WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Десяткин Алексей Александрович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ Специальность 05.17.07- «Химия и технология топлив и специальных продуктов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

УФА- 2004 2

Работа выполнена на кафедре «Технология нефти и газа» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук Ахметов Арслан Фаритович.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Хайрудинов Ильдар Рашидович;

кандидат технических наук Равилов Ильяс Магданович.

Ведущая организация «Институт нефтехимии и катализа» АН РБ.

Защита состоится 12 марта 2004 года в 15-30 на заседании диссертационного совета Д212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 11 февраля 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Абдульминев К.Г.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производственная деятельность нефтеперерабатывающих и нефтегазодобывающих предприятий неизбежно оказывает техногенное воздействие на объекты природной среды, поэтому вопросы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов имеют важное значение. Одним из наиболее опасных загрязнителей практически всех компонентов природной среды - поверхностных и подземных вод, почвеннорастительного покрова, атмосферного воздуха- являются нефтешламы.

В настоящее время перестройка структуры производства НПЗ 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.

Цель работы Разработка комплексной технологии утилизации нефтяных шламов, начиная от исследования характеристик нефтешлама и физико-химических основ процесса и заканчивая выдачей практических рекомендаций для техникоэкономического обоснования строительства опытно-промышленной установки утилизации нефтешламов. Была поставлена задача разработки такого процесса, который, с одной стороны, удовлетворяет современным тенденциям создания высокоэффективных, экологически чистых технологий и, с другой, является экономически эффективным.

Научная новизна В результате исследования процесса термохимического обезвоживания обнаружена и теоретически обоснована адсорбционная активность мазута по отношению к неполярным углеводородным компонентам шлама. Выявлена высокая растворяющая способность олигомеров этилена к природным стабилизаторам нефтяных эмульсий.

Впервые экспериментально установлено доминирующее действие микроструктуры нерастворимого реагента на его деэмульгирующую активность и предложен механизм его действия.

Предложена новая технология утилизации методом жидкофазного термолиза высокостойких нефтеэмульсионных шламов и нефтяных отходов с высоким содержанием механических примесей, таких как донные нефтешламы, твёрдые отходы (кек) установок утилизации нефтешламов методом сепарации и центрифугирования.

Впервые экспериментально исследовано и предложено применение твердого остатка жидкофазного термолиза нефтешламов в производстве строительных материалов.

Практическая ценность Разработанная технология утилизации нефтешлама включена в план мероприятий ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка» по утилизации шлама из шламонакопителей очистных сооружений завода.

Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях: «Наука и технология углеводородных дисперсных систем»(Уфа, 2000 г.); «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии». - Уфа,2000г.

На Российских научно-технических конференциях: «Нефтепереработка и нефтехимия- с отечественными технологиями в XXI век» (Уфа 2000г.); «Нефтепереработка и нефтехимия - проблемы и перспективы»,- Уфа, 2001г.; «Экологические технологии в нефтепереработке и нефтехимии»,- Уфа, 2003г.

Публикации По материалам работы опубликовано 8 работ, в том числе 2 статьи в научно-техническом журнале и 6 тезисов доклада.

Объём работы Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложения. Материал изложен на 185 стр. машинописного текста, содержит 37 таблиц и 38 рисунков, библиографию из 137 наименований и приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность работы, её цель и краткое содержание глав работы.

В первой главе диссертации определяются причины и источники образования нефтешламов на НПЗ, приводятся данные по их количеству и компонентному составу, производится анализ современных методов утилизации нефтешламов. Особое внимание уделено перспективе термодеструктивных процессов в переработке и утилизации нефтесодержащих отходов. Рассмотрена возможность использования твердых отходов термической и химической переработки нефтешламов в технологии строительных материалов. Помимо этого, нефтешлам рассматривается как нефтяная дисперсная система, для чего проводится краткий обзор современных представлений о НДС, а так же причины устойчивости эмульсий и механизм их разрушения.

Во второй главе представлены физические характеристики нефтешламов различных НПЗ и физико-химические характеристики их компонентов.

