Способ переработки нефтяных шламов

(51) 02 11/00 (2006.01) 10 1/32 (2006.01) 01 3/08 (2006.01) 02 103/34 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ технологическим процессам обработки нефтесодержащих шламов, и может быть использовано для переработки и утилизации нефтешламов и других отходов переработки нефти с целью получения топлива. Способ переработки нефтяных шламов включает обработку нефтешлама с добавлением воды в кавитационной установке воздействием импульсного электрического разряда напряжением 5-20 кВ при подаче 20-25 импульсов с последующим нагревом до 60-350 С. Способ обеспечивает глубокую конверсию нефтяного шлама в 15-60 легких фракций углеводородов. При этом, переработку нефтяных шламов с получением легких фракций углеводородов осуществляют в один этап.(72) Бодыков Дуйсенбай УтешовичАбдикаримов Мирамгали СейлхановичМирталипов Ринат ТауфиковичАлиев Ерхан ТастемировичСалахов Ренат ХамитовичМансуров Зулхаир Аймухаметович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт проблем горения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к технологическим процессам обработки нефтесодержащих шламов, и может быть использовано для переработки и утилизации нефтешламов и других отходов переработки нефти с целью получения топлива. Одной из первоочередных задач, направленной на сокращение негативного воздействия отходов на окружающую среду и улучшение ресурсообеспечения экономики,является переработка нефтяных шламов, образующихся при строительстве нефтяных и газовых скважин, при промысловой эксплуатации месторождений, очистке сточных вод, содержащих нефтепродукты, а также при чистке резервуаров и другого оборудования. Поэтому разработка способа переработки нефтяных шламов является актуальной и позволяет эффективно и экономично возвратить органические отходы в товарную продукцию в виде светлых нефтяных фракций, и утилизировать нефтяных шламов с целью ликвидации вредного воздействия на окружающую среду. Переработка нефтяных шламов с помощью предлагаемого способа с получением высоколиквидной продукции позволяет решать не только экологические проблемы, но и получать существенную дополнительную прибыль. Известен способ переработки жидких нефтяных шламов в гидратированное топливо, включающий нагрев и очистку нефтяных шламов. Очищенную нагретую смесь углеводородов с водой подают в рабочую емкость с разделением по крайней мере на два потока. Разделенные потоки для их гомогенизации непрерывно подают в виброкавитационный гомогенизатор с разницей величины расхода одного из потоков по отношению к другому не менее 1,5. Гомогенизацию проводят в виброкавитационном гомогенизаторе с вращающимся ротором с перфорированной поверхностью и неподвижным статором при удельном расходе смеси не более 2,5 г/см 2 рабочей поверхности ротора в секунду и окружной скорости его вращения не менее 20 м/с. Обработку проводят троекратно первичную обработку ведут до получения топливной эмульсии гидратированного топлива с размером капель воды не более 15 мкм,повторные обработки проводят до получения капель воды с размером не более 5 мкм. Изобретение позволяет повысить стабильность эмульсии гидратированного топлива. ( Патент 2535710,МПК 10 1/32, 01 3/08, 02 11/00, С 02 103/34. Опубл. 20.12.2014). Недостатком известного способа является отсутствие возможности получать в одном этапе товарную продукцию в виде светлых нефтяных фракций. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ переработки нефгешламов для промышленного использования,включающий обработку нефтешлама в ультразвуковой кавитационной установке. Паром нагревают нефтешлам до температуры 60-90 С и с помощью насоса создают давление до 6 кгС/см 2,2 которое позволяет создавать ультразвук частотой 20-50 кГц, и производят трехкратную обработку смеси нефтешлама с деэмульгатором в количестве 2000 г на тонну для использования в качестве топлива для котельных агрегатов и в количестве 4000 г на тонну для использования в качестве сырья для установки подготовки товарной нефти. При этом производят отстой нефтешлама в течение 24 часов для использования его в качестве топлива,где после отстоя образуется нефтешлам с содержанием воды не менее 10. После отстоя нефтешлама в течение 48 часов получают нефтепродукт с содержанием воды менее 1 и нефти до 500 мг/л. Дополнительно частично обезвоженный нефтешлам с содержанием воды 10 используют как котельное топливо и трехкратно обрабатывают в ультразвуковом кавитационном устройстве с давлением 20 кгС/см 2 и частотой 100200 кГц. ( Патент 2276658, МПК С 02 11/00,опубл. 