Способ переработки нефтяных шламов

 

Изобретение относится к способам переработки нефтяных шламов на нефтеперерабатывающих заводах и на местах добычи нефти. С целью защиты окружающей среды от воздействия на нее отходов при переработке нефтешламов за счет повышения степени их разделения и обезвреживания замазученных механических примесей (грунтов) нефтешлам подвергают воздействию центробежных сил, температуры, деэмульгаторов, а грунты обезвреживают биологическими микроорганизмами и грибным инокулятом, для чего обработанный деэмульгатором и нагретый до температуры 40 - 50^oC нефтешлам путем отстаивания разделяют на четыре фазы: нефтепродуктовую, водную, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси (грунт), затем нефтепродуктовую фазу обрабатывают деэмульгатором, нагревают водяным паром, центрифугируют, догревают до температуры 90 - 98^oC, сепарируют и выводят очищенную нефть. Водную фазу выводят и направляют на размыв донного осадка в шламонакопитель, водно-иловую суспензию используют в качестве питательной среды для выращивания микроорганизмов, а замазученные механические примеси (грунт) после отмывки их углеводородным растворителем и водяным паром вводят в водно-иловую суспензию с выращенными микроорганизмами и при температуре 30 - 35^oC в течение 2 - 3 сут обезвреживают в аэробных и затем в анаэробных условиях, после чего в обрабатываемую среду (грунт) добавляют грибной инокулят, культивируют, затем отделяют полученную грибную биомассу и выводят очищенные грунты. 1 ил.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам переработки нефтяных шламов.

Известен способ обработки нефтешламов путем их фильтрации с помощью намывного фильтра, обработки осадка углеводородным растворителем и затем водяным паром [1] Известен способ обработки шлама, при котором в шлам добавляют коагулянт и после образования хлопьев добавляют измельченную древесину или целлюлозу с обезвоживанием шлама [2] Известен способ обезвоживания шлама, в котором в шлам добавляют высокомолекулярный коагулянт, затем обезвоживают с применением фильтрующей ткани с постепенным повышением давления [3] Однако эти способы предлагают обработку "свежего" нефтяного шлама, образующегося в результате транспортировки нефти морским транспортом и технического обслуживания машин и оборудования в пути следования морских судов. Количество образующихся нефтяных шламов незначительно, данные нефтяные шламы не содержат стойких нефтяных эмульсий. Поэтому все эти способы рассчитаны на малые производительности и не предусматривают последующее обезвреживание замазученных механических примесей.

Наиболее близким техническим решением является способ обработки нефтешлама шведской фирмы "Альфа-Лаваль" [4] который заключается в нагреве нефтешлама до температуры 40 45^oC, фильтрации его от крупных частиц и мехпримесей размером более 2 мм, последующем нагреве нефтешлама до температуры 70 75^oC, фильтрации от песка и механических частиц величиной свыше 0,1 мм, центрифугировании с удалением замазученных механических примесей (шлама), дальнейшем нагреве до температуры 90 98^oC и трехфазном сепарировании с выводом продуктов сепарации: нефтепродукта, водной эмульсии и замазученных мелких частиц.

Недостаток данного способа в том, что водные эмульсии на выходе оказываются настолько загрязненными, что их возвращают в шламонакопителе, где они образуют пруды и это не позволяет решить основную задачу по охране окружающей среды: полную переработку нефтешламов из шламонакопителей с исключением их наличия на заводах. Данный способ не предусматривает также последующее обезвреживание замазученных механических примесей, которые содержат до 30 углеводородов, что ведет к загрязнению окружающей среды.

Недостаток известных способом в том, что не обеспечивается комплексная переработка нефтешлама, а именно получение чистой нефти, воды и обезвреживание замазученных механических примесей (грунтов), не нанося ущерба окружающей среде.

Целью изобретения является защита окружающей среды от воздействия на нее отходов переработки нефтешламов за счет повышения степени разделения нефтешламов, обезвреживания замазученных механических примесей (грунтов) и утилизации биомассы.

