Утилизация отработанных нефтепродуктов

Курсовая работа

«Утилизация отработанных нефтепродуктов»

 

Введение

Основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов, железнодорожный транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции. Объемы отходов нефтепродуктов и нефтезагрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Значительное число хранилищ нефтешламов и отходов, построенных с начала 50-х годов, превратились из средства предотвращения нефтезагрязнений в постоянно действующий источник таких загрязнений [1].

Предотвращение загрязнения природной среды нефтью и продуктами ее переработки – одна из сложных и многоплановых проблем охраны природной среды. Ни один другой загрязнитель, как бы опасен он ни был, не может сравниться с нефтью по широте распространения, числу источников загрязнения, величине нагрузок на все компоненты природной среды [6].

В Московской области, как и в других регионах страны, до настоящего времени нет системы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с аварийными разливами нефти и нефтепродуктов, также нет системы сбора, переработки и утилизации нефтесодержаших отходов, которая отвечала бы современным стандартам и требованиям охраны окружающей среды. Эта проблема требует незамедлительного решения, так как накопление нефтесодержащих отходов влияет не только на экологическое состояние природной среды, но и на санитарное благополучие жителей области [2].

Забота российских природопользователей о природоохранной деятельности часто рассматривается как роскошь, непозволительная при нынешнем состоянии экономики. Однако с деловых позиций только прямые выгоды от проведения экологических природоохранных мероприятий и функционирования системы экологического управления предприятием связаны с расширением рынка сбыта продукции, отсутствием дополнительных расходов, снижением издержек производства, экономией основных фондов, повышением потенциала в получении инвестиций.

Руководство предприятия или организации должно быть озабочено ответственностью за нанесенный экологический ущерб и соответственно дальнейшими расходами на ликвидацию последствий этого ущерба. Приводимый многими руководителями в девяностые годы довод «нет денег», к сожалению, еще иногда оказывает магическое действие на некоторых должностных лиц. Однако стоит лишь взглянуть на расчет стоимости продукции предприятия-природопользователя, как становится ясно, что экологическая природоохранная компонента заложена в расчет цены.

Более того, защита природоохранных интересов просто невозможна в автономном режиме, вне сферы производственных отношений, без определения разумных форм взаимного сочетания экологических и экономических интересов, при которых сохранение качества окружающей природной среды и ее объектов – цель единственная и конечная [2].

Создание и реализация в Московской области комплексной системы сбора, переработки и утилизации нефтесодержащих отходов, включающей предупреждение и ликвидацию последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, является одним из необходимых элементов обеспечения природной и техногенной безопасности региона.

Во многих регионах страны создалась чрезвычайная обстановка с хранением, переработкой и утилизацией нефтеотходов, отходов СОЖ. лаков, красок, гудронов и др. отходов. Так, например, в Курской области ежегодно образуется более 12 тыс. т нефтемаслоотходов, из которых используется на местные нужды или утилизируется только 1400 т. Более 10 тыс. т вывозится в места организованного хранения, в т.ч. на территории предприятий. Во многих регионах страны отсутствуют специализированные предприятия по приему, переработке и утилизации нефтеотходов и отработанных нефтепродуктов, а также ликвидации очагов загрязнения [7].

1. Очистка средств хранения и транспортировки нефтепродуктов от нефтянных загрязнений

Задачи создания пунктов утилизации нефтеотходов

Своевременная и эффективная очистка средств хранения и транспортировки нефтепродуктов от нефтяных загрязнений является обязательным условием, обеспечивающим их надежность и качество топлива. В большинстве случаев для удаления этих загрязнений используют воду температурой 70 – 90 °С или пар. Достаточно часто для ускорения процесса отмыва емкостей и трубопроводов применяют различные моющие вещества, в том числе каустик, гидроксид натрия, поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа ОП‑7 или сульфоксид‑61 и др.