20.05.2006) Недостатком известного способа является его сложность и отсутствие возможности получать в одном этапе товарную продукцию в виде светлых нефтяных фракций. Задачей заявляемого технического решения является разработка упрощенного способа переработки нефтяных шламов. Технический эффект поставленной задачи состоит в осуществлении одноэтапной глубокой конверсии углеводородного сырья в легкие фракции углеводородов. Задача решается тем, что способ переработки нефтяных шламов включает обработку нефтешлама с добавлением воды в кавитационной установке воздействием импульсного электрического разряда напряжением 5-20 кВ при подаче 20-25 импульсов с последующим нагревом до 60-350 С. Существенным отличием заявляемого технического решения от известного, является то,что обработку нефтяных шламов осуществляют при добавлении воды воздействием импульсного электрического разряда напряжением 5-20 кВ при подаче 20-25 импульсов, при этом нагрев осуществляют после воздействия импульсного электрического разряда. При обработке нефтяных шламов с водой в кавитационной установке воздействием импульсного электрического разряда, возникает электрогидравлический эффект(ЭГЭ) преобразование электрической энергии в механическую без посредства промежуточных механических звеньев, с высоким КПД. Сущность этого явления состоит в том, что при осуществлении внутри объема жидкости, находящейся в закрытом или открытом сосуде, специально сформированного импульсного электрического разряда вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу,сопровождающиеся комплексом физических и химических явлений. (Л. А. Юткин, Электро гидравлический эффект и его применение в промышленности / Ленинград. Машиностроение,1986 г., с.10) Воздействие импульсного электрического разряда на нефтяные шламы с водой в кавитационной установке приводит к образованию ионных потоков и расщеплению сложных молекул углеводородов. При кавитации нефтяных шламов воздействием импульсного электрического разряда нарушаются С - С связи углеводородов - происходит разрыв связей и образование из одной, с большей вероятностью тяжелой молекулы, двух более легких и т.д., вследствие чего происходит изменение физико-химического состава нефтяных шламов. Напряжение импульсного электрического разряда 5-20 кВ и количество подаваемых импульсов 20-25 подобраны экспериментально для достижения технического эффекта. Добавление воды в нефтяные шламы позволит осуществить более глубокую конверсию углеводородного сырья в легкие фракции углеводородов. Сопутствующие эффекты ЭГЭ такие как гидроудары, электромагнитные излучения и кавитация,способствуют ионизации воды. Внутримолекулярные связи молекул воды рвутся с образованием свободных радикалов водорода,которые участвуют в образовании легких фракций углеводородов. Нагрев нефтяных шламов до температуры 60350 С в кавитационной установке способствует осуществлению одноэтапной глубокой конверсии нефтяных шламов в легкие фракции углеводородов. Температура нагрева нефтяных шламов 60-350 С определена температурой кипения, получаемых легких фракций углеводородов бензин, керосин,газойль (солярка). Заявляемый способ выполняют следующим образом. В реактор кавитационной установки с размещенными в нем электродами заливают нефтяной шлам и воду. На электроды подают напряжение 5-20 кВ для формирования электрогидравлического эффекта. Воздействие 2025 импульсного электрического разряда на нефтяной шлам сопровождается кавитацией и конверсией в легкие фракции углеводородов. После 20-25 импульсов электрического разряда напряжение отключают и прогревают реактор до 60350 С. Заявляемый способ обеспечивает глубокую конверсию нефтяного шлама в 15-60 легких фракций углеводородов. При этом, переработку нефтяных шламов с получением легкие фракций углеводородов осуществляют в один этап. Пример 1. В реактор кавитационной установки с размещенными в нем электродами на расстоянии 20 мм и заливают нефтяной шлам и воду из расчета 61. На электроды подают напряжение 5 кВ для формирования электрогидравлического эффекта. Процесс конверсии нефтяных шламов в легкие фракции углеводородов начинается при пятикратном воздействии импульсного электрического разряда, которые конденсируются дефлегматором с холодильником. Двадцати кратное воздействие импульсного электрического разряда напряжением 5 кВ обеспечивает интенсивную кавитацию нефтяных шламов. После 20-ти импульсов электрического разряда напряжение отключают, прогревают реактор до 350 С и выдерживают в течение 30 минут. В результате реализации способа, нефтяной шлам конверсируют в 40-60 легких фракций углеводородов. Примеры 2, 3 таблицы 1 выполняют аналогично примеру 1. Таблица 1 Напряжение, кВ Количество импульсов Выход углеводородо 60 С дов с температурой кипения, масс.до 180 С до 240 С до 350 С тяжелые остатки после 350 С 2 С Кызылординского малотоннажного НПЗ 42 ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Способ переработки нефтяных шламов,включающий обработку нефтяных шламов в кавитационной установке и нагрев, отличающийся тем, что в нефтяные шламы добавляют воду и обрабатывают воздействием импульсного электрического разряда напряжением 5-20 кВ при подаче 20-25 импульсов, при этом нагрев осуществляют до температуры 60-350 С после воздействия импульсного электрического разряда.