Generator: Adobe Illustrator 19.0.0, SVG Export Plug-In . SVG Version: 6.00 Build 0)
  • rus
  • eng

Утилизация нефтешлама

Время на чтение: 8 минут
533

По уровню вредного воздействия на окружающую среду нефтяная промышленность занимает одно из первых мест из-за большого количества отходов. К числу последних относится нефтешлам, который образуется при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, чистке резервуаров из-под нефтепродуктов, обеззараживании промышленных стоков, земель и т. д. Помимо глины, песка нефти и воды он содержит большое количество токсических веществ, негативно воздействующих на человека и внешнюю среду. Поэтому утилизация нефтешлама является обязательной составляющей мероприятий по экологической безопасности.

Что такое нефтяной шлам и его виды

Нефтешламом называют отходы, образующиеся на любом этапе добычи, транспортировки, использования, переработки и хранения нефти. По составу и характеристикам он делится на несколько групп:

  • буровой. Образуется при бурении нефтяных скважин. Содержит воду, глину, песок, воду и вещества, которые входят в состав бурового раствора;
  • промывочный. Образуется при промывке скважин. Помимо глины, воды и песка, содержит реагенты и добавки промывочной жидкости;
  • производственный. Образуется при переработке нефти, поэтому в нем содержатся нефтяные фракции – мазут, керосин, парафин и т. п.;
  • транспортировочный. Возникает при перевозке нефти и нефтепродуктов, например, при аварийном сбросе в окружающую среду.

Такие отходы являются опасными, независимо от группы, к которой они относятся. Российское законодательство запрещает утилизировать его способом прямого сжигания. Должны использоваться только специальные методы утилизации нефтешлама. Они позволяют нейтрализовать его вредное воздействие на окружающую среду.

Зачем необходима утилизация?

Главная цель утилизации нефтешлама – это нейтрализация его вредных свойств. Это позволяет:

  • сделать нефтяные отходы безопасными. Правильно подобранные методы переработки нефтешлама позволяют устранить загрязнение грунта, свести к минимуму негативное воздействие на человека и природу;
  • улучшить экологическую обстановку. Если нефтяные отходы бесконтрольно сбрасывать в окружающую среду, экология в регионе серьезно ухудшается. Это ведет к серьезным проблемам для населения, животного и растительного мира;
  • сохранить ресурсы. Нефтяные отходы содержат ценные органические вещества. Переработка нефтешлама позволяет выделить такую органику и использовать вторично.

Технологии переработки нефтяных отходов

Методы утилизации нефтешламов различного происхождения подбираются так, чтобы обеспечить их максимально эффективную переработку. По принципу действия все способы можно разделить на несколько групп. Выбор технологии переработки нефтесодержащих отходов зависит от того, сколько в них содержится нефтепродуктов. В качестве основных способов утилизации используются физический, химический, термический, биологический и физико-химический. Новые технологии предусматривают сочетание нескольких методов утилизации с учетом конкретного вида нефтешламов, например, образующихся при использовании буровых растворов, очистке резервуаров и т. п.

Физические методы

К ним относятся все виды очистки, в которых вещества, входящие в нефтешлам, не меняют своего химического состава. К физическим методам относятся такие:

Гравитационное отстаивание. Технология не требует больших затрат, но эффективность разделения компонентов отходов очень низкая. Метод гравитационного отстаивания обычно реализуется как выдерживание нефтяных шламов в специальных резервуарах (горизонтальных или вертикальных) в течение нескольких часов при небольшом нагреве и избыточном давлении. Типовая установка гравитационного отстаивания включает в себя отражатель, перегородки, каплеобразователь, нагреватель (змеевик) и механизм для выгрузки очищенного шлама. На территории каждого НПЗ существуют природные отстойники, где накапливаются нефтяные отходы, требующие утилизации.

Достоинства: не требует больших затрат, может использоваться как один из этапов комбинированного метода.

Недостатки: низкая эффективность, длительное время процесса, большой объем остатков. Может применяться не ко всем видам нефтешлама.

