Способы утилизации нефтесодержащих отходов

Нефтесодержащие отходы: перечень, способы утилизации, применение

Спрос на внешнем рынке и высокие цены на нефть стимулируют темпы развития добычи и экспорта углеводородов.

Нефтяная промышленность – значительный источник формирования бюджета России.

Но кроме пополнения валютного счета, растут и проблемы нефтяной экологии.

Природа и здоровье людей уже с первых этапов нефтедобычи находятся под угрозой. Загрязнение почв, грунтовых вод и морей нефтепродуктами, аварийные разливы при перемещении добытого сырья, незаконное захоронение нефтяных отходов – все это способно привести к техногенной катастрофе.

Огромное количество побочных продуктов нефтепереработки снижают экономическую эффективность нефтегазовых компаний: требуется отчуждение территорий под хранилища отходов, растут экологические платежи за их размещение.

Неправильное обращение с отходами приводит к пожароопасным ситуациям, административным штрафам, репутационным рискам. Грамотная и своевременная утилизация позволит предупредить финансовые потери.

Определение НСО

Определение нефтесодержащие отходы (НСО) дано ГОСТ Р 56828.43-2018 «НДТ. Утилизация и обезвреживание нефтесодержащих отходов».

Согласно национальному стандарту, к нефтесодержащим относятся отходы, образующиеся при хранении, перевозке, использовании нефти и нефтепродуктов, при зачистке оборудования для хранения нефти, при очистке нефтесодержащих сточных вод.

НСО различаются по составу и физико-химическим свойствам, имеют разные классы опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду.

Состав и свойства зависят от происхождения отходов. Основные компоненты НСО – нефтепродукты, вода, смолисто-асфальтеновые вещества, твердые минеральные примеси в виде оксидов металлов, камней, песка, ила. Многие углеводородные отходы содержат большой спектр тяжелых металлов – активных загрязнителей окружающей среды.

Главные риски при обращении с НСО обусловлены их свойствами:

• пожароопасность;
• токсичность для окружающей среды;
• отрицательное воздействие на здоровье человека.

Перечень

Федеральный классификационный каталог отходов (ФККО) – список отходов, классифицированная и структурированная информация по их видам и классам опасности.

Нефтесодержащие отходы классификатор представляет отдельными группами:

• отходы добычи сырой нефти (конденсат нефтяного газа, пластовая вода с нефтепродуктами, буровые шламы);
• отходы эксплуатации и обслуживания оборудования для транспортировки, хранения и обработки нефти и нефтепродуктов: шлам очистки танков нефтеналивных судов, емкостей и трубопроводов от нефти и нефтепродуктов, подтоварная вода резервуаров хранения нефти;
• отходы при ликвидации и локализации загрязнений нефтью и нефтепродуктами (грунт, растения, боны, сорбенты);
• отходы производства нефтепродуктов (материалов для дорожных покрытий, дизтоплива, керосина, бензина, масел, смазочных материалов), отходы производства нефтяного кокса;
• отходы, образующиеся на локальных очистных сооружениях (ЛОС) при очистке нефтесодержащих вод, в том числе, на ЛОС моек автотранспорта;
• отходы нефтепродуктов, утративших потребительские свойства (минеральных масел, смазок, герметизирующих жидкостей, твердых углеводородов, дизтоплива, авиационного керосина, бензина, мазута), затвердевший гудрон, отходы битума при производстве дорожных работ;
• отходы исследований углеводородов.

На территории РФ ежегодно образуется более 3 млн тонн НСО. Основной вклад вносят:

• нефтедобывающие компании, предприятия нефтегазового комплекса — более 1 млн тонн НСО, нефтешламов, нефтезагрязненных грунтов;
• магистральные нефтепроводы, нефтеперерабатывающие заводы — до 0,7 млн тонн;
• металлургические, машиностроительные заводы, железные дороги, аэропорты, морские порты, сервисные компании — 0,5 млн тонн.

Утилизация и обезвреживание

Термины, характеризующие процессы обращения с НСО:

1. Утилизация: извлечение из отходов нефтепродуктов для производства нефтесодержащей продукции.
2. Обезвреживание: воздействие на отходы для сокращения в их составе доли нефтепродуктов, чтобы снизить класс опасности.

Утилизация НСО считается приоритетной над обезвреживанием.

