способ переработки устойчивых нефтяных эмульсий и застарелых нефтешламов

Формула изобретения

Способ переработки устойчивых нефтяных эмульсий и застарелых нефтешламов, включающий нагревание водяным паром, отстаивание до содержания воды в нефтешламе не более 50 мас.%, удаление нефтепродуктов для получения мазута, отличающийся тем, что нефтешлам предварительно нагревают до температуры 55-60°С и отстаивают, после чего воду сливают, затем нагревают нефтешлам до температуры 100-102°С в течение 48-72 ч, испаряют воду до остаточной обводненности 1 мас.%, после чего нефтепродукт сливают, отделившуюся отстаиванием воду и сконденсированный пар смешивают, разделяют центробежными силами на воду, механические примеси и нефтепродукты, после чего воду подвергают очистке электрофлотацией, последовательным фильтрованием в углеводородных волокнистых материалах и активных углях, затем доочищают фильтрованием в минеральных зернистых материалах, при этом фильтрование в активных углях ведут в электрическом поле, созданном электрохимическими источниками тока, кроме того, извлеченные центробежными силами и электрофлотацией обводненные нефтепродукты обезвоживают седиментацией и смешивают с основным потоком обезвоженных нефтепродуктов, а обводненные механические примеси обезвоживают на шламовых площадках.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке устойчивых нефтяных эмульсий и застарелых нефтешламов в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ утилизации нефтешламов, который заключается в том, что гомогенизированное и диспергированное сырье в диапазоне температур 55-60°C перерабатывается в четырех акустических кавитационных смесителях. После каждого смесителя обрабатываемую среду подают в соответствующие устройства ввода и разделения продукта для расслоения полученной эмульсии путем преобразования турбулентного потока в ламинарный поток для последующего раздельного использования фракций. Обработку эмульсии выполняют в три стадии - предварительную и основную с промывкой эмульсии горячей водой с температурой 55-60°C, и дополнительную - очистки избыточной воды в акустических смесителях и в гидроциклоне с получением флотослоя - водной эмульсии товарного продукта при перемешивании эмульсии с получением суспензии избыточной воды, механических примесей и диспергированного в воде воздуха. Затем отдельную пульпу вывозят на утилизацию, а избыточную воду направляют в резервуар или на утилизацию. (Патент РФ № 2428454).

Недостатком изобретения является загрязнение окружающей среды извлеченными обводненными механическими примесями и сточными нефтесодержащими водами.

Наиболее близкими техническим решением задачи является способ переработки нефтешламов, при котором нефтешлам прокачивают через пароподогреватель, где нагревают водным паром до температуры 40-140°C, подогретый нефтешлам отстаивают до содержания в нем воды не более 50 мас.%, проводят дезинтегрирование нефтешлама, смешивают со стабилизатором, мазутом марки М-100, получают полидисперсный продукт вода-нефть, который откачивают как топочный мазут. (Патент РФ № 2435831).

Недостатком способа является получение углеводородного продукта низкого качества из-за высокой обводненности, дополнительный расход товарного продукта-мазута М-100, загрязнение окружающей среды сточными нефтесодержащими водами.

Задачей изобретения является получение углеводородного продукта с низкой обводненностью, утилизация механических примесей и сточных нефтесодержащих вод.