Высокая стоимость, малая производительность, большие расходы энергии, воды и пара, необходимость наличия очистных сооружений большого объема или дорогостоящего оборудования для отделения нефтепродуктов – известные недостатки традиционного способа очистки. При этом от 3 до 7% добытого, перевезенного и сохраненного нефтепродукта теряется безвозвратно в загрязнениях и отходах.

После завершения процесса отмыва условной емкости технологическая вода, состоящая из отмытого нефтепродукта, раствора моющих веществ и нефтешламов, в лучшем случае в пруды – отстойники хранилищ, в худшем – в городскую сливную канализацию, речку, озеро, лес… Следствие – уменьшение площадей хозяйственных угодий, снижение плодородия почв, ухудшение здоровья населения, нарастание экологической угрозы.

Этих недостатков можно избежать в случае применения принципиально новых технологий отмыва загрязненных нефтепродуктами поверхностей.

В результате многолетних исследований российскими учеными холдинговой компании «Чистый Мир» была разработана технология, позволяющая отделять углеводородные соединения нефтепродуктов от разного рода материалов. Принцип ее действия основан на создании расклинивающего эффекта, в результате которого нефтяные загрязнения отрываются от поверхности и переходят в раствор. Высокая деэмульгирующая способность моющего средства обеспечивает при этом легкое разделение раствора и нефтепродукта без образования эмульсии.

Техническое моющее средство (ТМС) «БОК» имеет несколько модификаций, специально разработанных для разных типов загрязнений и поверхностей, так как очевидно, что отмыв светлых нефтепродуктов отличен от отмыва мазута, а процесс обезжиривания металлических поверхностей принципиально отличается от очистки почв и грунтов от нефтепродуктов. Особенно сложной задачей является очистка прудов-отстойников и шламонакопителей от застарелых нефтешламов, в связи с тем, что основными ингредиентами шламов являются асфальто-смолисто-парафиновые отложения, обладающие высокими значениями вязкости и температуры размягчения [1].

Грунты принципиально отличаются по составу, и такие показатели, как рН среды (водородный показатель), плотность, наличие гумуса (органический фактор), существенно влияют на выбор типа ТМС «БОК» и технологии отмыва. Например, промывка водой грунта не будет эффективна там, где отмечено высокое содержание глины или ила из-за трудности отделения загрязнителя от небольших частиц и низкой скорости седиментации.

При использовании в исследованиях физико-химических и технологических методов были разработаны оптимальные составы ТМС и технологии отмыва загрязнений при соблюдении экономической безопасности процессов. ТМС «БОК» используется в виде водных растворов с рабочей концентрацией 2 – 4% по массе, не содержит щелочей и фосфатов, имеет 4-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007–76.

Принципиальная особенность «БОК» – сбалансированность состава, обеспечивающая хорошую смачивающую и максимальную эмульгирующую способность рабочих растворов, что позволяет удерживать загрязнитель в растворе с образованием электрически заряженных агрегированных молекул.

Композиции «БОК» содержат в своем составе полиэлектролиты, предотвращающие процесс ресорбции, ингибиторы коррозии и другие вспомогательные вещества. Для некоторых технологий предусмотрен беспенный процесс отмыва.

Технологический процесс отмыва, происходящий в непрерывном режиме, обеспечивает образование трех фаз: верхнего слоя нефтепродуктов, водного слоя и нижнего слоя (отмытый грунт, механические примеси).

Степень очистки поверхностей от загрязнителей зависит от температуры моющего раствора, а также от способа (погружной, струйный и др.) и времени отмыва. Степень очистки (моющую способность) определяли по формуле:

К = (Р₁ – Р₂) / (Р₁ – Р₀)´100

где Р₀ – начальная масса образца до отмыва, г; Р₁ – масса образца с загрязнителем, г; Р₂ – масса образца после отмыва. г.

При повышении, температуры раствора и увеличении времени деэмульгирования повышается степень очистки поверхности и снижается количество воды в верхнем слое отмытого нефтепродукта.

