Способ сбора сливных нефтяных отходов (СНО)

(51) 09 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ круглогодично с учетом агрегатного состояния нефтяных отходов и погодно-климатического фактора с перемещением от одного участка к другому вдоль береговой линии амбарного озера или мест накопления отходов, при этом расплавленные нефтяные отходы откачивают насосом, а затвердевшие нефтяные отходы извлекают с помощью самоходной механизированной погрузочно-разгрузочной техники, после чего собранные нефтяные отходы направляют для последующей переработки. В качестве насоса для откачки расплавленных нефтяных отходов используют буровой поршневой насос,например,серии НБ-125 с производительностью всасывания 50 м 3/час, причем откачиваемые расплавленные нефтяные отходы помещают в емкости (подогреваемые цистерны автомобильных нефтевозов резервуары, снабженные системой подогрева емкости установки для очистки нефтяных отходов). В качестве механизированной погрузочноразгрузочной техники при извлечении с водной поверхности амбарных озер и переносе затвердевших нефтяных отходов используют самоходные механизированные погрузочноразгрузочные устройства, снабженные приспособлением в виде ковша или грейферного механизма,например, экскаватор, манипулятор, фронтальный погрузчик. После извлечения нефтяных отходов участки амбарных озер или мест накопления нефтяных отходов заполняют инертным материалом (грунтом) и/ или локализуют с помощью дамб.(56) Каталог АО НИИ ГИДРОПРИБОР,Республика Казахстан, 19.06.2006(54) СПОСОБ СБОРА СЛИВНЫХ НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ (СНО)(57) Предлагаемый способ относится к нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности,в частности к очистке технологических амбарных озер или мест накопления отходов от сливных нефтяных отходов(СНО). Задачей,стоящей перед предлагаемым техническим решением, является создание способа сбора сливных нефтяных отходов (СНО),расширяющего арсенал применяемых средств и не зависящего от времени года и погодноклиматического фактора. При использовании предлагаемого решения обеспечивается круглогодичное извлечение нефтяных отходов из амбарных озер или иных мест накопления отходов с учетом погодноклиматического фактора независимо от времени суток и времени года, без строительства каких-либо сооружений, подвода каких-либо коммуникаций. Одновременно снижаются технологические затраты на электроэнергию и природный газ, повышается производительность. Технический результат достигается тем, что извлечение нефтяных отходов проводят 21784 Предлагаемый способ относится к нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности,в частности к очистке технологических амбарных озер и иных участков от сливных нефтяных отходов(СНО). При осуществлении способа проводят извлечение нефтяных отходов из амбарных озер или мест накопления отходов с учетом погодно-климатического фактора. Большинство нефтедобывающих стран сталкиваются с тем, что среди технологических операций первичная подготовка углеводородных систем занимает ведущее положение как по трудоемкости и материалоемкости, так и по техногенному воздействию на окружающую среду,поскольку на этой стадии из углеводородных систем извлекаются нежелательные примеси. Например, в нефтях этими примесями являются пластовая вода с растворенными в ней солями, газы легколетучие и неорганические, механические вещества (песок, глина,известняк и др.). Установлено, что на каждую тонну добытой нефти приходится 50-100 м 3 попутного газа,200-300 л воды. В свежедобытой сырой нефти содержание воды достигает более 5, солей - 1,5,механических примесей - 0,5. Иногда в нефти содержание растворенных в них солей достигает 2000 мг/л. Особенно много в нефти присутствует хлористых солей. Очевидно, что эти нежелательные примеси при первичной подготовке нефти выбрасываются (организованно или неорганизованно) в окружающую среду. В связи с этим в нефтедобывающих регионах складывается неблагополучная экологическая ситуация из-за нефтяных загрязнений,которые наносят существенный вред здоровью населения этих регионов. Интенсивно загрязняются воздушный бассейн, грунтовые воды, разрушается и уничтожается почвенная оболочка, гибнут животные, птицы, рыбы,планктон и другие микроорганизмы. Основными причинами таких загрязнений являются аварийные и технологические выбросы из скважин, потери нефти из магистральных нефтепроводов при ее транспортировке. Наряду с ними, существенный вред причиняют многочисленные нефтяные озера так называемых амбарных нефтей, образующихся в результате различных аварий в процессе добычи или трубопроводного транспорта нефти. Например,площадь, занимаемая самым большим нефтяным озером в Казахстане, достигает до 70 га, а глубина