В качестве объектов исследований были выбраны нефтешламы ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка», ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», ОАО «Башнефтехим», различающиеся своим технологическим происхождением и сроком накопления. Описана методология исследования физико-химических свойств нефтешламов, включающая в себя как спектральные методы анализа, так и стандартные методики определения нефтепродуктов.

Приведены методы исследования термохимического разрушения нефтяных эмульсий и обезвоживания нерастворимым реагентом-деэмульгатором.

Рассмотрены методики исследования жидкофазного термолиза нефтешламов и применения твердого остатка данного процесса в производстве строительных материалов и изделий.

В третьей главе изложены результаты углублённого изучения химического состава и характеристик нефтешламов различного происхождения.

(табл.1).

Полученные результаты свидетельствуют, что при разных условиях и источниках накопления нефтешламов на НПЗ в результате их хранения и происходящих при этом физико-химических процессах происходит постепенное усреднение состава и свойств шламов.

Показано что углеводородная часть нефтешламов по ряду показателей близка к тяжелым прямогонным нефтяным фракциям. Это делает метод утилизации шламов путем их компаундирования с котельными топливами наиболее технологически перспективным.

Для более эффективного вовлечения нефтешлама в котельное топливо необходимо максимально извлечь из него воду и механические примеси.

Таблица Групповой химический состав нефтешламов различных НПЗ.

Групповой химиче- Нефтешлам ООО Нефтешлам Донный нефский состав, % масс.: «ЛУКОЙЛ- ОАО «Салават- тешлам ОАО Волгограднефте- нефте- «Башнефтехим» переработка» оргсинтез» Парафино-нафтено45,9 49,6 33,вые углеводороды Моноциклические 5,7 6,8 1,ароматические Би-,и Трициклические 6,8 10,7 4,ароматические Полициклические 12,7 11,6 19,ароматические Смолы (в сумме) 24,0 17,1 27,Асфальтены 4,9 4,2 13,Термохимическое обезвоживание в этом случае является наиболее оптимальным, так как не требует больших капитальных и эксплуатационных затрат.

Были проведены исследования, цель которых заключалась в определении оптимальных параметров термохимического обезвоживания нефтешлама.

В результате проведённых исследований установлено, что стабильные нефтешламовые эмульсии не разрушаются после обработки традиционным термохимическим способом даже при увеличенной дозировке (до 1500 г/т) различных неионогенных деэмульгаторов, а так же смеси неионогенных и анионоактивных ПАВ при общей дозировке (до 3200 г/т). Максимальная степень обезвоживания при этом не превышает 21% и 29% соответственно.

Стойкость нефтешлама зависит как от количественного состава, так и от качественного состояния основных стабилизирующих компонентов. Наиболее сильным фактором, которым можно повлиять на их состояние (перевести из коллоидного в молекулярно-растворимое состояние, за исключением механических примесей) является введение в нефтяную эмульсию эффективного растворителя. Эффект от действия растворителя, так же связан со снижением вязкости и плотности дисперсионной среды.

Исследования показали, что наибольшее воздействие на стабилизирующие компоненты нефтешлама и соответственно на степень обезвоживания, из продуктов нефтепереработки, оказывает легкий газойль замедленного коксования (ЛГЗК) содержащий непредельные углеводороды в отличие от высокоароматизированного легкого газойля каталитического крекинга (ЛГКК). Наименьшее воздействие при введении в перемешиваемую реагентную смесь оказал мазут М 100 (рис.1).

Использование в качестве растворителя продукта нефтехимии - олигомеров этилена (фракции альфа-олефинов С16 – С18) подтвердило высокую растворяющую способность непредельных углеводородов к природным стабилизаторам нефтешламов. При соотношении нефтепродуктовой части нефтешлама к олигомерам этилена степень обезвоживания практически в 2 раза превышает полученные результаты при использовании в качестве раствори-теля ЛГЗК при аналогичных условиях, и состовляет 47 %.

