В связи с активной деятельностью добычи нефти, образуется большое количество нефтешламов – отходов нефти с примесями. Они требуют обязательной утилизации, т.к. представляют опасность для окружающей среды. В рамках статьи разберем, что представляет из себя данный вид отходов, какую опасность несет для окружающей среды и какими способами бороться с проблемой утилизации нефтешламов.
Что такое нефтешламы
Нефтешламы относятся к высокотоксичным продуктам 3 класса опасности. Эти отходы являются субстанцией, сложной физико-химической смесью, состоящей из нефтепродуктов, примесей и воды.
На дне емкости с нефтью, как правило, образуются парафины, асфальтены и другие твердые частицы – появляется густой и вязкий осадок. Когда такой осадок накапливается, образуется слой толщиной в метр и более.
Так называемый «резервуарный» нефтешлам состоит по большей части из углеводородов, которые можно переработать. Но часть осадка идет на утилизацию, так как он оседает. А емкость, которую осадок заполняет, надо очищать, это является трудоемким процессом.
Так как во всем мире больше всего используется топливо на основе углеводородов, то встает острый вопрос относительно утилизации нефтешламов. К сожалению, эффективных способов избавиться от этого токсичного продукта, пока нет. Все существующие методы, так или иначе, негативно влияют на окружающую среду.
Виды
Нефтешламы образуются в процессе различных этапов добычи и транспортировки нефти.
Существуют разные виды шламов, возникающих по различным причинам:
- Придонные. Они возникают на дне водоемов и морей из-за аварий в результате разлива нефти.
- Из-за бурения скважин. Образуются во время бурения скважин из-за буровых растворов.
- Некоторые шламы появляются при очистке нефти от солей, примесей, а также твердых соединений.
- Резервуарные. Накапливаются в результате хранения и перевозки нефти и нефтяных продуктов в резервуарах.
- Грунтовые. Образуются в результате попадания нефти на грунт из-за аварий или в процессе переработки. Такая почва, загрязненная нефтью, считается токсичной и становится специальным полигоном по переработке.
Состав
По составу нефтешламы – это многокомпонентные устойчивые физико-химические системы, состоящие, в основном, из нефтепродуктов, воды и минеральных добавлений (песок, глина, металлы и др.)
Причина такого токсичного образования – физико-химическое взаимодействие нефтепродуктов с влагой, кислородом и другими механическими примесями, а также материалами стенок резервуарных емкостей. Происходит окисление нефтепродуктов, образуются смолоподобные соединения, стенки резервуара ржавеют. Внизу емкостей с нефтью образуются водно-масляные вещества из-за попадания в них влаги. Таким образом получается нефтешлам.
Чем опасны для окружающей среды
Нефтешламы очень токсичны из-за своего состава. Поэтому являются большой угрозой для окружающей среды. Как правило, они подлежат захоронению или переработке.
На сегодняшний день в резервуарах нефтяных компаний имеется огромный объем таких токсичных соединений. Многие нефтеперерабатывающие фирмы и вовсе не брезгуют организовывать «свалки», где на выделенном участке земли выливается вся эта накопленная смесь.
Такая ситуация представляет серьезную опасность: загрязняется почва, подземные воды, реки и моря в зоне складирования нефтешламов.
С экономической точки зрения есть вероятность того, что некоторые нефтеперерабатывающие компании остановят свою деятельность из-за того, что их амбары переполнены нефтешламами. А строительство новых таких амбаров и современных полигонов не решает проблему, так как требует больших затрат.
Основной проблемой захоронения и переработки нефтешламов является неоднородный многокомпонентный состав этих примесей. Помимо прочего, они еще могут быть и радиоактивны. Все это усложняет процесс переработки и утилизации, очень негативно влияя на окружающую среду.
Говоря об утилизации отходов нефтепродуктов, важно учитывать экономическую составляющую.