до 2,5 м. На предприятиях нефтегазовой отрасли ежегодно скапливаются десятки тысяч тонн нефтеотходов, по своим свойствам идентичные амбарной нефти. Установлено, что главными газообразными загрязнителями окружающей среды являются летучие углеводороды, сероводороды,диоксид углерода, оксиды углерода, азота и серы,сажа, меркаптаны жидкими - нейтральные нефтесодержащие, солесодержащие, сернистощелочные, кислые и сероводородсодержащие сточные воды твердыми - замазученный грунт, асфальтосмолопарафиновые отложения, нефтешламы, а также тяжелые металлы. Только в технологических процессах глубокого обезвоживания и обессоливания 2 предприятие с мощностью 15-16 тысяч тонн перерабатываемой нефти образует 26-30 тонн нефтешламов. В России на территории только Пермской области в результате нефтедобычи, а также аварий на установках по подготовке нефти и на нефтепроводах образовалось более 50000 тонн загрязненных нефтепродуктов, которые закачивались в специальные земляные резервуары нефтешламонакопители, находящиеся под открытым небом. С поверхности таких шламонакопителей постоянно происходит (особенно в летний период) испарение легких нефтяных фракций, содержащих меркаптаны с резким запахом. Происходит также просачивание нефтезагрязненной жидкости в почву и грунтовые воды, в результате чего регионам наносится значительный экологический ущерб. Проблема очистки почв от нефти и нефтепродуктов является одной из основных, особенно для тех регионов,которые связаны с добычей, транспортировкой и переработкой нефти. Существует значительный арсенал способов ликвидации нефтяных загрязнений почвы механические, физико-химические, биологические,агротехнические, фитомелиорация. К механическим способам относятся обваловка загрязнений и откачка нефти в емкости, замена почвы. Производится также локализация пролитой нефти путем создания с помощью бульдозера земляного вала или котлована-отстойника, из которого либо отправляют нефть на товарный склад, либо направляют на дальнейшую переработку. К физико-химическим способам относятся диспергирование, гелеобразование, промывка почвы,дренирование почвы, сорбция, термическая десорбция. При этом в сорбционных способах в качестве сорбентов используют природные и синтетические адсорбционные материалы органической и неорганической природы. В некоторых случаях для очистки нефтезагрязненной почвы используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые изменяют поверхностное натяжение нефтяной пленки,что способствует ее диспергированию и лучшему отделению нефтепродуктов от почвы, грунта. В настоящее время используют для этих целей детергенты естественного и искусственного происхождения. К биологическим способам относятся биоремедиация и фитомелиорация - внесение специально выделенных из естественной микрофлоры активных нефтеокисляющих микроорганизмов в нефтезагрязненную почву (грунт). В этом случае являются существенными температурный фактор,который определяет интенсивность микробиологического разложения нефти и нефтепродуктов (20-37 С),диапазон значений рН, при котором функционируют микроорганизмы (от 3,5 до 11), скорость деструкции нефтепродуктов (до 257 мг/кг почвы в день, при этом за 3 месяца наблюдалась 83 очистка почвы). Для осуществления биоремедиации применяют такие отечественные препараты, как путидойл, бациспецин,деворойл, олеворин. Агротехнические методы включает вспашку и рыхление нефтезагрязненной почвы, внесение 21784 минеральных удобрений (суперфосфат), посев сидеральных культур, возможна замена верхнего слоя грунта плодородным субстратом. Фитомелиорация предполагает использование многолетних травянистых растений. Перечисленные способы являются сложными в осуществлении и требуют больших денежных средств,необходимых для приобретения дорогостоящего специального оборудования,реагентов и биопрепаратов. Применяемые реагенты и биопрепараты сами создают вторичное загрязнение окружающей среды. Они также не дают возможности использования компонентов нефтешламов в качестве дополнительного сырья. Однако очевидно, что амбарные нефти и нефтешламы из шламонакопителей являются ценным источником дополнительного сырья для нефтеперерабатывающих предприятий при производстве дорожного и строительного битума, а также в качестве топлива при условии, что откаченный из шламонакопителей нефтешлам будет соответствовать ТУ, т.