Разделение центрифугированием. Такой способ утилизации нефтешлама требует специального оборудования и высоких капитальных затрат. Для центрифугирования используется такое оборудование:

  • сепаратор. Применяется для разделения нефтешламов с малым количеством твердых примесей;
  • декантер. Применяется, если перерабатываемые отходы содержат большее количество твердой фазы (до 60 %).

Для трехфазного центрифугирования применяются установки Alfa-Laval и Flottweg, разделяющие нефтешлам на три фазы: углеводородную, механическую и водную. К достоинствам такой переработки относятся:

  • уменьшение количества отходов, требующих утилизации;
  • получение отдельно нефти и воды, которые могут использоваться повторно.

Центрифугирование имеет также ряд недостатков. С помощью такой технологии не могут разделяться фазы, близкие по плотности, нефтепродукты нельзя полностью отделить от осадков и сточных вод, а для очистки требуется дорогое специальное оборудование. Могут перерабатываться только жидкие отходы.

Разделение фильтрованием. Такой метод предусматривает применение фильтров и мембран. Технологический процесс включает в себя следующие этапы:

  • интенсивное перемешивание отходов различного состава с целью получения усредненной смеси;
  • добавление золы или угольного порошка для улучшения структуры, введение специальных реагентов;
  • направление на ленточный фильтр-пресс для обезвоживания.

Выделенный фильтрат при отстаивании разделяется на углеродную и водную фазы. Среди достоинств переработки нефтешламов методом фильтрации следует отметить более высокое качество конечных продуктов и надежность, меньшие требования к исходному шламу. К недостаткам фильтрации относится необходимость постоянного расхода реагентов и большие объемы сухих остатков.

Термические методы

Они являются наиболее эффективным способом утилизации нефтешламов. Термические методы позволяют обезвреживать такие виды отходов:

  • образующиеся при очистке сточных вод;
  • полученные при очистке оборудования и резервуаров;
  • накопившиеся в очистных сооружениях;
  • замазученные почвы и ряд других отходов.

Сжигание. Такой способ утилизации отходов предусматривает применение печей различной конструкции: барботажных, камерных, многоподовых, вращающихся и с кипящим слоем. Вид термического оборудования подбирается под особенности нефтешлама. Например, для отходов с содержанием твердой фазы не более 20 % применяют печи кипящего слоя. Если же шлам содержит до 70 % примесей, выбирают вращающиеся модели барабанного типа. Сжигание в печах осуществляется при избытке кислорода и температуре +800…+1200 °С. Процесс включает в себя несколько этапов:

  • очистка нефтяных отходов от воды;
  • загрузка нефтешламов в разогретую печь;
  • сжигание при заданной температуре;
  • выгрузка остатков.

Такая утилизация нефтяных отходов требует наличия установок качественной очистки дыма, что, к сожалению, соблюдается не всегда. К преимуществам переработки нефтешламов сжиганием относятся значительное уменьшение отходов и утилизация тепла, получаемого при сгорании. При использовании в качестве наполнителя глины образуется не зола, а керамзит, востребованный в различных отраслях народного хозяйства.

К недостаткам метода относятся высокие затраты на нейтрализацию газов, образующихся при горении, потеря нефтяных углеводородов, содержащихся в шламе. Кроме этого, он не может использоваться для отходов, если те содержат серу, фосфор, галогены (фтор, бром, хлор, йод). При утилизации такого нефтешлама путем сжигания в печах могут образовываться токсические вещества (диоксины, фураны и другие).

Сушка. Представляет собой один из термических способов утилизации твердых и пастообразных отходов. Сушка проводится в сушилках различных конструкций. В отличие от сжигания, такая технология переработки позволяет сохранить ценные органические компоненты нефтешламов и может комбинироваться с другими методами. Стандартный процесс сушки выглядит так:

  • перемешивание отходов для получения усредненного состава;
  • выпаривание, в результате чего удаляется вода и легкие нефтяные фракции;
  • смешивание остатков с шихтой и шликером для получения пастообразной массы;
  • прессование смеси для получения брикетов или керамических гранул;
  • обжиг в печи при высокой температуре (до +1150 °С).

При сушке объем отходов уменьшается в 2−3 раза, а из сухих остатков производятся ценные строительные материалы. Процесс экологичен, не сопровождается выделением дымовых газов. К недостаткам сушки можно отнести высокое потребление топлива.