Нередко компании в нефтегазовой отрасли, а также фирмы по транспортировке нефти, преследуют цель ежеминутной выгоды, при этом пренебрегая безопасностью той среды, в которой живет человек и другие обитатели планеты.
Методы переработки нефтешламов
Переработка нефтешламов – это важная задача современности. Отходы нужно обязательно как-то утилизировать, иначе они несут большой риск для человека.
Из всех шламов только незначительная часть перерабатывается, остальная же отправляется на свалку. Таких мест для отходов очень мало, поэтому промышленные фирмы вынуждены хранить нефтешламы в своих амбарах, накапливая их. Компании должны обеспечивать такого рода места хранения шламов. При этом для них последствием являются дополнительные расходы.
Поэтому переработка отходов – экономически целесообразнее.
Существуют следующие методы переработки нефтешламов:
- Термические (сжигание).
- Химические. Нефтешламы делают твердым веществом с помощью специальных препаратов, а далее используют в других отраслях (или захоранивают).
- Физико-химические. Сушка отходов, переработка на газ, разделение на составляющие для дальнейшего использования.
- Биологические. В основе этой технологии лежит способность микроорганизмов к окислению углеводородов нефти, данный метод является наиболее экологичным.
- Использование отходов в текущем виде в качестве сырья для других отраслей.
Термический метод обезвреживания считается эффективным, но экономически дорогим. Используются компактные установки – барабанные печи, топки и т. п. В данном случае переработка нефтешламов осуществляется силами самих предприятий с небольшой производительностью переработки отходов. Происходит это с помощью вращающихся барабанных печей, печей с кипящим слоем теплоносителя, топки с использованием форсунок.
Нефтешламы в виде водных эмульсий сжигаются, в результате выделяются тепло и газы, которые затем и используются. В качестве примера, помимо сжигания в печах, к термическим методам относят также и пиролиз – процесс бескислородного термического разложения. В результате пиролиза образуется жидкость и газообразные продукты, используемые в дальнейшем.
Химический способ утилизации используется для получения сырья, которое можно использовать в строительстве, например. Данный вариант более выгодный, чем термический. В процессе утилизации шламов химическим методом происходит капсулирование и нейтрализация реагентом на основе оксидов щелочно-земельных металлов. В основе – преобразование шламов в нейтральный для внешней среды материал в виде порошка.
В итоге получается сырье, каждая частица которого покрыта водонепроницаемой оболочкой. Такого рода капсула прочна и герметична. В качестве примеров такой технологии можно привести: специализированные установки, перемешивающие устройства, земляные амбары.
Часто используются физико-химические способы обезвреживания и переработки нефтешламов. Если шламы являются отходами продолжительного хранения, то этот метод целесообразно использовать вместе с другими способами переработки.
Данный метод утилизации направлен на то, чтобы сначала разогреть нефтешлам, а затем разделить на составляющие компоненты – нефть, воду, механические примеси. Далее каждый компонент пускается в утилизацию. Для этого используется деэмульгатор, в результате получается нефть и вода. Когда на первоначальную смесь воздействует температура, деэмульгатор, а также акустические воздействия, то эмульсии разделяются.
В итоге переработки получается вода и нефть, плюс, остатки примесей. В итоге все эти вещества помещают в различные емкости. Стоит учесть, что перед переработкой смеси для разделения шламов применяют флокулянты – водорастворимые электролиты для десорбации влаги с поверхностей твердых частиц; таким образом шламы «обезвоживаются».
Биологический метод переработки шламов основан на микроорганизмах, которые превращают углеводороды в простые соединения, накапливая органическое вещество. Разложение шламов происходит аэробной микрофлорой, использующей энергию окисления составных компонентов нефти. Другими словами, эти микроорганизмы осуществляют внутриклеточное окисление углеводородов. Поэтому так важно создать хорошие условия, в которых эта микрофлора будет развиваться в рамках утилизации шламов. Для этого применяются биопрепараты.
