В процессе добычи, транспортировки, хранения и переработки нефти неизбежно образуются нефтешламы. Такие отходы содержат большое количество токсичных соединений. Утилизация нефтешламов является актуальной проблемой в нефтедобывающей промышленности, так как многие предприятия хранят их на своей территории в течение многих лет из-за недостатка полигонов для отходов или отсутствия установок по переработке. Между тем данные вещества можно использовать в качестве вторичных материальных ресурсов, которые приносят экономический эффект.
Классификация нефтешламов
Нефтешламы являются сложной смесью тяжелых углеводородов, содержащей значительное количество нефтепродуктов. Последние могут быть извлечены несколькими способами и использованы для коммерческих целей. Объекты, на которых хранятся нефтешламы, делят на 2 типа: нефтешламовые озера, амбары и резервуары. В первом случае вещества налиты непосредственно на грунт, а вторые – на забетонированную площадку с четкими границами.
В зависимости от происхождения нефтешламов, их разделяют на следующие группы:
- появляющиеся на дне естественных водоемов после аварийного разлива нефтепродуктов (придонные);
- образующиеся в смеси с буровыми растворами при строительстве скважины;
- возникающие при переработке нефти;
- резервуарные – состоящие из жидковязких веществ и гелеобразных, образующихся на стенках;
- грунтовые (при попадании нефтепродуктов на землю).
Химический состав и содержание механических примесей в нефтешламах сильно варьируется.
Способы утилизации
Наиболее распространенными методами утилизации нефтешламов являются следующие:
- химические;
- биологические;
- термические;
- физические;
- физико-химические.
Рациональный выбор того или иного способа определяется содержанием нефтепродуктов в шламе.
Химический метод
Химическая переработка и утилизация нефтешлама проводится методом капсулирования и нейтрализации при реагировании с щелочноземельными металлами (чаще всего с негашеной известью). В результате такого процесса получается сухое порошкообразное вещество в виде мелких гранул с известковой капсулой. Этот продукт относится к 4 классу опасности, то есть безопасен для окружающей среды. Его используют в качестве минеральной добавки в асфальтобетон и при сооружении земляных насыпей.
Принципиальная схема установки утилизации нефтешламов по данной технологии представлена на рисунке ниже.
Гранулы характеризуются высокой прочностью и герметичностью. В течение нескольких месяцев продолжается карбонизация их оболочек. К недостаткам данной технологии можно отнести то, что необходимо использование специального оборудования, большого количества качественной негашеной извести. Не до конца также выяснено влияние конечного продукта на окружающую среду. Преимуществами химического обезвреживания являются относительно невысокая себестоимость и возможность изготовления мобильных установок.
Биологическая технология
Биологическое обезвреживание – наиболее экологичный способ, но его применение ограничивается обработкой тех видов нефтешламов, которые образуются в резервуарах, а также при разливе на земле или в природных водоемах. Это связано с такими факторами, как:
- высокая цена биореагентов;
- необходимость выделения больших участков земли под полигоны;
- возможность нейтрализации в полевых условиях только в теплое время года;
- высокий риск загрязнения земли тяжелыми металлами и другими вредными веществами.
Сущность биологической технологии утилизации нефтешлама заключается в применении микроорганизмов для биодеструкции нефти.
Существует также способ переработки в биореакторе с подогревом. Он представляет собой камеру, в которую подается загрязненный грунт, вода, удобрения и полезная микрофлора. В результате создания благоприятных условий микроорганизмы быстро размножаются и происходит расслоение вещества – нефтепродукты скапливаются в верхней части реактора, а вода – в нижней. Оставшийся нефтешлам выгружают на площадки для подсушивания. Длительность этого процесса составляет 10-15 суток, после чего в камеру подают новую партию вторичного сырья.
Термический способ
Термическая технология переработки имеет несколько модификаций:
- сжигание в печах или в открытых топках;
- дегидратация или сушка с последующим возвратом в производство;
- термическое разложение при недостатке воздуха (пиролиз);
- газификация (окисление нефтешлама с получением газа, использующегося в качестве топлива).
Сжигание – это наиболее простой способ утилизации отходов нефтепродуктов, но при этом требуется очистка и нейтрализация дымовых газов, которые наносят значительный урон окружающей среде. Сушка сопровождается большими энергетическими затратами.
Одним из наиболее перспективных направлений является непрерывный пиролиз. Благодаря такой переработке получают синтетическую нефть и пиролизный газ, применяемый в качестве топлива для этого же процесса. Оборудование для утилизации нефтешлама в этом случае представляет собой установку, основным элементом которой служит камера пиролиза, в которой происходит термическое разложение на фракции при температуре около 500 °С. Выделившийся газ поступает в фильтры и конденсаторы, где он проходит очистку.
При использовании системы дополнительного крекинга из нефтешлама можно получить качественный бензин. Установка способна перерабатывать все виды шламов, но с экономической точки зрения целесообразнее использование твердых отходов нефтепродуктов с невысокой степенью влажности.
Физические и физико-химические способы
Физические методы утилизации нефтешламов включают следующие способы разделения на фракции:
- Простое отстаивание. Это наименее затратная и в то же время малоэффективная технология.
- Центрифугирование. Центробежное оборудование также часто применяется на промежуточном этапе подготовки нефтешламов для их переработки другими способами.
- Введение ПАВ (деэмульгаторов, смачивателей, растворителей).
- Фильтрование.
- Экстракция органическими растворителями, отходами при производстве этилена и ацетилена, сжиженными газами или паром. Этот метод основан на взаимном растворении полярных соединений.
Недостатками всех вышеуказанных технологий является неполнота отделения нефтепродуктов.
