СПОСОБ ОЧИСТКИ БОЛОТ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2017 года по МПК E02B15/04 B09C1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, в частности к способам очистки болот от разлитой нефти и нефтепродуктов с возвращением их в полезный оборот. Способ может применяться при бурении, добыче, сборе, подготовке, переработке и распределении жидких нефтяных углеводородов, а также при ликвидации последствий аварий на нефтепромыслах и нефтепроводах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно большое количество технических решений по сбору разлитой нефти, в том числе с болот. Систематизируя известные способы сбора разлитых нефти и нефтепродуктов, можно выделить следующие направления:

- механическое удержание, задержание и сбор нефти и нефтепродуктов (Мерициди И.А., Ивановский В.Н., Прохоров А.Н. и др. Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: Справочник. Под ред. Мерициди И.А. – СПб.: НП «Профессионал», 2008). К этому направлению относятся способы, связанные с локализацией и сбором разлитой нефти путем применения боновых заграждений, нефтесборных устройств, сорбентов. Поскольку болото - это переходное состояние между жидким и твердым, т.е. между водой и почвогрунтом, в некоторых случаях известные способы могут использоваться и на болотах. Однако их широкое использование в болотах невозможно из-за чередования в них обводненных участков с участками с открытым зеркалом;

- химические и биологические способы (Shata A. Recovery of oil spills by dispersants in marine arctic regions. University of Stavanger. 2010, p. 89). Использование сорбентов на болотах в настоящее время недостаточно эффективно из-за возрастания очага загрязнения. Причина этого эффекта заключается в низких показателях по разложению углеводородов в больших объемах и при низких температурах;

- физические способы (Экспертное заключение общественной экологической экспертизы материалов «Оценка воздействия на окружающую природную среду проекта «Расширение трубопроводной системы «Восточная Сибирь - Тихий океан. Участок №1. Участок №2 - г. Алдан - г. Тында».- Якутск, 13.11.2006). К ним относятся: смыв нефти водой под давлением, соскребывание, осушение. Чаще всего использование этих способов приводит к разрушению деятельного слоя болота, к гибели микрофлоры, способствует распространению нефти вглубь болота и ухудшению водовоздушного режима торфогенного слоя.

Наиболее распространенным способом сбора нефти с болот в России является способ, в котором используют разделение болота на участки путем рытья каналов (траншей), смывают водой под давлением нефть из участков в вырытые траншеи, затем осуществляется сбор нефтяной эмульсии из этих траншей (РД 153-39.4-114-01 Правила ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводах. ОАО «АК «Транснефть»).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ очистки болот от нефти и нефтепродуктов, раскрытый в RU 2217551 С2, опубл. 27.11.2003. Известный из наиболее близкого аналога способ очистки болот от нефти и нефтепродуктов заключается в том, что проводят поэтапную очистку болота от основных и остаточных концентраций нефти с использованием погодно-климатического фактора, на первом этапе осуществляют разбиение нефтяного разлива на участки посредством дамб, вдоль которых роют траншеи для сбора нефти, в которые в летний период соскребывают нефть путем возвратно-поступательного перемещения плавучих скребков с одной траншеи к другой, из которых убирают нефть известными способами, на втором этапе осуществляют удаление с участка остаточной концентрации нефти путем ее смывания водным потоком в траншею, собирают нефть при помощи нефтесборщиков с траншей, на третьем этапе производят удаление загрязненного почвенно-растительного слоя в зимне-весенний период при замерзшем болоте посредством ножа-скребка.

Недостатками наиболее близкого аналога являются длительная продолжительность, невысокое качество и дороговизна процесса очистки от нефтяного разлива, обусловленные использованием особенностей различных погодно-климатических факторов в разные периоды года, большого количества техники, воды на смыв нефти и персонала, разрушение деятельного слоя болота траншеями и строительством дамб, высокая остаточная загрязненность участков под дамбами.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача предлагаемого технического решения состоит в разработке способа сбора и удаления нефти и нефтепродуктов с болот и в возврате их в полезный оборот, обеспечивающих эффективность очистки болот от нефтяных загрязнений с минимальным количеством оборудования, материалов и персонала, с минимально возможным вредным воздействием на природную структуру болот.

Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности очистки болот, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, снижение энергозатрат, снижение вредного воздействия на природную структуру болота.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ очистки болот от нефти и нефтепродуктов включает следующие этапы:

- ограничение участка болота, загрязненного нефтью или нефтепродуктами, в направлении движения устройства для сбора нефти и нефтепродуктов по длине и ширине с образованием замкнутого участка болота;

- подача воды по всей ширине замкнутого участка болота на заданную глубину;

- деформирование по всей ширине ограниченного участка образовавшейся нефтеводяной смеси с торфом и болотной растительностью внутри ограниченного участка;

- отжим по всей ширине замкнутого участка болота образовавшейся нефтеводяной смеси от торфа и болотной растительности при нагреве всей ширины замкнутого участка болота и накопление нефтеводяной смеси в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов;

- разделение на нефть и воду при помощи отстаивания нефтеводяной смеси в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов при ее нагреве;

- перекачивание в ламинарном режиме отделенной нефти или нефтепродуктов по трубопроводу в нефтесборник;

- нанесение по всей ширине очищенного от нефти и нефтепродуктов участка болота биологически разлагаемого сорбента.

