Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки грунтов, загрязненных нефтепродуктами

Изобретение относится к способам переработки грунтов загрязненных нефтепродуктами путем их сжигания в печи шлакового расплава, с последующим захоронением полученных продуктов или использованием их для получения других полезных материалов. Изобретение может быть использовано там, где возникает возможность или случаи пролива нефтепродуктов на открытый грунт.

Известен способ переработки жидких и твердых нефтесодержащих отходов путем их предварительного смешивания с известью в соотношении (мас.) 0,1-50%. При этом протекают процессы обезвоживания, сорбции углеводородных компонентов и нейтрализации шламов и образование смешанных (из органических и неорганических веществ) гранул, которые в дальнейшем подвергаются сушке при температуре 60-200°С, пиролизу при 400-500°С и обжигу при 750-1150°С. Отходящие газы, содержащие органические компоненты, сжигают (Пат. США N 5087375, МКИ ⁵ В01D, 1993 г.).

Этот способ позволяет перерабатывать нефтесодержащие отходы практически любого состава с получением в итоге инертных минеральных гранул, которые могут быть использованы в производстве строительных материалов.

Однако, сложность (многостадийность) процесса переработки нефтешламов данным способом, а также необходимость осуществлять процесс дожига и очистки отходящих газов от вредных примесей являются существенным недостатком данного способа.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемым результатам является способ переработки нефтесодержащих отходов (шламов), включающий их предварительное обезвоживание и последующую термическую обработку во вращающемся устройстве при температуре 300-400°С с добавлением гравия или щебня в массовом соотношении 1: 2 или 1:3, отличающийся тем, что предварительное обезвоживание исходного сырья ведут в механическом измельчителе, а термическую обработку осуществляют путем контактирования обезвоженного сырья во вращающемся смесителе с нагретым в барабанных печах до температуры 300-400°С щебнем или гравием. При этом на выход вращающегося смесителя подают дымовые газы с барабанных печей нагрева щебня или гравия (Пат. RU №2 156 750 от 27.09.2000. Бюл. №27).

Однако и здесь наблюдается сложность осуществления процесса переработки. Это предварительное обезвоживание исходного сырья в механическом измельчителе и термическая обработка во вращающемся смесителе с нагретым в барабанных печах гравием или щебнем с подачей дымовых газов от нагрева щебня или гравия в барабанный смеситель.

Задачей изобретения является упрощение процесса переработки грунтов загрязненных нефтепродуктами.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе переработки грунтов загрязненных нефтепродуктами включающем их предварительное обезвоживание и последующую термическую переработку в печи шлакового расплава. При температуре от 1300 до 1500°С в печь подают металлургический шлак либо шлак и золу угольной энергетики и в полученный расплав вводят воздух обогащенный кислородом и природный газ совместно с грунтом загрязненным нефтепродуктами при суммарной теплоте сжигания природного газа и нефтепродуктов содержащихся в грунтах от 7000 до 8100 кДж/кг.

Сущность способа заключается в следующем.

При температурах 1300-1500°С грунт плавится и переходит в шлаковый расплав, а нефтепродукты, содержащиеся в грунте, сгорают, выделяя тепло. Недостаток тепла необходимого для поддержания температур 1300-1500°С восполняется за счет дополнительного тепла выделенного при сгорании природного газа.

При температуре ниже 1300°С происходит неполное разложение диоксинов и фуранов образованных при сжигании нефтепродуктов, а шлак находится в твердом состоянии. При температурах выше 1500°С происходит полное плавление грунтов и дальнейшее повышение температуры (увеличение расхода природного газа) является необоснованным.

При суммарной теплоте сжигания природного газа и нефтепродуктов содержащихся в грунтах ниже 7000 кДж/кг выделяется недостаточное количество теплоты для достижения температуры сжигания 1300°С. При суммарной теплоте сжигания природного газа и нефтепродуктов содержащихся в грунтах выше 8100 кДж/кг идет необоснованный перерасход природного газа и достижение температур выше 1500°С.

В связи с получением плавленых шлаков при переработке грунтов загрязненных нефтепродуктами в печах шлакового расплава их можно использовать для получения строительных материалов по известным технологиям.

Способ осуществляли в модельной печи шлакового расплава.

Пример 1. Для осуществления способа переработки исходной шихты (модельная смесь грунта загрязненного нефтепродуктами) состава мас.%: 80 песка и 20 масла машинного отработанного теплотворной способностью 33440 кДж/кг перед сжиганием тщательно перемешивали. В печь предварительно загружали шлак (шлак черной или цветной металлургии, шлак или летучую золу ТЭЦ) и разогревали. При температуре 1100°С расплав не образовывался, при 1200°С шлак спекался, но не плавился, при 1300°С образовывался жидкотекучий расплав. После чего включали продувку расплава воздухом обогащенного кислородом, подавали природный газ и начинали загрузку подготовленной шихты при суммарной теплоте сжигания грунта загрязненного нефтепродуктами + природного газа, 7000 кДж на кг грунта загрязненного нефтепродуктами. При этом процесс шел равномерно с постоянной температурой. Фураны и диоксины практически отсутствовали в отходящих газах, а полученный продукт виде жидкого шлака в соответствии с приказом МПР №511 от 15 июня 2001 г., относится к 4 классу опасности (малоопасные, БКР - менее 100) для окружающей природной среды.

Пример 2. Шихта для осуществления способа готовилась, как и в примере 1. В печь предварительно загружали шлак (шлак черной или цветной металлургии, шлак или летучую золу ТЭЦ) и разогревали. При температуре 1400°С включали продувку расплава воздухом обогащенного кислородом, подавали природный газ и начинали загрузку подготовленной шихты при суммарной теплоте сжигания грунта загрязненного нефтепродуктами + природного газа, 7600 кДж на кг грунта загрязненного нефтепродуктами. При этом процесс шел равномерно с постоянной температурой. Как и в первом примере, фураны и диоксины практически отсутствовали в отходящих газах, а полученный продукт виде жидкого шлака, относился к 4 классу опасности (малоопасным) для окружающей природной среды.

Пример 3. Шихта для осуществления способа готовилась, как и в примере 1. В печь предварительно загружали шлак (шлак черной или цветной металлургии, шлак или летучую золу ТЭЦ) и разогревали. При температуре 1500°С включали продувку расплава воздухом обогащенного кислородом, подавали природный газ и начинали загрузку подготовленной шихты при суммарной теплоте сжигания грунта загрязненного нефтепродуктами + природного газа, 8100 кДж на кг грунта загрязненного нефтепродуктами. При этом процесс шел равномерно с постоянной температурой. Как и в первом примере, фураны и диоксины практически отсутствовали в отходящих газах, а полученный продукт виде жидкого шлака, относился к 4 классу опасности (малоопасным) для окружающей природной среды. Дальнейшее увеличение температуры не имеет смысла, т.к. это приведет к необоснованному перерасходу природного газа.

Технический результат изобретения заключается в повышении степени экологической защиты окружающей среды, расширении технологических возможностей за счет получения экологически чистого шлака с использованием получения строительных материалов по известным технологиям.