CC BY
151
УДК 628.477.665.61 (470.13)
DOI: 10.24411/1728-323X-2018-14046
ТЕХНОЛОГИИ ПОЛЕЗНОЙ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕГАЗОПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К НЕФТЕГАЗОВОМУ КОМПЛЕКСУ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ
Т. Д. Ланина, доктор технических наук, профессор, Ухтинский государственный технический университет (УГТУ), [email protected],
И. Ю. Быков, доктор технических наук,
профессор, [email protected],
Ухтинский государственный технический
университет (УГТУ), Ухта, Россия,
К. В. Андреев, зам. директора по научной
работе Филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»
ПермНИПИнефть» в г. Перми,
Пермь, Россия,
С. Г. Автамонов, аспирант,
Ухтинский государственный технический
университет (УГТУ),
Ухта, Россия
Современные технологии утилизации отходов нефтепромышленного комплекса предполагают физическое уничтожение полезного продукта. В работе приведены технологии полезной утилизации нефтепромышленных отходов на примере месторождений углеводородного сырья Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, показаны перспективные направления использования товарной продукции, показан суммарный социально-эколого-экономический эффект от комплексной утилизации нефтепромышленных отходов.
Modern technologies for the utilization of waste from the oil industry complex suggest physical destruction of a useful product. The technology of useful utilization of oil industrial wastes is exemplified by the example of hydrocarbon deposits in the Timan-Pechora oil and gas province, promising areas for the use of the commodity products are shown, and the overall social, environmental and economic effect of complex utilization of oil industrial wastes is given.
Ключевые слова: нефтепромышленные отходы, нефтешламы, пластовые воды, попутный нефтяной газ, каталитический крекинг, капсулирование, бор, магний, литий, бром, йод, титановый концентрат, коагуляция, сорбция.
Keywords: oil industrial waste, oil sludge, formation water, associated petroleum gas, catalytic cracking, encapsulation, boron, magnesium, lithium, bromine, iodine, titanium concentrate, coagulation, sorption.
Основные задачи государственной политики в области экологического развития заключаются в предотвращении негативного воздействия промышленных объектов на окружающую среду, восстановлении естественных экологических систем и экологически безопасном обращении с отходами.
Освоение месторождений углеводородов, деятельность нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, лесоперерабатывающей промышленности, неэффективные технологии утилизации образующихся отходов неизбежно приводят к загрязнению объектов природной среды.
Современные технологии утилизации отходов нефтепромышленного комплекса предполагают физическое уничтожение полезного продукта. При этом возникают невозвратные потери уже добытого минерального сырья, а сами процессы экологического обезвреживания (хранение отходов в открытых или закрытых земляных сооружениях, сжигание в топках или на факелах) лишь частично снижают экологическую нагрузку. Земли, отведенные под строительство амбаров, выводятся из природопользования на долгие годы, здесь сокращается объем фитомассы, нарушается «пирамида продуктивности», возникают условия для перераспределения энергетических потоков и, как следствие, смена одних видов в биоценозе другими. Решением данной проблемы может стать создание предприятий по утилизации нефтепромышленных отходов, в том числе по переработке нефтешламов переменного состава.
Выбор метода переработки и обезвреживания нефтяных шламов зависит, главным образом, от количества и качества содержащихся в них нефтепродуктов. Среднестатистический состав нефтешламов, образующихся на предприятиях добычи, транспорта и переработки углеводородного сырья, расположенных на территории Республики Коми, приведен в таблице 1.
Переработка углеводородов с целью получения товарного продукта возможна методом ректификации для легких фракций углеводородов или методом каталитического крекинга для тяжелых фракций, при котором под влиянием высоких температур происходит распад высокомолекулярных углеводородов с образованием новых [1]. На лабораторной установке каталитического крекинга при температурах от 220 до 470 °С был подвергнут обработке парафиносодержащий тяжелый остаток (ПТО) нефти после зачистки трубопровода ОАО «Северные магистральные нефтепроводы», в составе которого присутствуют вы-сококипящие парафиновые углеводороды (до 40 %), силикагелевые смолы (8 %) и асфальтены (0,65 %). В элементный состав компонентов входят также сера (0,1 %) и некоторые металлы (медь 0,000954 %, цинк 0,001388 %, свинец 0,000367 %, никель 0,000403 %, марганец 0,000249 %). Масса легких фракций, выделившихся при обработке проб метаном, составила 24—30 %, воздухом или пропаном — 40 %. Продукты, полученные обработкой парафиновой фракции пропаном, могут быть подвергнуты дальнейшей переработке с применением катализатора, продуктами переработки будут бензин и ароматические углеводороды.
