СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЯНОГО ШЛАМА Российский патент 1996 года по МПК C10G31/09 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам утилизации нефтяных шламов, образующихся на объектах сбора и подготовки нефти, накапливающихся в нефтеловушках, амбарах, резервуарах и отстойниках.

Известен способ утилизации нефтяных шламов, например, путем сжигания их с использованием выделяющегося тепла (1). Данный способ является неэффективным и неэкономичным, т.к. имеющиеся в шламе нефть и нефтепродукты расходуются на поддержание горения, что сопровождается выбросом в атмосферу вредных продуктов сгорания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ утилизации нефтяного шлама, включающий фильтрацию шлама на фильтре для удаления металлических частиц, песка и других механических примесей, нагрев и подачу шлама в гидроциклон для более полного удаления песка, декантацию шлама в декантаторе, подачу предварительно очищенного шлама на самоочищающийся фильтр и далее в центробежный сепаратор, где происходит окончательное разделение нефтешлама на нефтепродукты, воду и твердые отходы. Нефтепродукты идут далее на переработку в целевые продукты или в качестве топлива, а твердые отходы в качестве компонента материалов для дорожного строительства (1).

Недостатком известного способа являются высокие затраты на полную очистку нефтепродукта центрифугированием, необходимость в сложном оборудовании. Кроме того, способ приемлем лишь для сравнительно маловязких шламов. Большинство же нефтяных шламов, хранящихся в земляных отвалах на открытом воздухе, имеют почти твердую консистенцию и даже при нагреве трудно фильтруются и отстаиваются.

Целью предлагаемого способа является упрощение технологии утилизации нефтяных шламов и расширение области его применения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе утилизации нефтяного шлама путем фильтрации с последующим отстаиванием, нефтяной шлам предварительно смешивают с нефтью в массовом соотношении 1:2-4 и нефтяной слой, полученный после фильтрации и отстаивания смеси нефтяного шлама с нефтью, дозируют в товарную нефть в таком количестве, чтобы содержание нормируемых примесей в товарной нефти не превышало допустимые нормы.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что нефтяной шлам фильтруют и отстаивают в разбавленном виде, причем в качестве разбавителя используют нефть, после чего дозируют предварительно очищенный шлам в товарную нефть в определенном соотношении.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Поскольку нефть представляет собой сложную многокомпонентную систему органических соединений, то при разбавлении шлама нефтью имеет место растворение смол, асфальтенов и других соединений, сконцентрированных в шламах вместе с неорганическими соединениями и механическими примесями, в товарной нефти с малым содержанием указанных соединений.

Предварительное разбавление густого нефтяного шлама нефтью делает возможным его фильтрацию даже без нагрева, при этом достигается довольно высокая степень очистки. Как показали лабораторные испытания, при разбавлении нефтью разных образцов шламов следует выдерживать массовое соотношение от 1: 2 до 1:4, что после фильтрации и отстоя обеспечивает очистку шлама на 40-50%
Такой нефтешлам можно дозировать в определенном соотношении в трубопровод с товарной нефтью, содержание нормируемых примесей в которой несколько ниже допустимых по ГОСТу.

Таким образом, в процессе переработки шлама в нефтепровод подается углеводородная фаза, а в осадок выпадают нерастворимые в нефти неорганические соединения и мехпримеси (вторичный шлам), не опасные в отношении экологии.

По известному способу можно обрабатывать сравнительно маловязкие шламы, взятые сразу из резервуаров, отстойников; шламы же, находящиеся в больших количествах в земляных отвалах, не могут быть подвергнуты утилизации по известному способу, что сужает область его применения.

Но и для утилизации маловязких шламов по известному способу требуется проведение значительно большего количества операций, как, например дополнительное центрифугирование, что усложняет технологию.

При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены, и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа утилизации нефтяных шламов.

В промысловых условиях способ осуществляют следующим образом.

Нефтяной шлам l подают на механический фильтр 1, например, экскаватором из отвала. На этот же фильтр 1 с помощью насоса 2 поступает из нефтепровода 3 товарная нефть II для разбавления шлама в необходимом, определенном опытным путем, соотношении. После механического фильтра крупные металлические частицы, песок, камни III поступают в накопитель 4 мехпримесей а смесь шлама с нефтью в отстойники 5.

Отстойники работают периодически. В то время, когда из одного отстойника дозировочным насосом 6 откачивают в продуктопровод отстоянный нефтяной слой, в другом отстойнике происходит оседание мехпримесей и воды. После откачки очищенного нефтяного слоя IV из первого отстойника, переключаются на откачку нефтяного слоя из второго, а первый очищают от нерастворившихся в нефти остатков, загружают заново смесь шлама с нефтью, производят размешивание смеси и отстаивание до следующего отбора. Так повторяют поочередно процессы отстоя и отбора. Очищенный нефтяной слой IV дозируют в нефтепровод 3. Расчет дозировки производят по "правилу креста" (2), которое позволяет провести смешение двух жидкостей с разными концентрациями в них какого-либо компонента, чтобы получить определенную концентрацию этого компонента в смеси. Расчет делают для каждого компонента, нормируемого ГОСТом: составляют крест, в левой части которого записывают значения для смешиваемых жидкостей очищенного нефтешлама и товарной нефти) в центре норму по ГОСТу для компонента, а в правой части вычисленные разности между этими значениями.

