Шлам нефтепродуктов что это
Нефтешлам: что это такое, как образуется, виды, методы переработки и утилизации
(нефтяные шламы) — это сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды. Соотношение составляющих нефтешлам элементов может быть самым различным.
Нефтяные шламы образуются при проведении таких производственных процессов, как переработка, добыча и транспортировка нефти. Данный тип отходов представляет большую опасность для окружающей среды и подлежит в первую очередь переработке, хотя захоронению по-прежнему подвергается большая часть нефтешламов.
Образовываться нефтешламы могут как в результате естественных контролируемых процессов (например, очистка нефти от примесей и воды), так и от всевозможных аварий (разливов). В последнем случае при позднем обнаружении или масштабной аварии природе может быть нанесён огромный ущерб.
В зависимости от способа образования и, соответственно, физико-химического состава нефтяные шламы подразделяются на несколько групп или видов:
Углеводородный (нефтяной) компонент нефтешламов может быть представлен различными соединениями, которые в результате длительного хранения, под действием природных сил, могут преобразовываться в другие соединения за счет процессов конденсации, полимеризации, изомеризации.
Переработка и утилизация нефтешламов — это важная экологическая и экономическая задача. Одной из возможных технологий переработки является трехфазное разделение на базе трикантеров Флоттвег[1]. В результате нефтешлам разделяется на воду, нефтепродукт и мехпримеси за один этап. Дополнительно извлеченный нефтепродукт может быть возвращен в производство.
Опасность нефтешламов для окружающей среды
Их относят к веществам 3-го класса опасности, то есть среднего воздействия на окружающую среду. Основной вред, который нефтешламы могут наносить экологии и человеку следующий:
Виды нефтяных шламов
В зависимости от способов образования и физико-химических свойств остатки нефтепроизводства можно разделить на:
Нефтешлам. Утилизация нефтешламов
При добыче, транспортировке и переработке нефти происходит образование и накопление нефтешламов. В самом общем виде все нефтешламы могут быть разделены на три основные группы в соответствии с условиями их образования: грунтовые, придонные и резервуарного типа. Первые образуются в результате проливов нефтепродуктов на почву в процессе производственных операций, либо при аварийных ситуациях. Придонные шламы образуются за счет оседания нефтеразливов на дно водоемов, а нефтешламы резервуарного типа – при хранении и перевозке нефтепродуктов в емкостях разной конструкции.
В наиболее упрощенном виде нефтешламы представляют собой многокомпонентные устойчивые агрегативные физико-химические системы, состоящие главным образом, из нефтепродуктов, воды и минеральных добавок (песок, глина, окислы металлов и т.д.). Главной причиной образования нефтешламов является физико-химическое взаимодействие нефтепродуктов в объеме конкретного нефтеприемного устройства с влагой, кислородом воздуха и механическими примесями. В результате таких процессов происходит частичное окисление исходных нефтепродуктов с образованием смолоподобных соединений. Попадание в объем нефтепродукта влаги и механических загрязнений приводит к образованию водно-масляных эмульсий и минеральных дисперсий. Поскольку любой шлам образуется в результате взаимодействия с конкретной по своим условиям окружающей средой и в течение определенного промежутка времени, одинаковых по составу и физико-химическим характеристикам шламов в природе не бывает.
Соотношение нефтепродуктов, воды и механических примесей (частицы песка, глины, ржавчины и т.д.) колеблется в очень широких пределах: углеводороды составляют 5-90%, вода 1-52%, твердые примеси 0,8-65%. Столь значительного изменения состава нефтешламов, диапазон изменения их физико-химических характеристик тоже очень широк. Плотность нефтешламов колеблется в пределах 830-1700 кг/м³, температура застывания от –3°C до +50°C. Температура вспышки лежит в диапазоне от 35 до 120°C.
При длительном хранении нефтешламы со временем разделяются на несколько слоев, с характерными для каждого из них свойствами.
Способы их переработки и утилизации
Переработка нефтешламов может быть осуществлена многими способами, применение того или иного зависит от вида нефтешлама, его состава и других факторов.
Накопление и захоронение в бункерах
Резервуар для отстоя нефтешлама
Обычно шлам захоранивают в непосредственной близости от скважины, по окончании ее использования. Это и называется захоронением в бункерах. Должной экологической безопасности не обеспечивает, также для подсыхания нефтяных отходов требуется значительное время. Затягивается и рекультивация земель, отведённых под хранение шлама.
Несмотря на это такая утилизация нефтешламов активно применяется из-за своей доступности, кажущейся простоте и низкозатратности. Иногда её можно назвать оправданной. Имеется в виду захоронение отходов при морском бурении либо в районах с благоприятными геологическими условиями, исключающими проникновение опасных и вредных веществ из бункеров во вне.