К твердым нефтепромышленным отходам относят буровые шламы и продукты процессов д о-бычи нефти. Выбуренный шлам представляет собой раздробленные горные породы, поднятые потоком бурового раствора из недр пластов на дневную поверхность. Как правило, горные обломки сами по себе экологической опасности не представляют, но контакт с химически обработанным буровым раствором превращает их в ток-
сичный материал. Особенно опасным буровой шлам становится при загрязнении его нефтью или нефтепродуктами. В этом случае необходимы меры по экологическому обезвреживанию буровых отходов.
На предприятиях добычи и переработки нефти основным источником образования нефте-шлама является зачистка резурвуаров-отстойни-ков, на дне которых накапливается осадок из ас-фальто-парафиновых отложений и механических примесей. Наиболее перспективным направлением утилизации подобных отходов является их экологическая нейтрализация методом химической упаковки в карбонатные водонепроницаемые капсулы [2]. Гранулометрический состав этих капсул позволяет использовать полученный материал в качестве инертных добавок к различным строительно-технологическим смесям (например, при цементировании скважин, при асфальтировании дорог и т. п.) или в качестве самостоятельных материалов для отсыпки (фундаменты, основания дорог и др.).
Присутствие в нефтешламах ионов тяжелых металлов увеличивает их класс опасности. Общепринятая технология обезвреживания сточных вод, содержащих тяжелые металлы, с переводом последних в нерастворимые соли, может быть адаптирована и для обезвреживания нефтяных шламов. Обезвреживание осадков, содержащих углеводороды и тяжелые металлы, методом кап-сулирования основано на переводе вредных веществ, находящихся в жидкой фазе, в твердые порошкообразные соединения, обладающие биологической и химической инертностью.
Взаимодействие растворимых солей тяжелых металлов (кроме М) с карбонат-ионом при нор-
Таблица 1
Состав нефтесодержащих отходов
Значение, % масс.
Показатели ООО «Газпром-трансгаз Ухта» (конденсатопровод) ООО «РН -Северная нефть» (УПН «Баган») ООО «Газпром переработка» (Сосногорский ГПЗ) ОАО «Северные МН» (трубопровод) ООО «ЛУКОЙЛ УНП» (аварийный амбар)
асфальтены 0,1—0,15 1,19 6,22 0,65 1,12—2,32
смолы силикагелевые 0,2—0,3 16,99 3,43 7,58 12,52—15,5
парафины 32,1—41,8 1,90 23,87 40,35 0,84—2,23
масла 32,0—35,9 60,67 52,48 51,42 74,95—95
бензин — 19,25 — — —
механические примеси 18,0—25,8 1,73 13 — 2—37
вода 4,0—9,7 49 1 — 3—8
мальных условиях приводит к образованию труднорастворимых основных карбонатов или гид-роксидов этих металлов с выделением углекислого газа:
2Си2+ + 3С02 + 2Н20 ^
2-
3
12°
^ (Си0Н)2С03^ + 2НС0- + 74,72 кДж,
22И2+ + 2С02 + Н20 ^
2-
3
20
^ (ги0Н)2С03^ + С02Т + 108,4 кДж,
2Сё2+ + 2С02 + Н20 ^ ^ (Сё0Н)2С034- + С02Т + 108,4 кДж,
2Сг3+ + 3С02 + 3Н20 ^
2-
3
20
2Сг(0Н)3^ + 3С02Т + 322,17 кДж.
Выделяющийся углекислый газ играет положительную роль в процессе карбонизации обработанных образцов нефтешлама.
Результаты исследований по выщелачиванию обезвреженных осадков, содержащих углеводороды и тяжелые металлы, бидистиллированной водой показали 100 %-ную эффективность удаления загрязнителей. Апробация технологии проведена на образцах шлама, отобранных из л овушеч-ных котлованов нефтедобывающего предприятия на Усинском нефтяном месторождении.
