Утилизация мазута, битума и гудрона: способы переработки, установки

Отходы мазута и их состав

Мазут представляет собой вязкую жидкость темно-коричневого цвета, результат первичной переработки нефти. Он используется в качестве топлива или подвергается дальнейшей переработке для производства смазочных масел, смолы и битума.

Зола и сажа от мазута остаются в процентах 63,1% и 36,9% соответственно. Зола имеет класс опасности — III (умеренный коэффициент), сажа — IV класс (вещество малоопасное). Оба вида отходов являются твердыми сыпучими материалами. Химический состав отходов в процентах:

• В205 — 27,1;
• Ni 2 O 3 — 5,7;
• МпО 2 — 0,6;
• РЬО2 — 0,3;
• Сг 2 О 3 — 0,3;
• ZnO — 0,3;
• А1203 — 6,3;
• Fe 2 O 3 — 4,4;
• MgO — 1,3;
• SiO 2 — 6,3;
• Углерод — 31,4;
• Водород — 4,4;
• Азот — 0,4;
• Остальные — 0,74.

Опасность нефтешламов для окружающей среды

Относятся к веществам 3 класса опасности, т.е со средним воздействием на окружающую среду. Самый большой ущерб, который нефтешламы могут нанести окружающей среде и людям, заключается в следующем:

• Они вызывают рак у людей и животных. Нефтешламы содержат вещества, относящиеся ко второму и даже первому классу опасности. К ним относятся бензапирены, фенантрены, производные пирена.
• Вызывает нарушения в работе головного мозга, сердца, печени. Опасность представляют ионы тяжелых металлов, содержащиеся в нефти и попадающие по пищевым цепям к человеку.
• Замедляют прорастание семян и скорость прорастания. Согласно лабораторным исследованиям, при концентрации нефтешлама 6-8% семена вообще не прорастают. Надземные части растений на загрязненной почве выглядят ослабленными, отличаются меньшими размерами и слаборазвитой корневой системой.
• Животных, обитающих в земле, загрязненной, пусть и не очень сильно, нефтешламом (кроты, мыши), ждет крайне незавидный расчет. Ряд соединений нефти накапливается в организме животных и оказывает мутагенное действие, вызывает тяжелые заболевания, бесплодие и влияет на поведение.

Виды нефтяных шламов

В зависимости от способов образования и физико-химических свойств остатки нефтедобычи можно разделить на:

• Нижний. Они появляются в результате оседания отходов на дно водоемов. Обычно это происходит из-за несчастного случая при добыче «черного золота» или его транспортировке.
• Результат очистки добываемого масла. После скважины она поступает в специальные блоки, где из органической жидкости удаляются механические примеси, соли и твердые углеводороды. Это грязь.
• Остатки, возникающие при бурении скважин с использованием буровых растворов. Они выносят буровой шлам на поверхность по затрубному пространству и в основном состоят из частиц породы, отделяемых долотом.
• Водохранилище. При длительном хранении компоненты масла взаимодействуют с влагой, воздухом и материалом сосуда. Продукты этого взаимодействия оседают на стенках и дне.
• Земля. Когда лопается нефтепровод и содержимое выливается. Это может привести к загрязнению больших территорий, особенно если авария произошла в труднодоступной отдаленной местности.

Способы их переработки и утилизации

Обработка нефтешлама может осуществляться многими способами, применение того или иного зависит от вида нефтешлама, его состава и других факторов.

Накопление и захоронение в бункерах

Обычно шлам закапывают в непосредственной близости от колодца, по окончании использования. Это называется бункеровкой. Это не обеспечивает должной экологической безопасности, а осушение масляных отходов требует длительного времени. Также затягивается восстановление площадей, отведенных под складирование шлама.

Несмотря на это, такая утилизация нефтешламов активно применяется благодаря своей доступности, кажущейся простоте и дешевизне. Иногда это можно назвать оправданным. Имеется в виду захоронение отходов при морском бурении или в районах с благоприятными геологическими условиями, исключающее попадание опасных и вредных веществ из бункеров наружу.

Обязательно следует учитывать изменение во времени химических свойств нефтешлама, он может окисляться и изменять свою консистенцию.

Читайте также: Правила обращения с медицинскими отходами: схема сбора, хранения и утилизации опасного утиля в ЛПУ, требования согласно СанПиН, инструкции для персонала

Сжигание в печах и топках

Этот метод также довольно распространен. Его основные этапы:

1. Сброс нефтяных отходов из воды. Это делается методом фильтрации или пилинга.
2. Загрузка шлама в камеру сгорания. Печь необходимо топить, так как шлам, обедненный нефтепродуктами, с остатками песка и других твердых примесей, плохо сгорает.
3. Избавьтесь от того, что останется в конце. Если мусоросжигательный завод нормальный и эксплуатируется по правилам, то отходы гораздо менее опасны для окружающей среды.

Следует отметить, что такая утилизация нефтешламов требует качественной дымоочистки. К сожалению, эти требования не всегда выполняются.

Использование фильтрации

Обработка нефтешламов таким способом требует специальных установок, стоимость некоторых из которых очень высока. К тому же нужны большие площади земли, сам процесс крайне долгий. Работа оборудования основана на тепловом воздействии, так как нефть и другие отходы имеют разную плотность. Основные этапы метода фильтрации нефтешламов следующие:

1. Отделение масла от других компонентов шлама с помощью пара.
2. Пропускают разделенную смесь через перфорированные пробирки.
3. Смесь примесей.

