Главная | Обратная связь

Утилизация нефтяных отходов

 

Нефтяные отходы – это различные по составу и физико-химическим свойствам углеводородные смеси, образующиеся в процессах хранения, транспортировки и использования нефтяного топлива, масел и смазочных материалов, а также нефтепродукты, потерявшие товарные качества и непригодные к дальнейшему использованию по назначению. Нефтепродукты и нефтяные отходы, попавшие в окружающую среду, являются токсичными и взрывопожароопасными загрязнителями. Наличие их ухудшает и без того сложную экологическую обстановку любого города и региона. В Санкт-Петербурге, например, нефтепродукты занимают шестое место среди прочих загрязнителей и составляют более 5% их суммарного количества.

С увеличением потребления нефтепродуктов растет количество нефтяных отходов. Источниками нефтесодержащих загрязнителей являются различные транспортные средства, пункты их обслуживания и ремонта, склады и пункты выдачи горюче-смазочных материалов (ГСМ), теплоэнергетические комплексы (ТЭК) и прочие объекты. Кроме того, источником нефтяных отходов является каждая установка (котел, печь, газовая турбина, дизель и карбюраторный двигатель) – сжигающая жидкое углеводородное топливо. Нефтяные отходы попадают в окружающую среду как в жидком, так и в газообразном состоянии, причем газообразные углеводородные загрязнители способны переноситься на значительные расстояния (до 2000-3000 км за 2-3 дня) и рассеиваться на огромные площади.

По существующим правилам нефтесодержащие воды и нефтяные отходы должны собираться и вывозиться для дальнейшей очистки, регенерации или утилизации в специально отведенных местах.

В нашей стране основным способом утилизации нефтяных отходов и нефтесодержащих вод является так называемое захоронение в специальных могильниках. При этом количество складируемых отходов удваивается каждые 7-8 лет. Такой способ утилизации нежелателен, более того, – вреден, поскольку отходы по-прежнему негативно влияют на окружающую среду. Он требует все больших площадей, которые изымаются из активного землепользования. К тому же вывоз отработанных нефтепродуктов для захоронения обходится недешево. В Санкт-Петербурге стоимость вывоза одной тонны нефтяных отходов и нефтесодержащих вод сопоставима с рыночной ценой одной тонны топочного мазута и составляет в ценах 2004 года 3000-3300 рублей.

Удорожание природных ресурсов и ужесточение природоохранных требований в Российской Федерации заставляет искать новые эффективные способы утилизации нефтяных отходов с получением полезной энергии и повышением экологической чистоты топливосжигающих установок.

Авторами еще в 1991 году был предложен и в дальнейшем внедрен на трех энергетических объектах способ термической утилизации нефтяных отходов и огневого обезвреживания загрязненных вод.

Опыт, накопленный авторами в решении вопросов термической утилизации различных видов нефтяных отходов и огневого обезвреживания загрязненных вод (в том числе нефтесодержащей морской воды), выявил следующие особенности связанных с этим процессов:

1. Отработанные нефтепродукты целесообразно сжигать в составе водотопливной (водомасляной) эмульсии (ВТЗ) и топливной (топливо-масляной) смеси (ТС). При этом подлежащие термической утилизации жидкости необходимо очистить от механических примесей и предварительно обработать. Воду из нефтеотходов удалять не следует, ее необходимо равномерно распределить по всему объему отработанных нефтепродуктов в виде мелких (до 10 мкм) водяных частиц (глобул).

2. Существующие топливосжигающие установки пригодны для термической утилизации нефтяных отходов и огневого обезвреживания загрязненных вод после дооборудования их специальной системой, позволяющей производить обработку утилизируемых нефтесодержащих жидкостей приготовленными ТС или ВТЭ заданного состава и качества.

3. Приготовленным к термической утилизации «чистым» (т. е. без посторонних примесей) нефтяным отходам, ТС и ВТЭ необходимо придать свойства, показатели которых соответствовали бы показателям штатного топлива, применяемого в данной топливосжигающей установке.

4. Светлые нефтеотходы (СHО) с температурой вспышки от +5 до +7°С целесообразно утилизировать в составе ВТЭ. Отходы нефтепродуктов с температурой вспышки более +150°С – в составе ТС. Компоненты водотопливных эмульсий и топливных смесей, а также их соотношение определяются с учетом типа и мощности топливосжигающей установки.

5. Для активизации и интенсификации процесса сжигания чистых нефтяных отходов и ТС, снижения золо-, коксо- и нагарообразования в топочном объеме (камере сгорания) и в выходном тракте, а также снижения теплового и газового загрязнения атмосферы целесообразно добавлять к ним 10-11% воды для темных нефтеотходов и 3-5% воды для светлых. В качестве водяного компонента можно применять загрязненные воды.

