способ обезвреживания и утилизации нефтесодержащих шламов

Формула изобретения

Способ обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама, включающий перемешивание нефтесодержащего шлама с негашеной известью, минерализованной водой и модификатором - отработанным силикагелем, отличающийся тем, что смесь дополнительно обрабатывают до окончания процесса образования кальцийсиликатной структуры постоянным электрическим полем при следующих параметрах электрокинетического процесса: напряжение на электродах 4-50 В, напряженность поля 2-20 В/м, плотность тока 0,1-2,0 А/м², расстояние между электродами 0,5-3,0 м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации нефтесодержащих шламов и может быть использовано на производственных объектах нефтегазового комплекса, на которых происходит образование, складирование и длительное хранение в шламонакопителях значительного количества нефтесодержащих шламов.

Сложившаяся ситуация в области использования, хранения, захоронения и обезвреживания нефтесодержащих отходов (шламов) ведет к опасному загрязнению почвы, воздуха и грунтовых вод, значительному экономическому ущербу и представляет огромную угрозу экологии.

Известны различные способы утилизации и переработки нефтесодержащих шламов в зависимости от их состава, физико-химических свойств, конкретных условий и технических возможностей предприятия (термические, механические, химические, физико-химические, биологические). Для эффективного обезвреживания отходов интерес представляют технологии, наносящие минимальный экологический ущерб окружающей природной среде, имеющие низкие капитальные затраты и позволяющие получать прибыль. Наиболее рациональным методом утилизации отходов является использование их в качестве вторичных материальных ресурсов.

Известен способ утилизации отходов, содержащих нефть и нефтепродукты (Патент РФ № 2187466), заключающийся в смешении отходов с обезвреживающим компонентом, в качестве которого используют оксид кальция (10-40% по массе) и магния (3-5% по массе).

Недостатком данного способа является высокая щелочность водной вытяжки продукта, полученного по данной технологии, обусловленная образованием гидроокиси кальция в процессе гашения извести, а также в водной вытяжке обнаруживается значительное количество нефтепродуктов, свидетельствующее о неэффективности обезвреживания нефтесодержащих отходов.

Способ переработки нефтесодержащего шлама с применением рабочего агента (Патент РФ № 2266258) (аналог), основным компонентом которого является окись кальция, с последующим введением жидкости, реагирующей с рабочим агентом. Нефтесодержащий шлам предварительно перемешивают до образования равномерной по составу и вязкости однородной смеси при разогревании до температуры 50-80°С и введении органического разжижителя не более 5%. Затем смешивают с рабочим агентом (оксид кальция 90-100% по массе и модификатор - остальное), добавляя необходимое количество воды или глиняного молока, и получают гранулированный продукт.

Изобретение, принятое за прототип, включает получение обезвреживающей композиции и смешение ее с нефтесодержащим шламом. Обезвреживающую композицию получают смешением предварительно измельченной негашеной извести (оксида кальция) в количестве 70-75% по массе и модификатора (отработанного силикагеля) - отхода газовой промышленности на стадии осушки природного газа, в количестве 25-30% по массе в течение 15-20 минут. К нефтесодержащему шламу добавляют требуемое для полного гашения извести количество воды, определенное с учетом имеющейся в шламе и водопоглощаемости отработанного силикагеля. Обезвреживающую композицию смешивают с нефтесодержащим шламом в соотношении (1,5-2)÷1 (патент РФ № 2395466 С02F 11/14, В09В 3/00).

Основными недостатками способа являются зависимость степени обезвреживания от эффективности перемешивания и чистоты реагента. Образующийся порошок не обладает абсолютными гидрофобными свойствами, и при попадании в поровое пространство воды аборигенная микрофлора постепенно разлагает органические вещества, входящие в состав порошка, что приводит к вторичному загрязнению окружающей природной среды.

Целью предлагаемого изобретения является разработка более эффективного способа обезвреживания и утилизации нефтесодержащих шламов с получением экологически безопасного продукта обезвреживания в качестве вторичного материального ресурса.

Цель достигается тем, что способ обезвреживания нефтесодержащего шлама, включающий перемешивание нефтесодержащего шлама с обезвреживающей композицией, содержащей негашеную известь (оксид кальция) в качестве основного компонента, с последующим введением воды, реагирующей с негашеной известью, и модификатора, перемешивают и измельчают их до мелкодисперсного состояния до окончания процесса. образования кальцийсиликатной структуры, и воздействуют постоянным электрическим полем, вызывающем электрохимическое обеззараживание, электрохимическое окисление и электродеструкцию нефтесодержащего шлама.