Обязательно нужно учитывать изменение со временем химических свойств нефтешлама, он может окислиться и поменять свою консистенцию.
Сжигание в печах и топках
Этот способ тоже довольно часто используется. Основные его этапы:
Следует упомянуть, что такая утилизация нефтешламов требует качественной очистки дыма. Упомянутое требования, к сожалению, далеко не всегда соблюдается.
Использование фильтрации
Переработка нефтешламов указанным способом требует специальных установок, стоимость некоторых из них весьма высока. Помимо этого, нужны большие земельные площади, сам процесс крайне долог. Работа оборудования основана на тепловом воздействии, так как нефть и прочие отходы имеют разную плотность. Основные этапы способа фильтрации нефтешламов следующие:
Отделённый от нефтяных составляющих материал может использоваться для строительства дорог либо иных целей.
Отстаивание
Этот метод относится к механическим способам переработки. Основывается он на постепенном разделении нефтяных отходов на фракции под действием гравитационных сил. Для повышения эффективности способа используются специальные реагенты. Процесс очень долгий и требует больших площадей.
По завершении отстаивания получается три слоя:
Все, содержащиеся в нефти, вредные и опасные вещества никуда не исчезают, не разлагаются, а лишь переходят в слои, которые по отдельности удобнее использовать.
Комплексные методы с дальнейшей переработкой
Ни один индивидуальный метод не в состоянии решить вопрос утилизации нефтеэмульсионного, водоэмульсионного и осадочного слоёв.
Поэтому всё большее распространение получают комбинированная переработка нефтешлама, комплексные методы т. к. позволяют очищать нефтешламы с различными физическими и химическими свойствами. Состоят либо в разделении отходов на слои и уже отдельную работу с каждым из них, либо в применении поочерёдно способов, каждый из которых действует на один из компонентов нефтешламной смеси.
Современный завод по переработке нефти, Европа
Из нефтеэмульсионного слоя можно получать товарную нефть. Водоэмульсионный закачивать в нефтеносные слои. Осадочный слой чаще всего выжигают. По своим свойствам он близок к нефтезагрязнённым грунтам.
Переработка осадочного слоя, методом пиролиза позволяет избавиться от большинства токсичных веществ, получить пиролизную смолу и пирогаз.
Прочие экологически чистые способы
Например, очистка нефти от примесей с помощью биологической технологии. Это самый экологичный метод, однако его использование пока ограничивается переработкой нефтешламов, которые возникают при разливе нефти на земле или в водоёмах. Нередко способом пользуются при чистке от нефтяных отходов резервуаров. Сущность биотехнологии заключается в применении микроорганизмов.
Впрочем, можно перерабатывать нефтепродукты в биореакторах с подогревом. И такие действительно построены. На утилизацию партии шлама у них уходит около двух недель. Повсеместного использования биометод не приобрёл, хотя уже и не воспринимается, как экзотика.
Использование в исходном виде в качестве сырья
Основных направления здесь три:
Активно ведутся работы по получению из нефтешламов битумных смесей и ряда других сырьевых материалов.
Оборудование для утилизации нефтешламов
Начинается всё со сбора нефтяных отходов. Используются всевозможные механизмы, извлекающие шлам с поверхности почвы, дна водоёмов и т. п. Часто бывает достаточно обычной аварийной техники. Для поднятия придонного шлама требуются специализированные машины.
Ликвидация полигона нефтезагрязненных веществ
При доставке нефтешлама к пункту конечной переработки используется илососная машина. Она откачивает, а затем вывозит отходы. Сжигается шлам в камерных, надспоевых и циклонных топках.
В некоторых случаях используются многоподовые и барабанные печи.
Но прежде чем сжечь шлам, из него нужно удалить воду. Это делают с помощью фильтрации, центрифугирования, сепарации и некоторыми другими методами. Для фильтрации используются ленточные и фильтр-прессы.
Очень много выпущено разновидностей центрифуг для удаления воды, а также разделения между собой других составляющих шлама. Принцип действия у них один и тот же. При центрифугировании благодаря центробежной силе более плотные составляющие оказываются ближе к стенкам аппарата, более лёгкие, наоборот, дальше от них.
Сепаратор представляет собой центрифугу с вертикальной компоновкой и множеством пластин или дисков внутри. Устроен гораздо сложнее, чем обычные центрифуги. Ведущую роль в сепараторе играет воздушный поток. Он создаёт вихревой эффект и осаждает твёрдые составляющие на пластины дальше от оси аппарата, жидкие – ближе.
