СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ШЛАМОВ

Изобретение относится к процессам деструкции органических соединений и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других областях промышленности, а также к переработке отходов в полезные продукты сельскохозяйственного назначения.

Термином «жидкие шламы» в данной заявке обозначены отходы нефтехимических и иных производств, содержащие в основном высокомолекулярные углеводороды, по физическому состоянию текучие или становящиеся текучими при нагреве ниже точки кипения воды.. К их числу, например, относятся: кислые гудроны, отложения на дне резервуаров для хранения нефти, мазута, отработанные смазочные масла, загрязненные моторные топлива, жидкие остатки получения топлива из масел растительного происхождения и др.

Они могут перемещаться насосами из одной зоны в другую.

Переработка этих отходов актуальна как экономически, так и по требованиям экологии.

Известен способ биопреобразования нефтяных шламов и отходов добычи и переработки нефти, в котором готовят смесь из бурового шлама, жидкого нефтяного шлама и органических бытовых отходов, заселяют в нее дождевых червей, выдерживают в течение 17-30 суток, затем вносят эту смесь в загрязненную почву для ее очищения (патент РФ №2521707, МПК В09С 1/00, приор. 22.01.2013 г.).

Недостатки этого способа: низкая производительность, невозможно преобразование высокомолекулярных углеводородов в низкомолекулярные с получением топливных фракций, способ пригоден только для очищения почвы.

Известен способ получения экочернозема и концентрированного почвенного раствора, состоящий в том, что в изолированных емкостях создают систему дренажа, размещают над ней горизонтальный слой, содержащий органоминеральную смесь, причем в горизонтальный слой вносят экочернозем, содержащий черноземообразующие организмы в количестве 5-20% от общего объема слоя, поддерживают оптимальные условия для переработки, а после завершения переработки проливают горизонтальный слой водой и собирают фильтрат (патент РФ №2433109, МКИ C05G 3/08, приор. 05.08.2009).

При использовании способа получают экочернозем с содержанием гумуса до 8% и концентрированный почвенный раствор, являющийся в разбавлении водой жидкостью с высоким потенциалом плодородия.

Его недостаток состоит в том, что используется неизменное по составу сообщество черноземообразующих организмов (бесповоночные и находящиеся в них и в окружающей среде микроорганизмы), перабатывающее определенную по составу органоминеральную смесь (например, птичий помет с древесными опилками). Другой вид смеси этим сообществом плохо или совсем не усваивается.

Известен способ деструкции органических соединений,, включающий одновременное или последовательное воздействие на деструктурируемое сырье волновыми электромагнитными и акустическими полями с энергией и частотами, соответствующими резонансным частотам и/или частоте колебаний молекул деструктурируемых органических соединений и/или соединения с последующим температурным воздействием в пределах атмосферной перегонки. При этом подготовка сырья для деструкции с целью снижения потенциала активации реакции разложения органических соединений достигается одновременным наложением спектра электромагнитных колебаний на волновые акустические колебания, возникающие в результате кавитации, возбуждаемые различными источниками волновой энергии, вырабатываемой двумя и более различными генераторами, затем активированное волновой обработкой углеводородное сырье подвергается деструкции при температуре до 280°С (патент РФ №2246525, МПК C10G 15/08 приор. 01.10.2003 г.).

Этот способ наиболее близок по целям и операциям к предлагаемому и принят в качестве прототипа.

Недостаток прототипа состоит в наличии кубового остатка.- гудрона.

Цель изобретения состоит в создании безотходного способа переработки жидких шламов.

Указанная цель достигается тем, что в способе переработки жидких углеводородных шламов, включающем нагрев до температуры не выше точки кипения воды, перемешивание их в однородную текучую массу, перемещение ее в зону волновой и импульсной обработки, воздействие на нее акустическим и радиочастотным полями, нагрев до температуры 260-280°C с выделением легкокипящих фракций, нагрев до температуры 370-420°С, выделение из кубового остатка высоковязкой части, при нагреве до температуры 260-280°С отделяют биодистиллят, а высоковязкая часть кубового остатка подвергается коксованию при температуре до 500°С, из охлажденного кокса, биодистиллята и отходов сельскохозяйственного производства приготовляют органоминеральную смесь, адаптируют черноземообразующие микроорганизмы к данному составу органоминеральной смеси, затем помещают в емкость с водопроницаемым дном слой в 5-10 см экочернозема, содержащего черноземообразующие организмы, адаптированные к данному составу органоминеральной смеси, помещают на него слой органоминеральной смеси толщиной 3-5 см, выдерживают ее при оптимальных для переработки температуре 25+5°С и влажности 60-80% до полной переработки, проливают водой, собирают фильтрат, сверху размещают новый слой органоминеральной смеси, перерабатывают этот слой, повторяют загрузку и переработку слоев до заполнения емкости, после чего выгружают экочернозем.

Переработка может быть ускорена, если новый слой органоминеральной смеси обрызгивают фильтратом, из расчета 0,1-5% от массы нового слоя.

