Промышленный технологический комплекс по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов
Предлагаемая полезная модель относится к области нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, в частности к производственным комплексам, установкам, участкам, технологическим линиям и отделениям для переработки, обезвреживания и утилизации различных нефтесодержащих отходов производства. Задачей предлагаемой полезной модели является создание промышленно-технологического комплекса по переработке сложных по составу многокомпонентных нефтесодержащих отходов производства с извлечением и утилизацией нефтесодержащих фракций, выделением твердой фазы в форме, пригодной для последующего брикетирования и/или таблетирования. Технический результата, который может быть получен при реализации заявленного технического решения заключается в снижении энергозатрат на переработку нефтеотходов и их утилизацию. Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной модели - "Промышленным технологическим комплексом по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов", включающим обогреваемые приемно-усреднительные емкости, сетчатые фильтры, насосы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обогреваемые и теплоизолированные промежуточные емкости, контейнеры для сбора твердой фазы, сборные емкости для очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что промежуточные емкости имеют соединения с узлом приготовления и дозировки химических реагентов для обработки нефтешламов, а выход из промежуточных емкостей через насосную систему направлен в высокоскоростную трехфазную центрифугу, соединенную со сборниками
нефтяной и водной фракции и контейнерами для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, контейнеры имеют шнековые соединения со смесителями-сушилками, выход из которых шнековым транспортером соединен с питающим бункером термодесорбера, обогреваемого топочными газами и выполненного в виде наклонной вращающейся трубчатой печи и помещенной в неподвижно - установленный корпус термодесорбера, снабженного разгрузочным устройством, выполненным в виде водоохлаждаемой трубы с помещенным в нее выгружным шнековым конвейером с полым водоохлаждаемым валом, выход из разгрузочного устройства направлен в контейнеры-сборники термообработанных материалов, направляемых в систему брикетирования, выходная камера термодесорбера соединена с орошаемым скруббером для очистки отходящих газов от пыли, низкокипящих конденсирующихся углеводородов, скруббер снабжен капле-, туманоулавителями, установленными в верхней части скруббера, выход суспензии масло-пыль из нижней зоны скруббера через циркуляционный насос направлен в систему фильтров, соединенную со сборной емкостью с конденсировавшимся маслом и через водоохлаждаемый теплообменник маслоорошаемой системой скруббера, сборная емкость имеет также соединение с резервуарами (емкостью) для хранения и последующей отгрузки потребителям очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов (масел), после фильтров для очистки масла от взвешенных частиц установлен сборник твердой фазы, уловленной в скруббере сборник имеет соединения со смесителями-сушилками, к этим сушилкам также подсоединен через дозировочный бункерконтейнер с замазученной землей, для вывода из верхней части скруббера легколетучих углеводородов над пыле-каплеотбойниками установлен штуцер, имеющий соединения с дожигательной камерой сгорания, снабженной горелкой и воздуходувками, подсоединенными непосредственно к дожигательной камере, и горелке, выход горячих топочных газов из дожигательной камеры сгорания направлен
на вход термодесорбера и в смесители-сушилки, для вывода охлажденных топочных газов из термодесорбера установлен вентилятор.
Предлагаемая полезная модель относится к области нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, в частности к производственным комплексам, установкам, участкам, технологическим линиям и отделениям для переработки, обезвреживания и утилизации различных нефтесодержащих отходов производства.
Известна (Патент РФ №2174957 по заявке №2000112309/12 с приор. от 18.05.2000 г.; Опубл.: 20.10.2001 г. МПК7 С02F 1/40; 103:34) "Установка для очистки нефтешлама".
Известная "Установка" содержит (рис.1): насос (1), аппарат магнитной обработки (2), подогреватель (3) с акустической системой (4), фильтр грубой очистки (5) с акустической системой (6), центрифугу (7), фильтр тонкой очистки (8) с акустической системой (9), сепаратор (10), комбинированную емкость обработки отходов (11), устройство сепарирования отходов (12), устройство вывода технической воды (14), устройство возврата нефтешлама (15), систему подачи деэмульгатора (16) и систему подачи флокулянта (17).
Установка для очистки нефтешлама работает следующим образом. Нефтешлам перекачивают насосом (1); в поток нефтешлама системой (16) дозируют раствор деэмульгатора, далее нефтешлам в аппарате (2) обрабатывают переменным магнитным полем, а в подогревателе (3) нефтешлам нагревают и обрабатывают встроенной акустической системой (4). В нагретый поток нефтешлама системой (17) дозируют флокулянт. Нагретый нефтешлам очищают в самоочищающемся фильтре грубой очистки (5), оборудованном акустической системой (6).