Пиролиз. Так называется процесс нагрева отходов в бескислородной среде до температуры +500…+550 °С. Так как кислород отсутствует, нефтешламы не сгорают, а разлагаются на менее сложные соединения. Утилизация пиролизом рекомендуется для твердых отходов с содержанием воды не более 1−3 %. Процесс включает в себя следующие технологические этапы:

  • подготовка, в процессе которой отходы очищаются от крупных частиц и разделяются на фракции;
  • загрузка подготовленных нефтешламов и веществ, ускоряющих процесс переработки, в пиролизную установку;
  • пиролиз в бескислородной среде при высокой температуре, в результате чего отходы разлагаются на жидкую, твердую и газообразную фазы;
  • очистка полученных жидкостей и газов, сбор твердых отходов, их последующее использование или утилизация.

К плюсам пиролиза относится экономичность (получение ценных веществ из отходов), экологичность (отсутствие дымовых газов) и универсальность (возможность переработки нефтешламов любого состава). Полученные газы, жидкости и твердые вещества могут использоваться повторно.

Химические методы

Они включают в себя обработку отходов специальными реагентами. В зависимости от вида последних, химический методы делятся:

  • на окисление – воздействие активными веществами, окисляющими нефтешламы до более безопасных соединений;
  • гидролиз – обработка реагентами, разлагающими отходы на воду и другие компоненты;
  • нейтрализацию – добавление щелочей для снижения кислой реакции нефтяных отходов.

К преимуществам химического метода утилизации относится его высокая эффективность. Нефтяные отходы перерабатываются в гидрофобный порошок, востребованный в дорожном строительстве. Среди недостатков следует отметить высокую затратность.

Биологические (биохимические) методы

Основой такой утилизации нефтяных отходов является способность определенной категории микроорганизмов перерабатывать нефть, превращая ее в простые органические соединения. Такая технология будет перспективной при очистке от нефтепродуктов:

  • резервуаров, цистерн и других емкостей;
  • нефтезагрязненой земли и поверхности воды.

В России биологическая утилизация нефтяных отходов пока не имеет промышленного применения. Основными причинами являются высокая стоимость микробиологического материала, необходимость выделения значительных площадей и ограниченность переработки теплым временем года.

Комплексные методы

Ни одна из перечисленных технологий не может самостоятельно справиться с полноценной утилизацией нефтяных отходов. Поэтому все чаще используются комбинированные методы очистки и утилизации нефтешламов. В качестве примера рассмотрим, как очищают от нефтепродуктов резервуары, в которых они хранились. Очистке обязательно предшествуют подготовительные работы. После подготовки нефтешламы удаляют, выбрав один из следующих способов:

1. Размыв отложений струей воды под напором (физический способ). Это самый простой и бюджетный вариант. Обычно используется при очистке резервуаров с топливом.

2. Размывание нефтью (физический способ) Нагретую нефтяную струю направляют на стенки резервуаров, образовавшиеся отходы откачивают.

3. Разжижение растворителями (химический способ). Полученная жидкость откачивается в специальный отстойник для последующей переработки и утилизации.

4. Разогрев паром (термический способ). Применяется для размягчения и удаления донных отложений. После очистки полученные отходы отстаиваются и откачиваются.

Так как резервуар после этого не является абсолютно чистым, в ряде случаев может использоваться биологический метод для завершающей утилизации. Для этого внутрь вносится культура микроорганизмов, перерабатывающих нефтепродукты. Откачанные же нефтяные отходы отправляются к месту утилизации или переработки.

Выводы

Утилизация нефтяных отходов требует тщательного выбора варианта очистки и нейтрализации с учетом состава и типа конкретного нефтешлама. Использование нескольких технологий переработки позволяет сохранить углеводородные компоненты и/или получить материалы, которые можно использовать в различных отраслях народного хозяйства.

Автор: «АКРОС» «АКРОС» является группой компаний, предоставляющей высокотехнологичные сервисные услуги для нефтегазовой промышленности
Оцените материал!
 (1 голос, в среднем: 5 из 5)
* обязательные поля
Установите флажок

Основные направления деятельности

Наши заслуги

Карта


Наверх ↑