CC BY
49
- организация в республике производства полимерной продукции с высокой добавленной стоимостью;
- ускорение процессов интеграции научной, образовательной и производственной деятельности;
- формирование опережающего научно-технологического задела в области получения из полимеров и эластомеров продукции со специальными свойствами;
- стимулирование внедрения в производство новых технологий, созданных с привлечением бюджетных средств;
- создание R&D центра на базе интегрированного газохимического комплекса в Атырауской области;
- повышение конкурентоспособности продукции интегрированного газохимического комплекса в Аты-рауской области;
- содействие развитию малых форм технологического предпринимательства в области переработки полимерной продукции.
По итогам реализации проекта «Системный анализ и прогнозирование в сфере науки и технологий» (форсайт-ные исследования)» в качестве перспективных для проведения НИОКР в Казахстане на период до 2030 года в области химии и химических технологий были определены следующие направления: наноматериалы и нанотехноло-гии, композитные материалы, функциональные материалы, полимерные материалы со специальными свойствами, каталитические системы и технологии, мембранные технологии, технологии получения агрохимических веществ пролонгированного действия и материалы многоцелевого назначения на основе природного сырья и техногенных отходов.
На основе результатов данных работ был сформирован перечень ключевых продуктов и услуг, определены
технологии их получения, а также тематики научных исследований, необходимые для разработки данных технологии.
Заключительным этапом проведения системного анализа и прогнозирования в сфере науки и технологий в области химической промышленности стала разработка шести дорожных технологических карт: «Комплексная переработка углеводородного сырья, «Новые материалы для химизации сельского хозяйства и средств защиты растений», «Функциональные материалы», «Мембранные технологии и сорбенты», «Наноматериалы и нанотехноло-гии» и «Фитопрепараты на основе растительного сырья».
Таким образом, проводимая в Казахстане работа по использованию метода Форсайт в качестве инструмента технологического предвидения позволила заложить основы для научно-технологического развития отечественной химической промышленности на период до 2030 года.
Список литературы:
1. Гапоненко Н.В. Форсайт: теория, методология, опыт. М.: Юнити, 2008.- 232 с.
2. Дзекунов В., Шевченко Е., Жактаева Р. Развитие химической промышленности с использованием метода Форсайт, Промышленность Казахстана. -2013, № 4, с. 14 - 21.
3. Дзекунов В., Мейрманова А. Казахстан: долгосрочный прогноз научно-технологического развития химического комплекса с использованием метода Форсайт, Вестник химической промышленности. -2013, № 4, с. 50 - 58.
4. Дзекунов В., Увалиев Т., Мейрманова А. Исследование перспектив развития нанотехнологий в мире и Казахстане на основе метода Форсайт, Промышленность Казахстана. - 2013, № 3, с. 34 - 40.
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СРЕД ОТ НЕФТЯНЫХ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Мырзалиева Сауле Керчаизовна
д. х.н., профессор кафедры химической технологии переработки нефти и газа, Казахского национального технического университета, имени К.И.Сатпаева, г.Алматы
Чугунова Нина Ивановна
к. х.н., доцент кафедры химической технологии переработки нефти и газа, Казахского национального технического университета, имени К.И.Сатпаева, г.Алматы Керимкулова Айгуль Жадраевна к. х.н., доцент кафедры химической технологии переработки нефти и газа, Казахского национального технического университета, имени К.И.Сатпаева, г.Алматы
Около 3% добываемой нефти попадает в окружающую среду на этапах ее добычи, транспортировки, хранения и распределения. Большое количество нефтепродуктов поступает в поверхностные воды со сточными водами предприятий нефте -добывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической промышленности и других отраслей, с хозяйственно-бытовыми стоками, водного и наземного транспорта. В условиях города большую долю составляют локальные загрязнения нефтепродуктами.
Целью наших исследований является разработка технологии комплексной очистки сточных вод от нефтяных загрязнений с использованием сорбентов природного
происхождения. Технология должна обладать следующими преимуществами: простота реализации, возможность регенерации сорбентов, экологическая безопасность процесса очистки.
Сорбционные методы относят к наиболее эффективным для глубокой очистки вод от растворенных органических соединений. Сорбционная очистка используется самостоятельно или совместно с другими методами предварительной и глубокой очистки сточных вод. Преимуществами этих методов является возможность адсорбции веществ из многокомпонентных смесей а также для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ
с последующей их утилизацией и использованием очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.
В качестве сорбентов применяют природные материалы, отходы некоторых производств, активные угли и синтетические сорбенты. Поэтому сейчас одним из актуальных направлений можно считать создание высокоэффективных и сравнительно недорогих сорбентов на базе вторичного растительного сырья, изучение их физико-химических характеристик, изучение возможности использования микроорганизмов на растительных адсорбентах на стадии доочистки.