Технология отмыва нефтепродуктов с использованием ТМС «БОК» рентабельна благодаря утилизации выделенного нефтепродукта. Отмытые нефтешламы, грунты, механические примеси могут быть переработаны в строительные материалы. Остаточное содержание нефтепродуктов в твердых продуктах после отмыва не превышает 2 г/кг, что позволяет использовать их в грунтах для озеленения промышленных площадок.

Особое внимание уделяется технологии утилизации отработанного раствора. Допустимые концентрации загрязняющих веществ в сточных водах (рН = 6,5 ¸ 9) перед сбросом в канализацию приведены ниже.

Для экспериментов использовали моющий раствор после отмыва почвы с мазутом. Нейтрализацию проводили путем добавления в моющий раствор флокулянтов при нормальной температуре и перемешивании. Оптимальным флокулянтом для растворов ТМС «БОК» является кальций хлористый СаСl₂.

Результаты нейтрализации при загрузке на 1 кг раствора 40 г. СаСl₂ приведены в табл. 1.

Таким образом, после нейтрализации раствор можно сбрасывать в канализацию при разбавлении его водой примерно в 2 раза.

Таблица 1

Загрязнитель	Концентрация загрязнителя, мг/л
	Раствор до нейтрализации (рН=10,85)	Раствор после нейтрализации (рН=7,2)	Осадок
Взвешенные Вещества	2000	432	1568
Хлориды	Отсутствуют	21600	1420
Сульфаты	*	900	Следы
Нефтепродукты	172	5,0	172
ПАВ	1120	38	1082

Осадок содержит кроме частиц почвы (песка) в основном нетоксичный карбонат кальция (мел), который получается по реакции:

Na₂CO₃ + СаСl₂ ® 2 NaCl + CaCO₃.

В связи с этим можно рекомендовать использовать осадок в композициях строительных материалов [8], а также как осветляющий пигмент в дорожных покрытиях.

Моющее средство не вступает в химическую реакцию с нефтепродуктами, обладает антикоррозионными свойствами, может многократно использоваться в оборотном цикле, обладает малой степенью токсичности. Водный раствор, пригодный к многократному использованию, отмытый нефтепродукт, отвечающий соответствующим стандартам, и твердый осадок, не требующий дополнительной промывки, – три отдельных компонента, образующихся после применения данной технологии [1].

Практика показала высокую эффективность технологии отмыва железнодорожных цистерн, колесных пар. различных деталей в вагоноремонтных депо и т.д.

Применение технологии дает возможность в несколько раз сократить продолжительность работ, уменьшить расход пара и электроэнергии. При этом не требуется утилизации воды и других отходов, полученных в результате отмыва.

Особого внимания заслуживает технология очистки технической (подтоварной) воды. В настоящее время завершаются промышленные испытания установки фильтрации замазученной воды. Содержание нефти в 1 л воды после прохождения фильтрующей установки снижается с 500 до 0,2 мг и менее. Фильтр кассетного типа объемом до 1 м³ позволяет очистить от 3000 до

5000 м³ замазученной воды без замены фильтрующих элементов. При этом себестоимость очистки воды при использовании новой технологии в несколько раз ниже себестоимости ныне применяемых технологий.

 

 
2. Утилизация нефтесодержащих отходов

Сложность эффективной утилизации нефтешламов заключается в том, что химический состав нефтешламов предельно сложен. Кроме того, далеко не все их фракции можно сжечь или переработать. В иефтешламах присутствуют нефть, вода нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, различные механические примеси и даже радиоактивные элементы [1].

Очистка сточных вод промышленных предприятий несомненно, является важным аспектом с точки зрения охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Однако сопутствующий очистке процесс шламообразования тоже требует внимания. Как правило, шламы остаются невостребованными, поэтому изыскание путей их утилизации является актуальной задачей [3].

Сейчас только на территории Российской Федерации в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. Из-за отсутствия современной эффективной технологии утилизации нефтешламов возникла реальная угроза крупномасштабного загрязнения почв, подземных вод, рек и морей. Кроме того, становится вполне реальной опасность остановки нефтеперерабатывающих предприятий из-за переполнения нефтяных амбаров нефтешламами.

Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных фракций: водной, нефтяной и твердой. Кроме того, они существенно различаются по своему составу и свойствам в зависимости от качества и состава исходной сырой нефти.

Для переработки нефтешламов используют биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические и чисто огневые технологии, а также комбинированные технологии.

Общим недостатком всех перечисленных технологий утилизации и переработки нефтешламов является их низкая производительность и высокие материальные, энергетические и финансовые затраты. Кроме того, они не позволяют осуществить полную переработку и угилизацию нефтешламов и не обеспечивают экологическую безопасность для окружающей среды.

2.1 Утилизация нефтесодержащих отходов на ОАО «ВЗТУ» и ООО «Лукойл-ВНП»

Были исследованы нефтесодержащие шламы двух химических предприятий Волгоградской области: ОАО «Волгоградский завод технического углерода» ОАО «ВЗТУ») и ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка» (ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП»).

За время работы очистных сооружений ОАО «ВЗТУ» первичный отстойник на 70% заполнился нефтесодержащими донными отложениями, представляющими собой черную, маслянистую, вязкую смесь с содержанием влаги 30 – 35%.

Сточная вода на очистные сооружения поступает после зачистки и пропарки цистерн для сырья, промывки оборудования. Также поступают ливневые стоки с территории завода. По составу загрязнителей донные отложения отстойника – это, в основном, используемое на предприятии сырье, а именно: зеленое масло, термогазойль, экстракты газойлей каталитического крекинга, продукты коксохимических производств, антраценовое масло.

До пуска очистных сооружений нового типа на ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП» нефтесодержащие отходы, образующиеся при первичной переработке нефти, обезвоживании, зачистке емкостей, промывке оборудования, контактной очистке остаточных и дистилляторных масел, после установок коксования вывозились на пруды – шламонакопители. На сегодняшний день образовалась многотонная масса экологически небезопасного шлама – смолооб-разного вещества черного цвета, содержание воды в котором колеблется в пределах 30 – 45%.

Углеводородный состав образцов шламов исследовали хромато-масс

спектроскопическим методом на приборе «Вариан МАТ‑111» при ионизирующем напряжении 70 В и силе тока эмиссии катода 240 мкА. Спектральный анализ показал, что в состав шлама ОАО «ВЗТУ» входят различные производные антрацена, пирена, фенантрена, хинона, флоурена [3].

Шлам ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП» состоит из парафиновых углеводородов C₅-C₅₈. Было определено, что шламы этих предприятий имеют эффективную удельную активность естественных радионуклидов менее 370 Бк/кг, следовательно, в соответствии с Нормами радиационной безопасности относятся к I классу, т.е. являются радиационно безопасными.

Проделана экспериментальная работа по использованию исследуемых шламов в качестве добавки (1–3%) в противопригарную смесь для литейных форм и стержней. Полупроизводственные испытания проводились на ОАО «Волгоградский тракторный завод».

При заливке металла и прогреве литейной формы или стержня происходит возгонка ароматических углеводородов (температура кипения 245–300 °С), содержащихся в углеродсодержащем шламе ОАО «ВЗТУ». При контакте с залитым металлом ароматические углеводороды разлагаются, на поверхности отливки и на поверхностях песчинок в контактной зоне формы появляется плотная углеродистая пленка. Эта пленка предохраняет поверхность металла от окисления газами атмосферы формы и предотвращает взаимодействие кварцевого песка с металлом и образующимися на его поверхности оксидами.

Испытанная смесь обеспечивает наличие пригара на поверхности пробы 5–10% прочность после тепловой сушки 1.2–1,7 МПа. При использовании смеси без добавки шлама вся поверхность пробы покрывается пригаром.

В процессе испытаний противопригарной смеси, содержащей шлам ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП», величина пригара составила 7–12%, прочность после тепловой сушки 1,2–1,8 МПа.

