ПРОБЛЕМА РАЗДЕЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «IN SITU» ISSN 2411-7161 № 4-2017 ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Макулова Алёна Андреевна

магистрант 2 курса, кафедра «ХТиПЭ», СамГТУ, г. Самара, РФ E-mail: alenamakulova94@mail.ru Копнина Алина Юрьевна к.х.н., доцент кафедры «ХТиПЭ», СамГТУ, г. Самара, РФ E-mail: alina-kopnina@yandex.ru Жиляева Наталья Павловна бакалавр 4 курса, кафедра «ХТиПЭ», СамГТУ, г. Самара, РФ E-mail: zhilevan@mail.ru

ПРОБЛЕМА РАЗДЕЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Аннотация

В статье рассмотрены проблемы утилизации трехфазных эмульсий на основе масляных конденсатов. Предложены способы разделения таких отходов с возможностью получения целевых продуктов: вода, масла. Представлены результаты экспериментов, подтверждающих возможность внедрения предлагаемых технологий разделения.

Ключевые слова

масляные конденсаты, трехфазные системы, механические примеси, разделение эмульсий, очистка

сточных вод, гидромеханические методы.

Вода, по всем своим признакам - уникальное вещество, роль, которой невозможно переоценить во всех сферах человеческой деятельности. Главным потребителем воды в современном мире, а, следовательно, и самым крупным источником стоков, является промышленность. Образование сточных вод, степень загрязнения их различными компонентами, ухудшение качества природной воды - все это делает актуальным решение вопросов по обезвреживанию водных потоков, образующихся на современных предприятиях, и возможному возврату, как самой воды, так и компонентов в ней находящихся в рециклинг.

Процессы добычи и переработки нефти, а также неорганический и органический синтезы, являются одними из значимых загрязнителей воды. Одна из основных проблем таких производств это образование водорастворимые эмульсии. Проблема очистки сточной воды от масляных эмульсий, весьма актуальна в современном мире, где объемы производства масел увеличиваются из года в год.

Авторами работы рассматривается проблема утилизации эмульсионных стоков, образующихся в процессах сланцепереработки. Основным источником сточной воды на предприятиях такого плана является конденсат, который представляет собой сложную трехфазную неоднородную систему «вода + масло + взвешенные примеси».

Трехфазные водорастворимые эмульсии, образующиеся в ходе процесса, представляют проблему для очистки сточных вод. Нерастворимые примеси, содержащиеся в эмульсии, ведут к ее стабилизации и последующей устойчивости, что усложняет технологию разделения и очистки воды. Кроме того, наличие взвешенных частиц усложняет технологическое оформление процесса, так как применение существующих методов разделения эмульсий в чистом виде невозможно, требуется специальное оборудование для очистки от механических примесей.

Для переработки водорастворимых эмульсий существуют механические, физико-химические,

реагентные, флотационные, электромагнитные, термические и мембранные технологические способы. Однако сточные воды предприятий содержат в большом количестве масла - целевой продукт, который может быть возвращен после очистки воды в производство, повышая производительность предприятий. Исходя из вышесказанного, встает необходимость применения методов очистки сточной воды не приводящих к деструкции масляной составляющей эмульсии. В результате патентной проработки были рассмотрены промышленные способы переработки трехфазных водорастворимых эмульсий содержащих механические примеси.

Авторами патента [1] была предложена подача нефтесодержащих отходов и химических реагентов в блок загрузки, в котором осуществляют нагрев до 30-40 °С и механическое перемешивание, дальнейшая подача образовавшейся суспензии в центрифугу, где происходит разделение на водно-нефтяную эмульсию и механические примеси. Нефтесодержащие отходы в блоке загрузки перемешиваются гидромониторным способом и проходят фильтрацию, после этого осуществляют подогрев до 60-70 °С. Механические примеси после центрифуги направляют в отсек блока центрифугирования, в котором осуществляют перемешивание гидромониторным способом с введением поверхностно-активных веществ и воды, откуда механические примеси направляют в блок-бункер, а затем в илоотделитель и через осушающие сетки вибросита сбрасывают в контейнер. Водно-нефтяная эмульсия после центрифуги подается с введением деэмульгаторов в блок-отстойник в гравитационно-динамический сепаратор, в котором происходит разделение на водную и нефтяную фракции. Нефтяная фракция поступает в один отсек блока-сепаратора, а водная фракция - в другой отсек блока-сепаратора, из которого подается в блок загрузки для подготовки к переработке очередной партии отходов [1].

В данной технологии [1] применены как гидромеханические (центрифугирование, отстаивание, фильтрация, осаждение) методы разделения, так и физико-химические (коагуляция и флокуляция). Что приводит к повышению качества получаемых продуктов. Выделенная масляная фракция полностью соответствует исходному товарному продукту. Снижается нагрузка на окружающую среду, за счет очистки сточной воды до необходимого качества, кроме того в случае ценных механических примесей, можно выделить их с минимальной обводненостью. Комбинированная схема очистки позволяет сократить энергозатраты на переработку нефтесодержащих отходов и повысить мобильности оборудования.