Новым решением в наших исследованиях является безреагентная физико-химическая обработка природных материалов (отходы переработки сельскохозяйственных продуктов, отходы деревообрабатывающих предприятий) для получения нефтяных сорбентов. Для производства нефтяных сорбентов наиболее привлекательными являются естественное органическое сырье и отходы производства растительного происхождения. Они, как правило, являются органической частью экосистем. Поэтому сорбенты на их основе в наибольшей степени соответствуют экологическим требованиям. Сорбенты природного происхождения пригодны для процессов водоподготовки и очистки сточных вод от органических веществ и нефтепродуктов средней и высокой молекулярной массы. Перспективными сорбентами нефтепродуктов являются сорбенты на основе шелухи зерновых культур, риса, ячменя, пшеницы. Их действие оказывается особенно эффективно при сборе тяжелых нефтяных фракций. Такие сорбенты перспективны также для извлечения примесей и загрязнений ионного характера из растворов, природных и сточных вод, жидких радиоактивных отходов, извлечения и концентрирования ионов тяжелых и радиоактивных металлов (например, урана, цезия, мышьяка, хрома, марганца, стронция, циркония и др.)
Главными достоинствами природных сорбентов являются экологическая чистота, широкая сырьевая база, высокая гидрофобность и нефтеемкость при сравнительно низкой стоимости.
Биологическую очистку сточной воды целесообразно проводить путем ее интенсивной аэрации в аэротен-ках. Интенсивность аэрации, как известно, при использовании микроорганизмов является существенным признаком в процессе очистки сточных вод. Поэтому при переходе на локальную очистку мы руководствовались определением интенсивности аэрации.
Использование в процессе локальной очистки сточных вод микроорганизмов иммобилизованных на различных носителях позволяет за сравнительно короткий промежуток времени добиться высокой степени биодеструкции (95,4-99,8 мас. %) Загрязняющих веществ, представляющих собой различные углеводороды и их производные [1, с.94].
При регенерации отработанного сорбента из него извлекается собранный нефтепродукт, который может
быть направлен на переработку или утилизируется. Отработанный сорбент без регенерации может быть использован в производстве новых материалов функционального назначения. Во время добычи, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов, промежуточных и побочных продуктов происходит неизбежное загрязнение используемой воды углеводородами, твердыми частицами металлов и другими компонентами. Основными загрязнителями, присутствующими в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов являются нефтепродукты, взвешенные вещества, соли, органические соединения, фенолы, аммонийный азот, растворенный сероводород.
Особенностью предприятий нефте перерабатывающей и нефте химической промышленности является то, что сточные воды образуются, как правило, не от изолированных производственных процессов или агрегатов, а являются совокупностью потоков собираемых от предприятия в целом.
В зависимости от источников образования сточные воды нефтяной отрасли подразделяют на следующие группы [2, с.21]:
1. Нейтральные нефтесодержащие сточные воды. К ним относятся сточные воды, получающиеся при конденсации, охлаждении и водной промывке нефтепродуктов (кроме вод барометрических конденсаторов АВТ), после очистки аппаратуры, смыва полов помещений, от охлаждения втулок сальников насосов, дренажные воды из лотков технологических аппаратов, а также ливневые воды с площадок технологических установок.
2. Солесодержащие сточные воды (стоки ЭЛОУ) с высоким содержанием эмульгированной нефти и большой концентрацией растворенных солей (в основном хлористого натрия). Они поступают от электрообессоливающих установок и сырьевых потоков. К ним относятся дождевые воды с территории указанных объектов. Содержание солей в водах этой группы зависит главным образом от качества нефтей, поступающих на переработку.
3. Сернисто-щелочные сточные воды получаются при защелачивании светлых нефтепродуктов и сжиженных газов.
4. Кислые сточные воды с установок регенерации серной кислоты образуются в результате неплотностей соединений в аппаратуре, потерь кислоты из-за коррозии аппаратуры.
5. Сероводородсодержащие сточные воды поступают в основном от барометрических конденсаторов смешения установок АВТ, каталитического крекинга, замедленного коксования, гидроочистки и гидрокрекинга.
О значительной экологической нагрузке, оказываемой процессами нефтепереработки на состояние водных объектов, свидетельствуют данные табл. 1, где приводятся характерные нормы расхода охлаждающей воды и отведения сточных вод для нефтеперерабатывающих заводов без учета ТЭЦ.
