CC BY
50
Я. С. Мухтаров, Р. Ш. Суфиянов, В. А. Лашков
ВЛИЯНИЕ ПОТЕРЬ РАСТВОРИТЕЛЯ НА РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ
Ключевые слова: нефтезагрязненный грунт, потери растворителя, рентабельность экстрагирования углеводородов.
Проведены анализ и оценка рентабельности извлечения углеводородов нефти из нефтезагрязненных грунтов низкокипящим экстрагентом.
Keywords: oily soils, solvent loss, profitability of extracting hydrocarbons.
The analysis and estimating the gain when extracting hydrocarbons from oily soils with volatile extractant.
Для оценки экономической эффективности [1] процесса обезвреживания нефтезагрязненных грунтов (НЗГ), сопоставим удельные (в расчете на 1 м3 нефтезагрязнен-ного грунта) затраты на экстрагирование углеводородов метиленхлоридом. При этом затраты на метиленхлорид (согласно [2, 3] составят 54% от всех эксплуатационных затрат).
В связи с предполагаемой его постоянной регенерацией и циркуляцией, определим затраты на осуществление процесса с учетом его потерь. Для расчета принимаем среднюю степень извлечения углеводородов равную 90%, стоимость метиленхлорида (в среднем 80 тыс. руб за 1 тонну) и среднерыночную стоимость извлекаемых углеводородов (около 9 тыс. руб. за 1 тонну). Так как плотности нефтезагрязненного грунта (НЗГ) и метиленхлорида (МХ) сопоставимы, то при обезвреживании 1 НЗГ необходимы 4 т метиленхлорида.
На рис. 1 представлены графики
зависимости эксплуатационных затрат от потерь метиленхлорида с учетом прибыли от реализации извлеченных нефтепродуктов, которая, в свою очередь, зависит от содержания нефти в грунте. Горизонтальные линии на представленном рисунке, соответствуют нижней (3 тыс. руб.), средней (6 тыс. руб.) и верхней (9 тыс. руб.) стоимости 1 тонны
НЗГ, выплачиваемой организациями за их
обезвреживание.
Как видно из представленных данных, потери метиленхлорида играют основную роль при формировании себестоимости процесса и оказывают более существенное влияние, чем количество извлекаемых углеводородов. Если потери метиленхлорида находятся на уровне 2%, то даже при самых благоприятных обстоятельствах, обусловленных высокими платой за обезвреживание НЗГ и степенью извлечения углеводородов нефти, рассматриваемый процесс становится убыточным.
Основная доля потерь растворителя при извлечении углеводородов из нефтезагрязненных грунтов сосредоточена в, так называемых промытых грунтах, при этом выделение из них растворителя является важной технико-экономической задачей, не говоря уже об очевидной экологической стороне во-
проса.
Таким образом, минимизация потерь метиленхлорида является одной из важнейших задач
,9 963.
«о IZol+bo
К> 4i-IZ()i.+bi
d Ч_Н' 1 д a2-IZQl+b3
. в-е
М ajtzol+Ьз *
£ *4 'zol+b* н 6-0 С 45,,zol.+^5 £ * я йй-ігфі.+Ье
g ay-IZQl^T g * *
2.028.
"55 10 15 20 25
,5. (10)1 .25.
Средняя концентрация нефтепродуктов в грунте, %
К-Х 0,25%
-н+ 0,5% в-в 0,75%
^ 1,00% е~е 1,25%
1,50%
1,75%
*-• 2,00%
нижняя цена - - • средняя цена * - * • верхняя цена
Рис. 1 - Расчетные зависимости эксплуатационных затпат от нефтесодепжания гпунта
обеспечения эффективности его применения в разработанной ресурсосберегающей технологии обезвреживания нефтезагрязненных грунтов.
На рис. 2 представлена принципиальная блок-схема ресурсосберегающей технологической установки для обезвреживания НЗГ [4] для извлечения углеводородов нефти растворителями, включающая регенерацию и циркуляцию метиленхлорида.
За основу принята установка для очистки нефти и грунта «АКВА-КОНТУР». Методика работы на установке соответствует требованиям ТУ 3647-001-52660326-2011. В качестве экстрагента для извлечения углеводородов использовался метиленхлорид.
