способов воздействия на продукт – экстракция нефти, отпаривание, флокуляция.

Биохимический способ

Основой этого метода утилизации нефтесодержащих отходов лежит способность мелких организмов поглощать и перерабатывать компоненты нефти естественным путем. Микроорганизмы разлагаются под воздействием окисления. Кроме утилизации продуктов нефти, такой способ борьбы с отходами применяют при рекультивации грунта или других материалов. Утилизацию применяют в почвах, где невысокая степень загрязнения шламом.

Первичная и вторичная переработка нефти

В грунте содержатся бактерии, оказывающие на продукты нефти окисляющее воздействие. Для утилизации шлам вносят в грунт, где он со временем разлагается под воздействием бактерий. С помощью повышения влажности среды, аэрационного режима, внесения питательных соединений ускоряют процесс переработки. В случае сильного загрязнения почвенных слоев вносят специальные биологические штаммы, способные к окислению такого количества отходов.

Утилизация нефти биологическими методами имеет некоторые недостатки. В результате такого способа обработки удается достичь разложения только какой-то части отходов, находящихся в грунте. При этом неизвестно: как могут воздействовать на природу полученные органические соединения? Этот вид переработки очень длительный и действует только в определенном температурном режиме.

Химический способ

В химической переработке участвуют растворители, к которым относятся конденсат газа, парафины с определенными свойствами и легкие углеводороды. Сначала отходы нефти растворяют в специальных веществах, после чего происходит их отделение от различных твердых и жидких примесей. Плюс такого способа утилизации в том, что полученные продукты поддаются повторному применению. Минус заключается в том, что для осуществления задачи необходимо много растворителей.

Технология переработки попутных нефтяных газов

Комплексный подход

Установка для переработки нефтяных шламов

Нефтепродукты обладают разными характеристиками, поэтому часто наиболее эффективными методами утилизации отходов нефти являются комбинированные. На шлам воздействуют способом разделения, центробежными силами, химическими веществами. В результате правильных действий по утилизации удается получить продукт, готовый для повторного применения. Сложным моментом является обезвреживание и утилизация осадка, который неизбежно образуется после переработки и содержит концентрацию вредных соединений.

Как перерабатывают и утилизируют в России

В России на 2017 год зарегистрировано 32 крупнейших завода по переработке нефти. Мощность заводов составляет 284 млн. тонн переработанного сырья в год. Понятно, что мощная нефтехимическая промышленность дает много отходов. По темпам и качеству переработки нефтешламов Россия отстаёт от многих стран. Каждый год в нашей стране образуется от 4 до 7 млн. тонн нефтешламов. На долю потерь:

• при добыче нефти приходится примерно 50%;
• предприятий по переработке нефти – 20 – 30%;
• в терминалах, при использовании горючего на транспорте, на ТЭС и т.д. составляют также 20 – 30%.

Таким образом, Россия теряет в год 26 млн. тонн нефти и 12 млн. тонн нефтепродуктов. В целом уровень сбора и переработки этих потерь – не больше 10%, а в развитых странах 30% и выше.

Важно! В XXI веке всплыла на поверхность еще одна «нефтяная» проблема. Запасы удобной, легкой нефти стремительно истощаются. На смену легкой нефти приходит тяжелая. Уже в недалеком будущем человечеству предстоит перерабатывать исключительно тяжелую нефть (запасы ее в нашей стране примерно 6 – 7 млрд. тонн). Переработка тяжелой нефти в России с помощью существующих технологий – процесс дорогостоящий, поэтому необходимо разрабатывать и внедрять в производство новые технологии переработки нефти, а это значит, что и способы утилизации отходов тяжелой нефти изменятся.

Итак, для переработки нефтешламов используют разные технологии. Невысокая производительность, ощутимые затраты, неполная переработка и утилизация, небезопасность для природы заставляют человечество найти более действенные методы переработки или продумать технологию повторного использования нефтеотходов.

Альтернативные методы переработки

Все возрастающая потребность в перерабатывании сопровождается постоянным поиском эффективных инструментов для этого. Сжигание и фильтрация – это действенные методы, но они не лишены существенных недостатков. Из-за этого и возникает потребность в разработке новых способов. Ищутся новые установки по переработке нефтешламов. К примеру, это сепараторы и центрифуги. Их функции:

• Очистка воды.
• Уменьшение вредного влияния твердых частиц.
• Обеспечение сохранности углеводородов (предполагается, что они могут использоваться в дальнейшем).

Большинство предприятий в России построены еще в середине прошлого века. В них есть накопители, которые, за продолжительный срок, превратились в источник загрязнений. А потому актуальной считается задача их очистки. Если объем накопителей составляет до 5 000 м3, наиболее эффективным методом считается комплексная очистка.

Преимущества метода

Комплексная очистка с последующей переработкой – это эффективный метод, используемый при работе с накопителями на предприятиях. Предполагает использование оборудования, чтобы утилизировать нефтешламы: технологические системы, откачивающие приборы (к примеру, насосы). Отличается этими преимуществами:

• В результате очистки получают материал с минимальной примесью нефти. Это позволяет использовать его в дальнейшем. К примеру, при укладке асфальтобетона.
• По результатам очистки в воде остается минимальный объем примеси нефти: не больше 1,5-2%. Это облегчает биологическую очистку в дальнейшем.
• Установка по очистки от нефтешламов отличается высокой эффективностью. Ее производительность может составлять до 15 000 тонн уничтоженных отходов в год.

