Изобретательская деятельность в строительстве и защита интел. собственности. Заявка на патент

Реферат:

Изобретение относится к обработке нефтесодержащих отходов и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности. Способ включает отделение водной фазы и свободных углеводородов, смешение нефтешлама с породообразующими, инокулирующими и нейтрализующими добавками, формирование штабелей, компостирование с аэрацией, продувкой или перемешиванием. Нефтешлам предварительно перемешивают с раствором ПАВ, обладающим деэмульгирующими свойствами, с температурой 60-70°С, затем смесь промывают раствором ПАВ в направлении снизу вверх, отмытый нефтешлам смешивают с породообразующими, инокулирующими, нейтрализующей и каталитической добавками. В качестве нейтрализующей добавки используют силицированный кальцит. Фильтрат, полученный при промывании нефтешлама, отстаивают, удаляют твердые взвешенные вещества в нефтешлам, удаляют всплывшие нефтепродукты на утилизацию, фильтруют водонефтяную эмульсию в слое углеводородной жидкости, корректируют концентрацию ПАВ, нагревают раствор ПАВ, перемешивают с исходным нефтешламом. Повышается эффективность обработки нефтешлама. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к обработке нефтесодержащих отходов и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

Известен способ обработки нефтешлама, заключающийся в его подогреве, нейтрализации и разделении на твердую, водную и нефтяную фазы водяным паром, нагретым до температуры 60-200°С и активированным в электролизе. Нефтешлам и активированный нагретый водяной пар подают в теплообменник-смеситель через направляющие штуцера, установленные тангенциально, смешивают нефтешлам до однородной массы за счет центробежного вращения перерабатываемого нефтешлама и активированного нагретого пара с последующим отстаиванием в условиях каскадного течения обрабатываемого нефтешлама через верхние перегородки отстойника. Из отстойника нефтяную фазу направляют в буферную емкость для отбора готового продукта, а замазученные механические примеси и водноиловую суспензию обрабатывают в культиваторе микроорганизмами и грибной микрофлорой с получением тяжелых металлов, песка и глины для использования в промышленности (патент RU 2396219).

Недостатком изобретения является то, что процесс отстаивания трехфазной системы протекает с большой сложностью и невысоким эффектом, в результате чего образуется нефтяная фаза с высоким содержанием воды и взвешенных веществ, водная фаза с высокой концентрацией нефтепродуктов и твердая фаза замазученных взвешенных веществ. Биологическая очистка водной и твердой фазы требует большого времени, что приводит к большим габаритам культиватора и малой производительности сооружения. Для реализации способа требуются большие затраты энергии на получение пара с температурой 60-200°С, а также на электролиз воды, так как электролизеры имеют невысокий выход по току 30-40% (что эквивалентно коэффициенту полезного действия). Таким образом, способ невозможно использовать для крупнотоннажных нефтешламов, реально накопившихся в топливно-энергетическом комплексе, из-за его сложности, высоких энергозатрат, существенных инвестиций для строительства сооружений.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ переработки нефтешлама (Чертес К.Л., Быков Д.Е., Тупицына О.В., Самарина О.А., Уварова Н.А., Истомина Е.П., Штеренберг A.M. Интенсивная биохимическая обработка шламовых отходов нефтяного комплекса // Экология и промышленность России. 2010, №3, - с.36-39).

Сущность способа заключается в том, что перед биохимическим компостированием нефтешламов проводится их декантация с отделением водной фазы от свободных углеводородов. Затем нефтешламы транспортируют на специализированные сооружения биообработки. Здесь их смешивают с породообразующими, инокулирующими и нейтрализующими добавками. Исходная смесь формируется в виде пласта или штабеля и подвергается аэрации в естественных (периодическое перемешивание) или искусственных (продувка) условиях.

Недостатком способа является недостаточно высокий эффект очистки нефтешлама для того, чтобы достигнуть качества почвогрунта, для которого содержание нефтепродуктов должно быть менее 0,03%. Кроме того, в случае высокой исходной концентрации нефтепродуктов использование непосредственно стадии компостирования не позволяет получать нефтепродукты как товарную продукцию.

Задачей изобретения является создание способа обработки нефтешлама, позволяющего получить в процессе переработки нефтешлама почвогрунт, а также товарную продукцию в виде мазута, печного топлива и т.д.

Сущность способа обработки нефтешлама, включающего отделение водной фазы и свободных углеводородов, смешение нефтешлама с породообразующими и инокулирующими добавками, избыточным илом биологических сооружений НПЗ, щелочными добавками, формирование штабелей, компостирование с аэрацией, продувкой или перемешиванием, согласно изобретению исходный нефтешлам предварительно перемешивают с раствором ПАВ, обладающим деэмульгирующими свойствами, с температурой 60-70°C, затем смесь промывают тем же раствором ПАВ в направлении снизу вверх, отмытый нефтешлам смешивают с породообразующими, инокулирующими и щелочными добавками, активным илом биологических сооружений НПЗ, причем в качестве щелочных добавок используют зернистый минеральный материал - силицированный кальцит, дополнительно используют катализатор окислительных процессов, при этом фильтрат, полученный при промывании нефтешлама, используют повторно, а именно отстаивают, удаляют твердые взвешенные вещества в нефтешлам, удаляют всплывшие нефтепродукты на утилизацию, фильтруют водонефтяную эмульсию в слое углеводородной жидкости, корректируют концентрацию ПАВ, нагревают раствор ПАВ, перемешивают с исходным нефтешламом. В качестве ПАВ использован MJI-80D в концентрации 1 г/л, или 2,5% водный раствор ПАВ с деэмульгирующими свойствами по патенту РФ №2267523. В качестве катализатора окислительных процессов используют зернистый материал, полученный из буровых шламов, содержащих многовалентные металлы не менее 9%.

