Установка для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов

Предложена установка, содержащая цилиндрический корпус, в верхней части которого выполнен загрузочный люк, а в нижней имеется разгрузочный люк для удаления содержимого из корпуса установки. Для осуществления процесса гомогенизации внутри корпуса расположено перемешивающее устройство. Корпус установки выполнен из двух, коаксиально расположенных, металлических закрытых цилиндров - наружного и внутреннего. Между внутренним диаметром наружного цилиндра D и внешним диаметром внутреннего цилиндра d образована герметичная полость V, заполненная теплоносителем в виде низкозамерзающей жидкости. Полезная модель относится к области защиты окружающей среды от негативного воздействия нефтяной отрасли, а именно к обезвреживанию нефтесодержащих грунтов химическим методом с использованием негашеной извести и может быть использована для переработки нефтешламов, обезвреживания почвы при ликвидации аварийных разливов нефти и продуктов ее переработки в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах. Предложенная установка обеспечивает обезвреживание нефтезагрязненных материалов химическим методом с использованием негашеной извести (C_aO) путем образования капсулированного материала. Подготовка установки к приему партии мерзлого нефтезагрязненного метериала осуществляется за счет тепловой энергии экзотермического процесса химического обезвреживания предыдущей партии нефтезагрязненных материалов, аккумулированной теплоносителем, находящимся в герметичной полости V. Предложенная полезная модель имеет простую конструкцию и надежна в эксплуатации в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах.

Полезная модель относится к области защиты окружающей среды от негативного воздействия нефтяной отрасли, а именно к обезвреживанию нефтесодержащих грунтов химическим методом с использованием негашеной извести и может быть использовано для переработки нефтешламов, обезвреживания почвы при ликвидации аварийных разливов нефти и продуктов ее переработки в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах.

Известен двухроторный смеситель со шнековой выгрузкой «САИГАТКА» [http://tehmash.promzone.ru/mini_zavod_p/smesitel_-do.htm], предназначенный для интенсивного перемешивания, разминания и пластификации масс с малой, средней или высокой вязкостью (далее «смеситель»). Смеситель состоит из корпуса, установленного на опорах. Корпус смесителя имеет цилиндрическую форму с двумя открывающимися загрузочными люками, расположенными в верхней и нижней части корпуса для загрузки и выгрузки продукта. Внутри корпуса расположены два горизонтальных вала с фигурными лопастями развернутыми относительно осей валов на угол, зависящий от перемешиваемого материала. В лопастях выполнены цилиндрические отверстия, что позволяет эффективно перемешивать смешиваемые компоненты до однородной массы. Лопасти смесителя могут быть выполнены различной конфигурации. В конструкции смесителя предусмотрен контроль качества загружаемой рецептурной смеси или отдельных компонентов, если они подаются последовательно, в виде решетки. Валы вращаются в опорах и приводятся в движение от электродвигателя через специальный редуктор. Конструкцией смесителя предусмотрено встречное движение массы вдоль стенок корпуса, при этом лопасти разделяют смешиваемую массу на слои и передают их в соседние зоны. Полученная однородная масса выгружается через нижний люк, который во время смешивания закрыт заслонкой, либо для выгрузки используется шнековое устройство.

Недостатком данного смесителя является то, что при низких (отрицательных) температурах в полевых условиях невозможно получить однородную смесь из смешиваемых компонентов, таких как замерзшие нефтешламы и нефтезагрязненные грунты с порошкообразным реагентом, так как замерзшие нефтезагрязненные материалы не позволят осуществить процесс перемешивания в смесителе и приводят к поломке перемешивающего устройства.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является установка для промывки и обезвреживания нефтесодержащих грунтов [Патент RU 2330734 от 10.08.2008], которая относится к защите окружающей среды от негативного воздействия нефтяной отрасли, а именно к обезвреживанию нефтесодержащих грунтов химическим методом с использованием негашеной извести с предварительной их промывкой низкокипящим реагентом. Установка содержит бункер, выполненный в виде цилиндрического корпуса, с загрузочной решеткой и горизонтально расположенным лопастным перемешивающим устройством, имеет наружное утепление, а в его дне имеется заслонка для вывода твердых включений. Приспособление для транспортирования жидкости из корпуса в емкость перелива выполнено в виде шнека. В емкости перелива имеется винтовой конвейер с каналом для вывода твердых включений в его верхней части. Емкость перелива сообщена через боковую емкость посредством канала со сборной емкостью и насосом с гидроциклоном для дополнительной очистки. Над загрузочной решеткой установлен вибратор и устройство подачи моющей жидкости - разбрызгиватель. Вибратор установлен с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальных плоскостях. Гидроциклон для дополнительной очистки посредством канала, в котором имеется сборная емкость и насос, сообщен с сепаратором для выделения нефти и моющей жидкости, который через канал системы подачи моющей жидкости сообщен с емкостью для приготовления моющего раствора, которая сообщена с устройством подачи моющей жидкости в бункер - разбрызгивателем, образуя замкнутую систему подачи и регенерации моющей жидкости.