Кроме того, был разработан аппарат [2] для разделения двух- или трехфазных потоков жидкостей с помощью электрического воздействия содержит цилиндрический корпус, выполненный в зоне электродной системы из немагнитного материала. Электрическая система выполнена в виде соленоидов, установлена вне цилиндрического корпуса и создает переменное магнитное поле во всем внутреннем объеме корпуса. Соленоиды выполнены в виде сегментов, образующие которых аналогичны образующей корпуса [2].

Для организации процесса разделения небольших объемов стоков существует вариант промышленной установки гидромеханической очистки СВ [3], которая содержит корпус с крышкой, патрубок входа нефтесодержащих сточных вод, патрубок вывода осветленной воды, патрубок вывода нефтепродуктов, патрубок вывода шлама, а также расположенный внутри корпуса коалесцирующий фильтр (см. рис. 1). Крышка представляет собой механизм сбора нефтепродуктов, включающий кожух и поддон, которые имеют форму шаровых сегментов, жестко закрепленных каждый на своем кольцевом основании, ориентированных шаровой поверхностью вверх и расположенных соосно один над другим, причем кольцевые основания кожуха и поддона образуют между собой регулируемую по высоте всасывающую щель, верхняя часть кожуха соединена трубопроводом с вытяжным устройством, расположенным вне корпуса, а под механизмом сбора нефтепродуктов размещена конусообразная воронка, связанная с поддоном, нижняя часть которой соединена с патрубком вывода нефтепродуктов. Технический результат - упрощение конструкции, повышение скорости удаления нефтепродуктов из установки, снижение длительности процесса очистки сточных вод [3].

А

А

I-

ЦЛГ

Рисунок 1 - Схема промышленной установки гидромеханической очистки СВ

Одним из эффективных методов очистки отходов данного типа является мембранное разделение, например, ультрафильтрация с применением трубчатых мембран. Использование мембран такого типа обусловлено наличием взвешенных механических частиц в очищаемой воде.

Авторами были проведены экспериментальные исследования разделения водомасляных эмульсий: приготовлены образца трехфазных эмульсий с различным содержанием масла от 5 до 20 % об., концентрация механических примесей составила 5 % об. во всех анализируемых образцах. Составы были подобраны по аналогии с составами стоков одного из крупнейших предприятий Самарского региона АО «Медхим». Данное предприятие специализируется на производстве белых минеральных масел и ихтиола - исходного сырья для фармацевтических фабрик. Это активное действующее вещество для производства всевозможных ихтиолсодержащих лекарственных форм, ихтиоловых мазей и ихтиоловых свечей.

В ходе проведения эксперимента наблюдалась дестабилизация приготовленных эмульсий. Проведя анализ зависимости времени расслоения образцов, с различным содержанием масла от температуры были получены следующие результаты: снижение времени расслоения эмульсии с увеличением температуры и образование более устойчивой эмульсии при уменьшении концентрации масла, кроме того с увеличением концентрации масла и температуры проведения эксперимента наблюдается частичная деструкция масла, что обусловлено контактом масла с водой и кислородом воздуха, а так же температурой.

Исходя из полученных в ходе эксперимента данных, а также из характеристики сточной воды предприятия, первая ступень очистки должна предусматривать установку отстойника, для удаления взвешенных примесей и подготовки стоков к дальнейшей переработке.

Проделанный в ходе работы анализ данных показал актуальность проблемы очистки масляных конденсатов и ливнестоков на промышленных предприятиях страны. На примере компании Самарской области - АО «Медхим», был предложен комплекс мероприятий по решению данной проблемы: разработаны технологические схемы очистки масляных конденсатов, позволяющие очистить конденсат от масла до содержания вредных веществ в пределах ПДК и вернуть очищенную воду в оборотное водоснабжение на технологические нужды предприятия, и, как следствие, избежать дополнительное образование отходов, тем самым сократив экономические затраты компании.

Список использованной литературы

1. Способ переработки нефтесодержащих отходов и установка для его осуществления: пат. № 2536906 Рос. Федерация: МПК-51 В03В 9/06 / Новахов Г., Б. Б. Бобович; заявитель и

патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "РосЭкология". - № 2536906/03; заявл. 26.07.2013; опубл. 27.12.2014, Бюл. № 36.

2. Способ разделения водонефтяной эмульсии и устройство для его осуществления: пат. .№ 2424844 Рос. Федерация: МПК-51 В0Ш 17/06 / Д. К. Сафин, И. Д. Плеханов, И. Р. Сайфиев; заявитель и патентообладатель Д. К. Сафин, И. Д. Плеханов, И. Р. Сайфиев. - № 2009142336/05; заявл. 17.11.2009; опубл. 27.07.2011, Бюл. № 21.

3. Установка для очистки сточных вод от нефтесодержащих и механических примесей: пат. 2482069 Рос. Федерация: МПК-51 C02F 1/28 C02F 1/40 / В.В. Старших, Е.А. Максимов; заявитель и патентообладатель заявитель и патентообладатель. - 2011146999/05; заявл. 18.11.2011; опубл. 20.05.2013, Бюл. № 14.

© Макулова А. А., Копнина А. Ю., Жиляева Н. П., 2017