Реализацию способа рассмотрим при описании работы устройства, схема которого показана на рисунке. Нагреватель 1 для шламов, вязких при температуре окружающей среды, соединен выходом с входом гидродинамического смесителя 2, в который непосредственно поступают достаточно жидкие шламы, пригодные для перекачивания насосом. Выход смесителя 2 соединен с входом блока 3 активации, выход которого соединен с входом первого нагревателя 4, связанного с сепаратором 5, имеющим выход легкокипящих углеводородов и выход биодистиллята.. Нагреватель 4 выходом высококипящего остатка соединен с нагревателем 6, который связан с сепаратором 7, выделяющим тяжелую топливную фракцию, а выходом высоковязкой части кубового остатка - с входом блока 8 коксования, выход которого соединен с входом смесителя 9 для приготовления органоминеральной смеси, другой вход которого соединен с выходом биодистиллята сепаратора 5. В смеситель 9 подаются также отходы сельскохозяйственного производства, а с его выхода органоминеральная смесь подается в блок 10 адаптации и в емкость 11 с водопроницаемым дном 12, под которым расположен дренажный сток 11, у выхода которого установлен сосуд 14 для сбора фильтрата. В емкости 11 на водопроницаемое дно 12 уложен слой 15 экочернозема ЭЧА, содержащего черноземообразующие организмы, адаптированные к данному составу органоминеральной смеси, а над ним располагаются слои 16 поочередно перерабатываемой органоминеральной смеси. Над емкостью 11 установлено средство 17 распыла воды.

Работа с устройством производится следующим образом: углеводородные шламы, обозначенные на рисунке как «вязкие», поступают в нагреватель 1, где их температура повышается для обеспечения текучести, но не более чем до точки кипения воды, после чего они перекачиваются в гидродинамический смеситель 2, в который непосредственно поступают «жидкие» шламы, обладающие достаточной текучестью без подогрева. Смеситель 2 может быть любого типа, например с мешалкой или завихрителем, должен обеспечить равномерную смесь на выходе. Эта смесь перекачивается в блок 3 активации, где шламы подвергаются электромагнитным сверхвысокочастотным колебаниям, а также ультразвуковому воздействию аналогично тому, как это описано в прототипе - патенте РФ №2246525. При этом молекулы с большим числом атомов углерода возбуждаются, причем их возбужденное состояние квазиустойчиво, т.е. сохраняется в течение времени, во много раз превышающего длительность активации. В возбужденном состоянии шламы поступают в первый нагреватель 4, нагревающий их до температуры 260-280°С. При этом происходит разложение высокомолекулярных углеводородов с образованием легких топливных фракций, которые выделяются в сепараторе 5. Также из исходных продуктов выделяется биодистиллят, представляющий собой воду с растворенными в ней компонентами, испарившимися до 250°С. В основном это вещества более сложные, чем углеводороды топлива, они поедаются микроорганизмами. Биодистиллят легко отделяется отстаиванием от легких топливных фракций. Жидкий остаток из первого нагревателя 4 подается во второй нагреватель 5, где нагревается до 360-420°С. При этом в сепараторе 7 выделяется тяжелая топливная фракция, а жидкий высоковязкий остаток поступает в блок 8 коксования, где при нагреве до 500°С превращается в высокопористый кокс. Охлажденный и измельченный до размера частиц 1-2 мм кокс подается в смеситель 9, куда поступает также биодистиллят и вносятся отходы сельскохозяйственного производства, например, куриный помет, соломенная подстилка, навоз, торф, опилки и другие отходы. Соотношение кокса, биодистиллята и сельскохозяйственных отходов подбирается по конкретному составу шламов в пределах 30-50% кокса, 20-40% биодистиллята, 20-40% сельскохозяйственных отходов. Добавлением сорбентов регулируется влажность и кислотность образуемой органоминеральной смеси. Полученная органоминеральная смесь подается в блок 10 адаптации, куда подается также экочернозем ЭЧ в количестве 5-20% от объема смеси. Экочернозем может быть получен в соответствии с патентом РФ №2433109. Он содержит природное сообщество микроорганизмов, перерабатывающих отходы сельскохозяйственного производства в высокоплодородный грунт. Но это сообщество не приспособлено к переработке иных видов отходов. Способ адаптации черноземообразующих микроорганизмов к данному составу органоминеральной смеси и устройство блока 10 описаны в патенте РФ №2521707, МПК В09С 1/00, приоритет 22.01.2013 г. В блоке 10 образуется экочернозем ЭЧа, содержащий сообщество микроорганизмов, успешно перерабатывающее данный состав органоминеральной смеси в экочернозем. Это сообщество способно к размножению и заселению новых объемов органоминеральной смеси. Далее экочернозем ЭЧа укладывают в емкость 11 на водопроницаемое дно 12 слоем 15 толщиной 5-10 см, а поверх него- слой 16 органоминеральной смеси толщиной 3-5 см, который обрызгивают фильтратом, получаемым в блоке 10. Далее средствами вентиляции и подогрева (на рисунке не показаны) создают оптимальные температуру и влажность и выдерживают в этих условиях до окончания переработки. Режим по температуре и влажности подбирается по составу смеси, типичные значения 25+5°С и 60-80%, а окончание переработки определяется органолептически: исчезает запах смеси, вид ее похож на черный творог. После этого укладывают на переработанную смесь новый слой 16 и проводят его переработку аналогично предыдущему и так до заполнения емкости 11. Затем из средства 17 проливают емкость водой, которая, проходя через экочернозем, становится фильтратом, а он через водопроницаемое дно 12 и дренажный сток 13 поступает в сосуд 14. Полученный фильтрат является средством, которое в разбавленном виде повышает плодородие почвы и ускоряет прорастание и рост растений. После окончания проливки выгружают экочернозем.

В результате применения предложенного способа из жидких углеводородных шламов получается широкая топливная фракция, экочернозем и фильтрат, т.е. обеспечивается безотходная переработка шламов.