Химическое обезвреживание промытого грунта происходит после добавления воды (H₂ O) и негашеной извести (C_aO) до образования инертной композиции, которая выгружается при помощи устройства выгрузки. В устройстве регенерации промывочной жидкости происходит процесс отделения нефтесодержащей промывочной жидкости от нефтепродуктов. Для обеспечения этого процесса используется тепло экзотермического процесса химического обезвреживания и с этой целью устройства регенерации и химического обезвреживания снабжены кожухами, связанными между собой системой подводящих и отводящих трубопроводов. Для обеспечения циркуляции теплоносителя применяется центробежный насос.

Недостатком установки является то, что для промывки нефтесодержащего грунта необходим отдельный бункер с перемешивающим устройством и устройство регенерации промывочной жидкости, наличие штуцеров, центробежных насосов и системы подводящих и отводящих трубопроводов, что значительно усложняет конструкцию установки. Кроме того, операция по промывке нефтесодержащего грунта является лишней и значительно увеличивает длительность технологического процесса обезвреживания нефтесодержащего грунта.

Задачей полезной модели является создание установки для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов, которая будет обладать простотой и надежностью в эксплуатации в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах, и способной обеспечить подготовку замерзшего нефтезагрязненного материала для химического обезвреживания путем его нагрева теплом экзотермического процесса химического обезвреживания предыдущей партии нефтезагрязненного материала.

Данный технический результат достигается тем, что установка содержит цилиндрический корпус, у которого в верхней части выполнен загрузочный люк, а в нижней части корпуса расположен разгрузочный люк для удаления содержимого из корпуса установки. Корпус установки имеет двойную стенку и выполнен из двух коаксиально расположенных металлических закрытых цилиндров - наружного и внутреннего, между внутренним диаметром наружного цилиндра D и внешним диаметром внутреннего цилиндра d образована герметичная полость V, заполненная теплоносителем в виде низкозамерзающей жидкости. Установка содержит перемешивающее устройство, например, выполненное в виде двух шнеков с возможностью вращения шнеков во встречных направлениях, у которых оси вращения совпадают с осями O₁-O₁ и O₂ -O₂. Верхний шнек является ведомым, а нижний - ведущим.

На Фиг. представлен:

а) главный вид предложенной установки для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов;

б) поперечный разрез установки.

Установка, состоящая из цилиндрического корпуса 1, установленного на опорах 2. Корпус 1 выполнен из двух, коаксиально расположенных металлических закрытых цилиндров - наружного и внутреннего, между внутренним диаметром наружного цилиндра D и внешним диаметром внутреннего цилиндра d образована герметичная полость V, заполненная теплоносителем в виде низкозамерзающей жидкости, например, Dixis-65 у которой температура замерзания соответствует 65°C ниже нуля. В верхней части корпуса выполнен загрузочный люк 3, а в нижней разгрузочный 4 люк. Внутри корпуса 1 расположены два шнека 5 и 6, имеющих возможность вращения шнеков во встречных направлениях, у которых оси вращения совпадают с осями O₁-O₁ и O₂-O₂ . Верхний шнек является - ведомым 5, а нижний - ведущим 6.

Установка для перемешивания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов при низких температурах работает следующим образом.

