СПОСОБ ОЧИСТКИ ШЛАМА ОТ НЕФТЯНОГО И РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B03B9/02 E21B21/06 

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

Известен способ очистки от нефтяного загрязнения бурового шлама при добыче на шельфе /1/, включающий 2-кратную промывку при механическом перемешивании его 1%-ным раствором МЛ-72, обладающим поверхностно-активными свойствами.

Недостатком этого способа является то, что при использовании его понижается степень загрязнения нефтью, но не снижается радиоактивность шлама.

Наиболее близким по технической сути является способ отмывания нефтепродуктов из донных отложений /2/. По этому способу отмывается неполярным растворителем (хлороформом) донный осадок, представляющий собой ил, отобранный с русла реки. При этом достигается высокая степень очистки осадка от нефтяных загрязнений. Однако радиоактивные компоненты не выводятся неполярным растворителем, а остаются в осадке.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет очистки шлама от радиоактивных загрязнений.

Цель достигается описываемым способом, включающим контактирование нефтяного шлама с неполярным растворителем и отделение его.

Новым является то, что шлам после отделения от него неполярного растворителя дополнительно обрабатывают сначала 20%-ным раствором кальцинированной соды, а затем 10%-ным раствором хлористого аммония, причем обработку проводят в кипящих растворах в течение 2-4 ч в каждом растворе.

Радиоактивность шлама обусловлена присутствием изотопов радия и продуктов их распада в виде практически нерастворимых сульфатных солей. Удалить радиоактивные соли из шлама можно путем перевода их в более легкорастворимые соединения, например в карбонатные.

Режимные параметры описываемого способа установлены экспериментально. Наиболее полное преобразование сульфатов щелочно-земельных элементов, в том числе и изотопов радия, в карбонатную форму происходит только в кипящем растворе. При понижении температуры ниже температуры кипения, например при 80-90^oC, переходит в карбонатную форму только 15% от исходного содержания.

Для перехода сульфатных солей в карбонатные необходимо кипятить шлам в растворе кальцинированной соды не менее 2 ч. При кипячении менее 2 ч, например 1,5 ч, переходит в карбонатную форму только 60-70% сульфатов.

Концентрация кальцинированной соды определена максимальной растворимостью. При уменьшении концентрации кальцинированной соды в растворе уменьшается количество соли, переходящей из сульфатной в карбонатную форму. При понижении концентрации до 18% уменьшается количество образуемого карбоната кальция на 10-20%
Скорость разложения карбонатных солей в растворе хлористого аммония зависит от температуры среды и концентрации аммонийной соли. Наиболее оптимальным является 10%-ный кипящий раствор. При понижении температуры среды до 80^oC разложение карбонатных солей и выход радиоактивных компонентов в раствор происходит частично, не более 10-15% от исходного. Экспериментально установлено, что время обработки осадка шлама должно быть не менее 4 ч. Уменьшение времени контакта приводит к частичному разложению карбонатов. Например, при обработке 3,5 ч разлагается 72-75% осадка.

Преимуществом этого растворителя является то, что раствор хлористого аммония растворяет только карбонатные соли щелочно-земельных элементов, в то время как окиси железа, алюминия и кремния, составляющие основную массу осадка, не растворяются.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам не известна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию "существенные отличия".

Предложенный способ в промысловых условиях осуществляют следующим образом.

Нефтяной шлам, содержащий органические примеси, поступает в камеру, где контактирует с неполярным растворителем (нефтяным дистиллятом). При этом достигается полная степень очистки от нефтяного загрязнения.

Неполярный растворитель с нефтяными компонентами направляют на установку комплексной подготовки нефти для дальнейшей переработки. Шлам, содержащий радиоактивные компоненты, удельная активность которых по сравнению с исходным увеличивается из-за уменьшения его массы, выдерживают в кипящем 20%-ном растворе кальцинированной соды при постоянном перемешивании в течение 2 ч. После этого жидкую фазу отделяют, затем шлам с карбонатными солями кипятят в растворе селективного растворителя (10% хлористого аммония) при постоянном перемешивании в течение 4 ч. Шлам освобождается от раствора. Промывается пресной водой. Радиоактивность обработанного таким образом шлама не превышает допустимого содержания их в почве и в строительных материалах. Очищенный от нефтяного и радиоактивного загрязнения шлам транспортируется на заранее приготовленную площадку и может быть использован в народном хозяйстве.