е. очищен от механических примесей и воды (содержание механических примесей и воды согласовывается с потребителем). Учитывая существующие объемы амбарной нефти и шламонакопителей, возврат очищенных указанных нефтепродуктов в хозяйственный оборот позволит сэкономить огромные средства. Известен способ сбора и переработки нефтяного шлама, включающий изменение его агрегатного состояния из вязкопластичного в жидкое путем подогрева и последующее разделение на составляющие компоненты посредством фильтрации(каталог Переработка шламов 8 9, .8). При этом подогрев ведется несколько раз, перед каждым разделительным фильтром. Недостаток этого способа в том, что, несмотря на нагрев, твердые частицы плохо отдают облегающий и приставший к ним слой углеводородов, к тому же углеводороды,плохо разжижающиеся при повышенной температуре, остаются вместе с твердыми частичками, увеличивая этими количество не переработанных углеводородов в остатке и увеличивая тем самым его массу. Кроме того, способ требует больших энергетических затрат для многоразового подогрева нефтяного шлама перед каждым из фильтров. Стоимость установкисоставляет 1669 тыс. евро, без стоимости дополнительного оборудования(резервуары,котельная и т.д.). Крайне низкая производительность и частые остановки для очистки тарелок сепараторов(каждые 20 часов работы на 4 часа по инструкции). Входной диаметр оборудования 40 мм. - в час перерабатывается не более 45 м 3 поступающей жидкости. Известен способ сбора нефтяного шлама (с последующей его переработкой) реализуемый посредством установки (2293817, МПК Е 08 В 15/00, публ. 2007.02.20). Способ предусматривает использование технологических приемов по сбору загустевшей нефти, расположенной на поверхности земли, водоемов, земляных амбаров в любых климатических условиях при температурах окружающей среды от -25 до 45 С. Установка содержит насос, паропроводы и трубопроводы нефтешлама и его компонентов, котельную для подготовки и подачи пара, парообогреватель и парораспылитель, амбар, связанный трубопроводом с узлами накопления и переработки нефтешлама,эмульсии, кека - механических примесей, и нефти,последний из которых с помощью насосов, емкостей и трубопроводов дискретно связан с емкостями колесного транспорта. Кроме того, для реализации способа выполнен настил с понтонами, служащий базовой опорной поверхностью парообогревателю и парораспылителю, трап с возможностью его закрепления к береговой зоне, непосредственно соединенный с трапом узел управления, через который с помощью кабелей передается от источника электрической энергии технологический ток к электродвигателю насоса, последний расположен в вертикальном положении и с помощью лебедки погружен лопастями, расположенными на уровне приемного окна насоса, в нефтешлам до глубины в 0,50,8 м. При этом насос снабжен рабочим колесом,обеспечивающим перемешивание, измельчение и перекачивание нефтешлама, и трехкоординатной поворотной опорой, трап снабжен желобами для укладки рукавов, паропроводов и трубопроводов нефтешлама и его компонентов, а шкаф управления пускозащитной и коммутационной аппаратурой с электрической схемой пуска и останова установки,амбар связан трубопроводом с фильтром грубой очистки и дозировочным устройством, которые непосредственно взаимодействуют с узлами накопления и переработки. Емкости колесного транспорта дополнительно снабжены змеевиками для циркуляции в них разогретого пара. Необходимо подогревать СНО и одновременно нести большие затраты на попутный подогрев соленой воды. Аналогичная установка фирмыс стоит от 16 мл. дол. США. Производительность установки очень мала. Кроме того, сгнивают металлические понтоны и трубопроводы т.к. в амбарных озерах имеется 25000 мг/л и много блуждающего и наводящего токов. Диаметр всасывающей трубы всего 76 мм. Известна технология переработки и утилизации нефтяных шламов, включающая сбор с поверхности накопителя жидкой фазы - верхнего (нефтяного) и среднего (водного) слоев - скиммером, снабженным специальной самоочищающейся сеткой для освобождения от возможных плавающих фрагментов. Способ позволяет в непрерывном режиме осуществить 4 основные операции сбор жидких и твердых продуктов, входящих в состав накопленных в нефтяных амбарах (накопителях) шламов разделение на чистые фазы (нефтепродукты, вода, твердые минеральные и органические остатки), подготовку очищенной территории к рекультивации (2182921, МПК С 10 С 3/00, публ. 2002.05.27). Также низкая производительность и только для расплавленного продукта. Известен способ сбора и переработки нефтяного шлама, включающий изменение его агрегатного состояния из вязкопластичного в жидкое путем 3 21784 подогрева 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 высокая стоимость. Известные способы мало приемлемы для сбора затвердевших СНО. Вследствие практически полного отсутствия летучих соединений СНО затвердевшие СНО имеют температуру плавления (для разных участков) от 45 до 55-60 С. Большую часть года СНО находятся в затвердевшем состоянии и лишь в период с мая по август в дневное время под воздействием прямых солнечных лучей расплавляются. Как правило