СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОМЫВНОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2002 года по МПК C02F1/58 C02F1/28 B01D39/06 C02F1/58 C02F101/10 C02F1/28 C02F101/32 

Изобретение относится к способу удаления примесей и очистки промывных жидкостей. В частности, изобретение относится к очистке промывной жидкости после промывки нефтяных резервуаров.

При промывке танкеров и нефтяных резервуаров в промывной жидкости остаются большие количества нефти и грязи, например песка, глины, ила и ржавчины, которые выносятся из резервуара и образуют грязевую массу. При удалении нефти из массы декантированием или центрифугированием в воде остается еще примерно 2000 частиц на млн нефти. Нефть налипает на маленькие тяжелые частицы, и такие покрытые нефтью частицы плавают в воде, не всплывая и не погружаясь на дно. По этой причине очистка промывной жидкости требует тщательного ее фильтрования. Так как фильтруемые частицы содержат нефть, они хорошо прилипают к любым обычным фильтровым волокнам и фильтровальному песку, что затрудняет осуществление очистки и регенерации фильтров иными способами, нежели термическим, то есть выжиганием.

Предмет настоящего изобретения относится к новому способу удаления примесей и очистки применяемой карбонатсодержащей промывной жидкости, и этот способ позволяет интенсифицировать выделение из промывной жидкости осадка. В основу изобретения положено техническое решение, относящееся к очистке и обработке промывной жидкости, используемой для промывки танкеров, которое раскрывается в FI патенте 78405. В соответствии с известным способом промывную жидкость, содержащую соду, очищают, осаждая соду известью, отфильтровывая осадок и осуществляя регенерацию отфильтрованного осадка, получаемого при фильтровании, выжиганием его, например, в печи с псевдоожиженным слоем.

Известно, что при осаждении соды известью получают гидроксид натрия и карбонат кальция по уравнению:
Na₂CO₃+Са(ОН)₂-->NaOH+СаСО₃.

Если осаждение проводят при температуре >43^oС, получают длинные игольчатообразные кристаллы, и они имеют структуру арагонита.

Технической задачей настоящего изобретения является получение кристаллического карбоната кальция только из небольшой части промывной жидкости. При температуре выше 43^oС из указанной части осаждают карбонат кальция в виде арагонита, и полученный при осаждении фильтрат регенерируют. На поверхности стандартного камерного фильтра из кристаллов получают фильтрующий слой предварительного фильтрования. Остаток промывной жидкости затем пропускают через слой предварительного фильтрования, состоящий из длинных кристаллов арагонита.

Данная техническая задача решается за счет того, что в способе очистки карбонатсодержащей промывной жидкости после промывки транспортных резервуаров, согласно изобретению смешивают часть использованной промывной жидкости с известью и осаждают ее при температуре выше 43^oС для получения карбоната кальция в виде арагонита, формируют фильтровальную лепешку из карбоната кальция, находящегося в виде арагонита, на дренаже фильтра и фильтруют остаток промывной жидкости через фильтровальную лепешку.

Настоящее изобретение позволяет реализовать ряд преимуществ. Так, проведенными экспериментами установлено, что кристаллы арагонита адсорбируют на своей поверхности значительное количество нефти, до 600 г нефти на один килограмм кристаллов. Осажденный и помещенный в камеру слой предварительного фильтрования может использоваться для фильтрования обычных отработанных водных стоков, по крайней мере трехкратное количество которых требуется для приготовления указанного слоя предварительного фильтрования. Если бы кристаллы арагонита не удерживали значительного количества нефти, то есть если бы они отбрасывали ее, то капли нефти быстро бы блокировали кристаллическую структуру, что приводило бы к полной блокировке фильтра.

Ниже приводится более подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг.1а приведена схема первой стадии способа, и на этой стадии часть промывной жидкости подвергают каустификации, после чего из нее готовят фильтровальную лепешку. На фиг.1b показано фильтрование остатка промывной жидкости с использованием указанной фильтровальной лепешки.

Промывка танкера может производиться в соответствии с FI патентом 78405. В качестве моющего агента применяют соду, то есть карбонат натрия или другие растворимые карбонаты. В состав промывной жидкости могут включаться другие известные химические продукты, например поверхностно-активные вещества (ПАВ), из которых в качестве примеров могут быть упомянуты сульфированные алкиларильные соединения, лигносульфокислоты и сульфированные жирные кислоты. Обычно при промывке температура примерно равна 30-95^oС, предпочтительно примерно 40-90^oС.

Использованная промывная жидкость включает водную фазу, неорганические компоненты, растворенные в водной фазе, органические компоненты (масляная фаза), эмульгированные в водной фазе, и твердое вещество (осадок), диспергированное в водной фазе. Часть нефти прилипает к твердому веществу и плавает в водной фазе. Отработанную промывную жидкость из резервуара направляют в отстойник, где масляную фазу отделяют от водной фазы. Масляную фазу, которая легче воды, отделяют декантированием и собирают или направляют на сжигание.