Достижение положительного эффекта в предложенном способе обеспечивается комплексным электрохимическим воздействием. Вследствие электролитического разложения химических соединений и очистки нефтесодержащего шлама от микроорганизмов, также в результате электрохимического окисления, происходит очистка нефтесодержащего шлама от хлорированных углеводородов и фенола. Одновременно, в результате электродеструкции будет происходить разложение токсичных органических соединений на электродах с образованием менее токсичных веществ. Образование гидроксильной группы ОН в результате электрохимических реакций при разложении минерализованной воды под действием электрического поля приводит к дополнительному окислению нефтешлама и его обеззараживанию. Обработка нефтешлама в постоянном электрическом поле позволяет также сократить расход применяемых реагентов.

Перевод нефтесодержащего шлама из высоковязкого состояния в сыпучее облегчает его транспортировку, при этом происходит улучшенное капсулирование вредных веществ нефтешлама, препятствующее миграции нефтепродуктов в окружающую среду при использовании, например, в качестве комплексной органе- минеральной добавки при производстве строительных материалов.

Параметры электрокинетического процесса: напряжение на электродах 4 50 В, напряженность поля 2 20 В/м, плотность тока 0.1 2.0 А/м², расстояние между электродами 0,5 3,0 м. Эффективность обезвреживания нефтяного шлама - 80 99%. Добиться высокой очистки без применения электрического поля невозможно. Стоимость утилизации составляет от 130 до 190 руб. за 1 м³ нефтяного шлама. В качестве источника постоянного тока может использоваться станция катодной защиты мощностью до 10 кВ.

Изобретение иллюстрировано графическим материалом, где приняты следующие обозначения: амбар с нефтешламом - поз.1, заборное устройство - поз.2, шнековый насос - поз.3, смеситель-реактор - поз.4, емкость с негашеной известью (цементовоз) - поз.5, дозатор модификатора (отработанный селикагель) - поз.6, регулятор поз.7 поступления минерализованной воды, генератор ионно-плазменного воздействия, состоящий из электрода(ов) - поз.8, и источника стабилизированного постоянного напряжения - поз.9, ленточный конвейер -поз.10.

Способ реализуется следующим образом. Нефтешлам, находящийся в амбаре - поз.1, забирается с помощью заборного устройства - поз.2 и откачивается шнековым насосом - поз.3 в смеситель-реактор - поз.4, который также заполняется негашенной известью из цементовоза 5, минерализованной водой через регулятор - поз.7 и модификатором - отработанным силикагелем через дозатор - поз.6. Обезвреживающую композицию смешивают с нефтесодержащим шламом в соотношении (1,5-2)÷1 и обрабатывают в поле постоянного напряжения реализованным из электрода(ов) - поз.8, и источника стабилизированного постоянного напряжения - поз.9, причем электроды подключены к «положительному» полюсу питания, а «отрицательный» - к корпусу смеситель-реактора. Минерализованная вода через регулятор - поз.7 подается в количестве, достаточном для того, чтобы дисперсионной средой стала вода. Органоминеральный порошок, конечный продукт утилизации, поступает на ленточный конвейер - поз.10. Готовый (твердый) продукт быть использован для профилирования поверхности обваловок кустов добычи, полигонов твердых бытовых отходов, а также при производстве строительных материалов.

Таким образом, предлагаемый способ комплексной обработки нефтесодержащего шлама позволяет достигать цели наиболее простым и дешевым путем. Принципиальными особенностями способа являются:

- разрушение структурной решетки парафинистых нефтей и битумов путем снижения эффективной вязкости, улучшению циркуляции и теплообмена;

- электрохимическое и микробиологическое обеззараживание отходов нефтегазового комплекса с возможностью дальнейшего использования в качестве органоминеральной добавки;

- локализации взрывоопасных зон и установкой оборудования во взрывозащищенном исполнении;

- эффективность обеззараживания нефтешлама повышается за счет более глубокой его дегазации, улучшением состояния промышленной безопасности и предотвращения ущерба окружающей среде.

Используемые источники

1. Патент РФ № 2187466 (аналог).

2. Патент РФ № 2395466 (прототип).