Под воздействием температуры, деэмульгатора и акустических систем происходит разделение эмульсий, а под воздействием флокулянта происходит процесс коагуляции механических частиц.
Обработанный нефтешлам поступает на двухфазную центрифугу (7), в которой под воздействием центробежных сил очищается от механических частиц.
Очищенный фугат из центрифуги в напорном режиме поступает и очищается в самоочищающемся фильтре тонкой очистки (8), оборудованном акустической системой (9), и поступает в трехфазный саморазгружающийся центробежный сепаратор (10). Под воздействием центробежных сил нефтешлам разделяется на две жидкие фазы: нефть и воду. Периодически осуществляется выгрузка из сепаратора (10) остатков механических частиц.
Очищенная нефть под избыточным давлением выводится сепаратором (10) в емкость для приема очищенной нефти (на рис. не показа).
Осадок из центрифуги (7) выгружается в емкость (11), в которую также принимаются: периодический сброс грязного нефтешлама с фильтров (5 и 9), периодический сброс концентрата механических частиц с сепаратора (10) и постоянный вывод отсепарированной воды с сепаратора (10). Принимаемые отходы устройством сепарирования (12) разделяют на три фазы; нефть, воду и механические примеси. Нефть с верхнего уровня емкости (11) устройством возврата (15) возвращают во всасывающую линию насоса (1). Вода с промежуточного уровня переливается в канализацию. Часть воды, сбрасываемой с емкости (11) устройством вывода технической воды в период разгрузки сепаратора (10).
Конденсат из внешней системы подают в секцию емкости (11). С нижнего уровня секции часть конденсата устройством вывода чистой воды (14) подают в качестве управляющей воды в период разгрузки сепаратора (10).
Недостатком данной установки является ее неудовлетворительная производительность.
Известно техническое решение (Патент РФ №2182563 по заявке №2000106103/12 с приор. от 15.03.2000; Опубл.: 20.05.2002; МПК 7 С02F 11/00, С02F 1/40. "Система для сбора, переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов").
Известная "Система для сбора, переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов" содержит последовательно соединенные модуль сбора и перекачки шлама, фильтр, сепаратор, причем на вход фильтра подключен выход первого блока подачи эмульгатора, а выход фильтра соединен с входом накопителя крупных механических частиц; выход сепаратора по легкой фракции соединен со входом в нагреватель, на вход которого также подключен выход второго блока подачи деэмульгатора и выход блока подачи водяного пара; двухфазную центрифугу, один выход которой соединен со входом трехфазного центробежного сепаратора, один выход которого соединен со входом емкости сбора очищенной нефти; выход сепаратора по тяжелой фракции через третье устройство подачи осадка подключен ко входу экстрактора, на другие два входа которого подключены блок подачи водяного пара и блок подачи растворителя соответственно; устройство обработки ферментами, выход которого сообщен с одним из входов устройства биологической деструкции, а другой вход последнего соединен с выходом первой системы аэрации, вход которой первым насосом соединен с выходом устройства биологической деструкции, при этом выход устройства биологической деструкции подключен также на вход устройства вывода очищенного песка; выход сепаратора по водно-иловой суспензии с помощью насоса подачи водно-иловой суспензии подключен на вход культиватора, на второй вход которого по цепи обратной связи с его же выхода с помощью второго насоса подключен выход второй системы аэрации; один из входов сепаратора через приемное устройство сепаратора соединен с блоком подачи водяного пара, выход по тяжелой фракции из нагревателя через первую акустическую систему подключен на вход двухфазной центрифуги; два выхода экстрактора по воде и взвеси
подключены на соответствующие входы сепаратора, а третий выход экстрактора по песку через вторую акустическую систему с помощью четвертого устройства подачи осадка сообщен со входом устройства обработки ферментами; выход сепаратора по воде через первый акустический фильтр с помощью насоса подачи воды подключен ко входу модуля сбора и перекачки шлама; второй выход второй системы аэрации через четвертую акустическую систему подключен с третьему входу культиватора, а его выход через второй акустический фильтр подключен ко второму входу модуля сбора и перекачки шлама; второй выход трехфазного центробежного сепаратора с помощью второго устройства подачи осадка и третий выход трехфазного центробежного сепаратора подключены к соответствующим входам сепаратора.