амбарные озера содержат (представляют собой) перенасыщенный водно-солевой раствор с содержанием хлористых и иных солей от 15 000 мг/литр до 25 000 мг/литр. Избыточная часть солей выпадает в осадок в виде солевой рапы. Выше (на солевом растворе), вследствие более низкой плотности плавают СНО. В холодное время года, либо в утреннее, вечернее и ночное время летом, либо при повышении облачности летом, СНО изменяют свое агрегатное состояние - затвердевают. Известен способ сбора амбарной нефти, который осуществляется передвижной установкой (Каталог АО НИИ ГИДРОПРИБОР,1 Республика Казахстан). Сбор осуществляют с поверхности амбарных озер или мест накопления отходов. Разжижение сгустившейся амбарной нефти производится сверхзвуковой кольцевой паровой струей. Температура нефти в области воздействия струи резко повышается, в результате чего нефть становится жидкой и становится возможным е отсос. Передвижная установка снабжена насадком,который представляет собой два коаксиальных корпуса, между которыми по патрубку подводится пар для образования сверхзвуковой зонтичной струи из кольцевого сопла. По внутреннему патрубку производится отсос сжиженной нефти. Работу устройства обеспечивают паровые установки типа ППУА-1600/100, отсос нефти производится 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 подачи пара 200 С и давлении 0,98 Мпа. Производительность устройства снижается при уменьшении температуры, давления пара и уменьшения толщины слоя СНО. Задачей,стоящей перед предлагаемым техническим решением, является создание способа сбора сливных нефтяных отходов(СНО),расширяющего арсенал применяемых средств. Технический результат состоит в том, что обеспечивается круглогодичное и круглосуточное извлечение СНО из амбарных озер или мест накопления отходов с учетом погодно-климатического фактора независимо от времени года и суток, без строительства каких - либо капитальных сооружений и без подвода коммуникаций. Одновременно снижаются 4 технологические затраты на электроэнергию и природный газ, повышается производительность. Технический результат достигается тем, что извлечение нефтяных отходов проводят круглогодично с учетом агрегатного состояния нефтяных отходов и погодно-климатического фактора с перемещением от одного участка к другому вдоль береговой линии амбарного озера или мест накопления отходов. Расплавленные нефтяные отходы откачивают насосом, а затвердевшие нефтяные отходы извлекают с помощью самоходной механизированной погрузочно-разгрузочной техники, после чего собранные нефтяные отходы направляют для последующей переработки. В качестве насоса для откачки расплавленных нефтяных отходов используют буровой поршневой насос,например,серии НБ-125 с производительностью всасывания 50 м 3/час, причем откачиваемые расплавленные нефтяные отходы помещают в емкости (подогреваемые цистерны автомобильных нефтевозов резервуары, снабженные системой подогрева емкости установки для очистки нефтяных отходов). В качестве механизированной погрузочноразгрузочной техники при извлечении с водной поверхности амбарных озер и переносе затвердевших нефтяных отходов используют самоходные механизированные погрузочно-разгрузочные устройства, снабженные приспособлением в виде ковша или грейферного механизма, например,экскаватор, манипулятор, фронтальный погрузчик. После извлечения нефтяных отходов участки амбарных озер или мест накопления нефтяных отходов заполняют инертным материалом (грунтом) и/ или локализуют с помощью дамб. Предлагаемый способ используется (опробован) в Мангистауской области на крупнейших технологических амбарных озерах -технологический амбар ЦППН и Альбсеноманский водозабор с запасами СНО, плавающих на поверхности насыщенного водно-солевого раствора, в объеме 1,0 млн. тон и 397 тыс. тонн соответственно. В технологическом амбаре ЦППН в нижней части(от 10 см до 5,0 м) содержится насыщенный водносолевой раствор с содержанием хлористых и иных солей от 15 000 мг/литр до 25 000 мг/литр, а выше его,вследствие более низкой плотности, плавают СНО. За долгие годы слитая нефть под воздействием перепадов температур и солнечной радиации потеряла большинство содержавшихся в ней летучих соединений. В основном в ней осталось около 68-70 парафинов, 10-12 асфальтенов и нафтенов, а остальное составляют различные битумообразные и смолистые вещества. Соединения СНО этого технологического амбара ЦППН имеют температуру плавления от 35 С до 45 С и выше. Большую часть года они находятся в затвердевшем состоянии и лишь в период с мая по август в дневное время под воздействием прямых солнечных лучей расплавляются. На Альбсеноманском водозаборе(амбарное озеро) во впадине Узень в нижней части 21784 иных солей от 15 000 мг/литр до 25 000 