Указанная цель достигается тем, что в известный способ обработки нефтешлама, заключающийся в фильтрации нагретого до 40 45^oC нефтешлама, последующем нагревании его до температуры 70 75^oC, фильтрации и центрифугировании, дальнейшем нагреве до температуры 90 98^oC, сепарировании нефтешлама, с выводом полученных нефтепродуктов, водной эмульсии и замазученных механических примесей, вводят разделение обработанного деэмульгатором и нагретого до температуры 40 45^oC нефтешлама путем отстаивания на четыре фазы: нефтепродуктовую, водную, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси (грунт), после чего замазученные механические примеси (грунт) отмывают углеводородным растворителем, обрабатывают водяным паром, а водно-иловую суспензию используют в качестве питательной среды для выращивания микроорганизмов, затем механические примеси (грунт) и водно-иловую суспензию с выращенными микроорганизмами объединяют и осуществляют обезвреживание грунтов аэробными микроорганизмами, далее доочищают грунты микроорганизмами в анаэробных условиях, после чего вносят грибной инокулят, культивируют, отделяют полученную грибную биомассу и выводят очищенные песок и глину.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что обработанный деэмульгатором нефтешлам нагревают до 40 45^oC, после чего отстаивают с разделением на четыре фазы: нефтепродуктовую, водную, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси (грунт), после чего замазученные механические примеси (грунт) отмыкают углеводородным растворителем, обрабатывают водяным паром, а водно-иловую суспензию используют в качестве питательной среды для выращивания микроорганизмов, затем механические примеси (грунт) и водно-иловую суспензию с выращенными микроорганизмами объединяют и осуществляют обезвреживание грунтов аэробными микроорганизмами, далее доочищают грунты микроорганизмами в анаэробных условиях, после чего вносят грибной инокулят, культивируют, отделяют полученную грибную биомассу и выводят очищенные песок и глину.

Сравнение предлагаемого способа с известным позволяет сделать вывод о соответствии его критериям "новизна" и "существенные отличия".

Предлагаемый способ переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов осуществляется в следующей последовательности.

Плавающий нефтяной шлам и донные осадки (далее нефтешлам) забирают из шламонакопителя, обрабатывают деэмульгатором, фильтруют от крупных частиц размером более 10 мм, обрабатывают и нагревают водяным паром до температуры 40 50^oC. Затем нефтешлам отстаивают 15 20 мин, в течение этого времени нефтешлам разделяется на четыре фазы: нефтепродуктовую, водную, водно-иловую суспензию, замазученные механические примеси (грунт). Нефтепродуктовую фазу обрабатывают деэмульгатором, нагревают водяным паром до температуры 70 - 75^oC, центрифугируют, обрабатывают деэмульгатором, догревают водяным паром до температуры 90 98^oC, сепарируют и получают очищенную нефть и воду. Водную фазу выводят и направляют на размыв донного осадка, а замазученные механические примеси (грунт) выводят, отмывают углеводородным растворителем и водяным паром.

В водно-иловую суспензию вносят инокулят, представляющий собой микробное сообщество, после чего интенсивно культивируют микроорганизмы в аэробных условиях, в качестве питательных веществ используют углеводороды, которые содержатся в водно-иловой суспензии, а также добавляют источники азота, фосфора и буферные растворы.

В процессе роста и размножения микроорганизмы очищают водно-иловую суспензию от углеводородов.

Кроме углеводородов микроорганизмы способны разлагать и другие вредные соединения, поэтому состав выращиваемых микроорганизмов выбирается в зависимости от наличия загрязнений в конкретном образце.

Выращенные микроорганизмы совместно с водно-иловой суспензией объединяют с отмытыми механическими примесями (грунтом) и во влажных условиях (75 80) интенсивно аэрируют в течение 1 2 сут при температуре 30 35^oC. Затем вводят в среду сообщество анаэробных микроорганизмов и культивируют их в течение 2 3 сут при температуре 35 50^oC.

Затем в обрабатываемую среду (грунт) добавляют грибной инокулят, при культивировании которого утилизируется накопленная биомасса. В течение всего времени культивирования поддерживают температуру 25 30^oC и после завершения цикла обработки (до 10 сут) получают грибную биомассу, которая механически отделяют и выводят очищенные песок и глину.

Используемые микроорганизмы обладают способностью накапливать тяжелые металлы и другие вредные элементы, поэтому выводимые песок и глина будут очищены от них, а полученная биомасса микроорганизмов может быть направлена на выделение из нее отдельных накопленных элементов.

Таким образом достигается комплексная переработка нефтешлама и обезвреживание механических примесей, грунтов.

На чертеже представлен предлагаемый способ переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов, который реализуется следующим образом.

Нефтешлам забирают заборным устройством (не показано) из шламонакопителя и подают насосом 1 на самоочищающийся фильтр грубой очистки 2. При этом нефтешлам очищается от крупных частиц размером более 10 мм. Перед фильтром грубой очистки в поток нефтешлама насосом 3 вводят деэмульгатор. Очищенный от крупных частиц и обработанный деэмульгатором нефтешлам подают в емкость 4, где нефтешлам нагревают до температуры 45^oC водяным паром, который подают непосредственно в поток нефтешлама. В емкости 4 нефтешлам расслаивается на четыре фазы: нефтепродуктовую, водную, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси. Нефтепродуктовую фазу выводят из емкости 4 и подают насосом 5 в подогреватель-смеситель 6. Перед подогревателем-смесителем 6 в поток нефтепродуктовой фазы насосом 7 вводят деэмульгатор. В подогревателе-смесителе 6 нефтепродуктовую фазу нагревают до температуры 75^oC водяным паром, который падают непосредственно в поток. Далее нефтепродуктовую фазу подают на центрифугу 8 и очищают среду от механических примесей, плотность которых превосходит плотность воды. Очищенная нефтепродуктовая фаза самотеком поступает в емкость-деаэратор 9, из которой насосом 10 ее подают в подогреватель-смеситель 11, где нагревают до температуры 95^oC водяным паром. Во всасывающую линию насоса 10 подают деэмульгатор насосом 12. Далее нагретую до температуры 95^oC нефтепродуктовую фазу подают на сепаратор 13, где сепарируют и выводят очищенный нефтепродукт, а также воду, которую повторно сепарируют на сепараторе 14 и получают чистую воду.

