Способ очистки грунтов от нефтяных загрязнений

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам охраны окружающей среды при разработке нефтяных месторождений. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет дополнительной очистки грунтов от радиоактивных загрязнений. Способ очистки грунтов от нефтяных и радиоактивных загрязнений основан на применении селективного растворителя (концентрированной серной кислоты) после термического воздействия на него, что способствует растворению радиоактивных компонентов, представленных сульфатами радия и его изотопов. Обработку ведут концентрированной серной кислотой при температуре 80-85^oC в режиме циркуляции в течение 3-4 часов. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам охраны окружающей среды при разработке нефтяных месторождений.

Известен способ биологической очистки загрязненных земель [1] согласно которому земли обрабатываются культурами микроорганизмов. В результате обработки происходит снижение загрязненности через 3-4 недели до 10 раз.

Недостатком этого способа является то, что микроорганизмы, понижая степень загрязнения нефтью, не снижают радиоактивности грунта. Кроме того, этот способ дорогостоящий и продолжителен во времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ отделения органической и минеральной части грунта при добыче тяжелых нефтей и битумов [2] Этот способ включает следующие этапы обработки грунтов: предварительное нагревание сырья отходящими дымовыми газами и горячим обработанным грунтом; пиролиз тяжелых углеводородов с выделением легких углеводородов и паров воды, и коксование; горение кокса с подкачкой воздуха в камеру.

В результате очистки загрязненного грунта по этому способу выделяются жидкие нефтепродукты, топочный газ, сухой чистый грунт.

При применении этого способа для очистки грунтов, загрязненных нефтью и радиоактивными компонентами достигается высокая степень очистки от нефтяных загрязнений. Однако радиоактивность при этом концентрируется в твердом остатке, а активность возрастает в 1,5 раза.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет дополнительной очистки грунтов от радиоактивных загрязнений.

Поставленная задача достигается описываемым способом, включающим термическую обработку загрязненных грунтов.

Новым является то, что грунт после термической обработки дополнительно обрабатывают концентрированной серной кислотой при температуре 80-85^oC в режиме циркуляции в течение 3-4 ч.

Проведенные лабораторные исследования показали, что дополнительная обработка грунта концентрированной серной кислоты после термического воздействия на него способствует растворению радиоактивных компонентов, представленных сульфатами радия и его изотопов, причем растворение увеличивается с увеличением времени контакта и температуры обработки. Полное же растворение их достигается при температуре 80-85^oC при циркуляции кислоты и продолжительности обработки в течение 3-4 ч.

На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа очистки грунтов от нефтяных и радиоактивных загрязнений.

Предложенный способ в промышленных условиях осуществляют в следующей последовательности.

Грунт, загрязненный нефтью и радиоактивными компонентами, поступает в камеру 1 для термообработки, температура в камере постепенно повышается до 600^oC. В результате термообработки выделяются: газ, который может быть использован как топочный, отправляется на установку комплексной подготовки нефти (УКПН); жидкие нефтепродукты (также отправляются на УКПН); сухой, очищенный от нефтяных примесей, грунт.

После термообработки грунт поступает в реактор 2 с селективным растворителем (концентрированной серной кислотой), в котором при температуре 80-85^oC и постоянной циркуляции растворителя в течение 3-4 ч практически полностью растворяются сульфаты бария и изотопы радия.

Серную кислоту с растворенными в ней радиоактивными компонентами отделяют и направляют в камеру-отстойник 3, где производят добавление пресной воды, при этом происходит осаждение сульфата бария и изотопов радия. После отстоя разбавленную серную кислоту направляют в емкость 4, откуда используют по назначению, например, в качестве реагента для закачки в нефтяной пласт.

Осадок из отстойника 3, состоящий, в основном из сульфата бария и радиоактивных солей, представленных изотопами радия, упаковывают в мешки и отправляют на захоронение.

Отделенный от серной кислоты, очищенный от радиоактивных компонентов грунт из реактора 2 направляют в емкость 5, где дополнительно обрабатывают пресной водой. Промывку осуществляют до нейтральной реакции промывных вод.