Процесс обезвреживания осуществляется следующим образом. В нефтезагрязненных грунтах, привезенных на полигон, после отделения от них посторонних включений (мусора, камней, веток и т. д.) определяется средняя концентрация нефти
(нефтепродуктов) X. Если X < А (А =5%), то НЗГ направляется на обезвреживание методом реагент-
Рис. 2 - Принципиальная блок-схема технологической установки: 1 - блок первой промывки НЗГ; 2 - блок второй промывки НЗГ; 3 - аппарат механического отделения МХ от грунта; 4 -аппарат термического отделения МХ от грунта;
5 - блок отделения МХ от углеводородов нефти;
6 - блок регенерации МХ; I - НЗГ; II - растворитель №1; III - экстракт № 1; IV - грунт после 1-й промывки; V - грунт после промывки МХ; VI -грунт после механического отделения экстракта от грунта; VII - экстракт углеводородов в МХ; VIII - промытый и просушенный грунт; IX, XIII - МХ; X - углеводороды; XI, XII - пары МХ
ного капсулирования; если X > А , то НЗГ поступает в блок 1. В данном блоке осуществляется 1-я промывка НЗГ растворителем № 1, например, газовым конденсатом II или другим некондиционным углеводородом, и далее промытый грунт поступает в блок 2. В блоке 2 осуществляется его следующая промывка растворителем № 2 - метиленхлоридом, после чего экстракт углеводородов в МХ поступает в блок 5 для отделения метиленхлорида IX от экстрагированных углеводородов X.
Промытый грунт V в соответствующих аппаратах 3 и 4 отделяется от экстракта механическим
и термическим методами, и далее, при необходимости, направляется на заключительную стадию обезвреживания биологическим методом или методом реагентного капсулирования.
В блоке 6 осуществляются конденсирование паров метиленхлорида V, поступающих из сушилки 5, и рекуперация МХ из вентиляционных вытяжек помещения, где находятся блок 2 и аппараты 3, 4 (на схеме выделено контуром).
Известно, что при механическом отделении экстракта от рафината для заданных условий (чисел Фруда), существует некоторый предел, к которому асимптотически приближается концентрация растворителя (экстракта) в рафинате, и последующее проведение процесса приводит лишь к неоправданным энергетическим и соответственно, экономическим затратам. К непроизводительным затратам приводит и ситуация, когда в рафинате остается значительная доля экстракта (которую можно было бы отделить и с помощью центрифуги), и для его выпаривания необходимы дополнительные затраты энергии.
При аппаратурном оформлении процесса отделения экстракта от рафината необходимо учитывать количество обезвреживаемого НЗГ (производительность установок) и подбирать оборудование в герметичном и взрывобезопасном исполнении.
При этом особенно важным становится технико-экономический аспект решения проблемы обеспечения условий рентабельности обезвреживания нефтезагрязненных грунтов данным методом, когда необходимо определить оптимальные параметры технологического процесса на основе экономического критерия эффективности (критерия приведенных затрат).
Литература
1. Швец, В.Ф. совершенствование химических производств / В.Ф. Швец // Соровский образовательный журнал. 1997. - №6. _ С. 42-50.
2. Лапидус, А.С. Экономическая оптимизация химических производств / А.С. Лапидус. - М.: Химия, 1986. - 207 с.
3. Хамидуллина, Ф.Ф. Методика выполнения расчетов технологических потерь нефти / Ф.Ф. Хамидуллина, Р.Ф. Хамидуллин // Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2011. - №18. - С.265-268.
4. Суфиянов, Р.Ш. Исследование влияния реагентов на эффективность химического обезвреживания нефтесодержащих грунтов / Р.Ш. Суфиянов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе . - 2011. -№4. - С.12-16.
© Я. С. Мухтаров - д-р техн. наук, проф. каф. машиноведения КНИТУ; Р. Ш. Суфиянов - канд. техн. наук, доц. кафедры переработки природных материалов МГУИЭ; В. А. Лашков - д-р техн. наук, проф., зав. каф. машиноведения КНИТУ, lashkov_dm@kstu.ru.
