CC BY
12
The following technique is considered to be optimal the warming up has three stages:
• below 50-60° C;
• below 110° C;
• below 146° C.
If the temperature is higher than an established range, the power reduction is applied according to technical regulations [4]. But conversely if the temperature is less than an established range, the power increase is established.
Г X
Figure 3. The final product.
Figure 2 demonstrates a schematic diagram of a laboratory setup. The total length of an installation is 1.14 meters. To collect petroleum products obtained the syringes of large volume are used. Figure 3 shows the final product[3, p. 399-401].
It should be noted that the product consists of water, light and heavy fractions which must be properly separated to obtain a desired result. The economic benefit estimated as the cost of electric energy saved (energy benefit multiplied by the corresponding tariff) minus operating expenditures and depreciation is $ 20 per barrel.
Thus, it can be seen that the primary purpose of our research being application-oriented (to restore wild flora), it is clear the obtained product is not able to enter into competition on the oil market[4, p. 9].
References
1. 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.
2. 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 «Пресс-служба Минприроды России». М., 2014. URL: http://www.mnr.gov.ru/news/detail.php?ID=134377& sphrase_id=536093 (дата обращения: 16.05.2014)
3. 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.
4. Способ обработки нефтешлама: пат. 2 396219 С1 Рос. Федерация. № 2008147031/15; заявл. 28.11.08; опубл. 10.08.10, Бюл. №22. 9 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ НЕФТЕШЛАМОВ
С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
Зуев Олег Юрьеви, Каллаур Валентин Олегович Сафин Булат Галимзянович
Студ. 4-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань
АННОТАЦИЯ
Целью данного практического исследования является метод очищения земли более экологическим и экономным способом. Полученный выходной продукт - углеводородное сырье состоит из легких и тяжелых фракций нефти. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных видов энергии переработки нефтешлама по расчетам затрат и эксплуатации.
ABSTRACT
The aim of this practical research is the method ofpurification of the earth is more ecological and economical way. The output that the product is hydrocarbon feedstock consists of light and heavy fractions of oil. 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 types of energy of processing oil sludge according to 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.
В настоящее время экологическая ситуация в нефтедобывающей отрасли такова что становиться актуальным вопрос об охране окружающей среды. В частности существует проблема загрязнение земли нефтью. Проведенные анализы техногенеза, мест нефтедобычи и объектов на элементы природной среды показал, что технологические объекты разработки нефтедобывающих месторождений оказывают негативное влияние на все элементы природной среды в особенности на почву, растительность и животный мир. Основную экологическую опасность представляют аварийные ситуации, связанные с взрывопожаробезопасностью и разливами жидких угле-водородов[1].
По данным Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. (МПР) и региональному отделению[2] (РО) "Гринпис", потери нефти и нефтепродуктов за счет аварийных ситуаций колеблются от 17 до 20 млн. т. ежегодно, что составляет около 7% объемов добываемой в России нефти. При стоимости 1 т нефти 65-70 долл. ущерб экономике России, не считая экологического, составляет 1,1-1,2 млрд. долл. Ежегодно происходит более 60 категоризированных аварий, а с учетом промысловых эта цифра возрастает до 20 тыс. случаев с соответствующими экологическими последствиями. Республика Татарстан относится к числу наиболее загрязненных нефтью регионов РФ, что связано, главным образом, с аварийными прорывами трубопроводов. Количество прорывов и утечек достигает огромных размеров - 10-15 тыс. случаев ежегодно. На загрязненных участках урожаи сельскохозяйственных культур резко снижены или полностью отсутствуют. Кроме того, при загрязнении почв нефтью (за-мазучивание) снижение плодородия почвы и гибель растений происходят из-за высокой фитотоксичности легких фракций нефти и ухудшения свойств замазученной почвы в результате обволакивания почвенных частиц тяжелыми фракциями. Причиной утраты плодородия почв при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами являются насыщение почвенно-поглощающего комплекса натрием (солонцевание) и накопление в почве избыточного количества водорастворимых солей (засоление). Наибольшей экологической проблемой является разрушение почвенного покрова в юго-восточных районах РТ, где как раз бурно развита нефтедобыча. Загрязненные участки чаще всего имеют сравнительно небольшую площадь, но они разбросаны по сельскохозяйственным угодьям. Наибольшие размеры имеют засоленные участки, которые образуются под действием нефтепромысловых сточных вод - от 5 до 10 га, иногда 15-30 га. Средние размеры за-мазученных участков примерно в 5-10 раз меньше площадей засоленных и 2-3 раза почв смешанного типа загрязнения (почва одновременно загрязнена и нефтью, и нефтепромысловыми сточными водами).
