Способ обработки нефтесодержащих отходов с механическими примесями и устройство его осуществления

(51) 21 21/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ 2010/1741.1 15.12.2010 17.10.2011, бюл.10 Иманбаев Жалгас Алтаевич Патент РФ 2097526, кл. Е 2121/06, 1977 Патент РФ 2171700, кл. 01 17/00, 2001(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ С МЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИМЕСЯМИ И УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Данное изобретение предназначено для нефтедобывающей промышленности и нефтетранспортирующих сфер деятельности и предусматривает обработку нефтесодержащих отходов (НСО), в том числе отходов танкеров,магистральных нефтепроводов,нефтяных резервуаров и т.п. Рассматриваемый способ подразумевает предварительную подготовку НСО в резервуарах с прямым поверхностным подогревом с целью погрузки полученной массы в кубовый аппарат непосредственной обработки. Обработка НСО идет с применением вакуумной перегонки, в результате которой происходит разделение стойких нефтяных эмульсий на легкие и тяжелые фракции, с непосредственным действием перегретого пара. Приемники дистиллята работают с периодическими режимами. В аппарате горизонтальной кубовой перегонки происходит разделение НСО, поступающих от блока предварительной подготовки, на две части с помощью водокольцевого вакуумного насоса, а именно легкие и тяжелые фракции. В разделении НСО на фракции участвует нагревательная камера с парогенератором. Рассматриваемый способ предназначен для нефтедобывающей промышленности и нефтетранспортирующих сфер деятельности и предусматривает обработку нефтесодержащих отходов (НСО), в том числе отходов танкеров,магистральных нефтепроводов,нефтяных резервуаров и т.п. Возможно применение данного способа для улучшения экологической обстановки загрязненных регионов, подвергшихся воздействию нефтяных отходов. Известен способ аккумуляции и обработки нефтяного шлама, предполагающий изменение его агрегатного состояния из вязкопластичного в жидкое с помощью термической обработки и последующее разделение на составляющие компоненты (2097526, МПК Е 21 в 21/06, публ. 1977.11.27). При подогреве в нефтяной шлам дополнительно вводят растворитель до содержания в полученной смеси твердых частиц не более 35 мас. при непрерывном барбатировании ее горячим азотом. Недостаток способа - вторичное загрязнение растворителем и дороговизна доставки и последующей работы с химреагентами. Осуществлялись усилия по сбору дизтоплива мобильной установкой (Каталог АО НИИ ГИДРОПРИБОР,Республика Казахстан). Доведение сгустившегося дизтоплива до жидкого состояния реализовывается сверхзвуковой кольцевой паровой струей. Температура нефти в области воздействия струи стремительно возрастает,в результате чего нефть становится жидкой, в результате чего предоставляется возможность ее отсоса. Работу устройства обеспечивается паровыми установками типа ППУА-1600/100, отсос нефти осуществляется при помощи насоса типа НДНМ-4(ТУ-400-9-77-86). Один килограмм водяного пара сверхзвуковой струи позволяет растопить 4,4 кг амбарной нефти при температуре пара 200 С и существующем давлении 0,98 Мпа. Производительность устройства снижается при уменьшении толщины слоя НСО. Известна установка, осуществляющая механизм обработки ловучечных нефтей (патент РФ 2171700, МПК 01 17/00, публ. 2001 г.). Ловушечная нефть прогревается до 50 С. Нагретая ловушечная нефть перекачивается в емкости(резервуары), где она смешивается с сырой нефтью с обводненностью 10, нагретой до 90 С, в соотношении 13 и предварительный отстой. Также возможна подача реагента. Полученная нефтяная смесь из резервуара-накопителя перенаправляется в буферную емкость (резервуар), с помощью рециркуляции через теплообменник и буферную емкость (резервуар) нефтяная смесь нагревается до 90 С. Затем нефтяная смесь закачивается в трехфазной декантор. В нем в силу действия центробежных сил и разности удельных весов составных элементов нефтяной смеси происходит разделение на нефть, воду и шлам. Далее нефть перекачивается в буферную емкость (резервуар),откуда через смеситель подается в трехфазный декантор. Перед смесителем подается пресная вода,нагретая до 80 С, в последующем нефть поступает в 2 буферную емкость (резервуар), откуда откачивается в резервуар хранения нефти (товарный резервуар). Устранение механических примесей,воды необходимо для снижения содержания солей на следующих этапах обработки. Недостатком данной установки является удорожание производства при использовании сырой нефти и реагентов. Задачей данного способа является превращение определенного объема НСО в легкие и тяжелые фракции, каждая из которых выступает отдельным продуктом,с применением водокольцевого вакуумного насоса и теплового воздействия камеры сгорания с высоким КПД. Однако основная роль в решении данной задачи выделяется аппарату горизонтальной кубовой перегонки. Предлагаемый способ обработки НСО позволяет увеличить область их применения с потенциальным широким коммерческим использованием готовой продукции. Графическое изображение представленного способа отображено в нижеприведенной схеме. НСО собираются и промывается горячей водой при температуре 70-80 С для отделения механических примесей. Нефтяная