Серьезной проблемой нефтедобывающей отрасли является утилизация нефтешламов, которые образуются в результате практически любой операции по обращению с нефтепродуктами и нефтью. Нефтяные шламы представляют собой устойчивую многокомпонентную физико-химическую смесь нефтепродуктов, воды и механических примесей (глины, песка, продуктов коррозии резервуаров, ила).
По способу образования выделяют несколько групп нефтешламов:
- придонные – результат взаимодействия нефтяных разливов и дна водоемов;
- резервуарные – результат физико-химического взаимодействия нефтепродуктов с влагой, воздухом, мехпримесями и стенками резервуаров хранения/транспортировки;
- грунтовые – образуются при случайных и аварийных разливах нефтепродуктов на почву.
Несмотря на активное развитие природоохранных технологий, на сегодняшний день широко распространено захоронение нефтяных шламов в специальных амбарах, прудах-накопителях, иловых площадках при нефтеперерабатывающих заводах. Миллионы тонн токсичных отходов представляют реальную экологическую угрозу и являются источником постоянного загрязнения почв, грунтовых и подземных вод, а также атмосферного воздуха. Стоит брать во внимание, что существует вероятность вынужденной остановки нефтеперерабатывающих предприятий вследствие переполненности нефтешламовых хранилищ после очистки резервуаров от остатков нефтяных продуктов. При этом дорогостоящее строительство новых нефтешламовых амбаров лишь отодвинет решение проблемы на поздний срок.
Сложности утилизации нефтешламов определяются, в большей степени, неоднородностью и многокомпонентностью смесей. При определении класса опасности нефтешламов не учитывают входящие в их состав многие токсичные и канцерогенные элементы, такие как ионы тяжелых металлов, полиароматические и серосодержащие соединения, легкие ароматические фракции, нафтеновые углеводороды, минеральные и органические соли, ПАВы и прочее.
Рассмотрим в качестве примера резервуарные нефтешламы. В процессе взаимодействия компонентов нефтешламов друг с другом и материалом стенок резервуара образуются смолообразные вещества и ржавчина, как результат окисления нефтепродуктов и металлов. Водно-масляные эмульсии и минеральные дисперсии образуются ввиду попадания в резервуар влаги и механических примесей. Вследствие уникальности условий окружающей среды и периода генерирования шламов в природе невозможно встретить два одинаковых по составу и физико-химическим параметрам нефтешлама.
Исследования показали, что содержание различных компонентов в нефтешламах варьируется в достаточно широких пределах: нефтепродуктов до 60%, воды 90%, твердых примесей 90%. Не стоит забывать, «старые» нефтешламы в результате длительного хранения расслаиваются на фракции с характерными для каждой из них свойствами, что в свою очередь влияет на выбор технологии утилизации.
Помимо предотвращения негативного воздействия на окружающую среду, утилизация нефтешлама может принести предприятию существенную выгоду: цена вопроса определяется качеством и стоимостью продуктов переработки. За тонну утилизируемого отхода можно получить прибыль от продажи выработанного котельного топлива, выход которого, в среднем, составляет 70% от сырья. Поэтому очень важно выбрать экологически безопасный и экономически эффективный способ утилизации нефтешламов.
Способы утилизации и переработки нефтешламов
Существующие методы обращения с отходами нефтяного промысла представлены в таблице.
| Способ переработки нефтяного шлама |
Преимущества |
Недостатки |
| Термический |
- понижение класса опасности до безопасного
- уменьшение объемов отходов
- получение полезных продуктов
|
В случае инсинерации – необходимость сложной и дорогостоящей системы очистки дымовых газов, транспортировка к месту инсинерации. |
| Биологический |
- наименее трудозатратный способ
- нанесение активного биологического субстрата
- малая нагрузка на окружающую среду
|
Жесткие требования по условиям эксплуатации.
Невозможность применения в условиях отрицательных температур, либо при глубоких загрязнениях почв. |
| Механический |
- переработка на декантерах позволяет экстрагировать 90-95% содержащейся нефти
- получение концентрата экономит объемы дальнейшей переработки
|
Дорогостоящее, 100% импортное оборудование, которое требует квалифицированного обслуживания. |
| Химический |
получение строительных материалов |
Затраты на реагенты (полиуретаны, смолы, жидкое стекло, цемент), экологическая нагрузка процесса переработки шлама достаточно велика. |
| Физико-химический |
уменьшение нагрузки на окружающую среду в силу нейтрализации шлама и перевода его в малоподвижную форму |
По сути, отходы остаются на месте, шламовый амбар не ликвидируется. |
На сегодняшний день существует эффективная запатентованная отечественная технология утилизации нефтешламов – низкотемпературный непрерывный пиролиз на базе установок термической деструкции УТД-2 производства компании IPEC (ПГ «Безопасные Технологии»).