Переработка твердых нефтешламов - углеводородных продуктов (нефтесодержащих) основана на облучении загрязненной нефтью земли СВЧ энергией в результате чего легкие фракции освобождаются с водно-нефтянной эмульсией. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температуры с помо-
щью постоянной мощности работы магнетрона в интервалы времени (увеличения длительности импульсов работы магнетрона) и времени на каждый этап, впоследствии, после чего длительность импульса снова увеличивалась и это значение оставалось неизменным во втором интервале времени, таких этапов шесть, и главных из них три. Объединенная фракция разлагается и на выходе установки мы получаем воду и легкие фракции нефти. Применение растворителей такие как вода и керосин, позволяет вытравливать в жидкую фазу нефтепродуктовую составляющею нефти и чем выше температура, тем больше реакция замещения. Проникающая внутрь нефтеш-лама микроволновая СВЧ энергия связывает между собой диполные молекулы воды, нагревая компоненты углеводородов отделяет их от земли, тем самым уменьшая её загрязнение. Данная процедура в простонародье называется перегонкой. Перегонка является одним из наиболее распространенных методов разделения однородных смесей, состоящих из двух или большего числа компонентов. Разогревая нефтешлам происходит изотермическая реакция замещения, в результате чего осуществляется замена одного атома или группы атомов в исходной молекуле (субстрате) на другие атомы или группы атомов. Повышая температуру, атомы углеводородов высвобождаются и на выходе мы получаем углеводородное сырье.
В условиях когда загрязнение земли, водоемов и рек углеводородными продуктами приобретает глобальный характер, не многие могут предложить уникальный метод, при котором будет и польза и выгода. Данный метод прост, не требует значительных затрат и больших по объему предприятий, достаточно лишь питание электричеством.
Рассмотрим предлагаемый метод подробнее. После многочисленных практических исследовании, установлено, что требуется выбирать оптимальный режим работы - второй, (при этом скорость нагрева осуществляется в пределах 7-10°С/мин) указанный на графике (рис.1):[3]
Эти данные необходимы для того, чтобы получить полный прогрев без ущерба технологическому процессу и разницы температуры колбы и отхода. 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 -увеличение мощности генератора. Тем самым достигается оптимальное режим прогрева и контролируемый процесс облучения. Выбрав оптимальный режим прогрева, помещаем нефтешлам в колбу (4) рис.2. На рисунке 2, показана структурная схема лабораторной установки. Общая длина установки составляет- 1,14 метра.[2, 3]
Рис. 1. Режим работы генератора
f- 8
Рис. 2. Структурная схема лабораторной установки: 1 - СВЧ генератор;2-соединительный волновод; 3- резонаторная камера(реактор);4 - круглодонная колба; 5 - насадка Вюрца;6-конденсатор-холодильник(обратный); 7,8-датчики температуры на решетки Брэгга; 9 -аллонж;10-приемник, 11-компьютер; 12 - охлаждающий поток воды.
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.
Следует отметить и то, что продукт на выходе состоит из водно-иловой суспензии, легких и тяжелых фракций и замазученного остатка. Способ обработки нефтешлама заключается в его подогреве, изотермическому разделению т.е. разделению на твердую, водную и нефтепродуктовую фазы СВЧ энергией, нагретым до температуры 60-200°С. Далее выходной продукт попадает в отстойник (круглодонную колбу, изготовленную из кварцевого стекла, пропускающего энергию СВЧ излучения), 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.[4] 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. 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.
2. 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 «Пресс-служба Минприроды России». М., 2014. URL: http://www.mnr.gov.ru/news/detail.php?ID=134377& sphrase_id=536093 (дата обращения: 16.05.2014)
3. 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.
4. Способ обработки нефтешлама: пат. 2 396219 С1 Рос. Федерация. № 2008147031/15; заявл. 28.11.08; опубл. 10.08.10, Бюл. №22. 9 с.
