CC BY
32
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
147
АНАЛИЗ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ И ИХ ОБРАЗОВАНИЕ, ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕШЛАМОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРИТЕЛЯ
Каримов Айрат Габдулхамитович
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань Курангышев Анрей Вячеславович Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань Кешишев Анатолий Сергеевич
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты численных и экспериментальных исследований обработанного нефтешлама с применением растворителя вода, получена очищенная земля и дистиллированная вода. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных по расчетам затрат и эксплуатации.
ABSTRACT
The paper presents results of numerical and experimental studies of cultivated land, and water to produce clean earth and distilled water. A feature of these studies is that at the present time to solve engineering and environmental protection, the use of microwave energy is one of the best on the calculations of costs and operation.
Ключевые слова: Микроволновые технологии, обработка нефтешламов, нефтесодержащих отходов, результаты микроволнового нагрева нефтешлама.
Keywords: Microwave technology, processing oil sludge, oily waste, results of oil slime microwave heating.
Предлагаемый метод очистки земли от углеводородных продуктов (нефтесодержащих) основан на облучении загрязненной нефтью земли с использованием СВЧ энергии в результате чего легкие фракции освобождаются с дистиллированной водой. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температурs с помощью увеличения длительности импульсов работы магнетрона и времени на каждый этап, впоследствии, объединенная фракция разлагается и на выходе установки мы получаем воду и легкие фракции нефти.
Кроме нефтешлама, в отстойниках амбарах хранятся замешанные с основной массой отходов и так называемые ловушечные нефти. Ловушечные нефти представляют собой отстой из резервуаров технологической цепочки подготовки нефти. В состав ловушечной нефти часто входит тяжелые нефтяные, асфальтеновые и смолистые углеводороды в виде особо стойких водонефтяных эмульсий типа «вода-масло» и замазученная почва, которая может создаться, при проливе нефти на землю, при аварийных ситуациях, разрывах труб и проливах цистерн и др. Главным продуктом таких нефтешламов являются высокоустойчивая водонефтяная эмульсия, которая может содержать все вышеописанные примеси, затрудняющие переработку. Это обстоятельство объясняется ещё и тем что при добычи нефти используют внутри пластовое давление вызванное содержание воды. Вода закачивается впласт и оседает на дне, вытесняя нефть на поверхность. По утверждению некоторых американских исследователей, такой метод способен спасти землю от ядовитого газа и нефти который в результате землетрясений и оползней способен вызвать серьезные пожары и гибели сотни тысяч людей. Так же помимо внутри пластового давления используется различные методы интенсификации добычи, это и паротепловая обработка скважин, и внутрипластовое горение и вытеснение нефти парогазом и др. Подобные методы воздействия приводят к появлению, при добыче ископаемого сырья, особо устойчивых нефтяных эмульсий с высоким содержанием механических примесей и окисленных нефтепродуктов.
Исходя из методов добычи ископаемого сырья, нефтешлам делят на следующие категории по физико-химическим свойствам:
- отходы при подготовке нефти на добывающих предприятиях;
- отходы при зачистке нефтяных резервуаров;
- нефтесодержащие промывочные жидкости, применяемые при изготовлении буровых работ;
- отходы при испытании скважин и капитальном ремонте скважин (КРС);
- аварийные разливы при добыче и транспортировке нефти(разрывы трубопроводов);
- амбарные деградированные нефти.
Если учесть, что ежегодная добыча нефти составляет около 500 млн. тон ежегодно, то масса нефтешлама образующегося, при различных обстоятельствах, будет равна 30-50 млн. тонн ежегодно. При простое, транспортировке, переработке происходят процессы испарения и окисления нефтешлама и образование тяжелых остатков, которые будут состоять в основном из асфальтосмолистых веществ. Такой состав, уже будет практически невозможно эффективно переработать методами прошлых поколений, химически, выпариванием и др. Самым продуктивным, в наше время будет метод обработки асфальтосмолистых нефтешламов СВЧ полем [4].
Рассмотрим метод переработки нефтешлама подробнее. Сперва требуется выбирать оптимальный режим работы, для этого было проведен ряд опытов, после которых был выбран порядок, указанный в таблице 1 [3].
Эти данные необходимы для того, чтобы получить полный прогрев без ущерба технологическому процессу. Ясно и понятно, что при увеличении температуры объекта, получается больше испарений, однако это число не может быть чрезмерно большим, поскольку в этом случае возникает процесс битумизации (245°С) и сам процесс оказывается неконтролируемым, вследствие крайне высокой температуры паров и недостаточно низкой температуры охлаждающей камеры. Оптимальной нами считается следующая методика: разогрев происходит в три этапа. В первом происходит прогрев до температуры 50-60°С. Во втором этапе прогрев до 110°С и в третьем до 146°С, в этапах для которых характерно превышение температуры из указанного диапазона, применяется уменьшение мощности, указанное в техническом регламенте. В случае низкой температуры медленного изменения показателя, напротив
148
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
- увеличение мощности генератора. Тем самым достигается оптимальное режим прогрева и контролируемый процесс облучения. Выбрав оптимальный режим прогрева,
помещаем нефтешлам в круглодонную колбу рис. 1. На рисунке 1, показана структурная схема лабораторного микроволнового комплекса. Общая длина установки составляет- 1,14 метра.[5]
Табл. 1
Уровень мощности генератора
Номер эксперимента Р(мощность),% Двремя), сек Т(темпе-ратура), °С Примечание
30 900 25
50 900 34
70 900 47
70 900 55
70 900 60
70 900 69
70 900 70
70 900 75
70 900 77 появился слабый дым
70 900 80
70 900 85
fimw тщшщ! на рвите £рш
/
тшкаЗюрца
Рис. 1 - Структурная схема лабораторной установки
Технические характеристики СВЧ генератора: потребляет переменный ток напряжением 220В и частотой 2450 МГц, с максимальной выходной мощностью 700 Вт. Размеры рабочей камеры генератора: 220х250х400мм.
