СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ И ГРУНТОВ Российский патент 1998 года по МПК C02F11/00 

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 раствори телем 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, при котором в шлам добавляют высокомолекулярный коагулянт, затем обезвоживают с применением фильтрующей ткани с постепенным повышением давления [3].

Однако эти способы предполагают обработку "свежего" нефтяного шлама, образующегося в результате транспортировки нефти морским транспортом, и техническое обслуживание 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 грунтов.

Известен способ по обезвреживанию замазученных грунтов, основанный на разложении углеводородных соединений аэробными микроорганизмами [4]. Недостаток данного способа в том, что при обработке замазученных грунтов образуется дополнительное количество размножившихся микроорганизмов, которые выводятся совместно с очищенным грунтом на природу и с течением времени отмирают. Но при этом отмершие микроорганизмы представляют опасность для природы, так как в процессе очистки они способны накапливать в себе тяжелые металлы и другие вредные для окружающей среды элементы и соединения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, который заключается в нагреве нефтешлама до температуры 100-190^oC при непосредственном контакте с жидким органическим теплоносителем, выпаривании из него воды и части легколетучей органики и отстаивании с отделением фракции нефти, используемой в качестве теплоносителя, топлива и отводимой частично потребителю, а также отделении механических примесей и упаренного раствора [5].

Недостатком данного способа является большой расход в процессе переработки нефтепродукта в качестве теплоносителя и топлива, в 5-7 раз превышающего расход исходного нефтешлама, поэтому этот способ пригоден для переработки только верхних слоев шламонакопителей, причем не содержащих стойких нефтяных эмульсий, что 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 территорий, почвы и грунтовых вод.

Недостаток известных способов в том, что не обеспечивается комплексная переработка как нефтешлама, так и замазученных почвы, грунтов, а именно получение чистой нефти, воды, а также очищенных почвы, грунтов не нанося ущерба окружающей среде.

Целью предлагаемого способа является защита окружающей среды от воздействия на нее отходов переработки нефтешламов, а также замазученных почвы, грунтов при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов за счет повышения степени разделения нефтешламов и обезвреживания замазученных почвы, грунтов.

Указанная цель достигается тем, что при известном способе обработки нефтешлама, включающем разделение нефтешлама на водную и нефтепродуктовую фазы, вводят фильтрование, отстаивание обработанного деэмульгатором и нагретого до температуры 40-45^oC нефтешлама с разделением его на нефтепродуктовую и водную фазы, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси, которые отмывают углеводородным 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 очистку полученной смеси аэробными микроорганизмами и выводят очищенные механические примеси (грунт).

Заявленный способ отличается от прототипа тем, что нефтешлам предварительно обрабатывают деэмульгатором, фильтруют, нагревают до 40-45^oC и отстаивают с разделением его на нефтепродуктовую и водную фазы, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси, которые отмывают углеводородным 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 очистку полученной смеси аэробными микроорганизмами и выводят очищенные механические примеси (грунт).

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

Предлагаемый способ очистки нефтяных шламов и грунтов осуществляется в следующей последовательности.

Нефтяной шлам и замазученный грунт, почва (далее нефтешлам) забирают, 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. Нефтепродуктовую фазу используют как топливо. Водную фазу выводят и направляют на размыв донного осадка, а замазученные механические примеси 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 и во влажных условиях (75-80%) интенсивно аэрируют в течение 1-2 суток при температуре 30-35^oC и после завершения цикла обработки выводят очищенные механические примеси (грунт).

Таким образом достигается комплексная очистка нефтешлама, грунтов и почвы.

Предлагаемый способ очистки нефтяных шламов и грунтов реализуется следующим образом (см. чертеж).

Нефтешлам забирают заборным устройством (на чертеже не показано) 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. Выводимый из емкости 4 насосом 5 очищенный нефтепродукт используется как котельное топливо. Водную фазу из емкости 4 насосом 16 подают в шламонакопитель на размыв донного осадка.

Замазученные механические примеси с нижнего уровня емкости 4 конвейером 7 выводят и направляют в емкость 8, в которую насосом 9 подают растворитель легкую бензиновую фракцию НК-62^oC и вводят водяной пар. Замазученные механические примеси отмывают растворителем при помощи внутреннего устройства 10. Отмытые в растворителе механические примеси обрабатывают водяным паром, после чего с нижнего уровня емкости 8 выводят и подают конвейером 11 в аппарат биологической очистки 12. Жидкие углеводороды из емкости 8 самотеком направляются в емкость 4 на дальнейшую переработку. Водно-иловую суспензию выводят из емкости 4 и подают насосом 13 в аппарат очистки - культиватор 14.

В аппарат 14 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 14 размножаются и накапливаются микроорганизмы. Очищенную воду из аппарата 14 выводят и подают насосом 15 в шламонакопитель на размыв донного осадка. Для обеспечения необходимых условий размножения и ускоренного роста микроорганизмов в аппарат 14 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 16 в аппарат биологической очистки 12. Для обеспечения оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов в аппарат 12 подают сжатый воздух и водяной пар для поддержания температуры среды в аппарате 30^oC.

Периодически в процессе очистки устройством 17 механические примеси совместно с микроорганизмами перемешиваются.

При завершении процесса обезвреживания очищенные механические примеси устройством 17 выводят на окружающую среду или могут использовать при производстве строительных материалов (кирпичей).

Предлагаемый способ очистки нефтяных шламов и грунтов позволяет обеспечить полную очистку нефтяных шламов и замазученных почв, грунтов, исключить вредное воздействие на окружающую среду от разлитой на почве, грунтах нефти и нефтепродуктов, а также выделить, очистить и возвратить в переработку наибольшее количество разлитой нефти.

Источники информации.

1. Заявка ФРГ N 2807485, C 01 C 33/06, оп.1984г.

2. Заявка Японии N 59-19760, C 02 F 11/14, оп.1984г.

3. Заявка Японии N 58-25159, C 02 F 11/14, оп.1985г.

4. Патент США N 4999103, C 02 F 3/20, оп.1991г.

5. Авторское свидетельство СССР N 947091, C 02 F 11/18, оп. 1982г.

Способ предназначен для очистки нефтяных шламов и грунтов на нефтеперерабатывающих заводах и на местах добычи нефти. Нефтешлам обрабатывают деэмульгатором, нагревают до 40 - 50^oC и отстаивают с разделением его на нефтепродуктовую и водную фазы, водно-иловую и замазученные механические примеси. Нефтепродуктовую фазу используют как котельное топливо, водную фазу выводят и направляют на размыв донного осадка в шламонакопитель, водно-иловую суспензию используют в качестве питательной среды для выращивания микроорганизмов, замазученные механические примеси 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 суток обезвреживают в аэробных условиях и выводят очищенные механические примеси (грунты). Способ направлен на защиту окружающей среды от воздействия на нее нефтяных отходов. 1 ил.

Способ очистки нефтяных шламов и грунтов путем разделения нефтешлама на водную и нефтепродуктовую фазы, отличающийся тем, что нефтешлам предварительно обрабатывают деэмульгатором, фильтруют, нагревают до 40 - 45^oC и отстаивают с разделением его на нефтепродуктовую и водную фазы, водно-иловую суспензию и замазученные механические примеси, которые отмывают углеводородным 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 очистку полученной смеси аэробными микроорганизмами и выводят очищенные механические примеси (грунт).