Другим видом отходов, образующихся при д о-быче нефти, являются попутные нефтяные воды, которые поступают из нефтяного пласта при извлечении углеводородного сырья. Попутные воды содержат в своем составе ряд полезных компонентов (литий, йод, бром, бор, цезий и др.), которые обладают высоким потребительским спросом в различных областях промышленности [3].
Минерализация попутных вод изменяется в пределах от 66 до 240 г/л, при этом концентрации отдельных ионов превышают кондиционные и составляют: кальций 4,5—20,4; магний 0,7—3,2 г/л, бром 380—843, йод 5,3—19, бор 20—55, литий 2,5—14, калий до 1000, стронций до 480 мг/л. Следовательно, пластовая вода, оказавшись на дневной поверхности как отход нефтедобывающего процесса, является источником дополнительного извлечения минерального сырья.
На примере нефтегазовых месторождений Республики Коми разработана комплексная технологическая схема дополнительного извлечения минерального сырья из пластовых вод. Пластовая вода после извлечения ценных компонентов и нейтрализации раствором аммиака вновь может закачиваться в пласт для поддержания пластового давления.
Технология комплексной утилизации включает следующие стадии:
— экстракция бора аминофенолформальдегид-ными олимерами (раствором Яррезина Б в смеси с керосином и октанолом);
— осаждение гидроокиси магния известковым молоком;
— хемосорбция лития из пластовой воды на свежеприготовленном осадке гидроксида алюминия;
— извлечение молекулярного йода;
— извлечение жидкого брома.
Разработка технологии извлечения каждого
минерального продукта рассматриваемой схемы заключается в химическом обосновании процесса, выборе технологических параметров, расчете и подборе технологического оборудования для всех этапов утилизации пластовых вод.
Технологии извлечения йода и брома промыш-ленно отработаны и могут быть использованы в полном объеме при утилизации пластовых вод.
Вещества на основе брома широко применяются в основном органическом синтезе, бромид серебра АяБг применяется в фотографии как светочувствительное вещество. Соединения брома используются для создания антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам, пентафто-рид брома используется как мощный окислитель ракетного топлива, 1,2-дибромэтан применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе. Растворы бромидов тяжелых металлов используются как «тяжелые жидкости» при обогащении полезных ископаемых методом флотации. Многие броморганические соединения применяются как инсектициды и пестициды. В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.
Йод очень широко применяется в медицине, пары йода применяются в криминалистике для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных поверхностях, например на купюрах. Йод используется в источниках света: галогеновых и металлогалогеновых дуговых лампах. Йод используется в литиево-йодных аккумуляторах для автомобилей, некоторые йодорганические соединения применяются для производства сверхмощных газовых лазеров на возбужденных атомах йода (исследования в области лазерного термоядерного синтеза). В последние годы резко повысился спрос на йод со стороны производителей жидкокристаллических дисплеев.
Технология извлечения бора апробирована на полупромышленном противоточном ящичном
экстракторе с использованием промышленного реагента Яррезин-Б для пластовой воды Западно-Тэбукского нефтяного месторождения, определены параметры фазового равновесия стадий экстракции и реэкстракции соединений бора, экстракцию проводили при рН = 7,0—7,5 в непрерывном цикле, реэкстракт после достижения равновесия направляли на стадию выпаривания в вакуум-выпарную установку. Упаренный раствор направляли в реактор для осаждения пербората натрия N0ВО3 в присутствии перекиси водорода.
Результаты исследований положены в основу расчета технологических режимов работы распылительной экстракционной колонны, даны рекомендации к практическому применению технологии извлечения бора на основе принципа перекрестной экстракции с использованием распылительных экстракционных колонн, степень извлечения бора составляет 77 %.
Одними из основных потребителей борной продукции являются предприятия по производству стекла и стекловолокна. Бура входит в состав ингибиторов коррозии, применяется в антифризах, тормозных жидкостях. Соединения бора применяются в качестве антипиренов, карбиды бора по твердости близки или превосходят алмаз, силициды бора используются для создания солнечных батарей-фотоэлементов, преобразующих солнечную энергию в электрическую. Соединения бора с металлами — бориды по своим свойствам напоминают тугоплавкие металлы, они жароупорны и устойчивы к д ействию агрессивных жидкостей. В послевоенные годы повышенный интерес вызвали бороводороды или бораны, которые могут быть использованы в качестве высокоэффективного реактивного топлива. Бор относится к наиболее эффективным микроэлементам, жизненно необходимым растениям и животным. Соединения бора нашли применение в медицине, лабораторной практике и т. д. Потребность в борной продукции (с учетом экспорта) удовлетворяется в нашей стране примерно на 75 %.