Специализированные компании используют различные методы переработки НСО:

• механический (физический);
• комбинированный (физико-химический);
• низкотемпературный пиролиз;
• термический;
• химический (инкапсуляция);
• биологический;
• метод компаундирования.

Сейчас в России насчитывается около 60 крупных специализированных предприятий, занимающихся утилизацией и обезвреживанием НСО.

Химический метод

К химическим технологиям относится сорбционный способ: использование гуминовых препаратов для детоксикации отходов. Метод применяется при наличии в отходах тяжелых металлов.

Механический способ

К физическим методам относятся:

• отстаивание;
• фильтрация, используемая при обработке шламов с высокой концентрацией нефтепродуктов;
• термомеханическое разделение на фазы.

Кроме того, практикуется переработка с использованием декантеров и трикантеров. Декантеры используются при обезвоживании сырья: разделении НСО на жидкость и механические примеси.

Трикантеры необходимы для разделения жидкой массы на два компонента: нефтесодержащего и обводненного.

Физико-химические методы утилизации и обезвреживания НСО

Технологии применяются для переработки нефтесодержащих, загрязненных грунтов.

К этой категории относятся:

• экстракция нефтяной фракции НСО с использованием ПАВ (поверхностно-активных веществ);
• электрохимические методы;
• капсулирование.

Биологическое обезвреживание

Принцип технологии основан на использовании биопрепаратов и агротехнических приемов. Биологические способы обработки (биоремедиация и фиторемедиация) воплощаются путем «подселения» к нефтесодержащим отходам микроорганизмов, способных спровоцировать биодеструкцию (разрушение) углеводородной фазы.

Термическое обезвреживание

Это сжигание твердых, пастообразных или жидких горючих отходов, состоящих из органических веществ (нефтешламы, осадки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами), для снижения уровня опасности и/или уменьшения объема.

При горении образуются газообразные продукты и твердые частицы, требующие дальнейших утилизации или захоронения.

Термическое обезвреживание на высоких (более 1000 °C) обеспечивает полное разрушение вредных веществ. Технология сжигания НСО в России более распространена, чем низкотемпературный пиролиз.

Технология пиролиза

Метод заключается в необратимом химическом изменении отхода под действием повышенной температуры с выделением горючего пирогаза. Образующийся при этом коксовый остаток обладает высокой плотностью, что значительно уменьшает массу отходов.

Газификация

Газификация — это процесс термообработки отходов окислителем: воздухом, кислородом, водяным паром, углекислым газом или их смесью.

В результате получается генераторный газ и минеральный продукт.

Критерий оптимального выбора технологии утилизации НСО – перечень маркерных загрязняющих веществ в атмосферных выбросах.

Одним из наиболее экологичных методов обезвреживания нефтешламов различной консистенции и состава, буровых растворов и нефтезагрязненных грунтов считается их переработка на инсинераторных установках. Это стационарные и мобильные установки различной производительности с современными системами очистки отходящих газов.

Отходы битума нефтяного

Битум – производное от переработки гудрона, побочного продукта перегонки нефти. Сырье используется в качестве компонента материала для строительства дорог. Нефтяной битум устойчив к нагрузкам, температурным «качелям», воздействию атмосферных осадков и агрессивным реагентам.

Класс опасности битума на ступень ниже, чем у его предшественников: мазута и гудрона. Тем не менее, при ремонте дорожных покрытий утилизация отходов битума неизбежна и необходима.

Углеводороды, входящие в его состав, токсичны для окружающей среды. Захоронение на полигонах запрещается.

Для утилизации битума используют вакуумные установки и высокие температуры. В результате получается газ и кокс.

Обращение с отходами от перегонки нефти

Перегонка нефти – первый этап нефтепереработки, его цель – получение продукта, очищенного от примесей (грунта, песка, соли, воды, газовых частиц).

В результате комплексной обработки (механической и тонкой) методом сепарации сырье разделяется на жидкие углеводороды и природный газ.

Удаление нефтесодержащих компонентов происходит при термическом воздействии. Когда нефть закипает, запускаются реакции по выделению различных фракций. Так из нефти добываются дистилляты: бензин, керосин, соляр, лигроин и газойль.

После выделения продуктов перегонки остается мазут, широко применяемый в двигателях морских судов и тепловозов, для ремонта и обслуживания механизмов, в качестве топлива для котельных установок и промышленных печей.