Буровой шлам
Этот вид представляет собой водную суспензию. Она имеет твердую часть, состоящую из продуктов, полученных при разрушении горной породы, а также стенок скважины. Буровой шлам – это часть взвеси, которую улавливает шламовая труба в процессе колонкового бурения. Буровой шлам включает четыре вида отходов:
Очень важно правильно утилизировать буровой шлам. Это задача, от решения которой зависит благополучие окружающей среды. На сегодняшний день есть несколько методов утилизации, но до сих пор специалисты не пришли к единому мнению, какой из них эффективнее.
Способы утилизации нефтепродуктов, их достоинства и недостатки — полезно знать
Нефть и нефтепродукты представляют собой востребованный вид природного ресурса. Наличие нефти в государстве является одним из главных критериев определения его значимости на мировой арене. Однако на сегодня не менее важной проблемой называют работу по утилизации отходов нефтепродуктов.
Виды и общее описание
Нефтешламы — это смесь, где в компонентном составе находятся нефтяные продукты, вода, а также механические добавления: песок, тяжелые соли, глина. Количество различных веществ в нефтешламовом составе может отличаться.
Отходы появляются во время технологического процесса переработки нефтешламов, а также при транспортировке и добычи нефти. Эти отходы, которые содержат нефть, опасны для внешней среды.
Появление такого вида шламов происходит во время управляемого процесса, например, при фильтрации нефтепродуктов, и вследствие различных аварий, во время которых происходит утечка нефти.
Разделение отходов на различные виды основано на способах их появления и химическом составе. Существуют такие разновидности нефтешламов:
Во время продолжительного скопления нефтешламов их углеродный состав изменяется вследствие таких протекающих процессов, как изомеризация, полимеризация, конденсация.
Утилизация нефтешламов — это проблема, которая сегодня довольно актуальна для нашего государства. Рациональное разрешение этого вопроса сможет оказать благоприятное влияние на экологическую и экономическую обстановку государства.
Опасность отходов, которые не были утилизированы
Наибольший объем отходов возникает в процессе добычи природных ресурсов. Остро вопрос об утилизации стоит перед представителями горнодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности. На 1 часть добытых ресурсов приходится 7-10 частей отходов. Отсутствие адекватного очищения влечет эти последствия:
Грамотная переработка – это необходимое условие для обеспечения безопасности природы. Необходимость ее проведения зафиксирована, в том числе, в законе и межотраслевых актах.
Вопросы утилизации
Отходы, которые появляются во время работы с нефтяными продуктами, являются опаснейшими поллютантами, которые оказывают отрицательное влияние на экологическую среду. Так как нефтешламы загрязняют воздух, растительный и почвенный покровы, грунтовые воды.
Наверное, любой человек в нашей стране знает, что Российская Федерация — это государство, которое лидирует по количеству переработки и добычи нефти (углеводородное топливо в нашей стране больше преобладает над остальными разновидностями источников энергии). Поэтому появляется множество нефтешламов, которые нуждаются в утилизации. 4−8% нефтяных продуктов теряются в виде загрязнений на любых этапах технологического процесса.
Основной источник шламов — это организации, которые занимаются нефтяной добычей, а также компании по перевозке, организующие транспортировку нефтяной продукции.
Важно: ученые подсчитали, что нефтяные предприятия в России каждый год образуют приблизительно 600 тысяч тонн нефтешлама, а общий объем во всем мире равен 6 миллионам тонн.
Но, невзирая на значительное количество отходов, в нашей стране еще слабо разработаны рациональные методы по переработке шламов. Чаще всего в России используются недорогие варианты утилизации: сжигание и захоронение — что очень отрицательно отражается на состоянии здоровья людей и внешней среде. Потому можно смело сказать о том, что проблемы переработки нефтешламов очень актуальны и нуждаются в быстром решении.
Переработка
Количество отходов нефтеперерабатывающей промышленности с каждым годом увеличивается. Остро стоит вопрос о разработке новых и усовершенствовании уже применяемых методов утилизации шлама нефтепродуктов. Задача не из легких, так как технически и технологически сложно провести утилизацию примесей, которые являются неоднородными и устойчивыми к агрессивным веществам. Эффективной утилизация будет в том случае, если она обеспечит разделение отходов на воду, примеси и углеводороды.
В основе методов, применяемых для ликвидации остатков нефти, лежат принципы разделения вещества на компоненты. Исходя из этого, принято говорить о таких видах:
Методы обработки нефтешламов
Механический способ
Данный метод обработки шлама основан на нескольких этапах – отстаивание, гидрообработка, разделение с помощью центробежной силы, гидроциклическая переработка. Во время отстаивания происходит разделение нефти на фракции разные по плотности. При гидрообработке проходит более быстрый процесс разделения, что объясняется десорбцией продуктов под воздействием температуры.
