CC BY
150
- © К.Ю. Афанасьев, Н.В. Чухарева, 2012
К.Ю. Афанасьев, Н.В. Чухарева
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНТАКТНОГО ВЫПАРНОГО АППАРАТА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СТОКОВ ЭЛЕКТРООБЕССОЛИВАЮЩИХ УСТАНОВОК
Рассмотрена проблема обезвреживания сточных вод электрообессоли-ваюших установок. Проведен краткий анализ существующих технологий очистки стоков и выбрана схема с использованием контактного выпарного аппарата.
Ключевые слова: электрообессоливаюшая установка, контактный выпарной аппарат, хлорид натрия, аппарат погружного горения, сточные воды.
Сточные воды электрообессоливающих установок (ЭЛОУ), используемых на месторождениях для первичной подготовки нефти, высокотоксичны и при существующих объемах водоотведения представляют собой серьезную экологическую опасность. Очистка этих стоков до параметров, предусмотренных действующими в настоящее время нормативными требованиями, традиционными способами ведет к использованию крупномасштабных физико-химических и биолого-химических очистных сооружений, которые сложно применить в условиях эксплуатации малых и средних месторождений, не обладающих развитой инфраструктурой. Это создает предпосылки для поиска более компактных автономных и эффективных методов очистки сточных вод.
Последними тенденциями в сфере защиты окружающей среды стоит считать создание бессточных технологий, а также разработку и внедрение систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы [1].
Учитывая, что нефтеперерабатывающие заводы являются крупными объектами водопотребления и одновременно сбрасывают большой объем сточных вод в городские или районные системы канализации, можно сказать, что перспективным направлением совершенствования систем очистки сточных вод является разработка так называемых бессточных систем водоснабжения и канализации.
В состав сточных вод ЭЛОУ входит эмульгированная нефть и большое количество растворенных солей (по преимуществу хлористый натрий). Содержание нефти в этих стоках сильно колеблется и достигает до 30—40 г/л, что связано с негерметичностью технологического оборудования и недостаточно квалифицированной эксплуатацией технологических установок. Содержание хлоридов составляет 10—15 г/л. Высокий солевой состав этих вод не позволяет их вторичное использование [2].
Если избавление от эмульгированной нефти путем механического и физико-химического методов не представляет труда, то снижение концентрации истинно-растворенных примесей должно сводиться к биолого-химическим методам с последующей доочисткой, что приводит к резкому увеличению затрат и времени на очистку, а также площади очистных сооружений.
Из анализа следует, что при обессоливании сточных вод, в которых содержание анионов сильных кислот превышает 5 мг экв/кг, термическое обессоливание экономически выгоднее химического обессоливания [3]. Данную закономерность можно увидеть на рис. 1.
120
0
0 5 10 15 20 25 30
мг-эвк/кг (С/~ + ЗО^ )
Рис. 1. Сравнение затрат на химическое(1) и термическое (2) обес-соливание
Дополнительным плюсом к применению термического обессоливания по средствам использования выпарных аппаратов является возможность утилизации в них попутного нефтяного газа (ПНГ). Этот факт является весомым в силу вступления в силу ужесточающих мер согласно постановлению правительства «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках».
Документ устанавливает серьезное ужесточение мер по сжиганию ПНГ на факельных установках в размере не более 5 процентов от добытого объёма и штрафные санкции за сверхлимитные объёмы его сжигания [4].
Наиболее подходящие для выпаривания сточных вод испарительные установки условно можно разделить на поверхностные и контактные. В установках первого типа образуются отложения солей с соответствующим снижением плотности теплового потока и производительности установок. При этом неизбежны периодические остановки на чистку поверхности нагрева, снижающие технико-экономические показатели и усложняющие эксплуатацию установок. Степень концентрирования в них существенно ограничена из-за резкого увеличения отложений с ростом концентрации раствора [5].
Таким образом, оптимальным является применение контактной выпарной установки, а именно аппарата погружного горения (АПГ). Соответственно, для упаривания сточных вод ЭЛОУ была предложена схема с применением АПГ, которая позволит не только обессоливать воду, но и получать высококонцентрированный хлорид натрия. За счет использования теплоты уходящей парогазовой смеси будет создан еще и дополнительный источник горячего водоснабжения, как для хозяйственных нужд, так и для технологических нужд при добыче нефти.
Предложенная схема представлена на рис. 2.
Исходный раствор поступает в АПГ 2, где в процессе упаривания образуется насыщенный раствор и кристаллы ИаС1, которые вместе с концентратом направляются в отстойник 5. Здесь при охлаждении и некоторой выдержке происходит рост кристаллов, которые при достижении максимальных размеров выгружаются с помощью винтового шнека.
Вода в дымовую
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема извлечения солей из стоков ЭЛОУ:
1 — сборник исходных стоков; 2 — аппарат погружного горения; 3 — ак-руббер Вентури; 4 — циклон-каплеуловитель; 5 — отстойник-кристаллизатор; 6 — центрифуга; 7 — сборник фильтрата; 8 — насосы
Выгружаемая пульпа попадает в центрифугу 6 для выделения твердой фазы, а маточник поступает в сборник 7 для последующего упаривания в АПГ второй ступени [6].
Применение данной схемы позволит кардинально решить такие задачи как:
• Полностью прекратить сброс загрязненных сточных вод ЭЛОУ в природные водоемы;
• Сократить потребление свежей воды из природных источников;
• Эффективно утилизировать попутный нефтяной газ;
• Получить дополнительный источник горячего водоснабжения за счет использования вторичного энергоресурса теплоты уходящей парогазовой смеси;
• Снизить капитальные затраты на установку очистных сооружений;
Получить экономический эффект за счет реализации высококонцентрированного хлорида натрия [6].
Таким образом, на нефтегазовых месторождениях будут достигнуты ключевые требования энерго-ресурсосбережения, такие как эффективное использование топливно-энергетических ресурсов, максимальное использование вторичных энергоресурсов, а также рациональное использование водных ресурсов.
1. Защита биосферы от промышленных выбросов: учебное пособие / А. И. Родионов, Ю. П. Кузнецов, Г. С. Соловьев. — М.: КолосС: Химия, 2005. — 387 с.
2. Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения нефтью № 141776.
3. Вихрев В. Ф. Водоподготовка: учебное пособие / В. Ф. Вихрев, М. С. Шкроб. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1973. — 416 с.
4. Постановление правительства РФ от 08.01.2009 «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках».
5. Таубман Е.И. Термическое обезвреживание минерализованных промышленных сточных вод. — Л.: Химия, 1975. — 208 с.
6. Алабовский А.Н., Удыма П.Г. Аппараты погружного горения: учебное пособие для вузов — М.: Изд-во МЭИ, 1994. — 255 с.
7. Удыма П.Г. Аппараты с погружными горелками — 2-е изд., доп. и перераб. М: Машиностроение, 1973. — 271 с.
8. Афанасьев К.Ю. Вариант термического обезвреживания сточных вод водоподготовительной установки АЭС. // Известия вузов. Физика. 2012. №2/2. С. 148 — 150. ЕЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Чухарева Наталья Вячеславовна — кандидат химических наук, доцент, natasha@tpu.ru,
Афанасьев Кирилл Юрьевич — магистрант, afalina1@sibmail.com, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Институт природных ресурсов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
