CC BY
16
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
141
2. Концепция социально-экономического развития России до 2020 года, М., 2008г.;
3. Махова Н.В. «Внутренний туризм в России» - Туристический портал // http: www.tourprom.ru;
4. Тимофеева А.А. «Экономика туризма» // Федеральный научно- практический журнал // туризм: право и экономика №3, М., 2014г.;
5. Федеральная служба государственной статистики //http: www.gks.ru;
6. http://www2.unwto.org.
ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕШЛАМОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОДЫ И КЕРОСИНА
Каримов Айрат Габдулхамитович
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань Курангышев Анрей Вячеславович
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань Шабров Игорь Сергеевич
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты численных и экспериментальных исследований обработанного нефтешлама с применением растворителя вода и керосин, получена очищенная земля и дистиллированная вода. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных по расчетам затрат и эксплуатации.
ABSTRACT
The paper presents results of numerical and experimental studies of cultivated land, and water to produce clean earth and distilled water. 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 on 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.
Переработка твердых нефтешламов - углеводородных продуктов (нефтесодержащих) основана на облучении загрязненной нефтью земли СВЧ энергией в результате чего легкие фракции освобождаются с водонефтяной эмульсией. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температуры с помощью постоянной мощности работы магнетрона в интервалы вре-мени(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
Рис. 1 - Лабораторный микроволновый комплекс, 3D обзор
142
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
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 нефтешлама 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. 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 при котором скорость нагрева осуществляется в пределах 7-10°С/мин [6].
Это необходимо 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) рисунок 2, и сам процесс оказывается неконтролируемым, вследствие крайне высокой температуры паров и недостаточно низкой температуры охлаждающей камеры.
Рис. 3 - Битумизация
Оптимальной нами считается следующая методика: разогрев происходит в три этапа. В первом происходит прогрев до температуры 50-60°С. Во втором этапе прoгрев до 110°С и в третьем до 146°С, в этапах для которых характерно превышение температуры из указанного диапазона, применяется уменьшение мoщности, 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 круглодонную колбу смотрите рисунок 1.
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 нефте-
продуктовую 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 [5]. 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.
Эксперимент №1, количество повторов 3.
Дано: масса нефтешлама 100гр.
Рис. 4 - Исходный нефтешлам
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
143
Масса растворителя - воды 62гр.(20мл.) Проведя ряд опытов было установлено что при доЧастота генератора 2450 ± 50 МГц бавлении на 100гр. нефтешлама воды более чем 20мл. ве-
Максимальная мощность СВЧ сигнала 700 Вт дет к замедлению опыта, приемлемый объем воды состав-
ляет от 10-20мл..
Порядок эксперимента:
Табл. 1
Значение мощности магнетрона
Номер эксперимента Р(мощность),% ^время), сек Т(темпе-ратура), °С Примечание
1. 30 900 25
2. 50 900 34
3. 70 900 47
4. 70 900 55
5. 70 900 60
6. 70 900 69
7. 70 900 70
8. 70 900 75
9. 70 900 77 появился слабый дым
10. 70 900 80
11. 70 900 85
Результат:
Рис. 5 - Выходной продукт - отстойник(растворитель вода).
Масса нефтешлама 86гр;
Масса приемника (без учета массы колбы, с водно-нефтянной эмульсией) - 74гр.(21гр. углеводородного сырья)
На рисунке 5 видно что водонефтяная эмульсия и парафины отделены, жидкость прозрачная, углеводородное сырье плотное, комкообразное.
Эксперимент №2, количество повторов 3.
Дано: масса нефтешлама 100гр;
Масса растворителя - керосин 100гр.
Проведя ряд опытов было установлено что для полного выпаривания керосина необходимо держать температуру в реакторе от 75-200°С.
Порядок эксперемента:
Табл. 2
Значение мощности магнетрона
Номер эксперимента Р(мощность),% ^время), сек T (темпе-ратура), °С Примечание
1. 30 900 25
2. 50 900 45
3. 70 900 60
4. 70 900 80
5. 70 900 97
6. 70 900 149
7. 70 450 196 белый дым общий
8. 50 900 189 дым отсутствует
9. 70 900 200 белый дым общий
10. 60 900 180
11. 70 900 187
Результат:
Масса нефтешлама 73.7гр;
Масса приемника (без учета массы колбы) -102.4гр. углеводородного сырья.
Вывод: При добавлении воды, проводя 11 этапов переработки, получаем порошкообразную смесь в круглодонной колбе, тот же результат мы получили с использо-
ванием керосина, однако использую керосин мы молу-чаем углеводородное сырье с массой 102,4 гр., а и использованием воды 12 гр.
В данной работе исследовалось влияние температуры обработки на изменение реологических свойств образцов нефтяного шлама, были выявленные точки максимума и минимума и предложены соответствующая методика, при обработке электромагнитными полями СВЧ диапазона.
144
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Рис. 6 - Выходной продукт - отстойник (растворитель керосин).
Рис. 7 - Исходный продукт
Список литературы
1. Зуев О. Ю. Исследование процессов переработки твердого нефтешлама с применением растворителей: бакалаврская работа, Казань, 2015.
2. Зоркин Е.М. Способ обработки нефтешлама: пат. 2 396219 С1 Рос. Федерация. № 2008147031/15; за-явл. 28.11.08; опубл. 10.08.10, Бюл. №22. 9 с.
3. 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 «Прессслужба Минприроды России». М., 2014. URL: http://www.mnr.gov.ru/news/detail.php?ID=134377& sphrase_id=536093 (дата обращения: 16.05.2014)
4. Миннигалимов Р. З. Разработка технологии переработки нефтяных шламов с применением энергии
ВЧ и СВЧ электромагнитных полей: диссертация на соискание доктора технических наук, Уфа, 2011.
5. 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.
6. 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.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ НЕФТЕШЛАМОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРИТЕЛЯ КЕРОСИН
Каримов Айрат Габдулхамитович
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань Курангышев Анрей Вячеславович Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань Шабров Игорь Сергеевич
Студ. 3-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты численных и экспериментальных исследований обработанного нефтешлама с применением растворителя керосин, получена очищенная земля и дистиллированная вода. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных по расчетам затрат и эксплуатации.
ABSTRACT
The paper presents results of numerical and experimental studies of cultivated land, and water to produce clean earth and distilled water. 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 on 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.
Предлагаемый метод очистки земли от углеводородных продуктов (нефтесодержащих) основан на облучении загрязненной нефтью земли с использованием СВЧ энергии в результате чего легкие фракции освобождаются с дистиллированной водой. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температурs с помощью увеличения длительности импульсов работы
магнетрона и времени на каждый этап, впоследствии, объединенная фракция разлагается и на выходе установки мы получаем воду и легкие фракции нефти.
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
