Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩЕГО ШЛАМА

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации нефтесодержащих шламов с использованием отходов производства и вяжущих материалов и последующей утилизацией в качестве вторичных материальных ресурсов.

Известны различные способы утилизации и переработки нефтесодержащих шламов в зависимости от их состава, физико-химических свойств, конкретных условий и технических возможностей предприятия (термические, механические, химические, физико-химические, биологические). Для эффективного обезвреживания отходов интерес представляют технологии, наносящие минимальный экологический ущерб окружающей природной среде, имеющие низкие капитальные затраты. Наиболее рациональным методом утилизации отходов является использование их в качестве вторичных материальных ресурсов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама (см. патент RU 2395466 C02F 11/14, В09В 3/00, 27.07.2010), включающий перемешивание нефтесодержащего шлама с обезвреживающей композицией, содержащей негашеную известь (оксид кальция) в качестве основного компонента, с последующим введением воды, реагирующей с негашеной известью, причем для получения обезвреживающей композиции в ее состав дополнительно вводят отработанный силикагель, являющийся отходом газовой промышленности на стадии осушки природного газа при следующем соотношении компонентов, мас. %:

негашеная известь 70-75;

отработанный силикагель 25-30,

оба компонента предварительно измельчают до мелкодисперсного состояния, перемешивание полученной обезвреживающей композиции с нефтесодержащим шламом осуществляют в пропорции (1,5-2)÷1, необходимое количество воды определяют с учетом воды, имеющейся в нефтесодержащем шламе, и водопоглощаемости отработанного силикагеля, а полученный продукт обезвреживания нефтесодержащего шлама выдерживают до окончания процесса образования кальцийсиликатной структуры.

Недостатком упомянутого выше способа является наличие запахов нефтепродуктов и тяжелых металлов в продукте обезвреживания нефтесодержащих шламов, также в водной вытяжке продукта утилизации обнаруживается значительное количество органических веществ, в том числе нефтепродуктов, свидетельствующее о недостаточной эффективности обезвреживания нефтесодержащих шламов.

Задачей заявленного изобретения является разработка доступного и эффективного способа обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама с получением экологически безопасного продукта обезвреживания, используемого в качестве вторичного материального ресурса.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении эффективности обезвреживания нефтесодержащего шлама за счет снижения концентрации нефтепродуктов в водной вытяжке продукта утилизации и поглощения запахов нефтепродуктов и тяжелых металлов в продукте обезвреживания нефтесодержащих шламов.

Технический результат достигается за счет того, что в способе обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама смешивают негашеную известь с нефтесодержащим шламом и поверхностно-активным веществом (ПАВ), затем осуществляют гашение извести путем добавления воды в количестве, необходимом для полного гашения извести, после гашения извести добавляют обезвреживающие сорбенты, после чего осуществляют итоговое перемешивание, при этом в качестве ПАВ используют ПАВ, придающее гидрофобность, а в качестве обезвреживающих сорбентов используют отработанный силикагель, являющийся отходом от установок осушки природного газа, и отработанный цеолит, являющийся отходом от установок сероочистки газов, причем смешение ведут при следующем процентном соотношении компонентов, мас.%:

- нефтесодержащий шлам - 40-60;

- негашеная известь - 29-33;

- ПАВ - 0,3-0,5;

- силикагель отработанный - 9,2-18,5;

- цеолит отработанный - 1,5-8.

Повышение эффективности обезвреживания нефтесодержащего шлама обеспечивается за счет снижения доли негашеной извести и ПАВ, а также за счет замены их обезвреживающими сорбентами, а именно отработанным силикагелем - отходом от установок осушки природного газа и отработанным цеолитом - отходом от установок сероочистки газов.

Отработанный силикагель обеспечивает снижение щелочности продукта обезвреживания; отработанный цеолит обеспечивает поглощение запахов токсичных компонентов и тяжелых металлов.

Способ обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама осуществляют следующим образом.

Приготавливают смесь негашеной извести, нефтесодержащего шлама и ПАВ. Нефтесодержащий шлам представляет собой нефтесодержащие отходы предприятий нефтегазового комплекса, образующихся при добыче, промысловой переработке нефти и газа, а именно грунты, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, нефтесодержащие осадки, задерживаемые на очистных сооружениях предприятий (нефтеловушках, отстойниках), шламы очистки трубопроводов и емкостей от нефти и нефтепродуктов, шламы из шламонакопителей нефтеперерабатывающих заводов и т.д. В качестве ПАВ может быть использована костная мука, технический жир и другие гидрофобные ПАВ.

Перед загрузкой в смеситель производят предварительное смешение нефтесодержащего шлама и ПАВ, что обеспечивает в дальнейшем улучшение процесса обезвоживания и осуществление процесса гашения извести за счет содержащейся в нефтесодержащем шламе воды. Сначала в смеситель загружают негашеную известь, а затем смесь нефтесодержащего шлама с ПАВ. После чего осуществляют перемешивание загруженных в смеситель компонентов.

Для обеспечения процесса полного гашения извести по расположенному внутри смесителя распределительному трубопроводу (гребенке) в приготовленную смесь подается вода в количестве, необходимом для полного гашения извести. Подача воды по распределительному трубопроводу обеспечивает равномерное ее распределение по объему смесителя.