Результаты такой очистки вполне отвечают современным экологическим нормам. В итоге образуются углеводороды, которые возможно вторично применять при создании в нефтесодержащих продуктов.

Последовательность очистки резервуаров

Технологическая установка утилизации нефтешламов – это достаточно сложная конструкция, включающая в себя комплекс инструментов. В нее входят различные компоненты:

• Инструменты для изъятия отходов из резервуара. Как правило, это погружные насосы, конструкция которых включает в себя систему подогрева небольшой площади. Альтернатива – экскаватор с ковшом.
• Инструмент для зачистки резервуаров. Это специальный трактор, разжижающий шлам. Образовавшиеся отходы удаляются при помощи насоса.
• Первичная переработка. Предполагает нагрев с последующим перемешиванием и осветлением. Из смеси удаляются крупные примеси (к примеру, камни). Для повышения эффективности фильтрации используется нагрев.

Отходы перемешиваются с реагентами для их разделения на различные компоненты: воду, нефть и твердые элементы. Заключительный этап – вывоз отфильтрованных отходов на специальный полигон или же их повторное использование в производстве.

Целесообразность переработки

К сожалению, не самая большая часть нефтесодержащих отходов поступает на переработку. Львиная доля нефтеотходов вообще не перерабатывается, хранится на территориях предприятий. Это происходит по двум причинам. Во-первых, объем отходов зачастую гораздо ниже минимальной мощности установок по переработке. Во – вторых, в мире остается все меньше мест для захоронения отходов, в том числе и нефтесодержащих.

Сейчас только в России в нефтяных амбарах хранится несколько миллионов тонн нефтеотходов

Экономически целесообразнее будет вывезти нефтеотходы на специальный полигон, где производится сбор, переработка и утилизация отходов нефтепереработки, собранных с нескольких предприятий региона. При этом предприятию выгоднее заплатить за утилизацию нефтепродуктов (отходов) на специализированном заводе, чем за очистку и восстановление земель, оказавшихся под нефтеотходами, так как рекультивация обойдется дороже примерно в 12 раз.

Используемое оборудование

Перед тем как переходить к современному оборудованию, нужно описать традиционные разновидности установок, которые чаще всего используются во время утилизации отходов.

Таким образом, процедура сжигания проходит в циклонных, надспоевых или камерных печах. Интересным считается турбобарботажный вариант по переработке шламов, при котором применяется барабанная и многоподная топка.

Перед сжиганием отходов, как правило, воды отделяют с помощью фильтрации, отстаивания, сушки, центрифугирования, заморозки. Фильтрацию производят с помощью фильтрационных или ленточных прессов. Для повышения скорости процесса проводят усреднение и смешивание шлама с добавлением разных химических составов.

Примером оборудования, которое используется для сжигания, может являться установка УУН-08. Ее применяют речные и морские порты, а также нефтегазовые компании. Принцип работы установки следующий:

1. Отходы размещаются в камере сгорания. Здесь шлам смешивается с помощью лопастей и барабанов.
2. При помощи дизельной горелки воспламеняют содержимое. Применяется специальный дымосос, который служит для поддержки активного горения и вывода дыма.
3. Выполняется очищение дыма.
4. Остатки процесса горения удаляют из барабана вручную.

Это оборудование, изготовленное в 2006 году, постоянно подвергается модернизации. Установку можно приобрести в мобильной и стационарной версии.

На сегодняшний день устройства для переработки нефтяных отходов включают в себя центрифуги и сепараторы, которые дают возможность сделать весь процесс безопасным и эффективным за счет сохранения углеродов для дальнейшего применения и уменьшения отрицательного действия твердой фазы.

Больше всего преимуществ имеет современный комплекс очистки нефтешлама. Осуществляемая этим способом процедура экологически безопасна, но при этом дает возможность получить углеводороды, которые пригодны для последующего применения, производить чистку устаревших резервуаров, ликвидировать токсичные вещества из среды и т. д. Оборудование по комплексной чистке быстро окупается, что, безусловно, еще одно важное преимущество.

Нефтешламы — это опасные отходы, потому требуется их обязательная утилизация. Во время выбора любого конкретного метода для их обезвреживания и переработки необходимо позаботиться об обеспечении безопасности проведения работ, а также невозможности попадания токсичных веществ в окружающую среду.

Особенности хранения шлама

В процессе производства накапливается много отходов. Как правило, их невозможно утилизировать моментально. А потому шлам накапливается в большом объеме. Хранить его нужно в местах, специально предназначенных для этого. К примеру, в оборудованных бункерах с наличием герметизации. При помещении отходов в бункер они обычно не сортируются по классам опасности. Могут храниться в бункере на протяжении нескольких лет.

Производитель обязан правильно оборудовать бункер. Главное требование – предупреждение опасности для природы. Опасные элементы не должны попасть в воду, почву. Нужно учитывать, что в процессе хранения шлам может менять свои свойства, окисляться.

Источник