В основу разработки технологии извлечения магния из пластовых вод положен известковый метод двухстадийного реагентного осаждения сырьевого продукта — гидроксида магния Mg(ОН)2. Для разработки технологии извлечения магния выполнены экспериментальные исследования для модельной пластовой воды Вуктыль-ского ГКМ с целью определения технологических параметров процессов осаждения, а также расчет и подбор технологического оборудования, обеспечивающего высокую степень извлечения полезного продукта. По результатам проведен-
ных исследований разработан технологический регламент извлечения магния из пластовой воды скважины № 98 Вуктыльского газоконденсатно-го месторождения, определены технологические параметры процесса, включающие время и интенсивность перемешивания, скорость подачи известкового молока, стехиометрическое соотношение взаимодействующих реагентов, обеспечивающих максимальный размер частиц гидроокиси магния и минимальное удельное сопротивление осадка при фильтровании. Отфильтрованная паста гидроксида магния поступает на обжиг. В результате обжига при температуре 1300—1700 °С получается оксид магния.
Главными потребителями соединений магния являются строительная, металлургическая, нефтедобывающая промышленности, производство огнеупоров. Введение магния в чугун повышает его ковкость и сопротивление к разрыву. Металлический магний используют для термического восстановления титана и кремния, а также для обеспечения протекторной защиты оборудования. Хлористый магний применяют для изготовления магнезиальных цементов — основы многих строительных материалов особенно для южных безлесных районов России, богатых соляными озерами. Магнезиальные цементы используются также и в качестве связки в абразивной промышленности. Хлористый магний используется для приготовления буровых растворов на минеральной основе при разбуривании неустойчивых самодиспергирующихся пород и бурения в условиях вечной мерзлоты. Магний применим в авиации, ракетной и космической технике, для очистки воды при производстве химической продукции, в сельском хозяйстве, энергетике и др. Маркетинговые исследования показывают, что спрос на магний велик как в России, так и за ее пределами, и он растет примерно на 8—10 % в год, что делает рынок чрезвычайно перспективным.
При разработке технологии извлечения лития из пластовой воды был опробован метод хемо-сорбции на свежеобразованном осадке гидрокси-да алюминия, который, в свою очередь, образуется из трехкальциевого гидроалюмината (ТКГА) и хлорида алюминия. Продуктом взаимодействия является хлорсодержащий алюминат лития. Результаты лабораторных исследований были положены в основу промышленной технологии извлечения лития, апробация которой проведена на опытной установке реакторного типа с использованием пластовой воды Баганского нефтяного месторождения (концентрация лития 18 мг/л). Степень извлечения лития составила 88 %, осаж-
дение проводили при температуре 45—50 °С, рН = 8,0—8,5; после выщелачивания осадка и проведения ряда операций получается товарный продукт — карбонат лития.
Литий используют для изготовления ракетного топлива, высокоэффективных лазеров, оптики высокой степени разрешения. Сплавы лития используются в качестве перспективных материалов в космонавтике и авиации, применяется в военной технике, металлургии, в термоядерной энергетике, на его основе создана специальная керамика, которая затвердевает при комнатной температуре. Непревзойденной прочностью обладает стекло на основе лития. Карбонат лития необходим при выплавке алюминия, его соли обладают лечебными свойствами. Молибдат и кобальтат лития показали наилучшие свойства при эксплуатации в качестве положительного электрода в аккумуляторах из лития.
В настоящее время пластовая вода после очистки от нефти и механических примесей утилизируется путем закачки в пласт для поддержания пластового давления с целью повышения нефтеотдачи. Проблема повышения нефтеотдачи месторождений высоковязкой нефти особенно актуальна, одним из наиболее эффективных методов повышения нефтеотдачи является закачка пара. Для Ярегского нефтетитаного месторождения показана возможность использования пластовой воды для получения пара после предварительной очистки от нефти и обессоливания. Нормативного содержания нефти и взвешенных веществ в очищенной воде можно достигнуть, применяя реаген-тные и физико-химические методы очистки.