Таблица 1
Профиль завода
Расход воды, м3/т
оборот
свежей
Потери воды
Количество сточных вод, выпускае-_мых в водоем, м3/т_
Загрязненных
Условно чистых
всего
Топливного профиля с неглубокой схемой переработки нефти То же, с глубокой схемой переработки
Топливно-масляного профиля с неглубокой схемой переработки нефти
То же, с глубокой схемой переработки
17,20 40,60
41,20 68,50
1,28 1,78
2,76 4,88
0,77 0,86
1,00 2,05
1,15
1.19
1.20 2,57
0,45 0,50
0,49 0,54
1,60 1,69
1,69 3,01
Скорость накопления нефтепродуктов в результате техногенного загрязнения в водных и почвенных экосистемах далеко опережает скорость их биодеградации естественным путем, а существующие технологии не позволяют справляться с такими загрязнениями быстро и эффективно. Перспективным направлением интенсификации процессов биологической очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые и токсичные вещества является биосорбционный метод, которого, суть которого заключается в использовании высоких концентраций биомассы на носителе. В данном случае сорбент выполняет двойную функцию: во- первых, является носителем иммо-билизо ванных микроорганизмов; во-вторых, благодаря его большей сорбционной емкости обеспечивается быстрая адсорбция токсичного субстрата. Замена свободно культивируемых клеток на иммобилизованные избавляет от необходимости регулярного наращивания биомассы [3, с.414]. Нами проведена иммобилизация микроорганизмов на некоторых твердых адсорбентах природного происхождения различными способами: нанесения на воронке, с перемешиванием и статическим способом. Установлено, что способ нанесения в воронке является оптимальным, обеспечивая наибольшее значение относительной массы адсорбированных бактерий.
Одним из важнейших аспектов защиты экологической чистоты гидросферы от деятельности предприятий нефтеперерабатывающей промышленности является вопрос совершенствования структуры водопотребления и водосброса. Поэтому очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов в нашей республике является одной из безотлагательных задач [4, с.47]. В связи с высокими издержками эксплуатации морально и физически устаревшего оборудования применяемого в переработке нефти, увеличением уровня добычи и переработки нефти, высокими расходами на обращение с отходами, ростом цен на дорогостоящие очистные сооружения и недостаточной степенью очистки сточных вод, а также не менее важной проблемой энергосбережения возникла потребность в изыскании экономичных и рациональных приемов очистки сточных вод для достижения высоких степеней очистки.
В настоящее время отсутствует система комплексной очистки сточных вод с высокой степенью очистки, способной снизить в значительной мере сбросы загрязняющих веществ со сточными водами. Предлагаемая технология позволит снизить сбросы загрязняющих веществ: нефтепродукты не более, мг/л - 0,2; фенол не более, мг/л - 0,09; взвешенные частицы, не более, мг/л - 20; хлориды (по С1-), не более, мг/л - 600; сульфаты (по SO4--) не более,
мг/л - 450; ПАВ, не более, мг/л - 0,4. Исследования проводились на моделях сточных вод нефтяной отрасли, которые трудно поддаются очистке традиционными способами. Повышение степени извлечения загрязняющих компонентов достигается за счет внедрения разработанных экономичных и высокоэффективных способов сорб-ционной очистки исследуемых объектов.
Современные нефте перерабатывающие предприятия остро нуждаются в методологии оценки состояния отрабатываемых сточных вод, решении проблем их очистки и перспектив развития данного направления на основе прогнозирования и управления. Это требует постановки задачи о необходимости теоретических и практических разработок, обеспечивающих практическую реализацию организационных инноваций, предназначенных для адаптации решаемых проблем в области очистки сточных вод данной отрасли. Отрасль продолжает динамичное развитие, но важной проблемой для казахстанских нефтеперерабатывающих заводов была и остается технологически устаревшее оборудование и как результат, низкая глубина переработки нефти, низкое качество продукции и внушительные затраты на очистку сточных вод, применяемых в производстве и переработке.
Разработка приоритетных принципов формирования и синтеза экологически безопасных и энергосберегающих технологий обезвреживания жидких отходов, обеспечивающих минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду - одна из приоритетных задач современной экономики.
По соотношению «цена/нефтеемкость», определяющему экономическую эффективность применения технологии и новые подходы к организации энерго- и ресурсосберегающих способов очистки сточных вод будут способствовать значительному оздоровлению экологической обстановки нефтегазоносных и нефтеперерабатывающих регионов Казахстана.
Литература.
1. А.Е.Кузнецов и др. Прикладная экобиотехнология -М: БИНОМ, 2012.-485с.
2. А.В.Артемьев, А.В.Пинкин.Сорбционные технологии очистки воды от нефтяных загрязнений. // Вода:химия и экология. №1, июль 2008г.,с. 19-25.
3. Ю.В.Воронов.Водоотведение и очистка сточных вод - М.2009.-760с.
4. С.К. Мырзалиева Очистка сточных вод предприятий пищевой отрасли с использованием природных сорбентов. Материалы Всероссийской конференции «Актуальные проблемы синтеза нанопористых материалов, химии поверхноти и адсорбции» Санкт-Петербург, 16-20 июня, 2014 года.
