CC BY
84
УДК 665.6
А. Г. Сафиулина, И. Ш. Хуснутдинов, А. З. Бакирова,
Р. Р. Заббаров, С. И. Хуснутдинов
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛУПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ПО УТИЛИЗАЦИИ
ЖИДКИХ НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Ключевые слова: обезвоживание, эмульсия, моделирование, установка.
Проведено моделирование полупромышленной установки по обезвоживанию жидких нефтяных шламов термомеханическим методом с привлечением пакета программ CADWorx.
Keywords: dehydration, emulsion, modeling, plant.
Modeling of sub-commercial-scale plant for dehydration of liquid oil wastes by thermomechanic method in CADWorx software package was carried out
Введение
Нефтесодержащие отходы и нефтепродукты являются одним из основных загрязнителей окружающей среды. Они образуются при добыче, подготовке и транспортировке сырой нефти и продуктов ее переработки, эксплуатации различных машин и механизмов, авариях транспорта, очистке емкостей. Одним из источников жидких нефтешламов являются очистные сооружения [1].
Сейчас в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий только по РФ уже накоплены сотни миллионов тонн нефтешламов. Это представляет реальную угрозу экологического загрязнения почв, подземных вод, рек и морей в зонах их складирования.
Очевидно, что все сложности, возникающие при переработке нефтешламов, обусловлены, в большинстве случаев, неоднородным поликомпонентном составом этих смесей: в них присутствуют нефть, вода, нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны и ионы металлов, различные механические примеси, иногда даже радиоактивные элементы. Унифицированного способа переработки нефтешламов нет, однако любая технология базируется на 2-х последовательных этапах: предварительная подготовка (обезвоживание) и непосредственно переработка [2].
Однако, традиционные методы обезвоживания (физические, физико-химические, химические, биологические методы) характеризуются низкой эффективностью, поскольку жидкие нефтяные отходы представляет собой высокоустойчивую водонефтяную эмульсию [3,4].
Способ обезвоживания. Моделирование процесса
Одним из возможных путей подготовки и переработки представленного сырья является испарение водной фазы водонефтяной эмульсии [5], при котором на кипящую эмульсию накладывается механическое воздействие (термомеханический способ).
На начальном этапе была разработана математическая модель, позволяющая определить условия стабилизации процесса термомеханического обезвоживания высокоустойчивых эмульсий.
Далее была рассчитана и спроектирована опытная установка термомеханического обезвоживания с привлечением пакета приложений CADWorx, основны-
ми компонентами которого являются приложения P&ID (разработка технологической схемы установки) , EQUIPMENT (разработка трехмерных моделей аппаратов), PLANT (создание металлоконструкций и обвязка технологическими трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой), отвечающие современным мировым требования по оформлению и содержанию документации.
Технологическая схема установки представлена на рис.1.
Рис. 1 - Технологическая схема термомеханического обезвоживания жидких нефтешламов
Необходимость в трехмерном проектировании установок обусловлена тем, что 3D-модель значительно способствует комплексному восприятию объемов и видов работ, предъявляемых строительно-монтажным организациям, и ускоряет их проведение.
Трехмерная модель полупромышленной установки обезвоживания жидких нефтешламов приведена на рис.2.
Технологический процесс сводится к следующим стадиям. Эмульсия из сырьевой емкости поз.2 насосом перекачивается в реактор поз.1, где она нагревается до 120°С в результате циркуляции в рубашке реактора теплоносителя с температурой 140-200°С. В реакторе дополнительно установлено перемешивающее устройство. Наблюдается испарение воды и низкокипя-
щих углеводородных фракций, которые в дальнейшем конденсируются в конденсаторе-холодильнике поз. 4 и разделяются в емкости поз. 3 на углеводородную фракцию и воду. Обезвоженный продукт откачивается из куба реактора насосом через холодильник поз.5 и выводится из установки в товарную емкость.
Рис. 2 - Модель полупромышленной установки термомеханического обезвоживания: 1- аппарат с мешалкой, 2 - сырьевая емкость, 3 - сепаратор, 4 -конденсатор-холодильник, 5 - холодильник, 6 - насосы, 7 - установка для нагрева теплоносителя
На основе разработанного проекта и рекомендаций по оптимальным режимам работы, сформулированным в математической модели, была изготовлена и смонтирована полупромышленная установка.
Заключение
В ходе данной работы были приведены расчет и моделирование обезвоживания жидких нефтяных шламов термомеханическим методом. На базе программы CADWorx была создана технологическая схема процесса и трехмерная модель полупромышленной установки.
Литература
1. Мазлова Е.А., Мещеряков С.В. Проблемы утилизации нефтешламов и способы их переработки. - М.: Ноосфера, 2001, 56 с.
2. Шламы нефтяные [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://neftegaz.ru/en/tech_library/view/4217 , свободный;
3. Р.Р. Заббаров, И.Ш. Хуснутдинов, А.Г. Ханова, Вестник Казанского технологического университета, 9, 222-223 (2011);
4. Р.Р. Заббаров, И.Н. Гончарова, Вестник Казанского технологического университета, 4, 248-249 (2013);
5. Пат. РФ 2417245 (2011);
© А. Г. Сафиулина - асс., асп. каф. ТООНС КНИТУ, [email protected]; И. Ш. Хуснутдинов - д.т.н., проф. той же кафедры, [email protected]; А. З. Бакирова - магистр КНИТУ; Р. Р. Заббаров - к.т.н., доц. каф. ТООНС КНИТУ, [email protected]; С. И. Хуснутдинов - студ. КНИТУ.