При заливке металла и прогреве литейной формы или стержня происходит окисление парафиновых углеводородов шлама с выделением СО, оседающего в литейной форме восстановительную атмосферу и препятствующего окислению заливаемого в форму металла. Неокисленный металл не смачивает кварцевый песок литейной формы или стержня и не проникает между частицами кварцевого песка. Кроме того, в восстановительной атмосфере не могут образовываться оксиды железа и железистый силикат фаялит 2FeO´SiO₂, имеющий температуру плавления 1205 °С и припаивающий зерна кварцевого песка к поверхности отливки, образуя пригар. В результате исследований было установлено, что нефтесодержащие отходы ОАО «ВЗТУ» и ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП» являются малоопасными (IV класс) и радиационно безопасными, поэтому их можно использовать в литейном производстве в качестве добавки в противопригарную смесь для литейных форм и и стержней [3].

2.2 Утилизация нефтешламов

Суть электроогневой технологии сжигания любых веществ состоит в создании практически идеальных условий горения пламени сжигаемых любых токсичных отходов, в связи с чем, значительно облегчается задача окончательной очистки отходящих газов. Электрическое поле взаимодействует (на атомарно-молекулярном уровне) с радикалами любых углеводородных веществ и одновременно воздействует на любые углеводородные цепочки, в частности на бенз(а) пирен, таким образом, что они расщепляются на водород. сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в электрическом поле до безвредного углекислого газа.

Вначале необходимо откачать и переработать в полезные товарные продукты большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров. Причем термическую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо в нефтяном амбаре с нефтешламами или непосредственно около него.

Затем необходимо откачать и обработать в центрифугах последующие слои нефтешламов, относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии, превращая их в эффективное топливо для теплоэнергетики.

Далее необходимо последовательно или параллельно откачивать слой воды, которая присутствует во всех нефтяных амбарах.

Фракции нефтешламов, которые невозможно сразу откачивать из амбаров, необходимо размягчить прямо в амбарах, используя для этого теплоту, полученную от сжигания части нефтешламов. Для этого целесообразно часть сырой нефти оставлять в этих нефтешламовых амбарах и сжигать ее на поверхности амбаров для выработки теплоты.

В процессе теплового разжижения густых, твердых фракций нефтешламов появляется возможность частичной перекачки их из амбаров и расфасовки в энергетические капсулы и брикеты из наиболее твердых смолистых фракций нефтешламов для последующего использования в качестве топлива. Изготовление таких горючих капсул и брикетов из густых и твердых, наиболее энергоемких фракций нефтешламов весьма перспективно и выгодно. Брикеты необходимо подсушивать, используя теплоту от сжигания части более легких фракций нефтешламовых эмульсий, а потом упаковывать и складировать.

Такие энергетические капсулы некоторых фракций нефтешламов можно использовать в котельных и при выполнении энергозатратных огневых технологий, например, при получении асфальтов, цементов в качестве высококалорийного «чистого» топлива. В этом случае их можно с пользой сжигать в специальных электрифицированных топках котельных установок (Пат. 2079786 РФ). Этот способ интенсификации горения позволяет использовать в качестве топлива любые горючие отходы. Эффективность использования котлов повышается за счет формирования теплового потока от факела по вектору электрического поля прямо на котел [1].

В основе электроогневой технологии лежит каталитическое воздействие электрического поля на процесс горения любых веществ и газов. В результате применения данной технологии можно утилизировать отходы, мусор и нефтешламы. Преимущества разработанной на основе этой технологии установки: экономичность в эксплуатации (расход топлива и электроэнергии снижен в несколько раз), дешевизна при производстве, высокая степень очистки отходящих газов. При сжигании нефтепродуктов, включая нефтешламы, резко снижается количество всех токсичных компонентов в отходящих газах на 70 – 80% первоначальной их концентрации. И что наиболее важно, в процессе электроогневого горения активно разрушаются любые отходы, включая нефтешламы. В пламени исчезают практически все токсичные компоненты, не только такие простые, как СО, СН, NO, но и такие сложные канцерогенные вещества типа бенз(а) пирена.