Сущность способа переработки устойчивых нефтяных эмульсий и застарелых нефтешламов, включающего нагревание водяным паром, отстаивание до содержания воды в нефтешламе не более 50 мас.%, удаление нефтепродуктов для получения мазута, заключается в том, что согласно изобретению нефтешлам предварительно нагревают до температуры 55-60°C и отстаивают, после чего воду сливают, затем нагревают нефтешлам до температуры 100-102°C в течение 48-72 ч, испаряют воду до остаточной обводненности 1 мас.%, после чего нефтепродукт сливают, отделившуюся отстаиванием воду и сконденсированный пар смешивают, разделяют центробежными силами на воду, механические примеси и нефтепродукты, после чего воду подвергают очистке электрофлотацией, последовательным фильтрованием в углеводородных волокнистых материалах и активных углях, затем доочищают фильтрованием в минеральных зернистых материалах, при этом фильтрование в активных углях ведут в электрическом поле, созданном электрохимическими источниками тока. Извлеченные центробежными силами и электрофлотацией обводненные нефтепродукты обезвоживают седиментацией и смешивают с основным потоком обезвоженных нефтепродуктов, в обводненные механические примеси обезвоживают на шламовых площадках.

На фигуре представлена технологическая схема переработки нефтешлама.

Технологическая схема включает горизонтальную цилиндрическую емкость 1, в которую подается нефтешлам и теплоноситель (пар). Верхний патрубок соединен с конденсатором 2, выход которого соединен с выходным патрубком 3 воды емкости 1 и входом смесителя 4 воды. Смеситель 4 последовательно соединен с гидроциклоном 5, электрофлотатором 6, сорбционным фильтром 7, электрохимическим сорбционным фильтром 8, фильтрующей траншеей 9. Патрубки удаления нефтепродуктов гидроциклона 5 и электрофлотатора 6 соединены со входом отстойника 10. Верхний патрубок отстойника 10 соединен с патрубком 11 емкости 1 и со входом смесителя 12 нефтепродуктов, нижний патрубок отстойника 10 соединен со входом смесителя 4 воды. Осадочная часть гидроциклона 5 соединена со шламовой площадкой 13.

Способ осуществляется следующим образом. Нефтешлам подается на вход горизонтальной цилиндрической емкости 1 до ее заполнения. С помощью теплоносителя с температурой 140-160°C (пар) нефтешлам подогревают до температуры 55-60°C и отстаивают в течение 2-3 часов. Происходит осаждение тяжелой фазы (воды с механическими примесями), которая через патрубок 3 отводится из емкости 1. Затем ведут разогрев нефтешлама до температуры 100-102°C. При этой температуре происходит испарение остаточной воды в течение 2-3 суток. Испарившаяся вода поступает в конденсатор 2, из которого конденсат, содержащий легкие углеводороды, подают в смеситель 4 воды для испарения ранее отделившейся воды. Далее из воды извлекают механические примеси и нефтепродукты с помощью центробежных сил в напорном гидроциклоне 5 и ведут тонкую очистку от нефтепродуктов флотацией пузырьками водорода и кислорода, полученными при электролизе воды в электрофлотаторе 6. После очистки воды электрофлотацией содержание нефтепродуктов составляет менее 10 мг/л, что превышает предельно допустимые концентрации для водоемов рыбохозяйственного назначения (ПДК_рх=0,5 мг/л). Дальнейшая доочистка воды ведется за счет сорбции в фильтре 7, загруженном волокнистым гидрофобным углеродным материалом (соломой знаковых культур) и в электрохимическом сорбционном фильтре 8. Сорбционный фильтр 8 загружен активным углем АГ-2. В теле фильтра вертикально установлены стержневые электроды из электроположительного материала (медь) и электроотрицательного материала (алюминий), образующие чередующиеся ряды. Расстояние между электродами разной полярности составляет 200-250 мм. (Патент РФ № 2422187). Электроды одинаковой полярности соединены общей шиной, между шинами разной полярности включено сопротивление нагрузки R, в качестве которого могут быть индикаторные светодиодные лампы или другие потребители энергии. Наличие электрического поля увеличивает эффективность извлечения растворенных органических веществ с достижением значений ПДК_рх.

Очищенная вода подается через перфорированные трубы в фильтрующие траншеи 9, заполненные минеральным зернистым материалом, например, кварцевым песком, кальцитом, кварцитом, в которых происходит доочистка фильтрованием. Фильтрующие траншеи позволяют избежать дальнейшей транспортировки очищенной воды в водные объекты.