Схема переработки нефтешлама
Центробежная обработка нефтесодержащих отходов осуществляется путем воздействия на вещество центробежными силами. В результате шлам разделяется на компоненты. За счет большой силы процесса разделение происходит очень быстро, а количество используемой аппаратуры небольшое. Для ускорения процесса методом применения центробежной силы прибегают к применению химических способов воздействия на продукт – экстракция нефти, отпаривание, флокуляция.
Биохимический способ
Основой этого метода утилизации нефтесодержащих отходов лежит способность мелких организмов поглощать и перерабатывать компоненты нефти естественным путем. Микроорганизмы разлагаются под воздействием окисления. Кроме утилизации продуктов нефти, такой способ борьбы с отходами применяют при рекультивации грунта или других материалов. Утилизацию применяют в почвах, где невысокая степень загрязнения шламом.
Первичная и вторичная переработка нефти
В грунте содержатся бактерии, оказывающие на продукты нефти окисляющее воздействие. Для утилизации шлам вносят в грунт, где он со временем разлагается под воздействием бактерий. С помощью повышения влажности среды, аэрационного режима, внесения питательных соединений ускоряют процесс переработки. В случае сильного загрязнения почвенных слоев вносят специальные биологические штаммы, способные к окислению такого количества отходов.
Утилизация нефти биологическими методами имеет некоторые недостатки. В результате такого способа обработки удается достичь разложения только какой-то части отходов, находящихся в грунте. При этом неизвестно: как могут воздействовать на природу полученные органические соединения? Этот вид переработки очень длительный и действует только в определенном температурном режиме.
Химический способ
В химической переработке участвуют растворители, к которым относятся конденсат газа, парафины с определенными свойствами и легкие углеводороды. Сначала отходы нефти растворяют в специальных веществах, после чего происходит их отделение от различных твердых и жидких примесей. Плюс такого способа утилизации в том, что полученные продукты поддаются повторному применению. Минус заключается в том, что для осуществления задачи необходимо много растворителей.
Технология переработки попутных нефтяных газов
Комплексный подход
Установка для переработки нефтяных шламов
Нефтепродукты обладают разными характеристиками, поэтому часто наиболее эффективными методами утилизации отходов нефти являются комбинированные. На шлам воздействуют способом разделения, центробежными силами, химическими веществами. В результате правильных действий по утилизации удается получить продукт, готовый для повторного применения. Сложным моментом является обезвреживание и утилизация осадка, который неизбежно образуется после переработки и содержит концентрацию вредных соединений.
Как перерабатывают и утилизируют в России
В России на 2017 год зарегистрировано 32 крупнейших завода по переработке нефти. Мощность заводов составляет 284 млн. тонн переработанного сырья в год. Понятно, что мощная нефтехимическая промышленность дает много отходов. По темпам и качеству переработки нефтешламов Россия отстаёт от многих стран. Каждый год в нашей стране образуется от 4 до 7 млн. тонн нефтешламов. На долю потерь:
Таким образом, Россия теряет в год 26 млн. тонн нефти и 12 млн. тонн нефтепродуктов. В целом уровень сбора и переработки этих потерь – не больше 10%, а в развитых странах 30% и выше.
Важно! В XXI веке всплыла на поверхность еще одна «нефтяная» проблема. Запасы удобной, легкой нефти стремительно истощаются. На смену легкой нефти приходит тяжелая. Уже в недалеком будущем человечеству предстоит перерабатывать исключительно тяжелую нефть (запасы ее в нашей стране примерно 6 – 7 млрд. тонн). Переработка тяжелой нефти в России с помощью существующих технологий – процесс дорогостоящий, поэтому необходимо разрабатывать и внедрять в производство новые технологии переработки нефти, а это значит, что и способы утилизации отходов тяжелой нефти изменятся.
Итак, для переработки нефтешламов используют разные технологии. Невысокая производительность, ощутимые затраты, неполная переработка и утилизация, небезопасность для природы заставляют человечество найти более действенные методы переработки или продумать технологию повторного использования нефтеотходов.
Альтернативные методы переработки
Все возрастающая потребность в перерабатывании сопровождается постоянным поиском эффективных инструментов для этого. Сжигание и фильтрация – это действенные методы, но они не лишены существенных недостатков. Из-за этого и возникает потребность в разработке новых способов. Ищутся новые установки по переработке нефтешламов. К примеру, это сепараторы и центрифуги. Их функции:
Большинство предприятий в России построены еще в середине прошлого века. В них есть накопители, которые, за продолжительный срок, превратились в источник загрязнений. А потому актуальной считается задача их очистки. Если объем накопителей составляет до 5 000 м3, наиболее эффективным методом считается комплексная очистка.