Для сбора полученных нефтепродуктов используются специализированные емкостные шприцы. Масса
растворителя - воды 62гр. Масса нефтешлама 86гр; масса приемника (без учета массы колбы, с воднонефтянной эмульсией) - 74гр.(12гр. углеводородного сырья), 2 грамма из нефтешлама улетучелось.
Рис. 2 - выходной продукт - отстойник(растворитель вода).
При использовании растворителя вода, углеводородный продукт является густой и не смешан с водой, в СВЧ диапазоне - дисперсия является поляризацией компонентов воды.
Следует отметить и то, что продукт на выходе состоит из воды, легких и тяжелых фракций и замазученного остатка. Способ обработки нефтешлама заключается в его подогреве, нейтрализации и разделении на твердую, вод-
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
149
ную и нефтяную фазы СВЧ энергией, нагретым до температуры 60-200°С. Далее выходной продукт попадает в приемник (усеченную круглодонную колбу), после чего используются специализированные емкостные шприцы для отбора готового продукта, а замазученные механические примеси и водно-иловую суспензию обрабатывают в аппарате-культиваторе микроорганизмами и грибной микрофлорой с получением тяжелых металлов, песка и глины для использования в промышленности [2]. Изобретение высокоэффективно при обработки нефтешлама, имеет низкие затраты на переработку нефтяных отходов, и исключает из процесса использование дорогостоящих реагентов и технологий, а также обеспечивает экологическую чистоту.
Список литературы
1. Зуев О. Ю. Исследование процессов переработки твердого нефтешлама с применением растворителей: бакалаврская работа, Казань, 2015.
2. Зоркин Е.М. Способ обработки нефтешлама: пат. 2 396219 С1 Рос. Федерация. № 2008147031/15; за-явл. 28.11.08; опубл. 10.08.10, Бюл. №22. 9 с.
3. Министерство Природных Ресурсов и Экологии Российской Федерации [Электронный ресурс]: «На
сегодняшний день выявлено почти 77 тыс. мест незаконного складирования отходов, вред почвам от этого превысил 7 млрд рублей»; Ин-т «Прессслужба Минприроды России». М., 2014. URL: http://www.mnr.gov.ru/news/detail.php?ID=134377& sphrase_id=536093 (дата обращения: 16.05.2014)
4. Миннигалимов Р. З. Разработка технологии переработки нефтяных шламов с применением энергии ВЧ и СВЧ электромагнитных полей: диссертация на соискание доктора технических наук, Уфа, 2011.
5. D.A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Yu. Zuev Laboratory complex for processing of oily waste using microwave thechnology in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 - 24, 2015 year -Kharkiv: - Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. - P. 396-398.
6. D.A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Yu. Zuev Treatment of oil sludge using microwave energy in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 - 24, 2015 year -Kharkiv: - Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. - P. 399-401.
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА ВЕРХНИЙ СЛОЙ ПОЧВЫ И ЗЕМЛЮ И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕШЛАМОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРИТЕЛЯ
Каримов Айрат Габдулхамитович, Курангышев Анрей Вячеславович, Кешишев Анатолий Сергеевич
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты численных и экспериментальных исследований обработанного нефтешлама с применением растворителя вода, получена очищенная земля и дистиллированная вода. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных по расчетам затрат и эксплуатации.
ABSTRACT
The paper presents results of numerical and experimental studies of cultivated land, and water to produce clean earth and distilled water. A feature of these studies is that at the present time to solve engineering and environmental protection, the use of microwave energy is one of the best on the calculations of costs and operation.
Ключевые слова: Микроволновые технологии, обработка нефтешламов, нефтесодержащих отходов, результаты микроволнового нагрева нефтешлама.
Keywords: Microwave technology, processing oil sludge, oily waste, results of oil slime microwave heating.
Предлагаемый метод очистки земли от углеводородных продуктов (нефтесодержащих) основан на облучении загрязненной нефтью земли с использованием СВЧ энергии в результате чего легкие фракции освобождаются с дистиллированной водой. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температурs с помощью увеличения длительности импульсов работы магнетрона и времени на каждый этап, впоследствии, объединенная фракция разлагается и на выходе установки мы получаем воду и легкие фракции нефти.
Главный ущерб который ежегодно наносит нефтедобывающие компании по массивам земель это почва. Если попытаться разобрать почву, как гетерогенную систему, то можно увидеть следующие основные аспекты:
a) Твердая часть - состоит из минеральных, (являющихся основными), органических и биологический компонент;
b) Жидкость - почвенный раствор;
c) Газообразный - почвенный воздух.
Почва хранит в себе огромное количество живых систем, которые не устойчивы к огню, сильным холодам, и углеводородосодержищим продуктам. Почва, это биоминеральная, развивающееся динамически, биокостная система, которая постоянно находиться в материальном и энергитическом взаимодействии с внешней средой. В основном состав почвы основывается на трех элементах - из кварца (SiO2) и алюмосиликатов (А12О3,) и воды (Н2О)в различных соотношениях.
Твердая или как её ещё называют разноразмереные гранулированный состав почвы представляет собой условно размеры, того или иного песка. Поскольку почва — это синтез полезных минералов и твердых гранул [4].
Выявлены три следующие экологических фактора взаимозаменяемых при загрязнении нефтью:
а) сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящейся в состоянии постоянного изменения;