эмульсия попадает в отстойник 1, предназначенный для сбора НСО. С отстойника 1 НСО при помощи вакуумного насоса (возможно, также при помощи шестеренчатого насоса) подается на вакуумную установку 3, в определенных дозировках при содержании в НСО от 5 до 15 воды, хлористых солей от 1000 до 2000 мг/л. Вакуумная установка (ВУ) представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат (куб),объем которого равен 4 м 3. В верхней части кубового аппарата монтируется ретификационная колонна 7 (РК) высотой 2,5 м для разделения паров. Снизу горизонтального аппарата располагается камера сгорания 4, которая монтируется под углом 3-5. Стены камеры сгорания обкладываются огнеупорным кирпичом, снаружи изолируется теплоизолирующим материалом. Устанавливается форсунка 5 (мощность 130-378 6,представляющий собой металлическую жаропрочную трубу диаметром 25 мм, толщиной 30,5 мм, в виде змеевика диаметром 500-600 мм. Перед парогенератором расположена перегородка из огнеупорного кирпича для защиты змеевика от прямого действия огня и создания конвекции. Конвекционный горячий воздух регулируется шибером 2. Перегретый пар при температуре 200250 С под давлением 0,5 Мпа,10 от перерабатываемой продукции, подается в аппарат ВУ с помощью перфорированных труб диаметром 32 мм по длине аппарата. Выход паров из этих труб осуществляется через отверстия диаметром 5 мм,установленных в шахматном порядке, для исключения накипи и отложений механических примесей внутри днища аппарата и ускорение процесса разделения. Расход воды для пара регулируется дозирующим насосом 10. Вакуумная установка работает за счет вакуумного насоса 12 (водокольцевого вакуумного насоса, ВВН). Вакуумный насос подбирается в зависимости от объема откачиваемых паров. Температура в самой вакуумной установке измеряется в 2-х местах в середине аппарата и вверху рефикационной колонны техническим термометром (0-400 С). При этом вакуумная установка и рефикационная колонна теплоизолируются. НСО за счет энергии ВВН подаются в аппарат ВУ в объеме 1/3 части, уровень которых контролируется за счет уравномеров. После заполнения аппарата включается форсунка, и температура камеры сгорания поддерживается автоматически. При постоянной работе вакуумного насоса разряжение в аппаратах составляет минус 0,8 кг/см 2, вода испаряется при температуре 90 С. Конденсация паров охлаждается до 40 С в холодильнике 8 и собирается в вакуумном приемнике для легких фракций 9. Готовая продукция (дистиллят) откачивается насосом 11 в склад готовой продукции. Выход легких паров после вакуумного насоса направляются в камеру сгорания. Тяжелые фракции собираются в вакуумном приемнике для тяжелых фракций 9. В вакуумный приемник тяжелых фракций устанавливается специальный насос 11 для откачки горячих продуктов (до 400 С). Вакуумные приемники легких и тяжелых фракций устанавливаются по 2 шт. в каждом направлении 1-ый работает на прием, а 2-ой работает на откачку. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки стойких нефтяных эмульсий, содержащих механические примеси,включающий их нагрев в теплообменном блоке и последующее разделение е на составные части,отличающийся тем, что разделение стойких нефтяных эмульсий, содержащих механические примеси, на составные части осуществляют за счет вакуумной ректификации, которая, как и нагрев в теплообменном блоке, производится при вакуумном разряжении минус 0,78-0,81 кг/см 2 и температуре 87-91 С в зависимости от содержания воды в эмульсии. 2. Установка обработки стойких нефтяных эмульсий, содержащих механические примеси,содержащая теплообменный блок для нагрева нефтяной эмульсии и нагревательный блок,отличающийся тем, что установка содержит систему предварительной очистки нефтяной эмульсии от механической примеси, систему вакуумного очистки, а также систему сбора дистиллята, и систему сбора готовой продукции,причем система вакуумной очистки включает вакуумное устройство представленное в виде конструктивно связанных между собой блоков нагревательного блока, теплообменного блока и ректификационной колонны, а также вакуумный насос, холодильник и два вакуум - примника. 3. Установка обработки стойких нефтяных эмульсий, содержащих механические примеси по п.2, отличающаяся тем, что в нагревательный блок системы вакуумной очистки представлен в виде теплоизолированной камеры сгорания, внутри которой расположена газовая форсунка, огнеупорная перегородка, парогенератор и патрубок для отходящего дымохода. 4. Установка деэмульсации стойкой нефтяной эмульсии по п.3, отличающаяся тем, что парогенератор выполнен в виде металлического жаропрочного змеевика, связанного с системой сбора дистиллята. 5. Установка деэмульсации стойкой нефтяной эмульсии по п.2 и 3, отличающаяся тем, что теплообменный блок системы вакуумной очистки представлен в виде горизонтальной металлической емкости, цилиндрической формы, включающей узел подачи эмульсии,связанный с системой предварительной очистки нефтяной эмульсии от механической примеси, узел выгрузки готового продукта, связанного системой по сбору готовой продукции, маточник, в виде металлической трубы,проходящей вдоль нижней части емкости, одним концом связанный с парогенератором нагревательного блока, а другим - с системой сбора дистиллята.