Из раствора хлористого аммония радиоактивные компоненты осаждают подкислением серной кислотой (pH 2-3). Осадок, представляющий собой сульфаты бария и изотопов радия, отделяется. Радиоактивность этого осадка превышает радиоактивность исходного шлама на два порядка. Осадок упаковывается и отправляется на захоронение.

Растворы кальцинированной соды и хлористого аммония после отделения солей бария и изотопов радия могут быть использованы для заводнения.

Эффективность способа определена в лабораторных условиях. Результаты приведены в таблице.

При проведении исследований использованы следующие составы:
нефтяной дистиллят;
кальцинированная сода, ГОСТ 5100-84;
хлористый аммоний, ГОСТ 2210-91;
серная кислота, ГОСТ 2184-87;
дистиллированная вода, ГОСТ 6709-92;
шлам, отобранный с резервуара N 21 высоковязкой нефти Акташской УКПН (Республика Татарстан).

Химический и радиохимический состав шлама, мас.

углеводороды 50,0
SiO₂ 10,3
BaSO₄ 1,7
CaSO₄ 2H₂O 0,4
CaCO₃ 3,7
FeS не обн.

Fe₂O₃ 9,2
Al₂O₃ 12,1
Радиоактивность обусловлена присутствием в шламе изотопов радия и продуктов их распада.

Удельная активность сырого шлама составляет 6,1•10E-7 Ки/кг. После отмыва от нефтяного загрязнения нефтяным дистиллятом удельная активность возросла до 9,1•10E-7 Ки/кг. Из таблицы видно, что содержание изотопов радия составило: Ra226 1,5•10E-7 Ки/кг, Ea228 1,9•10E-8 Ки/кг.

Удельная активность неполярного растворителя с нефтяными компонентами не превысила 5,8 10Е-9 Ки/кг, что не превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК).

Шлам, очищенный от нефтяных примесей, кипятили в 20%-ном растворе кальцинированной соды не менее 2 ч при постоянном перемешивании. Затем шлам с карбонатными солями, погрузили в раствор селективного растворителя (в 10%-ный раствор хлористого аммония) и кипятили в течение 4 ч. После этого отделили шлам, промыли дистиллированной водой. В результате получили шлам, очищенный от нефтяного и радиоактивного загрязнения. Удельная активность равна 1,0 10Е-8 Ки/кг. Содержание радия составляет Ra226 2,7 10E-9 Ки/кг, Ra228 2,8 10E-9 Ки/кг, что не превышает ПДК для почвы и строительных материалов.

Из раствора хлористого аммония серной кислотой при pH 2-3 осадили сульфаты бария и изотопы радия. Вся радиоактивность шлама сосредоточена в этом осадке. Содержания изотопов радия составляет: Ra226 1,7 10E-5 Ки/кг, Ra228 1,1 10E-6 Ки/кг.

Удельная радиоактивность раствора кальцинированной соды, хлористого аммония после отделения осадка составила 1 10Е-11 Ки/л, что не превышает ПДК.

Из таблицы видно, что использование предлагаемого способа очистки нефтяных шламов, позволяет наряду с очисткой от нефтяных загрязнений производить очистку их и от радиоактивных, в то время как известный способ (прототип) очищает только от нефтяных загрязнений и даже способствует повышению радиоактивности исходного грунта в 2 раза.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа складывается за счет расширения его функциональных возможностей, а именно за счет дополнительной очистки его от радиоактивных загрязнений и возможности дальнейшего использования в народном хозяйстве, в частности в строительстве. ТТТ1

Использование: способы охраны окружающей среды при разработке нефтяных и газовых месторождений. Сущность: способ очистки шлама от нефтяного и радиоактивного загрязнения состоит в следующем. Шлам обрабатывают неполярным органическим растворителем. Затем растворитель отделяют, а шлам последовательно обрабатывают 20%-ным водным раствором кальцинированной соды и 10%-ным водным раствором хлористого аммония. Обработку шлама растворами кальцинированной соды и хлористого аммония осуществляют при температуре кипения в течение 2-4 ч в каждом растворе. 1 табл.

Способ очистки шлама от нефтяного и радиоактивного загрязнения, включающий обработку шлама неполярным растворителем с последующим отделением его, отличающийся тем, что после отделения неполярного растворителя шлам последовательно обрабатывают 20% раствором кальцинированной соды и 10% раствором хлористого аммония, причем, обработку шлама водными растворами кальцинированной соды и хлористого аммония производят при температуре кипения в течение 2 4 часов в каждом растворе.