6. Процесс горения предварительно обработанных нефтеотходов, топливных смесей и эмульсий требует меньшего количества атмосферного воздуха, а газообразные продукты их сгорания имеют меньшую температуру, при этом в составе уходящих дымовых газов концентрация экологически опасных химических соединений, веществ и элементов снижена.

7. Задавая состав и свойства приготавливаемых ТС и ВТЭ, компонентами которых являются предварительно обработанные для термической утилизации и огневого обезвреживания нефтеотходы и загрязненные воды, можно управлять составом, концентрацией и температурой газообразных, жидких и твердых продуктов сгорания, попадающих в окружающую среду, и таким образом прогнозировать экологическую обстановку.

8. Термическую утилизацию нефтяных отходов и огневое обезвреживание загрязненных вод при наличии топливосжигающей установки экономически целесообразно и экологически выгодно проводить в местах их образования.

9. Приготовленные на основе нефтяных отходов ТС и ВТЭ, а также обработанные отработанные масла можно использовать в качестве топлива, например, для котельных установок, сжигающих топочный мазут.

 

Таблица 1- Химический состав нефтешлама

Содержание компонентов, %
SiO2	CaO	Fe2O3	Al2O3	MgO	Остальные
4,65	3,24	1,77	2,4	1,0	3,3

 

 

Таблица 2- Минеральный состав нефтешлама .

Названия компонента	Количество, масс %
	Органические составляющие	Влага	Сера
Нефтешлам		10,2	1,8

 

Одним из наиболее сложных в плане работ по утилизации шламов вопросов является утилизация твердых нефтеотходов. Нефтезагрязненные грунты, складированные в амбарах, отличаются от нефтезагрязненных грунтов на участках рекультивации тем, что, во-первых, практически стерильны — уровень их биологической активности крайне низок. Во-вторых, они разнородны по составу механических примесей (грунтов), отличающихся сорбирующей способностью. Долгое хранение в амбарах способствует мощному связыванию нефти с почвенными частицами, что существенно затрудняет процесс извлечения нефтяной фазы, а физико-химическое преобразование нефти в процессе хранения в амбарах с годами приводит к концентрированию соединений с большим молекулярным весом. Периодический отжиг нефтешламов способствует накоплению высокотоксичных полиароматических углеводородов (ПАУ), трудно поддающихся биодеструкции.

На сегодняшний день структура производства нефтеперерабатывающего завода направлена в сторону развития безотходных природоохранных технологий, приоритет в финансировании получают проекты, в соответствии с которыми минимизируется количество нефтеотходов, или они повторно и с выгодой используются.

Поэтому известные на сегодняшний день практические разработки по технологии утилизации нефтяных шламов, как отечественных, так и зарубежных фирм, в основном направлены на выделение и утилизацию нефти и нефтепродуктов.

Оставшаяся после этого сточная вода и твёрдая или полужидкая масса, насыщенная химреагентами и углеводородами, практически не утилизируются, хотя по токсичности являются более опасными для окружающей среды.

Поэтому только комплексная переработка и использование отходов в качестве вторичного сырья обеспечивают сохранение природных ресурсов. При этом резко снижается уровень загрязнения окружающей среды.

Добыча, транспортировка и хранение нефти, а также производство из нее нефтепродуктов связано с накоплением нефтешламов в специальных отстойных прудах. Подобные шламы включают прямые и обратные водо-нефтяные эмульсии и твердые частицы (песка, катализаторов и т. п.), которые зачастую являются высокоабразивными суспензиями. Десятки тысяч тонн нефтяных шламов ежегодно добавляются к сотням тысяч тонн шламов, уже находящимся в прудах и емкостях.

Большинство проектов по утилизации подобных шламов не дают должного эффекта из-за неправильно подобранного оборудования, химических реагентов или незнания природы самих шламов. В процессе технической рекультивации, особенно если нефтяной разлив крупный, происходит образование шламов. Это промежуточный этап работ, однако, именно данный вопрос вызывает все более и более пристальное внимание, поскольку из всего комплекса мероприятий по реабилитации нефтезагрязненных территорий он наиболее сложный. Шламы могут накапливаться годами. Они отличаются по разным параметрам и следует выделить основные.

По концентрации нефтеуглеводородов шламы условно подразделяют на жидкие и твердые. Под жидкими шламами подразумеваются те нефтеотходы, в которых содержание нефти превышает 50–90 %. Потенциально это вторичный нефтересурс, который может быть доведен до соответствующих параметров и возвращен в товарооборот. Твердые нефтешламы — это нефтеотходы, в которых содержание нефти не превышает 50 %, т. е. это грунт, загрязненный нефтью. Переработка тех и других шламов в определенной мере взаимосвязана. Конечным результатом работ по их утилизации является возврат нефти в товарооборот, получение вторичного нефтяного сырья (битумов, асфальтов, парафинов), очистка грунтов и рекультивация. Создание высокопроизводительной технологии переработки донных отложений нефтешламовых амбаров позволит:

Во первых решить проблему их полной ликвидации с возвратом земель пользователю, уменьшит загрязнение окружающей среды и даст возможность рационально использовать органическое сырьё из отходов.