Очищенная от взвешенных веществ и нефти вода может быть направлена на стадию мембранного или термического обессоливания. Для пластовой воды с минерализацией 12,46 г/л рассчитаны выпарные аппараты с принудительной циркуляцией и сосной греющей камерой, стоимость обессоливания 1 м3 пластовой воды составляет 8,3 рубля. Основным достоинством метода является то, что полученный в результате обессо-
ливания вторичный пар может без предварительной обработки направляться в пласт.
Одновременно для пластовой воды указанного состава был выполнен расчет и подбор мембран фирмы НуёгапаиИс8 для двухступенчатого обратного осмоса. Стоимость мембранного обессоли-вания 1 м3 пластовой воды составляет 31,8 рубля. Обессоленная вода направляется для получения пара, который может быть использован в системе ППД.
Особенность геологического строения нефте-титановой залежи Ярегского месторождения заключается в том, что в верхнем продуктивном горизонте расположена залежь высоковязкой нефти, а в нижнем (на глубине 150—200 м) — рудная россыпь титаноносных песчаников. Принятие технических и технологических решений при разработке указанного месторождения требует особого подхода.
Перспектива производства титана и пигментного диоксида титана при реализации комплексного проекта переработки руд Ярегского место -рождения связана с образованием значительного количества отходов, которые по своему составу являются многокомпонентными смесями и могут использоваться взамен дорогостоящего минерального сырья для получения коагулянтов [4]. При хлорировании лейкоксенового концентрата, содержащего до 60 % двуокиси титана (ТЮ2), образуется 13 000,3 т/год твердых хлоридов (пылей), при хлорировании автоклавного концентрата — 15 492 т/год твердых хлоридов. Состав отходов приведен в таблице 2.
В лабораторных условиях были получены образцы коагулянтов двух составов на основе отходов хлорирования. «Активная» часть коагулянта 1-го состава (отходы лейкоксенового концентрата) содержит 64 % АЮ3, 14,7 % Т1С14, 15,2 % БеС13, 2,6 % МнС12 и 3,5 % СаС12, а для коагулянта 2-го состава (отходы автоклавного концентрата) — 59,7 % А1С13, 7,3 % ПСЦ, 28 % БеС13, 2,5 % МяС12 и 2,5 % СаС12. Был выполнен сравнительный анализ эффективности работы коагу-
Таблица 2
Состав отходов хлорирования титанового концентрата
Состав ТЮ2 Т1С14 БЮ2 А12О3 А1С1з Ре2Оз РеС12 РеС1з ггС14 СаС12 МвС12 №С1 МЮС13 С
Лейкоксенового концентрата 8,72 4,33 19,0 0,87 15,2 0,25 4,25 11,1 4,09 4,44 2,53 3,36 0,64 21,16
Автоклавного концентрата 9,19 4,48 4,13 1,20 21,2 0,54 8,97 24,0 2,66 5,32 3,45 4,90 0 9,94
лянта на основе отходов титанового производства с работой традиционного сульфата алюминия.
Исследования проводили на модельной буровой сточной воде, исходная концентрация нефтепродуктов в которой составила 60 мг/л, взвешенных веществ 100 мг/л. Эффективность очистки БСВ от нефтепродуктов и взвешенных веществ превысила 90 % для всех опробованных коагулянтов, но высокая эффективность ее очистки достигается при дозе коагулянтов из отходов титанового производства 60—100 мг/л, необходимая же доза сульфата алюминия для достижения подобного результата в 2 раза больше.
Одним из способов глубокой очистки сточных вод является адсорбция, в основе которой лежит принцип поглощения растворенных в воде загрязнителей как поверхностным слоем адсорбента, так и внутренней диффузией. Действующие адсорбционные установки позволяют снижать содержание растворенной нефти до 0,03 мг/дм3, поверхностно-активных веществ до 0,01 мг/дм3. Высокоэффективные синтетические сорбенты, позволяющие достичь такого эффекта, дороги и зачастую экологически опасны, т. к. либо биологически не разлагаются, либо при разложении дают токсичные компоненты и сами являются источником опасности.