Технология позволяет быстро утилизировать практически все токсичные компоненты отходов, в т. ч. и нефтешламы.

При электроогневом послойном сжигании остатков конкретных нефтешламов можно регулировать параметры активизирующего горение электрического поля (напряженность, частоту высокого напряжения) в зависимости от состава и количества нефтешламов для обеспечения оптимальной скорости горения и достижения минимальной токсичности отходящих газов.

В ряде случаев для максимальной интенсификации процесса горения остатки нефтешламов сжигают в переменном электрическом поле определенной частоты, выбранной по критерию максимального чистого их сжигания.

А в некоторых случаях процесс сжигания нефтешламов необходимо проводить в постоянном электрическом поле с вектором напряженности поля, ориентированным в направлении, перпендикулярном к поверхности нефтешламов, с предельно высокой напряженностью, выбранной в зависимости от состава нефтешламов, по критерию максимальной интенсивности горения при минимуме токсичности отходящих газов [1].

Для утилизации нефтяной и водонефтеэмульсионной составляющих нефтешламов необходимо параллельно со сжиганием остатков нефтешламов осуществлять ректификацию собранной с поверхности нефтешламов нефти путем использования тепловой энергии от сжигания остатков нефтешламов для получения бензина, керосина и т.д.

С помощью установки электроогневого сжигания нефтешламов можно утилизировать их как непосредственно в амбаре, так и на производстве для обеспечения безотходной переработки нефти.

При безотходной технологии переработки нефти утилизацию нефтешламов осуществляют в специальных электрифицированных отходосжигающих печах, соединенных трубопроводами с ректификационными колоннами.

Устройство сжигания остатков нефтешламов выполнено в виде специальной электрифицированной печи, в которой предусмотрено устройство подачи нефтешламов в зону горения и выгрузки золы, а также чаша для сжигания нефтешламов, над которой размещен электроизолированный электрод с

коронирующими иглами, причем этот электрод присоединен электрически к одному из выходов высоковольтного блока напряжения, второй выход которого присоединен к чаше со сжигаемыми нефтешламами.

Для проведения комплексной утилизации нефтешламов в нефтяных амбарах, необходимо использовать комбинированное устройство с нефте-улавливающим приспособлением (рис. 1), состоящее из погружного насоса, губчатого валика, отжимного устройства, сепарационной емкости и ректификационной колонны, размещенной над печью сжигания остатков нефтешламов, а также содержащее само устройство электроогневого сжигания остатков нефтешламов.

Мобильное устройство электроогневого сжигания нефтешламов можно использовать как непосредственно в нефтяных амбарах, так и в местах разливов нефти на почве (рис. 2). Такое устройство размещается на транспортном средстве и имеет высоковольтный преобразователь напряжения, несколько электроизолированных выдвижных электродов, размещаемых по периметру площади предполагаемого сжигания нефтешламов (или амбара с нефтешламами). два поверхностных электрода в виде тонких металлических теплостойких сеток регулируемой площади, достаточной для покрытия части или всей площади поверхности нефтяного загрязнения или амбара с остаткми нефтешламов.

Первый сетчатый электрод размещают с нулевой плавучестью на поверхности нефтешламов и прикрепляют металлическими тросами к основаниям электроизолированных штанг, а второй сетчатый электрод натягивают поверх электроизолированных штанг. Сетчатые электроды соединяют с высоковольтным преобразователем напряжения [1].

Высоту электроизолированных электродов в мобильном устройстве выбирают из условия превышения высоты факела пламени сжигаемых отходов на величину расстояния, достаточную для устранения электрического разряда высоковольтного преобразователя напряжения через пламя сжигаемых остатков нефтешламов.

В установках установлены датчики уровня токсичности отходящих газов, которые связаны с устройством управления параметрами высоковольтного преобразователя напряжения.