Преимущества метода
Комплексная очистка с последующей переработкой – это эффективный метод, используемый при работе с накопителями на предприятиях. Предполагает использование оборудования, чтобы утилизировать нефтешламы: технологические системы, откачивающие приборы (к примеру, насосы). Отличается этими преимуществами:
Результаты такой очистки вполне отвечают современным экологическим нормам. В итоге образуются углеводороды, которые возможно вторично применять при создании в нефтесодержащих продуктов.
Последовательность очистки резервуаров
Технологическая установка утилизации нефтешламов – это достаточно сложная конструкция, включающая в себя комплекс инструментов. В нее входят различные компоненты:
Отходы перемешиваются с реагентами для их разделения на различные компоненты: воду, нефть и твердые элементы. Заключительный этап – вывоз отфильтрованных отходов на специальный полигон или же их повторное использование в производстве.
Целесообразность переработки
К сожалению, не самая большая часть нефтесодержащих отходов поступает на переработку. Львиная доля нефтеотходов вообще не перерабатывается, хранится на территориях предприятий. Это происходит по двум причинам. Во-первых, объем отходов зачастую гораздо ниже минимальной мощности установок по переработке. Во – вторых, в мире остается все меньше мест для захоронения отходов, в том числе и нефтесодержащих.
Сейчас только в России в нефтяных амбарах хранится несколько миллионов тонн нефтеотходов
Экономически целесообразнее будет вывезти нефтеотходы на специальный полигон, где производится сбор, переработка и утилизация отходов нефтепереработки, собранных с нескольких предприятий региона. При этом предприятию выгоднее заплатить за утилизацию нефтепродуктов (отходов) на специализированном заводе, чем за очистку и восстановление земель, оказавшихся под нефтеотходами, так как рекультивация обойдется дороже примерно в 12 раз.
Используемое оборудование
Перед тем как переходить к современному оборудованию, нужно описать традиционные разновидности установок, которые чаще всего используются во время утилизации отходов.
Таким образом, процедура сжигания проходит в циклонных, надспоевых или камерных печах. Интересным считается турбобарботажный вариант по переработке шламов, при котором применяется барабанная и многоподная топка.
Перед сжиганием отходов, как правило, воды отделяют с помощью фильтрации, отстаивания, сушки, центрифугирования, заморозки. Фильтрацию производят с помощью фильтрационных или ленточных прессов. Для повышения скорости процесса проводят усреднение и смешивание шлама с добавлением разных химических составов.
Примером оборудования, которое используется для сжигания, может являться установка УУН-08. Ее применяют речные и морские порты, а также нефтегазовые компании. Принцип работы установки следующий:
Это оборудование, изготовленное в 2006 году, постоянно подвергается модернизации. Установку можно приобрести в мобильной и стационарной версии.
На сегодняшний день устройства для переработки нефтяных отходов включают в себя центрифуги и сепараторы, которые дают возможность сделать весь процесс безопасным и эффективным за счет сохранения углеродов для дальнейшего применения и уменьшения отрицательного действия твердой фазы.
Больше всего преимуществ имеет современный комплекс очистки нефтешлама. Осуществляемая этим способом процедура экологически безопасна, но при этом дает возможность получить углеводороды, которые пригодны для последующего применения, производить чистку устаревших резервуаров, ликвидировать токсичные вещества из среды и т. д. Оборудование по комплексной чистке быстро окупается, что, безусловно, еще одно важное преимущество.
Нефтешламы — это опасные отходы, потому требуется их обязательная утилизация. Во время выбора любого конкретного метода для их обезвреживания и переработки необходимо позаботиться об обеспечении безопасности проведения работ, а также невозможности попадания токсичных веществ в окружающую среду.
Особенности хранения шлама
В процессе производства накапливается много отходов. Как правило, их невозможно утилизировать моментально. А потому шлам накапливается в большом объеме. Хранить его нужно в местах, специально предназначенных для этого. К примеру, в оборудованных бункерах с наличием герметизации. При помещении отходов в бункер они обычно не сортируются по классам опасности. Могут храниться в бункере на протяжении нескольких лет.
Производитель обязан правильно оборудовать бункер. Главное требование – предупреждение опасности для природы. Опасные элементы не должны попасть в воду, почву. Нужно учитывать, что в процессе хранения шлам может менять свои свойства, окисляться.