Наиболее приемлемыми из соображений экономичности и экологии являются природные сорбенты, представленные м атериалами органического (торф, опилки, жмых) и углеродного (графит, активированный уголь и их производные) происхождения. Применение модифицированных отходов растительного сырья в качестве сорбентов позволяет решить, с одной стороны, проблему утилизации отходов, а с другой — снизить себестоимость сорбционных материалов.
В Институте химии Коми научного центра УрО РАН были разработаны и запатентованы сорбенты на основе растительного сырья древес -ного и травянистого происхождения. Свойства полученных сорбентов определяются свойствами ее основных компонентов — растительных полимеров (целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина). Сорбенты были получены в результате гидрофо-бизирующей обработки лигноцеллюлозных полуфабрикатов, которую проводили путем пропитки основы рабочими растворами при температуре не более 70 °С и последующей сушки. В качестве гидрофобизирующего реагента применяли натриевые соли жирных кислот, которые осаждали на поверхности основы на заключительном этапе обработки ц еллюлозы алюмокалиевыми квасцами.
Исследования по определению сорбционной емкости приведенных сорбентов относительно растворенных в воде нефтепродуктов, а также эффективности их работы при обезвреживании нефтезагрязненных почв в условиях натурных испытаний показали эффективность очистки 80 и 58 % соответственно, что позволяет рекомендовать их использование в условиях аварийных разливов нефти [5]. Благодаря наличию свободного пространства внутри целлюлозных макромолекул и функциональных групп химически обработанные лигноцеллюлозные материалы удерживают нефть и нефтепродукты более прочно, нежели другие волокнистые м атериалы. Они обладают неограниченной плавучестью и образуют с нефтепродуктами л егко собираемый механическим способом конгломерат. Отработанный сорбционный материал может подвергаться отжиму для удаления сорбированной жидкости, а затем использоваться в качестве основы для топливных брикетов или подвергаться биоразложению.
Сорбенты из отходов древесины могут быть использованы и для удаления тяжелых металлов из сточных вод. Сорбенты на основе целлюлозы соломы ржи, хвойной небеленой сульфатной целлюлозы, химико-термомеханической массы, гид-ролизованных опилок показали одинаковую эффективность при удалении ионов свинца, сорбци-онная емкость составила 1,26; 1,38; 1,3; 1,28 мг/г соответственно. Для удаления ионов меди могут быть рекомендованы сорбенты на основе химико-термомеханической массы и гидролизован-ных опилок, емкость их составляет 1,5 и 1,16 мг/г соответственно.
Разработка месторождений углеводородов связана с добычей природного и попутного газа, в составе которого может присутствовать сероводород. Сероводород является одним из наиболее сильных коррозионных агентов, вызывающих разрушение оборудования в нефте- и газодобывающей промышленности. Присутствие сероводорода в продукции скважин снижает качество углеводородного сырья. Постоянное присутствие сероводорода в воздухе рабочей зоны на объектах нефтедобычи приводит к снижению иммунобиологической реактивности организма рабочих, увеличению общей заболеваемости. В дозах, превышающих пороговые концентрации, сероводород может вызывать острые и хронические отравления, поражение нервной системы, дыхательных путей и глаз.
Для очистки газа от кислых компонентов, какими являются сероводород и углекислый газ, наиболее предпочтителен метод химической аб-
сорбционной очистки, в качестве сорбента для удаления сероводорода и углекислого газа используется моноэтанолдиамин (МЭДА). Методы химической абсорбции позволяют получить в конечном итоге различную товарную серосодержащую продукцию, например, сульфиды железа, цинка, меди, кадмия, марганца, щелочных и щелочноземельных металлов.
Выбор технологических режимов и конструкции аппарата был выполнен для очистки природного газа скв. № 70 Печоро-Кожвинского месторождения [6]. Разработана физическая модель неизотермической хемосорбции совместного поглощения сероводорода Н2$ и углекислого газа СО2 растворами МДЭА. В качестве исходных экспериментальных данных использовали данные по растворимости H2S и СО2 в растворах МДЭА различной молярной концентрации в зависимости от соотношения H2S/CO2 при различных температурах. Расчет показал, что для степени извлечения по сероводороду 0,9675 (ук = 6,68 • 10-4 %) и по углекислому газу 0,985 (ук = 0,21*10-2 %) достаточно три теоретических ступени в массообменном аппарате. Небольшое число ступеней позволяет использовать в качестве массообменного аппарата струйный абсорбер прямоточного типа. Массообменная эффективность струйного абсорбера соответствует одной теоретической ступени, в каждой ступени осуществляется прямоточное движение компонентов, что облегчает гидродинамические условия работы аппарата, в целом схема прохождения всех ступеней для каждой из фаз является противо-
точной, что обеспечивает высокие коэффициенты массообмена.