Во вторых восстановление прудов с удалением «плавающих» шламов из прудов с регенерацией нефти и направлением водной фазы на последующую очистку или в другой пруд для естественного выпаривания. Данный подход позволяет очистить пруд (уменьшить его объем) от легких нефтяных фракций с целью его подготовки для приемки новых нефтешламов.

В третьих полная комплексная и безотходная очистка прудов с их полным последующим закрытием (ликвидацией). Данный подход является экологически более правильным, несмотря на то, что он более сложный и дорогостоящий, поскольку требует применения более совершенных технологий и процессного оборудования. Такой подход позволяет осуществить на предприятии безотходное производство, то есть в результате производственной деятельности не возникают отходы, требующие складирования или вывоза для специального захоронения.

Работать со всеми видами нефтешламов, содержащих наряду с водой и твердыми частицами как легкие углеводороды («плавающий» нефтешлам), так и тяжелые углеводороды (донные осадки). Помимо утилизации шламов из прудов-шламонакопителей, по заданию Заказчика система может быть рассчитана так же на утилизацию других видов загрязненных нефтью твердых продуктов, таких как «замазученные» земли аварийных проливов нефти на рельеф и донные шламовые отложения резервуаров хранения сырой нефти.

В Бухарском нефтеперерабатывающем заводе ежегодно выделяется около 2 тыс. тонн нефтяные отходы, которые или выбрасывается и тем самым нарушается экологическое состояние региона, или используется в качестве строительного материала. Расчеты показывают, что переработка этих нефтяных шламов позволяет производит ежегодно более 1000 тонн дополнительных светлых нефтепродуктов в масштабе одного нефтеперерабатывающего завода. Ожидаемая экономическая эффективность данного проекта составляет более 700 млн. руб. в год в масштабе одного завода.

 

 

Расчеты

В случае отсутствия ПДК отдельного компонента отхода допустимо использование другой нормативной величины.

В случае отсутствия ПДК отдельного компонента отхода допустимо использование другой нормативной величины, указанной в скобках. При нахождении ПДКв (ОДУ, ОБУВ) используются значения ПДК для воды хозяйственно-питьевого назначения. Растворимость компонента отхода (S) находится из справочников как растворимость в воде при температуре 20о С.

При отсутствии данных для температуры 20о С допускается использование данных для «холодной воды».

Если S = ∞ , то Lg S/ПДКв = ∞, балл = 1 Если S = 0, то Lg S/ПДКв = - ∞, балл = 4. Значения Снас. определяются:

а) по таблицам термодинамических данных [32];

б) рассчитываются по уравнению: Lg Снас = А – В/Т + СТ + DLg Т, коэффициенты которого приведены в [33];

в) рассчитываются по формуле ,мг / м , 3,18 РМ 1000 Снас 3 ⋅⋅ = где М – молекулярный вес вещества Р – давление насыщенных паров при 20о С, мм рт. ст. 17 Если давление насыщенных паров установлено при других температурах, то расчет проводится по формуле: ,мг / м , Т 16 РМ 1000 Снас 3 ⋅⋅⋅ = где Т – абсолютная температура в градусах К, при которой производилось определение давления насыщенных паров. При наличии в источниках информации нескольких значений для показателей LD50 и LC50 (например, для разных видов животных) выбирается величина, соответствующая максимальной опасности, т.е. наименьшее значение LD50 или LC50. При отсутствии необходимой величины допускается применение ближайшего по смыслу показателя (например: вместо LD50 при пероральном поступлении можно взять аналогичные данные, полученные при внутривенном, внутрибрюшинном и т.п. введении ксенобиотика в организм). Биологическая диссимиляция определяет устойчивость вещества к биодеградации и равна отношению БПК5 к ХПК. Значения биологического и химического показателей кислорода (БПК5 и ХПК) определяют экспериментальным путем. Для видов отходов, размещаемых непосредственно на поверхности земли без соблюдения требований по обустройству объекта, исключающих попадание загрязнений в окружающую природную среду, (воздух, подземные и поверхностные воды, почва) необходимо определять и учитывать в расчетах рН. Если рН = 3,6 – 5,0 или рН = 9,0 - 10,0 и если эти отходы по «Критериям ….» отнесены к 5 классу опасности, то они классифицируются как отходы 4 (четвертого) класса опасности для окружающей природной среды. Если показатель рН = 2,5 - 3,5 или рН = 10,1 - 11,5 и если эти отходы по «Критериям…» отнесены к 4 или 5 классу опасности, то они 18 классифицируются как отходы 3 (третьего) класса опасности для окружающей природной среды. Если показатель рН имеет значение менее 2,5 или более 11,5 и если эти отходы по «Критериям …» отнесены к 3, 4 или 5 классу опасности, то они классифицируются как отходы 2 (второго) класса опасности для окружающей природной среды. По каждому показателю в соответствии с его значением выставляют балл от 1 до 4, соответствующий уровню опасности компонента отхода.