Водную фазу из емкости 4 насосом 15 подают в шламонакопитель на размыв донного осадка.

Замазученные механические примеси (грунт) с нижнего уровня емкости 4 конвейером 16 выводят и направляют в емкость 17, в которую насосом 18 подают растворитель легкую бензиновую фракцию НК -62^oC и вводят водяной пар. Замазученный грунт отмывают растворителем при помощи внутреннего устройства 19. Отмытый в растворителе грунт обрабатывают водяным паром, после чего с нижнего уровня емкости 17 выводят и подают конвейером 20 в аппарат биологической очистки 21. Жидкие углеводороды из емкости 17 насосом 22 подают в емкость 4 для дальнейшей переработки.

Водно-иловую суспензию выводят из емкости 4 и подают насосом 23 в аппарат очистки-культиватор 24.

В аппарат 24 вносят также питательные вещества: источники азота, фосфора, буферные растворы для поддержания PH, а также вносят инокулят, представляющий собой микробное сообщество.

Используя водно-иловую суспензию в качестве питательной среды в аппарате 24 размножаются и накапливаются микроорганизмы. Очищенную воду из аппарата 24 выводят и подают насосом 25 в шламонакопитель на размыв донного осадка. Для обеспечения необходимых условий размножения и ускоренного роста микроорганизмов в аппарат 24 подают сжатый воздух и водяной пар, создавая и поддерживая интенсивную аэрацию и оптимальную температуру культивирования 30^oC. Далее водно-иловую суспензию с микроорганизмами подают насосом 26 в аппарат биологической очистки 21. Для обеспечения оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов в аппарат 21 подают сжатый воздух и поддерживают температуру среды в аппарате 30^oC.

Для очистки среды от тяжелых углеводородов и отдельных вредных соединений недостаточно применение только аэробных микроорганизмов, поэтому по истечении 2 сут отключают подачу сжатого воздуха и вносят в аппарат 21 сообщество анаэробных микроорганизмов, для размножения и накопления которых используется аппарат, аналогичный аппарату 24 (не показан). Обработка анаэробными микроорганизмами длится в течение 3 сут при температуре 45^oC.

Далее среда из аппарата биологической очистки 21 выводится и шнеком 27 подается в аппарат-культиватор 28, в котором происходит обработка среды с использованием грибной микрофлоры. При загрузке обрабатываемой среды в аппарат 28 обеспечивают равномерное распределение среды по всему дну аппарата, используя шнек 29. Для создания оптимальных условий жизнедеятельности грибной микрофлоры обеспечивают температуру среды 30^oC 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 сут 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 28 шнеком 29 выводят очищенные и обезвреженные песок и глину, которые могут использоваться при производстве строительных материалов (кирпичей).

Предлагаемый способ переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов позволяет обеспечить комплексную переработку нефтяных шламов и обезвреживание замазученных механических примесей (грунтов), полностью переработать нефтешламы и донные осадки шламонакопителей, исключить вредное воздействие на окружающую среду от разлитой на грунтах нефти, а также выделить, очистить и возвратить в переработку наибольшее количество разлитой нефти.

Формула изобретения

Способ переработки нефтяных шламов, включающий фильтрование нагретого до 40 45^oC нефтешлама, повторное нагревание, фильтрование, центрифугирование, сепарирование, выделение трех фаз нефтепродуктовой, водной эмульсии и механических примесей, содержащих тяжелые углеводороды, отличающийся тем, что исходный нефтешлам предварительно обрабатывают деэмульгатором, а после нагревания до 40 45^oC нефтешлам отстаивают с выделением четвертой фазы водно-иловой суспензии, при этом механические примеси отмывают углеродным растворителем, обрабатывают водяным паром, а водно-иловую суспензию используют в качестве питательной среды для выращивания микроорганизмов, затем механические примеси и водно-иловую суспензию с выращенными микроорганизмами объединяют и осуществляют обезвреживание полученной смеси анаэробными микроорганизмами с последующей доочисткой в анаэробных условиях, после чего вносят грибной инокулят, культивируют, отделяют полученную грибную биомассу и выводят очищенные песок и глину.

РИСУНКИ

Рисунок 1