Таким образом, природный и попутный газы, содержащие сероводород, после очистки могут быть направлены потребителю, при этом значительно снижается негативное воздействие на окружающую среду, а сернистые соединения могут быть использованы в качестве ценного минерального сырья.
Заключение
1. Использование комплексной утилизации нефтегазопромышленных отходов позволит получить за счет дополнительного извлечения минеральных веществ, углеводородного товарного продукта, очищенного природного и попутного газов и рассыпных инертных материалов прямой экономический эффект 32 070,71 млн руб/год, а также частично решить экологическую и социальную проблемы Республики Коми.
2. Суммарный социально-эколого-экономичес-кий эффект от комплексной утилизации нефтепромышленных отходов позволит увеличить современный валовый региональный продукт Республики Коми на 0,12 %.
3. Величина предотвращенного ущерба в целом по республике составит 2850 млн руб., в том числе за счет предотвращения загрязнения водных объектов — 74,5 млн руб., атмосферного воздуха — 0,14 млн руб., реабилитации загрязненных земель — 1600 млн руб; предотвращенный ущерб лесному хозяйству составит 1066 млн руб., экономя платежей за размещение отходов — 108,7 млн руб.
Библиографический список
1. Ланина Т. Д. Технологическая схема утилизации газового конденсата для получения товарного продукта [Текст] / Т. Д. Ланина, Б. Г. Варфоломеев, В. И. Литвиненко, В. М. Юдин // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2005. - № 11. - С. 27-30.
2. Ланина Т. Д. Использование природных материалов для обезвреживания нефтесодержащих шламов [Текст] / Т. Д. Ланина, Б. Г. Варфоломеев, Ю. М. Гержберг // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. — 2005. - № 11. - С. 20-22.
3. Ланина Т. Д. Комплексная утилизация нефтегазопромышленных отходов для обеспечения экологической безопасности и дополнительного извлечения минерального сырья: дис. ... д-ра техн. наук: 25.00.16 / Ланина Татьяна Дмитриевна. — Ухта: УГТУ, 2009 г.
4. Ланина Т. Д. Применение коагулянтов из отходов титанового производства для очистки буровых сточных вод / Т. Д. Ланина, Е. С. Селиванова, В. В. Коржаков // Научно-технический журнал. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. — 2013 г. — № 11. — стр. 19—23.
5. Ланина Т. Д. Применение сорбентов из отходов лесопромышленного комплекса для очистки нефтесодержащих сточных вод / Т. Д. Ланина, Е. С. Селиванова, С. Н. Донин, Е. В. Удоратина, Т. П. Щербакова // Журнал «Вода-Magazine». — 2013 г. — № 1. — стр. 40—44.
6. Варфоломеев Б. Г. Очистка природного газа от H2S и СО2 системой прямоточных струйных абсорберов [Текст] / Б. Г. Варфоломеев, А. Б. Коршунова, Ю. Н. Денисов, В. И. Литвиненко, Т. Д. Ланина // Комплексное использование попутных и пластовых вод нефтяных и газовых месторождений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции в качестве гидроминерального сырья. III Всероссийское совещание, 10—13 марта 2003 г.: тезисы докладов. — Ухта: УГТУ, 2003. — С. 34—36.