Гудрон – остаток после отгонки из нефти фракций, выкипающих свыше 450°C. Используется для производства:

• дорожных, кровельных и строительных битумов;
• малозольного кокса;
• смазочных масел;
• горючих газов.

Твердые остатки от сжигания и их утилизация

Нефть, несмотря на жидкое агрегатное состояние, состоит из смеси различных по плотности углеводородов.

При нефтепереработке сырье разделяется на фракции, при этом применение находят более легкие из них, а тяжелые попадают в категорию отходов.

Группу твердых отходов нефти составляют:

• химические продукты;
• зола;
• неспособные к регенерации адсорбенты;
• смолы.

Распространенный способ утилизации таких отходов – термический. Углеводороды в процессе сжигания в печах разлагаются до относительно безобидного углекислого газа, оставляя золу и шлак.

Твердые остатки от сжигания нефтесодержащих отходов используются в сельском хозяйстве как удобрения, в производстве стройматериалов – как наполнители.

Как можно использовать отходы нефти?

Самый распространенный НСО – нефтяной шлам с образованием до 7 кг на 1 т сырой нефти. При современных масштабах нефтепереработки это огромное количество отходов.

Компонентный состав – нефтепродукты, вода, механические примеси (окислы металлов, глина, песок), процентное соотношение элементов непостоянно.

При хранении отход расслаивается на фракции различной плотности. При переработке шлама получается много полезных продуктов.

Среди них:

• нефтепродукты;
• компоненты строительных материалов;
• сырье для производства битума;
• топливо для котельных.

Очищенная до жестких нормативных значений вода возвращается в водоемы.

Заключение

Утилизация нефтесодержащих отходов – необходимость, предусмотренная законодательством и здравым смыслом. Грамотно используя продукты вторичной переработки, мы сберегаем ценные ресурсы природы.

Источник

Понятие и способы утилизации нефтесодержащих отходов

Современный мир не может существовать без природных энергоносителей. Повышение их добычи и переработки неизменно влекут за собой проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, с утилизацией нефтяных отходов.

Что такое отходы нефтяной отрасли

Большой спрос на внешнем рынке и высокие цены на нефть являются стимулом для развития добычи и экспорта нефти в России. Нефтяная промышленность – крупнейший источник валютных поступлений в бюджет страны. Однако помимо доходов растут проблемы, к которым приводит добыча и переработка нефти.

Угроза экологии и здоровью населения появляется с самого начала процесса нефтедобычи. Транспортировка добытого сырья, продуктов нефтеперерабатывающей промышленности, аварии при перевозке, нефтяные отходы и другие факторы приводят к загрязнению почвы, воды.

Нефтяные отходы разделяют на несколько групп:

• Накапливающиеся в результате безреагентной очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты.
• Образующиеся после реагентной очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты.
• Трудноразделимые материалы, содержащие нефть.
• Отработанные минеральные масла, подлежащие регенерации.
• Отходы, получаемые после очистки резервуаров для нефти.

Значительную часть нефтеотходов представляют нефтешламы – смеси, в составе которых присутствуют нефтепродукты, вода, песок, глина и тяжелые соли. Они образуются в результате добычи, транспортировки, переработки сырой нефти. По данным специалистов, в России каждый год образовывается более 3 млн тонн различных нефтяных шламов. К настоящему времени количество этих отходов нефтепродуктов превышает 100млн тонн.

Переработка

Любое производство неизбежно приводит к появлению промышленных отходов. Проблемы, связанные с утилизацией, вторичным использованием нефтяных продуктов имеют высокую степень актуальности в связи с увеличением объемов добываемой и перерабатываемой нефти. В настоящее время разрабатываются и совершенствуются методы для эффективного применения отходов из нефти.

Механический способ

Механический метод утилизации отходов основан на обезвоживании. Для сокращения объемов нефтяных отходов и более эффективной последующей утилизации из них предварительно удаляют воду. Для этого их отстаивают, фильтруют, центрифугируют и т.д.

Механический метод подходит для обеззараживания осадков и жидких отходов, накапливающихся на промышленных очистных сооружениях, шламов из накопителей заводов по нефтепереработке. В нефтеотходах с большим количеством воды при отстаивании в течение часа количество осадка снижается на 35%. Отходы с большим содержанием нефтепродуктов фильтруют при помощи ленточных фильтр-прессов.

