CC BY
62
/ввм 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2017. № 2 (64)
УДК [628.32/.39:628.54]:665./.7
Р. А. Бурнашев, Н. Н. Артемьева, Ю. А. Максименко
ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
КАНАПИЗАЦИОННО-ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ОБЪЕМОВ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕШЛАМОВ
В контексте решения проблемы накопления нефтешлама в процессе эксплуатации нефтяных и нефтегазовых месторождений рассмотрен вопрос повышения эффективности очистки сточных вод канализационно-очистными сооружениями. Предложена модернизация устаревшей конструкции нефтеловушек и применение адсорбционного метода очистки. Внедрение новых технических решений позволит уменьшить объемы накопленных отходов.
Ключевые слова: утилизация нефтешламов, канализационно-очистные сооружения, нефтеловушки, адсорбционная очистка.
Введение
В процессе добычи полезных ископаемых, транспортировки энергоресурсов, производства и т. д. ежедневно выделяется большое количество отходов. Серьезный урон окружающей среде причиняют выделяемые, а также накопленные отходы производства (шлаки, шламы, жидкие, твердые). Современным предприятиям необходимо внедрять модернизированные технологические процессы, направленные на уменьшение выделения отходов производства, позволяющие перерабатывать отходы как вторичное сырье. Такие технические решения позволяют не только уменьшить объемы накопленных отходов, но и принесут эколого-экономический эффект.
Образование нефтешламов в процессе эксплуатации нефтяных и нефтегазовых месторождений неизбежно. Проблема создания высокоэффективных и экологически чистых технологий переработки и утилизации нефтешламов, а также их ликвидации весьма актуальна и требует оперативного решения.
Решение проблемы накопления нефтешламов выгодно не только экономически, но и экологически.
Результаты исследования и их обсуждение
Из проведенного нами анализа существующих в настоящее время различных технологических схем утилизации нефтешламов следует, что наиболее оптимальной представляется схема, представленная на рис. 1 (1 - приемные камеры станции предварительной очистки промыш-ленно-дождевых сточных вод № 1, № 2; 2 - нефтеловушки; 3 - распределительная чаша радиальных отстойников; 4 - радиальные отстойники; 5 - флотаторы; 6 - резервуары при производственном корпусе предочистки; 7 - резервуары накопления и хранения нефтепродукта; 8 - производственный корпус станции предочистки; 9 - реагентное хозяйство; 10 - преаэратор; 11 - емкости контроля; 12 - насосно-воздуходувная станция № 1; 13 - приемные камеры станции биохимической очистки; 14 - решетки дробилки; 15 - песколовки; 16 - радиальные отстойники; 17 - насосная станция сырого остатка; 18 - сборная чаша радиальных отстойников; 19 - окситенки; 20 - лоток Паршаля; 21 - резервуар сбора очищенных сточных вод; 22 - насосная станция; 23 - дождевые отстойники; 24 - дождевые емкости; 25, 26 - илоуплотнители; 27 - аэробные стабилизаторы; 28 - резервуары сбора; 29 - установка термической обработки осадка; 30 - площадки сестона; 31 - иловые карты; 32 - станция биогенных добавок; 33 - блок подсобных помещений; 34 - административно-лабораторный корпус).
В канализационно-очистные сооружения входят: станция предварительной очистки производственных сточных вод; блок подготовки производственных сточных вод; станция биохимической очистки смешанных сточных вод; станция очистки дождевых сточных вод; блок перекачки очищенных сточных вод; станция обработки осадка.
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Рис. 1. Технологическая схема канализационно-очистных сооружений
Объектом исследования являются канализационно-очистные сооружения, предназначенные для приема и очистки производственных, бытовых и дождевых сточных вод.
Анализ работы канализационно-очистных сооружений нефтеперерабатывающего завода выявил ряд узких мест.
1. В изначальной конструкции нефтеловушек предусмотрено использование механического скребка и нефтесборного лотка для сбора нефтешламов. В процессе эксплуатации было принято решение отказаться от механического скребка и осуществлять сбор нефтешлама нефтесборными лотками, которые установлены по всей длине нефтеловушки. В итоге сбор в нефтесборный лоток был осложнен в связи с высокой вязкостью нефтешлама, поэтому было принято решение разжижать и смывать нефтешлам технической водой, это экономически невыгодно в связи с увеличением затрат на воду.
Для решения этой проблемы мы предлагаем заменить горизонтальные нефтеловушки на многоярусные, т. к. они имеют меньшие габариты и более экономичны. Принципиальная схема многоярусной нефтеловушки представлена на рис. 2.
Рис. 2. Многоярусная нефтеловушка: 1 - подводящая труба; 2 - водораспределительная труба; 3 - нефтесборная труба; 4 - водораспределительное устройство; 5 - тонкослойный модуль; 6 - скребковый транспортер; 7 - отвод осветленной воды; 8 - гидроэлеватор; 9 - отвод осадка
ISSN1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2017. № 2 (64)
2. В настоящее время объем нефтешламов на станции предварительной очистки составляет 3500 т/год. Нефтешлам перекачивается на иловые карты, находящиеся на станции обработки осадка. Иловые карты были выделены под утилизацию нефтешлама с применением технологии детоксикации нефтешламов различными биопрепаратами. Но в процессе эксплуатации оказалось, что иловые карты непригодны для утилизации нефтешламов с использованием данной технологии и не соответствуют ее требованиям: во-первых, отсутствует аэрация, во-вторых, отсутствует механическое перемешивание, в-третьих, подача реагентов, работа биопрепарата осуществляется только в поверхностном слое, по этой причине утилизация нефтешлама затруднена.