TECHNOLOGIES OF USEFUL UTILIZATION OF OIL AND GAS WASTE AS APPLIED TO THE OIL AND GAS COMPLEX OF THE TIMAN-PECHORA OIL AND GAS PROVINCE
T. D. Lanina, Ph. D. (Engineering), Dr. Habil. Professor, [email protected];
I. Y. Bykov, Ph. D. (Engineering), Dr. Habil. Professor, Ukhta State Technical University (USTU), [email protected]. Ukhta, Russia;
K. V. Andreev, Deputy Director for Scientific Work of LLC LUKOIL-Engineering Permnipineft Branch" in Perm,
Konstantin.V.Andreev @pnn.lukoil.com. Perm, Russia;
S. G. Avtamonov, Postgraduate student, Ukhta State Technical University (USTU), [email protected] References
1. Lanina T. D. Tekhnologicheskaya skhema utilizatsii gazovogo kondensata dlya polucheniya tovarnogo produkta [Tekst] / T. D. Lanina. B. G. Varfolomeyev. V. I. Litvinenko. V. M. Yudin // Zashchita okruzhayushchey sredy v neftegazovom komplekse. [Technological scheme of utilization of gas condensate to produce a commodity product [Text] / T. D. Lanina, B. G. Varfolomeev, V. I. Litvinenko, V. M. Yudin. Protecting the environment in the oil and gas sector.]. 2005. No. 11. P. 27—30. [in Russian]
2. Lanina T. D. Ispolzovaniye prirodnykh materialov dlya obezvrezhivaniya neftesoderzhashchikh shlamov [Tekst] / T. D. Lanina. B. G. Varfolomeyev. Yu. M. Gerzhberg // Zashchita okruzhayushchey sredy v neftegazovom komplekse. [Use of natural materials for neutralization of oil-containing sludges [Text] / T. D. Lanina, B. G. Varfolomeev, Y. M. Gerzhberg. Protection of the environment in the oil and gas complex.]. 2005. No. 11. P. 20—22. [in Russian]
3. Lanina T. D. Kompleksnaya utilizatsiya neftegazopromyshlennykh otkhodov dlya obespecheniya ekologicheskoy bezopasnosti i dopolnitelnogo izvlecheniya mineralnogo syria: dis. ... d-ra tekhn. nauk: 25.00.16 / Lanina Tatiana Dmitriyevna. [Complex utilization of oil and gas industrial waste to ensure environmental safety and additional extraction of mineral raw materials: Thesis for Ph. D. in Engineering: 25.00.16 / Lanina Tatiana Dmitrievna.]. Ukhta: USTU, 2009. [in Russian]
4. Lanina T. D. Primeneniye koagulyantov iz otkhodov titanovogo proizvodstva dlya ochistki burovykh stochnykh vod / T. D. Lanina. E. S. Selivanova. V. V. Korzhakov. Nauchno-tekhnicheskiy zhurnal. Stroitelstvo neftyanykh i gazovykh skvazhin na sushe i na more. VNIIOENG. [Application of coagulants from wastes of titanium production for treatment of drilling wastewater / T. D. Lanina, E. S. Selivanova, V. V. Korzhakov. Scientific and technical journal. Construction of oil and gas wells on land and at sea. VNIIOENG.]. 2013. No. 11. P. 19—23. [in Russian]
5. Lanina T. D. Primeneniye sorbentov iz otkhodov lesopromyshlennogo kompleksa dlya ochistki neftesoderzhashchikh stoch-nykh vod / T. D. Lanina. E. S. Selivanova. S. N. Donin. E. V. Udoratina. T. P. Shcherbakova. Zhurnal "VodaMagazine". [Application of sorbents from wastes of the timber industry complex for cleaning oily wastewater / T. D. Lanina, E. S. Se-livanova, S. N. Donin, E. V. Udorotina, T. P. Shcherbakova. "Water Journal".]. 2013. No. 1. P. 40—44. [in Russian]
6. Varfolomeev B. G. Ochistka prirodnogo gaza ot H2S i SO2 sistemoy pryamotochnykh struynykh absorberov [Tekst] / B. G. Varfolomeyev. A. B. Korshunova. Yu. N. Denisov. V. I. Litvinenko. T. D. Lanina. Kompleksnoye ispolzovaniye pop-utnykh i plastovykh vod neftyanykh i gazovykh mestorozhdeniy Timano-Pechorskoy neftegazonosnoy provintsii v kachestve gidromineralnogo syria. III Vserossiyskoye soveshchaniye. 10—13 marta 2003 g. [Purification of natural gas from H2S and CO2 by a system of direct-flow jet absorbers [Text] / B. G. Varfolomeev, A. B. Korshunova, Y. N. Denisov, V. I. Litvinenko, T. D. Lanina. Complex use of associated and reservoir waters of oil and gas fields in the Timan-Pechora oil and gas province as a hydromineral raw material. III All-Russian Conference, 10—13 March 2003: Abstracts.]. Ukhta: USTU, 2003. P. 34—36. [in Russian]