Комбинированная установка (см. рис. 1) электроогневого сжигания нефтешламов работает следующим образом. С помощью насосов подают по трубопроводам нефть и тяжелые фракции нефтешламов в соответствующие резервуары, причем нефть отфильтровывают от воды в ротационном сепараторе. Устройство ректификации нефти крепится на специальных опорах с изоляторами. Остатки нефтешламов поступают в устройство сжигания, при этом одновременно создают электрическое поле для управления пламенем. В процессе реализации данного процесса подбирают напряженность поля по критерию оптимума интенсивности горения пламени и минимума токсичности отходящих газов. Полученную тепловую энергию используют для испарения и ректификации нефти.

Полезные фракции нефти (бензин, керосин) отводят из колонны по патрубкам. Остатки нефтешламов поступают по трубопроводу в нижнюю чашу с горящими нефтешламами [1].

Предложенная технология чистой интенсивной переработки и огневой утилизации нефтешламов позволяет на порядок удешевить процесс утилизации нефтешламов, повысить производительность устройств при реализации данного процесса, а главное, сделать его экологически чистым. Она может быть применима для быстрой и эффективной очистки любых нефтяных пятен.

 
3. Утилизация отходов машиностроительных и перерабатывающих предприятий

Развитие техники тесно связано с интенсификацией переработки нефти, применением топлив и смазочных материалов. В результате накапливаются различные отходы, оказывающие негативное влияние на окружающую среду. К сожалению, сбору и рациональному использованию отработанных масел уделяется недостаточно внимания. Регенерациёй получают лишь 16% всего объема масел.

В настоящее время на территории машиностроительных и нефтеперерабатывающих предприятий г. Ярославля и Ярославской области находятся значительные запасы отработанных масел, нефте- и маслошламов.

Масла либо хранятся в маслонакопителях на территории предприятий, либо используются в качестве добавок к котельному топливу или его заменителей (90%) [4].

3.1 Утилизация нефтеотходов

В процессе хранения отработанные масла расслаиваются. Верхний масляный слой – это трудноразделимая эмульсия нефтепродуктов с водой и механическими примесями (до 5%), средний слой – вода в виде масляной эмульсии, нижний слой – донный осадок (шлам), состоящий из твердой фазы (70%), пропитанной нефтепродуктами (до 10%) и водой (до 25%). Количество механических примесей с глубиной увеличивается.

Были исследованы маслоотходы нескольких цехов ОАО «Автодизель» г. Ярославля (цехов корпусных деталей, коробок перемены передач, вспомогательных). Отобранные пробы подвергались расслаиванию в течение суток.

Верхний слой направлялся на регенерацию с целью дальнейшего использования для приготовления смазочно-охлаждающий жидкостей типа «Аквол» [9].

Средний слой – сточная вода – очищался до соответствия предельно допустимым сбросам.

Нижний слой – отход, который до сих пор не утилизировался. При исследовании его химического состава было установлено, что низкая токсичность свидетельствует о незначительном содержании ионов тяжелых металлов, %: 27 – 44 железа; до 0,05 никеля; до 0,13 хрома; до 1 меди; 3 – 5 алюминия; до 20 кремния; 15 – 30 нефтепродуктов. Расчетный класс опасности (токсичности) – 3‑й или 4‑й в зависимости от типа шлама [5].

Также были исследованы нефтешламы Ярославской перевалочной нефтебазы, нефтешламы длительного хранения и текущей выработки установки «Альфа-Лаваль» (ОАО «Слазнефть-Ярославльнефтеоргсинтез» им. Д.И. Менделеева), (табл. 2).

Установлено, что исследованные нефтешламы содержат органические (18,6 – 28,6%) и неорганические (51,3 – 76,8%) вещества.

Основным компонентом неорганической части являются оксиды железа. Хотя их содержание невелико, но после прокаливания при температуре 600 °С эта часть приобретает магнитные свойства. Наличие большого количества веществ, нерастворимых в концентрированной соляной кислоте, очевидно, обусловлено присутствием в минеральной части алюмосиликатов.