Воду подогревают до температуры 30-50°С.

В воду добавляют ПАВ в количестве 0,05-2,0 мас.%.

В качестве ПАВ используют био-ПАВ «КШАС-М», Сульфанол-П.

Температура подогрева замкнутого участка составляет 30-50°С.

Температура подогрева нефтеводяной смеси составляет 40-60°С.

В качестве биологически разлагаемого сорбента используют сорбенты марок «Норд», «Spill-Sorb».

Ширина замкнутого участка соответствует ширине барабанов.

Ширина замкнутого участка составляет 2-9 м.

Длина замкнутого участка составляет 1-6 м.

Воду подают под загрязненный нефтью слой болота.

Перекачивание осуществляют в ламинарном режиме при скорости потока от 0,1-1,0 м/с и числе Рейнольдса 4-400.

При перекачивании добавляют химический реагент в количестве 0,0005-0,007 мас.%.

В качестве химического реагента используются Дисолван 4411, Дипроксамин 157-65М.

Нефть в нефтесборнике нагревают до 90°С.

С нефтесборника сливают отстоявшуюся воду.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ очистки болот от нефти и нефтепродуктов осуществляют следующим образом.

Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов доставляют к загрязненному нефтью или нефтепродуктами участку болота. Ограничивают по ширине участок болота, загрязненный нефтью или нефтепродуктами, при помощи заглубленных на заданную глубину в болото мобильных бонов-заградителей, размещенных на бобинах с боковых сторон устройства для сбора нефти и нефтепродуктов, за счет движения вдоль участка болота, загрязненного нефтью и нефтепродуктами, средств перемещения, обеспечивающих перемещение устройства для сбора нефти и нефтепродуктов по полосе бонов-заградителей. Перед и за устройством для сбора нефти и нефтепродуктов установлены первый и второй барабаны соответственно, заглубленные на заданную глубину в болото. При движении устройства для сбора нефти и нефтепродуктов между барабанами образуется замкнутый участок, причем ширина барабанов соответствует ширине ограниченного участка между бонами-заградителями. При помощи первого барабана в замкнутый участок подают подготовленную воду, которая вымывает нефть с загрязненного слоя болота с образованием нефтеводяной смеси, в которой глобулы нефти всплывают и оседают на поверхности воды. При движении устройства для сбора нефти и нефтепродуктов, содержащего заглубленный в образовавшуюся нефтеводяную смесь понтон и расположенного после первого барабана, осуществляют деформирование образовавшейся нефтеводяной смеси с торфом и болотной растительностью при помощи понтона по всей ширине ограниченного участка. Причем глубина заглубления барабанов и бонов-заградителей больше глубины заглубления понтона. Деформирование образовавшейся нефтеводяной смеси с торфом и болотной растительностью способствует полному вытеснению нефти на поверхность нефтеводяной смеси. Расположенный за устройством для сбора нефти и нефтепродуктов второй барабан по всей ширине ограниченного участка нагревает и отжимает образовавшийся расслоившийся слой нефтеводяной смеси с торфом и растительностью, в результате чего наружная обечайка барабана пропускает образовавшиеся верхние и переходные слои нефтеводяной смеси внутрь барабана, в пространство между его наружной и внутренней обечайками, оставляя в замкнутом участке торф и растительность болота. В пространстве между обечайками барабана при помощи отстаивания происходит дополнительное разделение нефтеводяной смеси на нефть и воду при ее нагреве. Из пространства между обечайками нефтесборного барабана нефть по трубопроводу в ламинарном режиме движения перекачивается в нефтесборник, причем при движении нефть дополнительно отделяется от воды. В нефтесборнике нефть окончательно отделяется от воды, перекачивается в транспортные средства и отправляется к потребителю.

Воду подогревают до температуры 30-50°С, нагрев воды обеспечивает интенсивность вымывания нефти из торфа и болотной растительности, ускоряет процесс расслоения нефтеводяной смеси на нефть и воду. Нагрев воды свыше 50°С неэффективен, так как может привести к повреждению, вплоть до гибели корневой системы болотной растительности.

В воду добавляют ПАВ. Количество внесенного ПАВ будет зависеть от свойств собираемой нефти - вязкости и плотности, состояния торфа и болотной растительности и составляет от 0,05-2,0 мас.%. Введение ПАВ способствует более быстрому и качественному вымыванию нефти из торфа и болотной растительности, ускоряет расслоение смеси на нефть и воду. Добавление ПАВ в воду более 2,0 мас.% нецелесообразно, так как удорожает процесс и не приводит к увеличению эффективности вымывания.

В качестве ПАВ используют био-ПАВ «КШАС-М», Сульфанол-П.

Температура подогрева замкнутого участка составляет 30-50°С.

Температура подогрева нефтеводяной смеси составляет 40-60°С.