Производят гашение извести путем активного перемешивания приготовленной смеси с водой. Окончание процесса гашения извести определяют визуально по прекращению выделения пара.

Далее в смеситель добавляют измельченные обезвреживающие сорбенты: отработанный силикагель и отработанный цеолит, после чего осуществляют итоговое перемешивание. Для измельчения применяется шаровая барабанная мельница непрерывного действия однокамерная, представляющая собой корпус, в котором размещены стальные или чугунные шары, и работающая в замкнутом цикле с воздушным сепаратором. Повышение эффективности измельчения сырья в шаровых мельницах достигается использованием замкнутого цикла, что позволяет производить более качественный продукт в сравнении со всеми остальными типами мельниц.

В результате тщательного смешения компонентов обезвреживающих сорбентов с нефтесодержащим шламом и добавлением воды происходят химические реакции гашения извести, взаимодействия гидроксида кальция с оксидом кремния, являющимся основной составной частью отработанного силикагеля, с образованием гидросиликата кальция, сорбция цеолитом летучих токсичных компонентов и токсичных тяжелых металлов с образованием прочного экологически безопасного органоминерального строительного материала, устойчивого к агрессивной окружающей среде.

Отработанный силикагель - крупнотоннажный отход газовой промышленности, который при хранении без обезвреживания оказывает значительное негативное воздействие на окружающую среду. Одним из наиболее эффективных способов решения этой проблемы является утилизация отхода в качестве вторичного материального ресурса.

Использование отработанного цеолита в технологии производства строительного материала также целесообразно с точки зрения улучшения экологической ситуации, кроме того, цеолиты обладают более высокой прочностью при сжатии, чем строительный песок, поэтому их можно использовать в качестве мелкого заполнителя в строительных растворах.

Полученный продукт обезвреживания нефтесодержащего шлама поступает в бункер - накопитель, а далее направляется на базовый склад готовой продукции.

Продукт обезвреживания нефтесодержащего шлама, полученный заявленным способом обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама, может быть использован в качестве строительного материала для укрепления и гидроизоляции грунтовых оснований рабочих площадок, сооружения земляного основания и откосов на дорогах I-V категорий во II-V дорожно-климатических зонах, а также покрытий на дорогах IV-V категорий.

Для оценки степени обезвреживания нефтесодержащего шлама после 48 часовой выдержки продукт обезвреживания - органоминеральный порошок обрабатывали водой с получением водной вытяжки, которая анализировалась на содержание нефтепродуктов.

Как показали эксперименты, технический результат заявленного изобретения может обеспечиваться, только если смешение компонентов смеси ведется при указанных выше соотношениях и в указанной последовательности.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется таблицей.

В таблице представлены результаты исследований разных вариантов соотношения компонентов, используемых для обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама.

Первый вариант обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама (см. п. 1 таблицы) имеет высокую себестоимость, т.к. в нем применяется большое количество дорогостоящих гидрофобных ПАВ.

Вариант в соответствии с пунктом 6 таблицы позволил получить значение концентрации нефтепродуктов в водной вытяжке 0,29 мг/л, что не соответствует нормативным значениям.

Экспериментально установлено, что варианты осуществления способа обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама в соответствии с пунктами 2-5 таблицы соответствуют нормативным требованиям и являются оптимальными для достижения технического результата заявленного способа.

Примеры осуществления заявленного способа обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама.

Пример 1

Предварительно смешивают 30 г нефтесодержащего шлама и 0,4 г ПАВ. Сначала в смеситель загружают 24,7 г негашеной извести, а затем смесь нефтесодержащего шлама с ПАВ. Осуществляют перемешивание. Производят гашение извести путем перемешивания приготовленной смеси с водой. Далее в смеситель добавляют 13,9 г отработанного силикагеля и 6 г отработанного цеолита. Осуществляют итоговое перемешивание в смесителе в течение 5-15 мин до получения гомогенной смеси.

Пример 2

Предварительно смешивают 30 г нефтесодержащего шлама и 0,3 г ПАВ. Сначала в смеситель загружают 19,2 г негашеной извести, а затем смесь нефтесодержащего шлама с ПАВ. Осуществляют перемешивание. Производят гашение извести путем перемешивания приготовленной смеси с водой. Далее в смеситель добавляют 6,9 г отработанного силикагеля и 3,6 г отработанного цеолита. Осуществляют итоговое перемешивание в смесителе в течение 5-15 мин до получения гомогенной смеси.

Пример 3.

Предварительно смешивают 30 г нефтесодержащего шлама и 0,15 г ПАВ. Сначала в смеситель загружают 14,5 г негашеной извести, а затем смесь нефтесодержащего шлама с ПАВ. Осуществляют перемешивание. Производят гашение извести путем перемешивания приготовленной смеси с водой. Далее в смеситель добавляют 4,6 г отработанного силикагеля и 0,75 г отработанного цеолита. Осуществляют итоговое перемешивание в смесителе в течение 5-15 мин до получения гомогенной смеси.

Предложенный способ обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама позволяет повысить эффективность обезвреживания за счет снижения концентрации нефтепродуктов в водной вытяжке. Практическое значение способа заключается в том, что в результате его осуществления получается экологически безопасный продукт обезвреживания, который может быть использован в качестве вторичного материального ресурса, что повышает экологическую и экономическую эффективность заявленного способа.