мг/литр,(избыточная часть солей выпадает в осадок в виде солевой рапы). Выше его, вследствие более низкой плотности плавают СНО. Слитая (в результате аварии на магистральном трубопроводе в 1974 г.) нефть потеряла большинство содержащихся в ней летучих соединений. В основном в ней осталось около 78-80 парафинов, 10-12 асфальтенов и нафтенов, а остальное составляют различные битумообразные и смолистые вещества. Соединения СНО этого технологического амбара имеют температуру плавления от 55 С до 60 С. и выше Большую часть года они находятся в затвердевшем состоянии и лишь в период с июня по август в дневное время под воздействием прямых солнечных лучей расплавляются. Сбор расплавленных соединений СНО производят откачкой с использованием буровых поршневых насосов,например,серии НБ-125 с производительностью всасывания 50 м 3/час. Возможно использование насосов этой серии с большей или меньшей мощностью, например, НБ-50/32. На всасывающую линию насоса присоединяют резинотканевой металлизированный рукав с диаметром 80100 мм. Наружный конец рукава снабжен насадкойнаконечником с калибровочными отверстиями. Рукав с насадкой-наконечником погружается в расплавленные СНО. При работе насоса расплавленные СНО перекачиваются в емкости. В качестве емкостей могут использоваться автомобильные нефтевозы, у которых цистерна теплоизолирована и подогревается теплом отходящих газов. На участке сбора могут находится горизонтальные или вертикальные резервуары,снабженные системой подогрева. В этих резервуарах происходит осаждение части подтоварной воды,которая при осаждении захватывает часть хлористых солей. Если на участке сбора находится технологическая установка для очистки СНО, она может быть соединена подогреваемым трубопроводом с насосом, извлекающим расплавленные СНО. Извлечение затвердевших СНО (в это агрегатное состояние СНО переходят в холодное время года, либо в утреннее, вечернее, ночное время, либо при увеличении облачности летом) осуществляется любой механизированной погрузочно-загрузочной техникой(экскаватор, манипулятор, фронтальный погрузчик и т.п.), имеющей приспособление наподобие ковша,либо грейферное устройство для захвата (загрузки,сбора). Извлеченные затвердевшие СНО переносятся в кузов автомобиля самосвала. В устройстве,посредством которого производится захват и извлечение затвердевших СНО, выполнено отверстие через которое осуществляется сброс захваченной воды. Используемая самоходная погрузочная и автомобильная техника обеспечивает автономность процесса. Нет необходимости обеспечивать электроснабжение, производить строительство какихлибо сооружений. Самоходная техника обеспечивает подъезд к любому участку сбора. При заболоченности береговой линии производится отсыпка инертным материалом. После извлечения отходов участки амбарных озер или мест накопления отходов заполняют инертным материалом и/или локализуют с помощью дамб. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ сбора сливных нефтяных отходов(СНО) с поверхности амбарных озер или мест накопления нефтяных отходов путем их извлечения для последующей переработки отличающийся тем,что извлечение нефтяных отходов проводят круглогодично с учетом агрегатного состояния нефтяных отходов и погодно-климатического фактора с перемещением от одного участка к другому вдоль береговой линии амбарного озера или мест накопления отходов, при этом расплавленные нефтяные отходы откачивают насосом, а затвердевшие нефтяные отходы извлекают с помощью самоходной механизированной погрузочно-разгрузочной техники, после чего собранные нефтяные отходы направляют для последующей переработки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве насоса для откачки расплавленных нефтяных отходов используют буровой поршневой насос,например,серии НБ-125 с производительностью всасывания 50 м 3 /час, причем откачиваемые расплавленные нефтяные отходы помещают в емкости, выбираемые из ряда, но не ограниченные этим рядом подогреваемые цистерны автомобильных нефтевозов резервуары,снабженные системой подогрева емкости установки для очистки нефтяных отходов. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве механизированной погрузочно-разгрузочной техники при извлечении с водной поверхности амбарных озер и переносе затвердевших нефтяных отходов используют самоходные механизированные погрузочно-разгруючные устройства, снабженные приспособлением в виде ковша или грейферного механизма, выбранные из ряда, но неограниченные этим рядом экскаватор, манипулятор, фронтальный погрузчик. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после извлечения нефтяных отходов участки амбарных озер или мест накопления нефтяных отходов заполняют инертным материалом (грунтом) и/или локализуют с помощью дамб.