Пиролиз: технологические этапы утилизации нефтешламов на УТД-2
В основе работы Установки УТД-2 – нагревание нефтесодержащих отходов в условиях дефицита кислорода с последующим разделением, конденсацией и очисткой полученного продукта. Сырье непрерывно подается в пиролизную камеру, где происходит его осушка (в нижней части камеры) и пиролиз (в средней и верхней части камеры). При высокой обводнённости нефтешламов предусмотрен последовательный тандем из двух реакторов: осушки и пиролиза.
Парогазовая смесь из реактора направляется в фильтр пиролизных газов и далее поступает в систему конденсации:
- Пиролизный газ очищается от кислых соединений при помощи пропускания через щелочной раствор и подается на вспомогательные горелочные устройства в качестве топлива.
- Жидкое пиролизное топливо, полученное в процессе конденсации, сливается в накопительный бак, откуда откачивается в топливную емкость или на склад готовой продукции. По желанию Заказчика может быть установлен дополнительный модуль ректификации с целью увеличения выхода светлых нефтепродуктов в полученном топливе до 90%: бензина и дизельного топлива.
- Выгрузка сухого остатка (технического грунта) происходит в автоматическом режиме с помощью шнека. Технический грунт – сертифицированный продукт, который можно использовать при обустройстве дорог и дорожных откосов, рекультивации шламовых амбаров, полигонов и карьеров, а также использовать в качестве антиобледенительного агента.
Таким образом, за счет дооснащения УТД дополнительными технологическими узлами возможна утилизация нефтешламов с учетом широкого разброса компонентного состава и параметров входящего сырья. Оборудование, необходимое для переработки сложных отходов нефтяного промысла, также производится на производственных мощностях IPEC.
Установка утилизации нефтешламов УТД-2 – наилучший способ переработки подобных отходов как с точки зрения экологии, так и за счет экономической выгоды. Экономическая выгода обусловлена не только кондиционными продуктами переработки, но и относительно низким энергопотреблением (до 60 кВт на тонну отходов), а также минимальной потребностью во внешнем топливе за счет выработки собственного пиролизного газа и котельного топлива. Автоматизированная система управления процессом обеспечивает постоянный контроль за всеми технологическими параметрами, управление процессом производится в автоматическом и ручном режиме с пульта оператора.
Пиролизное оборудование УТД‑2 герметично, включая систему выгрузки твёрдого остатка, поэтому его воздействие на окружающую среду минимально, что подтверждено положительным заключением Росприроднадзора (ГЭЭ). Газовые выбросы в атмосферу минимальны и соответствуют экологическим нормам.
Высокая производительность достигается за счет непрерывного цикла переработки нефтяных шламов независимо от их состава. Разработана усовершенствованная система шнеков, способствующая более эффективному перемешиванию сырья в реакторе, и, как следствие, обеспечивающая равномерную теплопередачу по всей поверхности реактора. За счет данной конструктивной модификации значительно повышается производительность установки утилизации нефтешламов при сохранении габаритов стандартного 40-футового контейнера.
На сегодняшний день пиролизные установки производства IPEC эксплуатируются на таких промышленных объектах, как ПАО «НГК «Славнефть» (Куюмбинское НГМ, Красноярский край), ПАО «Лукойл» (Республика Коми), Морского торгового порта Усть-Луга (Ленинградская область), АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» (Вынгапуровское НГМ, ЯНАО), ООО «Газпром бурение» (Термокарстовое НГКМ, ЯНАО), АО «Мессояханефтегаз» (Мессояхское НГКМ, ЯНАО) и др. Лидеры нефтегазовой и нефтехимической отрасли при выборе технологии утилизации нефтяных шламов доверяют специалистам IPEC.
Производственные мощности и качество изготавливаемого оборудования IPEC соответствует международным стандартам СЕ, ASME, EAC, что подтверждено соответствующими сертификатами.
Ознакомиться с модельным рядом УТД-2 можно в каталоге Установок Термической Деструкции.
Статья «Утилизация нефтешламов: технологии переработки на базе УТД-2» опубликована в журнале «ЭКОИНЖ» выпуск № 19, 2019 г.
При использовании материала/любой его части ссылка на авторство и сайт (www.i-pec.ru) обязательна