Материал, отделенный от компонентов нефти, может быть использован для дорожного строительства или других целей.

Отстаивание

Этот метод относится к механическим способам обработки. Он основан на постепенном разделении нефтеотходов на фракции под действием сил гравитации. Для повышения эффективности метода используются специальные реагенты. Процесс очень длительный и требует больших площадей.

После завершения предложения получается три слоя:

• Масляная эмульсия. Он содержит от 60 до 80 процентов масла.
• Водная эмульсия. Помимо воды в нем содержится от 10 до 15 процентов масла и некоторые механические примеси.
• Нижний осадочный. Высокое, от 70 до 75 процентов содержание механических примесей.

Все вредные и опасные вещества в масле никуда не исчезают, не распадаются, а лишь переходят в слои, которыми удобнее пользоваться по отдельности.

Комплексные методы с дальнейшей переработкой

Ни один отдельный метод не способен решить проблему отложения нефтяной эмульсии, водной эмульсии и осадочных слоев.

Поэтому все большее распространение получают комбинированная обработка нефтешламов, комплексные методы, поскольку они позволяют очищать нефтешламы с разными физико-химическими свойствами. Они заключаются либо в разделении отходов на слои и уже разделенной работе с каждым из них, либо в применении поочередно методов, каждый из которых воздействует на один из компонентов нефтешламовой смеси.

Товарное масло можно получить из слоя масляной эмульсии. Закачка на водной основе в нефтеносные пласты. Осадочный слой чаще всего выгорает. По своим свойствам она близка к нефтезагрязненной почве.

Обработка осадочного слоя пиролизом позволяет избавиться от большинства ядовитых веществ, получить пиролизную смолу и пирогаз.

Прочие экологически чистые способы

Например, очистка масла от примесей с помощью биологической технологии. Это наиболее экологичный метод, но его применение пока ограничивается переработкой нефтешламов, возникающих при разливах нефти на землю или в водоемы. Метод часто используется при очистке резервуаров от нефтяных отходов. Суть биотехнологии заключается в использовании микроорганизмов.

Недостатки метода:

1. Зимой метод использовать нельзя. При отрицательных температурах бактерии замедляют, а то и вовсе останавливают свои жизненные процессы.
2. Необходимо отводить значительные земельные площади под свалки.
3. Высокая стоимость биореагентов. Микроорганизмам нужны особенные, активно размножающиеся в особых, вполне специфических условиях.

Однако возможна переработка нефтепродуктов в биореакторах с подогревом. И они действительно строятся. Им требуется около двух недель, чтобы утилизировать партию шлама. Биометод не получил широкого распространения, хотя уже не воспринимается как экзотика.

Использование в исходном виде в качестве сырья

Здесь можно выделить три основных направления:

• Нефтешламы как вторичное сырье в дорожном строительстве. Используется как добавка в асфальтобетонные смеси. Это приводит к повышению прочностных свойств дорожного покрытия, снижению водопоглощения и снижению затрат.
• Нефтешламы как сырье для производства строительных материалов. В этой области использование шире. Отработанное масло входит в состав некоторых теплоизоляционных материалов, добавляется в шихту, необходимую при производстве фасадной плитки, заливается в бетонную смесь для повышения морозостойкости.
• Нефтяной раствор как смазочная добавка к буровым растворам вместо сырой нефти. Позволяет повысить устойчивость глинистых пород при контакте с фильтратом буровых растворов.

Активно ведутся работы по получению битумных смесей и ряда другого сырья из нефтешламов.

Оборудование для утилизации нефтешламов

Все начинается со сбора масляных отходов. Для извлечения ила с поверхности почвы, дна водоемов и т д используются различные механизмы. Зачастую достаточно обычного аварийно-спасательного оборудования. Для подъема донного ила требуется специальная техника.

При подаче нефтешламов к месту окончательной очистки используется шламоотсос. Он откачивает, а затем выводит отходы. Шлам сжигают в камерных, распылительных и циклонных печах.

В ряде случаев применяют многоподовые и барабанные печи. Но перед сжиганием шлама из него необходимо удалить воду. Это делается фильтрованием, центрифугированием, разделением и некоторыми другими методами. Для фильтрации используются ленточные и фильтр-прессы.

Было произведено множество разновидностей центрифуг для удаления воды и отделения других компонентов шлама друг от друга. Принцип их работы одинаков. При центрифугировании за счет центробежной силы более плотные компоненты находятся ближе к стенкам аппарата, более легкие, наоборот, дальше от них.

Сепаратор представляет собой центрифугу с вертикальной компоновкой и множеством пластин или дисков внутри. Это намного сложнее, чем обычные центрифуги. Ведущую роль в сепараторе играет воздушный поток. Он создает вихревой эффект и размещает твердые компоненты на пластинах дальше от оси устройства, подплывая ближе.

Утилизация мазута

Отработанное масло необходимо утилизировать. В противном случае избежать загрязнения окружающей среды и нанесения ущерба природе практически невозможно. Есть несколько способов бросить:

• обезвоживание (выпаривание воды и последующее захоронение твердых остатков на специальных полигонах);
• захоронение отработанного мазута в чистом виде на специально оборудованном изолированном полигоне;
• термическая обработка (обжиг в печах);
• использование виброкавитации (УЗИ);
• химический метод утилизации (разложение реагентов);
• капсулирование негашеной известью и абсорбентами;
• биологический способ обработки (очистка почвы специальными микроорганизмами);
• переработка в битум.