Для эффективной фильтрации нефтешламов применяют интенсивное перемешивание для усреднения состава. Дополнительно в них добавляют золу, полимерные электролиты, различные реагенты для изменения их физических и химических свойств и упрощения фильтрации.

Биохимический способ

В основе биохимического метода утилизации нефтешламов лежит способность различных бактерий преобразовывать углеводороды в безопасные вещества: диоксид углерода и воду. Специально разработанные биопрепараты содержат особые виды бактерий, способные окислять углеводороды, и находят применение при очистке сточных вод, нефтяных резервуаров, водоемов и т.д.

Бактерии сохраняют жизнеспособность при температурном режиме в пределах от -50 до + 70 С. При этом активность микроорганизмов сохраняется только при наличии кислорода. При попадании в безвоздушное пространство бактерии погибают.

Биохимический метод эффективно показал себя при очищении почвы от загрязнений нефтепродуктами. Так, после использования бактерий на обеззараживаемой земле, через 2,5 месяца восстанавливается рост растений. Такой метод позволяет в дальнейшем получать высокие урожаи с ранее загрязненных земель. Причина этого кроется в том, что в результате воздействия микроорганизмов получается хорошее удобрение.

Химический способ

Утилизация нефтесодержащих отходов химическим методом происходит при воздействии на них различными веществами. Одним из более применяемых способов является обрабатывание негашеной известью, на которую предварительно воздействуют стеариновой кислотой. В результате химических реакций получается порошок, обладающий водоотталкивающими свойствами. Его применяют в строительстве дорог и для других целей.

Метод с использованием химических веществ применяется также для очищения поверхностей рек и водоемов, при попадании в них нефти. Для этого используют эмульгаторы с добавлением органических растворителей. Нефтяные загрязнения на воде в виде пятен обрызгиваются с воздуха, что приводит к растворению отходов в слое воды и дальнейшему окислению.

Распространение получил также способ сбора нефтеотходов из водной среды при помощи магнитной жидкости. Она представляет собой коллоидную систему, в состав которой входит вода, минеральные масла, материалы с магнитными свойствами. За счет углеводородной основы такая смесь хорошо растворяется в нефтяных продуктах. Для ликвидации загрязнений с поверхности воды, магнитную жидкость распыляют в необходимом месте. Смесь, полученная после ее растворения в нефтяных отходах, собирается с помощью приспособлений с магнитами.

Комплексный подход

Отходы нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности различаются по своим характеристикам. Это приводит к тому, что для их уничтожения требуется применять комплексные методы, включающие несколько способов утилизации. Конечный продукт утилизации предназначен для повторного использования. Комплексные меры позволяют утилизировать различные виды нефтяных отходов.

Методы термической и регенерирующей утилизации

Нефтесодержащие отходы, из которых невозможно получить вторичное сырье, подлежат уничтожению термическим способом. В результате сжигания получаются безопасные продукты: вода и углекислый газ. Для термической обработки используются специальные печи с «кипящим» слоем, пиролизные установки.

Большую часть нефтесодержащих отходов составляют отработанные масла, образующиеся на предприятиях. Это связанно с тем, что при эксплуатации механизмов и машин в масле происходит окисление, загрязнение продуктами износа. Его используют для получения вторичного материала.

Для переработки масел существуют следующие способы:

• физический
• физико-химический
• химический
• комбинированный

При физических методах нефтеотходы отстаивают, центрифугируют, фильтруют, перегоняют в вакууме. Химические способы основываются на применении поверхностно-активных веществ (ПАВ), абсорбирующих веществ и т.д.

Сложности утилизации отходов

На сегодняшний день в стране имеются значительные сложности с переработкой и уничтожением нефтяных отходов. Это связанно с тем, что каждый год увеличиваются объемы добывающей и перерабатывающей нефтепромышленности, имеются огромные запасы неутилизированного нефтешлама. При этом традиционные методы, используемые для утилизации отходов, имеют невысокую производительность и избирательность в отношении состава сырья. Комплексные меры требуют дорогостоящего и сложного оборудования.

Дополнительная сложность заключается в том, что хранящиеся шламы со временем изменяют свои характеристики. Тем самым для их вторичного использования или уничтожения требуются дополнительные затраты.

Источник