Для устранения данного недостатка предлагается применить адсорбционную очистку. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95 %. Основным преимуществом адсорбционной очистки является возможность сорбции веществ из многокомпонентных смесей, в том числе из слабоконцентрированных сточных вод. Анализ конструкции адсорберов позволил выбрать наиболее эффективную конструкцию, а именно адсорбер с псевдоожиженным слоем сорбента. Принципиальная схема адсорбера с псевдоожиженным слоем приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема адсорбера с псевдоожиженным слоем сорбента: 1 - патрубок для подачи сорбента; 2 - патрубок для выпуска обработанной сточной воды;
3 - распределительная решетка; 4 - сгуститель сорбента; 5 - слив отработанного сорбента;
6 - центральная труба с диффузором; 7 - царга; 8 - патрубок для подачи воды; 9 - колонна
В качестве сорбентов применяются различные пористые и искусственные природные материалы: коксовая мелочь, зола, силикагели, торф, алюмогели, активные угли и пр. Наиболее эффективными и универсальными сорбентами являются активные угли различных марок. Преимуществом активных углей является слабое взаимодействие с молекулами воды и хорошее взаимодействие с органическими веществами. Активные угли должны быть относительно крупнопористыми, чтобы их поверхность была доступна для сложных и больших органических молекул. При малом времени контакта с водой они имеют высокую адсорбционную емкость, высокую селективность и малую удерживающую способность при регенерации.
Регенерация активного угля является важнейшей стадией процесса адсорбционной очистки. В результате десорбции перегретым или насыщенным водяным паром из угля извлекают адсорбированные вещества. Температура инертных газов составляет около 100-160 °С, а перегретого пара 250-350 °С.
Предлагаемые решения для ликвидации узких мест в рассматриваемой технологической схеме были подтверждены инженерными расчетами, включающими технологические параметры предлагаемых аппаратов.
-Ж
?
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Заключение
Таким образом, замена горизонтальных нефтеловушек на многоярусные и применение адсорбционного способа очистки позволят оптимизировать работу технологического процесса канализационно-очистных сооружений нефтеперерабатывающего завода. Такие технические решения способствуют решению проблемы складирования отходов на нефтеперерабатывающем заводе и принесут эколого-экономический эффект.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Белов П. С., Голубева И. А., Низова С. А. Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и газа. М.: Химия, 1991. 256 с.
2. Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтега-зопереработки и нефтехимии. М.: Недра, 2000. 677 с.
Статья поступила в редакцию 19.09.2017
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Бурнашев Руслан Александрович — Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; магистрант кафедры технологических машин и оборудования; [email protected].
Артемьева Наталья Николаевна - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры технологических машин и оборудования; [email protected].
Максименко Юрий Александрович - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; д-р техн. наук, доцент; зав. кафедрой технологических машин и оборудования; [email protected].
R. A. Burnashev, N. N. Artemieva, Yu. A. Maksimenko
OPTIMIZATION OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF THE SEWAGE TREATMENT PLANTS OF THE OIL REFINERY TO REDUCE THE OIL SLUDGE VOLUMES
Abstract. In terms of the problem of accumulating the oil sludge volumes during exploitation of oil and gas deposits there has been considered the question of increasing efficiency of wastewater treatment by means of sewage treatment plants. Modernization of the obsolete design of oil traps and the use of an adsorption purification method have been proposed. Implementation of new technical solutions will reduce the volume of accumulated wastes.
Key words: oil sludge accumulation, sewage treatment facilities, oil traps, adsorption refining.
REFERENCES
1. Belov P. S., Golubeva I. A., Nizova S. A. Ekologiia proizvodstva khimicheskikh produktov iz uglevo-dorodov nefti i gaza [Ecology of manufacturing chemical products from oil and gas hydrocarbons]. Moscow, Khimiia Publ., 1991. 256 p.
2. Skoblo A. I., Molokanov Iu. K., Vladimirov A. I., Shchelkunov V. A. Protsessy i apparaty neftegazopere-rabotki i neftekhimii [Processes and mechanisms of oil and gas processing and petrochemistry]. Moscow, Nedra Publ., 2000. 677 p.
The article submitted to the editors 19.09.2017
ISSN 1812-9498. BECTHHK ATTY. 2017. № 2 (64)
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Burnashev Ruslan Aleksandrovich - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Master's Course Student of the Department of Technological Machines and Equipment; [email protected].
Artemieva Natalia Nikolaevna - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department of Technological Machines and Equipment; [email protected].
Maksimenko Yuriy Aleksandrovich - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor; Head of the Department of Technological Machines and Equipment; [email protected].