Биологическая обработка нефтешламов часто используется для ликвидации загрязнений участков нефтепродуктами. Однако для использования биологической утилизации соответствующие реагенты стоят достаточно дорого, а также существует ограничение периода жизни микроорганизмов, которые процветают в зависимости от времени года.
О том, как устроена пиролизная установка, что получается в результате переработки нефтешламов методом пиролиза и где используются эти продукты, рассказывают в видео:
Как устроен завод по переработке нефтешламов
Учитывая основные способы разделения нефтешламов на составляющие, существуют определенные процессы для выполнения этой высокотехнологичной задачи.
Как правило, в переработке задействован целый комплекс дорогостоящего оборудования. Если описывать процесс наиболее кратко, то происходит уборка шламов из резервуаров, при этом он разделяется на нефть, воду и твердые вещества.
Процесс включает в себя: систему извлечения и первичной обработки нефтешламов, систему для разделения шламов на составляющие.
Необходимое оборудование
Оборудование для очистки и переработки шлама может разниться в зависимости от процессов и способов переработки на различных фирмах.
Однако в целом можно упомянуть следующие компоненты, которые составляют комплекс технологичного оборудования для переработки нефтешламов:
- Система предварительной обработки шлама. Данная система умеет безопасно и результативно греть, мешать, циркулировать и делать шлам светлым, причем в управляемом режиме при необходимости. Благодаря использованию пара нефтяные шламы можно нагреть до нужной температуры.
- Смесительный трубопровод. Находится в шламово-сырьевом трубопроводе для промывки центрифуги.
- Химическая система для дозировок. Химические средства подаются также в сырьевой трубопровод со шламами, чтобы затем их вместе перемешать. Данная система позволяет перемешивать химикаты, добавляя нужное количество, и может состоять из нескольких резервуаров.
- Горизонтальный декантатор (трехфазный). Декантация – это процесс, в котором в емкости с жидкостью отделяются твердые вещества. Он связан с силой центрифугирования; сама центрифуга состоит из двух основных элементов – вращающейся чаши (отстойника) и винтового конвейера. Этот конвейер приближает уже отделенные твердые вещества к отверстиям для выхода.
- Установка добытых нефтепродуктов. Нефть после добычи сразу отправляется в резервуар, где ее уровень и нагрев регулируется.
- Водяной сливной резервуар. Исходя из названия ясно, что благодаря ему сливается вода. В данном процессе шлам может переходить между резервуарами.
В качестве примера процесса утилизации нефтешламов приведем основные стадии физико-химической переработки углеводородов:
- Сперва нефтешлам перекачивают насосом.
- Затем в него добавляют деэмульгатор.
- Происходит обработка нефтешлама магнитным полем с подогревом и воздействием на него встроенной акустической системы.
- В нагретый нефтешлам добавляют вещество – флокулянт.
- Нагретый шлам очищают фильтром грубой очистки.
- Происходит разделение эмульсий под воздействием нагрева, деэмульгатора и акустической системы.
- Обработанный шлам поступает на центрифугу, там он очищается от механических частиц.
- Далее происходит очистка в фильтре тонкой очистки, из центрифуги все это поступает в центробежный сепаратор.
- Под воздействием центробежных сил нефтешлам разделяется на нефть и воду.
- Из сепаратора выгружаются остатки примесей.
- Очищенную нефть выводят в соответствующую емкость под давлением.
- Осадок из центрифуги помещают в другую емкость.
- Воду сливают в канализацию, либо емкость.
Заключение
Если применять технологии утилизации нефтешламов рационально, это значительно упростит задачу по защите окружающей среды. Тем более что шламы можно использовать в качестве вторичного сырья. Именно в этом случае достигается необходимый экологический и экономический результат.
Уже сегодня можно добиться нужного эффекта, если грамотно организовать процесс утилизации отходов. Необходимо сделать эту задачу одной из самых приоритетных, чтобы сохранить экосистему нашей планеты.