Содержание органических веществ, определенное прокаливанием и экстракцией хлороформом, различно [5]. Это можно объяснить тем, что в неорганической части присутствует кристаллизационная вода, которая удаляется при температуре 600 °С.

По составу минеральной части нефтешламы (как и маслошламы) близки к компонентам шихты для производства керамзита, а по фракционному составу органической части – к соляровым дистиллятам. Это позволяет предположить, что исследуемые масло- и нефтешламы можно использовать в качестве вспучивающей добавки при производстве керамзита

Таблица 2

Вещества	Нефтешламы
	с установки «Альфа-Лаваль»				нефтеперевалочной базы
	длительного хранения		текущей выработки
вода	14,4–10,6		22,5		10,0
органические вещества:
при прокаливании	32,9–21,7		43,5		48,5
при экстракции хлороформом	16,0–12,6	18,4		28,6
вещества, нерастворимые в HCl	41,3–88,6	35,5		16,8
ионы металлов*
Feобщ	9,5–12,5	14,9		2,02
Сu2+	0,02	0,03		0,008
Ca2+	2,8–4,8	5,6		14,12
Cr3+	0,019–0,033	0,03		-
Zn2+	0,13–0,18	0,2		-
* – В сухом остатке

Были проведены испытания смеси «глина-нефтешлам». Количество шлама составляло 1 – 6% по массе. Вспучивание гранул проводилось в двуступенчатом режиме, интервал термоподотовки 250–280 °С, температурный интервал вспучивания образцов 1130–1150 °С. В результате испытаний установлено, что полученный материал соответствует ТУ 21–1284739–12–90.

Проведенные на АО «Керамзит» производственные испытания показали, что указанные выше нефте- и маслошламы можно использовать в качестве вспучивающей добавки при производстве керамзита (объемная насыпная плотность 420–600 кг/м³), показатели прочности которого соответствуют ГОСТ 9757–80.

В ЯГТУ разработана технология утилизации нефтеотходов с установки «Альфа – Лаваль». Была предпринята попытка заменить наполнитель и мягчитель в рецептуре резиновых смесей для амортизаторов на основе каучуков СКИ -3 и СКД этими отходами.

Наилучшие результаты получили при замене 5 массовых частей технического углерода П‑324 на 5 массовых частей отхода. Пластичность смеси практически не изменилась, а прочность при растяжении и относительное удлинение увеличились. Замена 10 массовых частей технического углерода П‑324 и 5 массовых частей вазелинового масла на 10 массовых частей отхода позволила несколько увеличить пластичность и прочность при растяжении, а также относительное удлинение при разрыве по сравнению с контрольной пробой.

Производственные испытания опытной резины, полученной с использованием отхода с установки «Альфа – Лаваль» на заводе РТИ, показали, что ее характеристики соответствуют характеристикам серийной резины, т.е. требованиям нормативной документации.

3.2 Утилизация кислых гудронов

Другим крупнотоннажным отходом нефтехимии являются кислые гудроны. Они образуются при очистке смазочных и медицинских масел, светлых нефтепродуктов, производстве флотореагентов и сульфонатных присадок. Очистку нефтепродуктов серной кислотой проводят с целью удаления непредельных, серо-, азотосодержащих и смолистых соединений, которые обусловливают малую стабильность топлив при хранении, нестабильность цвета и ухудшают некоторые эксплуатационные свойства.

Кислые гудроны представляют собой смолообразные высоковязкие массы различной степени подвижности, содержащие разнообразные органические соединения, свободную серную кислоту и воду. Несмотря на сокращение применения серной кислоты для очистки масел и парафинов и прекращение ее использования для очистки керосинов и бензинов, количество сернокислотных отходов весьма значительно. Только в заводских прудах-накопителях ОАО «Славнефть-Ярославльнефтеоргсинтез им. Д.И. Менделеева» хранится около^;