Показатели степени опасности отдельных компонентов отхода рассчитывают по формулам:

· К1 = С1/W

· К2 = С2/W2 ……….Кn = Сn/Wn

 

где: W1, W2, ….Wn - коэффициент степени экологической опасности i- го компонента отхода (мг/кг). С1, С2, …..Сn – концентрация i- го компонента в отходе (мг/кг) Если состав отхода качественно и количественно представлен в виде неорганических соединений (например, NiO – 5%, CuSO4 – 5%), а значения первичных показателей определены по элементам (Ni, Cu), то концентрация (С) каждого отдельного компонента пересчитывается на опасный элемент. Показатель степени опасности отхода определяют как сумму показателей степени опасности отдельных компонентов отхода:

К = К1 + К2 + …..+ Кn ; где: К – показатель степени опасности отхода, К1, К2, ….Кn – показатели степени опасности отдельных компонентов отхода.
Следует обратить внимание на то, что обязательно должно быть соблюдено следующее условие: С1 + С2 +…….+ Сn = 106 (мг/кг) 20 Это условие полного учета всех компонентов, входящих в отход.

Заключение

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в окружающей среде . Основными источниками загрязнения нефтью являются: регламентные работы при обычных транспортных перевозках нефти, аварии при транспортировке и добычи нефти, промышленные и бытовые стоки. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Но утечки нефти могут происходить и на поверхности, в итоге нефтяное загрязнение обхватывает все области жизнедеятельности человек.

Загрязнение влияет не только на окружающую нас среду, но и на наше доровье. С такими быстрыми «разрушительными» темпами , вскоре все вокруг нас ,будет непригодно для использования : грязная вода будет сильнейшим ядом, воздух насыщен тяжелыми металлами, а овощи и вообще все растительность будет исчезать из-за разрушения структуры почвы. Именнотакое будущее ожидает нас по прогнозам ученых примерно через столетие, но тогда будет поздно что-либо предпринимать.

Постройка очистных сооружений , ужесточенный контроль за транспортировкой и добычей нефти , двигатели работающие за счет извлечения водорода из воды – это всего-лиш начало списка того, что можно применить для очищения окружающей среды. Эти изобретения доступны и могут сыграть решающую роль мировой и Российской экологии. Но как говориться: “Русские - народ крайностей, мы либо любим, либо ненавидим”, но все-таки хочется , чтобы в отношении к таким проблемам , мы относились принципиально и серьезно.

Список литературы

1. Влияние нефтезагрязнения окружающей среды на ростовые и физиологические характеристики опытных живых организмов ( Бородулина Т.С. Материалы Международной заочной научной конференции "Проблемы современной аграрной науки". Красноярск, КрасГАУ, 2010 г.)

2. Влияние низких уровней нефтезагрязнения почвы на активность оксидоредуктаз (Полонский В.И., Борцова И.Ю., Полонская Д.Е., Бородулина Т.С. Вестник КрасГАУ. 2010г.)

3. Основы экологии. В.Д. Валова. (Издательский дом "Дашков и Ко". М – 2001г.)

4. Применение методов системного анализа для оценки геоэкологических рисков в газовой отрасли. (Самсонов, д.т.н. А.С. Казак, д.биол.н. В.Н. Башкин Москва. №2, 2007г.)

5. Природопользование. Учебник. (Арустамов Э.А. Издательский дом "Дашков и Ко". М – 2000г.)

6. Нефть и газ в зеркале планеты «Деловой мир» 1994. 1-7 августа

7. Человек и океан. Громов Ф.Н Горшков С.Г. С.-П., ВМФ, 1996 г. - 318 с

8. INTERNET :

· http://www.rbn.newstv.ru (Российское бюро новостей)

· http://www.eesros.elektra.ru/ru/copyright.htm (РАО «ЕЭС России»

· http://www.skrin.ru/ (Новости Энергетики)

· http://www.press.lukoil.ru (Журнал «Нефть России»)

9.Большая Советская энциклопедия (том 1) «Советская энциклопедия» 1987 г.

10.Нефть и человек «Эксмо-Пресс»1996 г.