Промывные воды отбирают в емкость 6 и используют для заводнения нефтяных пластов. Очищенный от нефтяных и радиоактивных загрязнений грунт (содержание их не превышает ПАК) транспортируют потребителю по месту требования, например, на завод по изготовлению строительных материалов.

Эффективность предлагаемого способа была проверена в лабораторных условиях, путем сопоставления данных по качеству очистки при использовании предлагаемого и известного способов в идентичных условиях проведения экспериментов. При проведении испытаний были использованы следующие реагенты: концентрированная серная кислота, ГОСТ 2184-87; дистиллированная вода, ГОСТ 6709-92; грунт, отработанный с Акташского УКПН (республика Татарстан).

Химическими анализами установлено, что проба грунта состоит на 58,0% из нефтяных компонентов и воды. Минеральная часть осадка представлена песком 10,3% окисью железа 9,2% окисью алюминия 12,1% гипсом 0,4% карбонатом кальция 3,7% сульфатом бария 1,7% Радиоактивность грунта обусловлена присутствием изотопов радия (Ra226 и Ra228) и продуктов их распада. Удельная активность сырого грунта 6,1E-7 Ки/кг.

Термическую обработку грунта проводили в металлической бомбе, снабженной отводами для сбора продуктов горения. После термической обработки удельная активность грунта возросла до 9,1E-7 Ки/кг. При этом масса обработанного грунта составила 42,0% от исходной. Содержание изотопов радия Ra226 2,4E-7 Ки/кг, Ra228 1,9E 8 Ки/кг. На долю жидкой и газообразной фазы пришлось 58% от исходной массы. Газ и жидкие нефтепродукты отобрали в герметичные емкости. Радиоактивность жидкости и газа составила, соответственно 1E-11 Ки/л и 5,8E-11 Ки/л, что не выше предельно допустимой концентрации (ПАК).

Грунт после термической обработки погружали в реактор с селективным растворителем (серной кислотой с концентрацией не менее 96%). Концентрация серной кислоты определена наибольшей растворимостью сульфата бария и радия. Растворимость их резко понижается с понижением концентрации серной кислоты. В течение 3-4 ч поддерживали температуру растворителя 80^oC, при непрерывной циркуляции. При этом сульфаты бария и радия переходят в раствор. Затем отделяли кислоту от грунта.

При разбавлении дистиллированной водой из раствора серной кислоты осаждали сульфаты бария и изотопов радия. Количество его не более 1,7% от исходной массы. Радиоактивность по сравнению с первоначальной возросла на два порядка и составила: Ra226 1,4E-5 Ки/кг, Ra228 1,1E-6 Ки/кг. Радиоактивность отделенного от осадка раствора серной кислоты и промывных вод не более 1E-11 Ки/кг, что не превышает ПАК.

Грунт промывали дистиллированной водой до отсутствия реакции на сульфат-ион. Масса сухого очищенного от нефтяного и радиоактивного загрязнения грунта составляет 30% от исходной. Удельная активность его меньше 1E-8 Ки/кг, что не превышает ПДК для почв и строительных материалов.

Работы в лаборатории проводились в соответствии с "Нормами радиационной безопасности (НРБ 76/87) и основными санитарными правилами (ОСП 72/87)".

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из приведенной таблицы видно, что при применении для очистки грунтов ранее известного способа достигается полная очистка от нефтяного загрязнения, однако содержание радиоактивных компонентов остается столько же сколько в исходном. Только применение предлагаемого способа позволяет очистить грунт не только от нефтяного, но и от радиоактивного загрязнения и понизить содержание изотопов радия более чем в 10 раз, что способствует содержанию их в естественном строительном материале.

Эффективность предложенного способа выражается в полной очистки грунта от нефтяного и радиоактивного загрязнения.

Формула изобретения

Способ очистки грунтов от нефтяных загрязнений путем термического воздействия, отличающийся тем, что при одновременном загрязнении грунта радиоактивными компонентами после термического воздействия грунт обрабатывают раствором концентрированной серной кислоты в режиме циркуляции при 80 - 85^oС в течение 3 4 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2