Как следует из фиг.1а, часть промывной жидкости из отстойника смешивают с известью и осаждают при температуре выше 43^oС, получая карбонат кальция в виде арагонита путем кальцинирования. Температуру предпочтительно поддерживают в пределах примерно 44-80^oС, и в этом диапазоне температур карбонат кальция кристаллизуется в виде арагонита, имеющего удлиненные кристаллы. Осаждение может осуществляться в подходящей емкости 1, оборудованной эффективной мешалкой 2. Для осаждения применяют оксид кальция или гидроксид кальция (негашеная известь или гашеная известь). Осадок карбоната кальция подают насосом в фильтр 3 при непрерывном перемешивании. В реакции кальцинирования получают гидроксид натрия, который остается в перемешиваемой водной фазе емкости (маточный раствор или отстой) и который получают как фильтрат от фильтрования 3. Пропуская через водную фазу (отстой) газ, содержащий углекислый газ (например, дымовой газ или продукты горения), из гидроксида натрия получают карбонат натрия, используемый в качестве промывной жидкости. Карбонизация может проводиться в перемешиваемом резервуаре или, предпочтительно, в отдельной колонне карбонизации. Регенерированный карбонат объединяют со свежим потоком промывной жидкости или предпочтительно вновь используют для приготовления фильтровального слоя.

Осадок карбоната кальция, который направляют на фильтрование, содержит твердое вещество, а также другие примеси. Например, песчаный или фильтр-пресс может применяться в качестве фильтра 3. На дренаже фильтра фильтровальную лепешку или фильтровальный слой (предварительный слой) создают из карбоната кальция в виде арагонита. Эта фильтровальная лепешка может эффективно использоваться при фильтровании промывной жидкости, поступающей из отстойника, когда требуется весь карбонат перевести в твердый карбонат кальция, нерастворимый в воде, что уменьшает необходимость регенерации промывной жидкости. Этот случай иллюстрируется на фиг.1b, где показано, как грязную промывную жидкость направляют на фильтрование, после чего карбонат натрия, полученный из карбонизации, может добавляться к чистой промывной жидкости, которую получают в виде фильтрата.

В необязательном процессе 1а промывная жидкость при необходимости временно может направляться прямо в фильтр без карбонизации. Этот вариант на aиг.1а обозначается пунктирными линиями. Соответственно часть промывной жидкости в варианте 1b может направляться на карбонизацию, если требуется дополнительное количество карбоната. Этот вариант показан на фиг.1b пунктирными линиями.

Как указывалось ранее, в основу изобретения положена идея, что при отстое удаляют часть промывной жидкости и ее обрабатывают известью для получения карбоната кальция. Количество промывной жидкости, используемой для приготовления фильтровальной лепешки, зависит от количества примесей, содержащихся в промывной жидкости. Обычно ставится цель насытить фильтровальный слой нефтью вплоть до 90% от максимального значения, когда фильтруется остаток жидкости. На практике фильтрование промывной жидкости через фильтровальный слой продолжается до тех пор, пока увеличится сопротивление фильтрованию указанного фильтрового слоя и уменьшится емкость до экономически слишком низкой величины (примерно до 30% от первоначального значения). В таком случае для образования фильтровальной лепешки используется такая часть емкости промывной жидкости (то есть объема промывной жидкости), чтобы в конце фильтрования емкость фильтрования уменьшилась максимум на 80%, предпочтительно максимум на 75-50% от уровня фильтрования, который является средним при получении фильтровальной лепешки.

Теоретически в зависимости от содержания примесей в промывной жидкости фильтровальная лепешка из кристаллов арагонита может фильтровать объем промывной жидкости, примерно в 3-50 раз превышающий объем промывной жидкости, который пошел на образование карбоната кальция. Также, в фильтре накапливается не только нефть, но и другие примеси. Такие примеси включают твердое вещество из транспортируемого материала, ил, ржавчину, удаляемые со стенок резервуара, и так далее.

Из сказанного выше следует, что обратной карбонизации должен быть подвергнут только щелок, полученный из объема промывной жидкости, который используется на образование фильтровальной лепешки. Это особенно важно, если топливо, из которого получают топочные газы, содержит серу. Последняя реагирует с известью, и таким образом образуется гипс, который для настоящего процесса является бесполезным инертным материалом. С другой стороны, необходимо иметь в виду, что образование гипса можно рассматривать как способ удаления диоксида серы из топочных газов, что защищает атмосферу от загрязнения.