На фиг. 1 показана технологическая схема обработки нефтешлама. На фиг. 2 приведен график изменения эффекта деструкции нефтепродуктов в зависимости от исходной концентрации нефтепродуктов. На фиг. 3 приведен график зависимости остаточной концентрации нефтепродуктов от времени фильтрования раствора ПАВ.

Технологическая схема состоит из смесителя 1, соединенного последовательно с фильтром 2, смесителем 3 и буртами 4. Для аэрации буртов 4 предусмотрен теплообменный аппарат 5 и компрессор 6. Смеситель 3 оборудован дозатором 7 породообразующих, инокулирующих, нейтрализующей и каталитической добавок. Раствор ПАВ используют в циркуляционном контуре, состоящем из фильтра 2, насоса 8, отстойника 9, сблокированного с нефтеловушкой 10, гидрофобного фильтра 11, дозатора 12 ПАВ, теплообменного аппарата 13 и смесителя 1.

Способ обработки нефтешлама реализуется следующим образом. Исходный раствор нефтешлама подают в смеситель 1, куда дозируют водный раствор ПАВ (моющее средство). Использован раствор ПАВ типа MJI-80D, отмывающий твердые взвешенные вещества от нефти. Этот реагент использован в нефтедобыче для увеличения дебита скважин. Отличительным свойством этого ПАВ является наличие временной устойчивости, за счет чего отмытые эмульгированные нефтепродукты не остаются в объеме воды, а всплывают на ее поверхность, т.е. ПАВ обладает деэмульгирующим свойством. Рабочая концентрация MJ1-80D составляет 1 г/л.

Также использован 2,5% водный раствор ПАВ с деэмульгирующими свойствами по патенту РФ №2267523 следующего состава, мас. %:

- смесь неионогенного и анионактивного ПАВ - 10;

- высококипящая фракция М-2 - 1,5;

- полиэлектролит - 12;

- активная составляющая - до 100.

Неионогенный ПАВ - блок-сополимера окисей этилена и пропилена молекулярной массой 9000.

Анионактивный ПАВ - алкилбензолсульфонат натрия.

Соотношение неионогенного и анионактивного ПАВ равно 1:10. Полиэлектролит - полиакрилат натрия.

Активная составляющая - триполифосфат натрия 20-30 мас. %, жидкое стекло 10-20 мас. %, кальцинированная сода - остальное.

Отличительным свойством этого ПАВ является наличие временной устойчивости, за счет чего отмытые эмульгированные нефтепродукты не остаются в объеме воды, а всплывают на ее поверхность, т.е. ПАВ обладает деэмульгирующим свойством. Рабочая концентрация ПАВ - 2,5% водный раствор. Это свойство используется при дальнейшей очистке водного раствора ПАВ.

В смесителе 1 происходит перемешивание нефтешлама и раствора ПАВ, в результате чего нефтепродукты частично отмываются от твердых частиц нефтешлама и переводятся в эмульгированное в воде состояние. Для увеличения эффекта отмыва температуру раствора ПАВ следует поддерживать в интервале 60-70°C. При большей температуре эффект отмыва был бы выше, но повышение температуры выше 70°C приводит к гибели микроорганизмов, которые присутствуют в добавках, образующих компост.

Частично отмытый нефтешлам перемещают в фильтр 2, в котором фильтрующим материалом является сам нефтешлам. Раствор ПАВ подают вниз фильтра, фильтрование происходит снизу вверх. Процесс фильтрования похож на процесс добычи нефти из нефтенасыщенной породы. Нефтепродукты вытесняются водным раствором ПАВ в верхнюю часть фильтра, откуда насосом 8 перекачиваются в виде водонефтяной эмульсии в отстойник 9. В отстойнике 9 осаждаются твердые взвешенные вещества, а образовавшийся осадок отводят в смеситель 3.

Из отстойника 9 водонефтяную эмульсию направляют в нефтеловушку 10 для частичного извлечения нефтепродуктов, которые направляют на утилизацию. Далее водонефтяную эмульсию направляют на глубокую очистку в гидрофобный фильтр 11, в котором она фильтруется в слое углеводородной жидкости (жидкостная фильтрация). Эффект очистки водонефтяной эмульсии в промышленных гидрофобных фильтрах составляет 98-99%, то есть большая часть нефтепродуктов извлекается жидкостным фильтрованием и направляется на утилизацию. Извлеченные нефтепродукты соответствуют качеству мазута, печного топлива и т.д. Осветленная вода после корректировки концентрации ПАВ с помощью дозатора 12 и подогрева в теплообменном аппарате 13 возвращается в смеситель 1.