Как показали опыты, температура подогрева замкнутого участка и нефтеводяной смеси обеспечивает интенсивность расслоения нефтеводяной смеси на нефть и воду, нагрев свыше 60°С нецелесообразен из-за больших потерь тепла, увеличения времени и расходов на нагрев воды.

В качестве биологически разлагаемого сорбента используют сорбенты марок «Норд», «Spill-Sorb».

Ширина замкнутого участка составляет 2-9 м.

Длина замкнутого участка составляет 1-6 м.

Воду подают под загрязненный нефтью слой болота.

Перекачивание осуществляют в ламинарном режиме при скорости потока от 0,1-1,0 м/с и числе Рейнольдса 4-400.

Химический реагент добавляют в количестве 0,0005-0,007 мас.%. Введение химического реагента обеспечивает расслоение нефти и воды. Введение реагента более 0,007 мас.% нецелесообразно, так как удорожает процесс и не приводит к увеличению эффективности расслоения.

В качестве химического реагента используются Дисолван 4411, Дипроксамин 157-65М.

Нефть в нефтесборнике нагревают до 90°С. Нагрев обеспечивает расслоение нефти и воды. Нагрев более 90°С нецелесообразен, так как удорожает процесс и не приводит к увеличению эффективности расслоения.

С нефтесборника сливают отстоявшуюся воду.

Как показали эксперименты, заявленный способ обеспечивает эффективность очистки загрязненного нефтью и нефтепродуктами болота за счет повышения степени очистки при снижении длительности очистки: степень очистки достигает 99% при перемещении по участку устройства для сбора нефти и нефтепродуктов со скоростью до 50 м/ч, а также снижение энергозатрат по сравнению с наиболее близким аналогом за счет исключения ряда операций. Кроме того, заявленный способ позволяет снизить вредное воздействие на природную структуру болота за счет того, что сохраняется деятельный слой болота, за счет того что отпадает необходимость рыть траншеи, прокладывать дамбы и дороги, перемещая по болоту технику (экскаваторы, бульдозеры, самосвалы) с большим удельным давлением на болото.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет осуществить способ сбора и удаления нефти и нефтепродуктов с болот и возврат их в полезный оборот, обеспечивающий эффективность очистки болот от нефтяных загрязнений с минимально возможным вредным воздействием на природную структуру болот.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов. Болото, загрязненное нефтью и нефтепродуктами, в направлении движения устройства для сбора нефти и нефтепродуктов ограничивают по длине и ширине с образованием замкнутого участка. Подают воду по всей ширине замкнутого участка болота на заданную глубину. По всей ширине внутри ограниченного участка производят деформирование нефтеводяной смеси с торфом и болотной растительностью. Образовавшуюся нефтеводяную смесь отжимают по всей ширине замкнутого участка болота от торфа и болотной растительности при нагреве всей ширины замкнутого участка болота. Осуществляют накопление нефтеводяной смеси в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов. Производят разделение на нефть и воду в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов путем отстаивания и при нагреве. Отделенные нефть или нефтепродукты перекачивают в ламинарном режиме по трубопроводу в нефтесборник. По всей ширине очищенного от нефти и нефтепродуктов участка болота наносят биологически разлагаемый сорбент. Обеспечивается увеличение эффективности очистки болот, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, снижение энергозатрат, снижение вредного воздействия на природную структуру болота. 12 з.п. ф-лы.

1. Способ очистки болот от нефти и нефтепродуктов, включающий следующие этапы:

- ограничение участка болота, загрязненного нефтью или нефтепродуктами, в направлении движения устройства для сбора нефти и нефтепродуктов по длине и ширине с образованием замкнутого участка болота;

- подача воды по всей ширине замкнутого участка болота на заданную глубину;

- деформирование по всей ширине ограниченного участка образовавшейся нефтеводяной смеси с торфом и болотной растительностью внутри ограниченного участка;

- отжим по всей ширине замкнутого участка болота образовавшейся нефтеводяной смеси от торфа и болотной растительности при нагреве всей ширины замкнутого участка болота и накопление нефтеводяной смеси в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов;

- разделение на нефть и воду при помощи отстаивания нефтеводяной смеси в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов при ее нагреве;

- перекачивание в ламинарном режиме отделенной нефти или нефтепродуктов по трубопроводу в нефтесборник;

- нанесение по всей ширине очищенного от нефти и нефтепродуктов участка болота биологически разлагаемого сорбента.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду подогревают до температуры 30-50°C.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в воду добавляют ПАВ в количестве 0,05-2,0 мас.%.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве ПАВ используют био-ПАВ «КШАС-М», Сульфанол-П.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура подогрева замкнутого участка составляет 30-50°C.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура подогрева нефтеводяной смеси составляет 40-60°C.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве биологически разлагаемого сорбента используют сорбенты марок «Норд», «Spill-Sorb».

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширина замкнутого участка составляет 2-9 м.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длина замкнутого участка составляет 1-6 м.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду подают под загрязненный нефтью слой болота.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перекачивание осуществляют в ламинарном режиме при скорости потока от 0,1-1,0 м/с и числе Рейнольдса 4-400.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нефть в нефтесборнике нагревают до 90°C.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из нефтесборника сливают отстоявшуюся воду.