Извлеченные в процессе очистки воды нефтепродукты, содержащие воду, подаются в отстойник 10, в котором вода отделяется и возвращается в смеситель 4, а нефтепродукты подаются в смеситель 12 для смешения с основным потоком обезвоженных нефтепродуктов, поступающих из патрубка 11.

Механические примеси, извлеченные центробежными силами в гидроциклоне 5, подаются для обезвоживания на шламовую площадку 13.

Пример 1. Переработке подвергали застарелые нефтешламы из амбаров ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» и устойчивые эмульсии НГДУ «Ишимбайнефть». Объем емкости составляет 50 м³ . Определяли обводненность нефтешлама и эмульсии при отстаивании. Результаты опытов приведены в таблице 1.

Таблица 1
Температура, °C	Время, ч	Обводненность, мас.%
		нефтешлама	эмульсии
55	0	38	57
55	2,0	32	50
55	2,5	30	49
55	3,0	29	48
55	3,5	29	47
55	4,0	29	47
60	0	39	58
60	2,0	26	46
60	2,5	24	44
60	3,0	22	42
60	3,5	20	40
60	4,0	20	39
65	0	37	56
65	2,0	22	43
65	2,5	19	40
65	3,0	18	38
65	3,5	17	36
65	4,0	17	36

Из приведенных результатов следует, что в интервале температур 55-60°C отстаивание нефтешлама и устойчивой эмульсии происходит в течение 3-4 ч, дальнейшее отстаивание не дает эффекта. При температуре 65°C эффективность отстаивания увеличивается незначительно, но при этом растут затраты на тепловую энергию.

Пример 2. Переработке подвергали застарелые нефтешламы из амбаров ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» и устойчивые эмульсии НГДУ «Ишимбайнефть». Объем емкости составляет 50 м³ . Определяли обводненность нефтешламов и эмульсий при выпаривании. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2
Температура, °C	Время, ч	Обводненность, мас.%
		нефтешлама	эмульсии
100	0	20,0	39,0
100	24	4,5	3,7
100	36	2,9	2,6
100	48	2,1	1,7
100	60	1,5	1,2
100	72	1,2	0,8
102	0	20,0	39,0
102	24	3,8	3,4
102	36	2,0	2,2
102	48	0,9	1,3
102	60	0,5	0,7
102	72	0,4	0,4
104	0	20,0	39,0
104	24	3,4	3,1
104	36	1,4	1,8
104	48	0,5	0,9
104	60	0,2	0,5
104	72	0,2	0,2

Из приведенных результатов следует, что заданная обводненность нефтепродуктов, равная 1 мас.%, достигается при температуре 100°C за 72 ч, при температуре 102°C за 48 ч для нефтешламов и за 60 ч для эмульсий. Повышение температуры до 104°C существенного эффекта не дает, однако увеличиваются затраты на тепловую энергию.

Пример 3. Подвергали очистке нефтесодержащие воды, являющиеся смесью отстоявшейся в емкости воды и конденсата. Наиболее загрязненными оказались воды после обработки устойчивых эмульсий, так как они содержат синтетические ПАВ, применяемые в технологии нефтедобычи, стабилизирующие сточную воду. Содержание загрязняющих веществ по ступеням очистки приведено в таблице 3.

Таблица 3
Загрязняющее вещество	Исходная концентрация, мг/л	Концентрация на выходе устройства, мг/л
		гидроциклон	электро флотатор	сорбционный фильтр	Электрохимический сорбционный фильтр
механические примеси	970	54	9	2	0,2
нефтепродукты	1340	114	6	0,3	0,03

Из приведенных результатов следует, что качество очищенной нефтесодержащей воды соответствует требованиям ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения, поэтому доочистка воды в фильтрующих траншеях потребуется лишь в случае нарушения нормального режима работы очистных сооружений.