Нефтезагрязненный материал и реагент - негашеная известь (С_аО) в компонентном соотношении, которое определяется согласно «Методике определения потребного количества компонентов для осуществления реагентного капсулирования» [«Переработка и утилизация нефтешламов и нефтезагрязненных материалов, образующихся в местах добычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья»: Монография/ [Л.О. Штриплинг и др.]; М-во обр. и науки РФ, Омский гос. техн. ун-т - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. - 176 с. (стр. 51-55)], поступают в цилиндрический корпус 1 установки через загрузочный люк 3. Включают привод, который приводит в движение ведущий шнек 6, от ведущего шнека 6 передается вращение ведомому шнеку 5. Шнеки 5 и 6 начинают вращаться относительно осей O₁-O₁ и O ₂-O₂ во встречных направлениях. В результате такого вращения шнеков происходит движение во встречных направлениях, загруженного в установки нефтезагрязненного материала с реагентом, в радиальной плоскости вращения шнеков. Таким образом осуществляется процесс гомогенизации нефтезагрязненного материала с реагентом. В полученную гомогенизированную смесь, согласно приведенной выше методике, добавляют воду и происходит дальнейшее перемешивание указанной смеси. В процессе взаимодействия гомогенизированной смеси с водой происходит химическая реакция с выделением тепла. В результате происходит химическое обезвреживание нефтезагрязненного материала (химическое диспергирование), преобразовывая его в сухие тонкодисперсные порошкообразные твердые вещества в виде микрокапсул, внутри которых находится нефтезагрязненный материал, покрытый снаружи прочной карбонатной (CaCo₃) водонепроницаемой, биологически нейтральной для природной среды оболочкой. В зависимости от вида нефтезагрязненного материала (буровой шлам, нефтезагрязненный грунт, нефтепарафинистые отложения) соотношение загруженных компонентов нефтезагрязненного материала, реагента и воды [«Переработка и утилизация нефтешламов и нефтезагрязненных материалов, образующихся в местах добычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья»: Монография/ Л.О. Штриплинг и др.; М-во обр. и науки РФ, Омский гос. техн. ун-т - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. - 176 с. (стр. 51, П. 2.3.; стр. 123, Таблица 5.2. «Массовый состав компонентов, загружаемых в реактор-смеситель»], а также выделяемая в процессе химической реакции температура меняются.

Например, при обезвреживании методом реагентного капсулирования нефтепарафинистых отложений в соотношении нефтезагрязненного материала с реагентом и водой составляет 1:0,8:0,28 соответственно. При этом время полного цикла обработки в режиме гомогенизации и деспергирования составляет 13 минут, а выделяемая в процессе обезвреживания температура достигает 116°C [Переработка и утилизация нефтешламов и нефтезагрязненных материалов, образующихся в местах добычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья: Монография/ Л.О. Штриплинг и др.; М-во обр. и науки РФ, Омский гос. техн. ун-т - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. - 176 с. (стр. 125, стр. 126, рис. 5.5.)]. Выделенное тепло поглощается низкозамерзающей жидкостью, находящейся в герметичной полости V корпуса, аккумулируется и может быть использовано для нагрева последующей порции нефтезагрязненных материалов. Во время технологического процесса химического обезвреживания нефтезагрязненного грунта за счет вращения шнеков происходит постепенное перемещение полученной смеси, со стороны загрузочного люка 3 в сторону разгрузочного люка 4, где происходит выгрузка обезвреженного капсулированного материала.

Таким образом, предложенная установка для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов при низких температурах обеспечивает обезвреживание нефтезагрязненных материалов химическим методом с использованием негашеной извести (C_aO) путем образования капсулированного материала, а также подготовку (подогрев) последующей порции нефтезагрязненного материала за счет тепловой энергии экзотермического процесса химического обезвреживания предыдущей партии нефтезагрязненных материалов. Предложенная полезная модель имеет простую конструкцию и надежна в эксплуатации в полевых условиях при низких (отрицательных) температурах.

Установка для обезвреживания нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов, содержащая цилиндрический корпус, который имеет загрузочный люк, разгрузочный люк и перемешивающее устройство, отличающаяся тем, что корпус установки выполнен из двух коаксиально расположенных металлических закрытых цилиндров - наружного и внутреннего, между внутренним диаметром D наружного цилиндра и внешним диаметром d внутреннего цилиндра образована герметичная полость V, заполненная теплоносителем в виде низкозамерзающей жидкости.