Пример 1. В табл. 1 приведены содержания хлоридов, воды и мехпримесей в очищенном нефтешламе, в товарной нефти и допустимые нормы содержания этих компонентов по ГОСТ 9965-76.

Расчет по хлоридам:

Отсюда следует, что 85 частей очищенного шлама нужно смешать с 1100 частями товарной нефти (85:1100≈0,8:10)
Расчет по воде:

Соотношение шлама и нефти по воде должно быть 0,08:0,7≈1:10
Расчет по мехпримесям:

Соотношение шлама и нефти по мехпримесям должно быть 0,04:0,05≈8:10
Из трех соотношений выбирают такое, где на один и тот же объем товарной нефти приходится меньший объем очищенного шлама, чтобы наверняка был выдержан ГОСТ по товарной нефти. Из полученных соотношений 0,8:10; 1:10 и 8:10 следует взять первое, полученное по хлоридам, и дозировку очищенного шлама в товарную нефть осуществлять по этому соотношению. При этом содержание воды и мехпримесей в товарной нефти будет значительно ниже допустимого значения.

Пример. Предлагаемый способ был испытан в лабораторных условиях. В качестве образцов нефтяного шлама были испытаны следующие: образец N 1 шлам из резервуара N 23 Миннибаевского товарного парка, образец N 2 шлам из резервуара N 13 Тихоновского товарного парка; и тот и другой шлам образовались при транспорте нефти девонского горизонта.

В качестве товарной нефти нефть девонского горизонта Альметьевского районного нетфепроводного управления. Характеристика испытуемых образцов приведена в табл. 2.

При выборе соотношения нефтяного шлама с нефтью исходили из условия текучести получаемой смеси при комнатной температуре (18-23^oC). Нефтяной шлам смешивали с нефтью в разных массовых соотношениях, фильтровали через сито с размером ячеек 5 мм, отстаивали в течение 5 ч. Вязкость отстоя замеряли на вискозиметре Пинкевича. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, на одну часть нефтяного шлама следует брать не менее двух частей нефти, т.к. при меньшем разбавлении полученная смесь застывает уже при комнатной температуре. Верхний предел разбавления ограничен технологической целесообразностью.

Для образца N 2 были проанализированы смеси его с нефтью на содержание основных нормируемых компонентов до и после 5-часового отстоя. Полученные результаты представлены в табл. 4.

Как видно из табл. 4, выдерживание смеси в покое в течение 5 ч на 40-50% сокращает содержание нежелательных примесей в отстое.

На основании полученных данных (табл. 4, 3, 1) произвели расчет дозирования смеси шлама с нефтью 1:3 в товарную нефть.

1. По мехпримесям

0,04 части смеси шлама с нефтью следует дозировать в 5,15 частей товарной нефти (0,04:5,15≈0,08:10)
2. По воде разбавления не требуется, т.к. содержание воды в смеси шлама с нефтью удовлетворяет ГОСТу.

3. По хлоридам

85:4200≈0,2:10
0,2 части смеси шлама с нефтью следует дозировать в 10 частей товарной нефти.

Из двух соотношений выбрали то, где на один объем товарной нефти приходится меньший объем нефтешлама, т.е. 0,08:10. Приготовили такую смесь и определили в ней содеражние нормируемых компонентов (табл. 5).

Как показывают результаты, приведенные в табл. 5, смешение очищенного по предлагаемому способу шлама с товарной нефтью в соотношении, рассчитанном по "правилу креста", не ухудшает качества товарной нефти в пределах требований ГОСТ 9965-76.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа заключается в том, что его осуществление позволяет значительно упростить технологию очистки нефтяного шлама и расширить диапазон применения за счет предварительного разбавления нефтяного шлама нефтью и последующего дозирования его в товарную нефть.

Сущность изобретения: нефтяной шлам перед стадией фильтрации смешивают с нефтью в массовом соотношении 1:2-4. Затем смесь нефтяного шлама с нефтью подвергают фильтрации с последующим отстаиванием. Полученный после отстаивания нефтяной слой дозируют в товарную нефть в таком количестве, чтобы содержание нормируемых примесей в товарной нефти не превышало допустимые нормы. 1 ил., 5 табл.

Способ утилизации нефтяного шлама путем фильтрации с последующим отстаиванием, отличающийся тем, что нефтяной шлам предварительно смешивают с нефтью в массовом соотношении 1 (2 4) и нефтяной слой, полученный после фильтрации и отстаивания смеси нефтяного шлама с нефтью, дозируют в товарную нефть в таком количестве, чтобы содержание нормируемых примесей в товарной нефти не превышало допустимые нормы.