Исследование воздействия растворителей без перемешивания реагентной смеси (растворитель подавался на нефтешлам) показало высокую обезвоживающую активность мазута по отношению к нефтешламу. Независимо от соотношения нефтешлам: мазут количество воды в верхней части делительной воронки сохраняется практически одинаковое (рис.2), а степень обезвоживания колеблется в пределах 73 – 77 %. Исследования показали, что гидрофобная поверхность мазута адсорбирует неполярные компоненты шлама, это, прежде всего парафино-нафтеновые углеводороды. Так же показано, что при низких температурах, когда вязкость мазута очень велика, обезвоживание происходит только за счет адсорбции на его поверхности.

Показано, что кратность обезвоживания нефтешлама при незначительном усреднении увеличивается прямо пропорционально с ростом кратности разбавления мазутом. Однако, концентрация воды в пробе ниже той, которая была бы в случае полного смешения нефтешлама с мазутом до однородной смеси, соответственно выше и кратность обезвоживания. Общую зависимость кратности обезвоживания от кратности разбавления мазутом можно представить в виде:

Ао = К * Ар, (1) где Ао – кратность обезвоживания, Ар – кратность разбавления, К – ко- эффициент обезвоживания.

По данной зависимости можно рассчитать кратность обезвоживания для любой концентрации при различных соотношениях нефтешлама и мазута.

Растворители не оказывают своего воздействия на неорганические стабилизаторы нефтяных эмульсий - механические примеси. Для разрушения эмульсий стабилизированных механическими примесями применяются композиционные деэмульгаторы, в составе которых наряду с неионогенными деэмульгаторами используются полиэлектролиты, которые взаимодействуют с механическими примесями (объединяя их в крупные агрегаты и облегчая тем самым 50 40 50 60 70 80 90 20 30 40 50 60 70 80 Количество растворителя в смеси нефтешлам : растворитель, Количество растворителя в смеси нефтешлам : растворитель, % мас.

% мас.

Мазут ЛГКК ЛГЗК Мазут ЛГКК ЛГЗК Олигомеры этилена Рис.1. Влияние типа и количества растворителя на степень обезво- Рис.2. Влияние типа и количества растворителя на степень обезживания нефтешлама при перемешивании реагентной смеси воживания нефтешлама без перемешивании реагентной смеси 44 6 0 45 50 55 60 65 70 75 Степень обезвоживания,% 100 200 300 400 500 600 700 800 Зависимость степени обезвоживания от расхода реагента Расход неионогенного деэмульгатора, г/т Зависимость степени обезвоживания от времени контакта Расход ПАА 100 г/т Расход ПАА 200 г/т Расход Praestol 854 ВС 100 г/т Расход Praestol 854 ВС 200 г/т Рис.4. Влияние расхода и времени контакта нерастворимого деРис.3. Влияние расхода неионогенного деэмульгатора в реагентной эмульгатора на степень обезвоживание нефтешлама смеси с ВРП на обезвоживание нефтешлама Степень Степень обезвоживания, % обезвоживания, % мин.

масс.

Степень Время контакта, Расход реагента, % обезвоживания, % их удаление из нефтяной эмульсии).

Были проведены исследования с целью поиска состава компози-ционного деэмульгатора и оптимальных параметров деэмульгирования. Установлено, что в составе композиционного деэмульгатора в качестве высокомолекулярного водорастворимого полимера (ВРП) наиболее эффективен катионный флокулянт Praestol 854 BC позволяющий в смеси с неионогенным деэмульгатором Диссольван 4411( при расходе 200г/т:900 г/т) удовлетворительно разделять нефтешламовую эмульсию ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефте-переработка» (рис.3). В отличие от использовавшегося в исследованиях полиакриламида, флокулянт Praestol 854 BC – катионный и с более высокой молекулярной массой. Поэтому он наиболее активен к основной массе механических примесей нефтешлама - отрицательно заряженных частиц кремнезема. Оптимальными параметрами процесса являются: температура - 60 0С ; время термоотстоя - часов. Применение композиционного деэмульгатора позволяет удалить из нефтешлама 27 % масс. механических примесей и достигнуть степени обезвоживания 43 %.

Высокая активность деэмульгатора связана с максимальной концентрацией его на границе раздела фаз. Этому условию способствует нерастворимость деэмульгатора как в воде, так и в нефти.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»