В соответствии с изобретением фильтровые лепешки легко могут быть превращены в отходы, которые могут захораниваться на свалке, путем обработки их горячими топочными газами и возвращением небольших количеств летучих углеводородов в печь.

Нефтяной остаток в фильтровальных лепешках хорошо связан с кристаллами карбоната кальция, не растворим в воде, и не поступает в грунтовые воды.

Из сказанного выше следует, что из осажденного содового раствора только часть его, которая при осаждении превращается в щелок, направляется на карбонизацию, и что вся остальная грязная промывная жидкость может быть чисто отфильтрована и возвращена для повторного использования. Способ экономит ресурсы для осуществления фильтрования и осажденную известь.

Пример
5 м³ промывной жидкости использовали при промывке резервуара или автоцистерны. Температура промывной жидкости равна 80^oС и концентрация в ней соды примерно 0,7% мас. В резервуар через вращающиеся сопла подавали под давлением промывную жидкость для промывки его внутренней или наружной поверхности или обеих. Промывную жидкость собирали после промывки и отделяли от нефти выдержкой в течение 5 ч в водомасляном сепараторе, например в отстойнике. Часть промывной жидкости направляли на перемешивание, где в нее добавляли известь. В этом месте жидкость имела температуру примерно 55^oС. После 15-минутного перемешивания степень каустификации, то есть превращения соды в щелок (NaOH), достигала величины примерно 80%, что достаточно для настоящей цели. Потребность в извести [Са(ОН)₂] составляла 25 кг, что примерно равно эквивалентному количеству. Полученную суспензию фильтровали, в данном случае на камерном напорном фильтре, и таким образом получали в камерах 42 кг сухого вещества, из которых 33 кг приходилось на долю чистого СаСО₃(арагонита) и 6 кг на долю ржавчины, песка, ила и так далее, извлекаемых из танкера. Помимо указанных веществ сухая фильтровальная лепешка содержала примерно 3 кг нефти.

Поскольку указанная фильтровальная лепешка при полном насыщении частиц карбоната кальция может содержать примерно 20 кг нефти, теоретическое содержание примерно в 7 раз больше того количества, которое присутствует в осажденной указанной фильтровальной лепешке, используемой в качестве предварительного фильтра, и она пригодна для фильтрования. Поскольку фильтр блокируется также другими загрязнениями, нежели нефть, указанное количество (в 7 раз большее) слишком велико. Обычное содержание равно 4-6-кратному. Из сказанного выше следует, что в соду должен быть возращен щелок, содержащийся в этой четвертой-шестой части (и только 80% ее).

Изобретение относится к способам очистки карбонатсодержащей промывной жидкости после промывки транспортных резервуаров. Для осуществления способа часть промывной жидкости смешивают с известью и осуществляют осаждение при температуре выше 43^oС карбоната кальция в виде арагонита. На дренаже фильтра из карбоната кальция в виде арагонита получают фильтровальную лепешку и через эту фильтровальную лепешку фильтруют остаток промывной жидкости. Поверхность кристаллов арагонита способна адсорбировать значительное количество нефти, и потому указанный фильтровальный слой может использоваться для фильтрования такого количества отработанного щелока, которое, по меньшей мере, втрое больше его количества, необходимого для приготовления указанного фильтровального слоя предварительного фильтрования. Способ обеспечивает высокую степень очистки и удаления примесей и интенсифицирует процесс извлечения осадка из промывной жидкости. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки карбонатсодержащей промывной жидкости после промывки транспортных резервуаров, отличающийся тем, что смешивают часть использованной промывной жидкости с известью и осаждают ее при температуре выше 43^oС для получения карбоната кальция в виде арагонита, формируют фильтровальную лепешку из карбоната кальция, находящегося в виде арагонита, на дренаже фильтра и фильтруют остаток промывной жидкости через фильтровальную лепешку. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отстой, получаемый при образовании карбоната, собирают и регенерируют в карбонат, используя газ, содержащий диоксид углерода. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что осуществляют очистку карбонатсодержащей промывной жидкости, которая содержит грязную нефть и(или) твердое вещество и в которой моющий агент включает соду или другой растворимый карбонат. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что промывную жидкость фильтруют через фильтровальную лепешку до тех пор, пока увеличится сопротивление фильтрованию через указанную фильтровальную лепешку и уменьшится емкость до величины, составляющей примерно 30% от первоначальной величины. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для приготовления фильтровальной лепешки используется такая величина полного объема промывной жидкости, что фильтровальная лепешка насыщается нефтью менее чем на 90% при фильтровании остального объема. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть объема промывной жидкости, используемая для получения фильтровальной лепешки, такова, что объем фильтрата в конце фильтрования уменьшается максимум на 80% от уровня фильтрации, который является средним при формировании указанной фильтровальной лепешки.