Недостатком данного известного технического решения является сложность конструкции и сложности, связанные с эксплуатацией "Системы для сбора, переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов".
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом результату является известное техническое решение (Патент РФ №2261894 по заявке №200411195/04 с приор. от 19.04.2004; Опубл.: 10.10.2005, МПК7 С10G 33/06; В01D 21/28. "Способ подготовки нефтяного шлама к переработке и установка для его осуществления") - принято за ПРОТОТИП.
Установка по прототипу - "Установка подготовки исходных нефтяных шламов к переработке" включает в себя (рис.2): приемную емкость исходного шлама (1) с паровыми регистрами внутри (на рис.не показаны), вибросито (2) со стоком (3), промежуточную емкость приема нефтесодержащей жидкости (4), насос (5), контейнер для сбора отделенных примесей (6), при этом емкость (1) снабжена сеткой или сетчатым коробом с ячейками не менее 25 мм и имеет крышку (на рис. не показана). Установка содержит также насос (8), пескоотделитель (гидроциклон) (7) и сырьевую емкость нефтесодержащей жидкости (9).
Эксплуатация установки осуществляется следующим образом. Исходный жидкий нефтяной шлам с аварийных разливов нефти или мест временного хранения подают на сетку приемной емкости (1). На сетке задерживаются фрагменты механических примесей размером не более 25 мм. Заполнение емкости (1) исходным шламом производят до уровня не более 10 см от верхней кромки, после чего емкость (1) закрывают крышками. Нефтяной шлам в течение нескольких часов нагревают с помощью паровых регистров насыщенным паром до температуры не ниже 70°С. Для контроля за температурой нагрева шлама используется термометр со штоком-держателем. Нагретый до прокачиваемого состояния нефтяной шлам насосом (5) подается на сетку вибросита (2) с размером ячеи 0,16 мм. Подача шлама регулируется задвижкой на напорном трубопроводе насоса (5). На вибросите (2) происходит отделение механических примесей размером более 0,15 мм, которые в результате линейных колебаний сбрасываются в контейнер (6). Очищенная от крупных фракций механических примесей нефтесодержащая жидкость (НСЖ), проходя сквозь ячеи сетки вибросита (2), по стоку (3) направляется в промежуточную емкость (4), откуда подготовленный к переработке нефтешлам насосом (10) подается в сырьевую емкость известных установок или непосредственно в декантер.
После отделения крупных фракций нефтесодержащая жидкость из первой промежуточной емкости (4) подается насосом (8) в пескоотделитель (гидроциклон) (7), где отделяются механические примеси размером более 0,05 мм. Очищенная жидкость поступает во вторую промежуточную емкость (9), откуда насосом подается (10) в сырьевую емкость известных установок или непосредственно в декантер. Отделившиеся под действием центробежных сил частицы механических примесей из пескоотделителя (7) сбрасываются в контейнер (8).
Недостатком "Установки" по прототипу является неудовлетворительная степень очистки нефтепродуктов от примесей, в том числе примеси твердой части.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание промышленно-технологического комплекса по переработке сложных по составу многокомпонентных нефтесодержащих отходов производства с извлечением и утилизацией нефтесодержащих фракций, выделением твердой фазы в форме, пригодной для последующего брикетирования и/или таблетирования.
Технический результата, который может быть получен при реализации заявленного технического решения заключается в снижении энергозатрат на переработку нефтеотходов и их утилизацию.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной модели - "Промышленным технологическим комплексом по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов", включающим (рис.3) обогреваемые приемно-усреднительные емкости (1), сетчатые фильтры (на рис. не показаны), насосы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обогреваемые и теплоизолированные промежуточные емкости (2), контейнеры для сбора твердой фазы, сборные емкости для очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что промежуточные емкости (на рис. условно показана только одна емкость) - (2) имеют соединения с узлом (3) приготовления и дозировки химических реагентов для обработки нефтешламов, а выход из промежуточных емкостей (2) через насосную систему направлен в высокоскоростную трехфазную центрифугу (4), соединенную со сборниками нефтяной (5) и водной (6) фракции и контейнерами (7) для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, контейнеры (7) имеют шнековые соединения со смесителями-сушилками (9-1 и 9-2), выход из которых шнековым транспортером (на рис. не показан) соединен с питающим бункером (10) термодесорбера (11), обогреваемого топочными газами и выполненного в виде наклонной вращающейся трубчатой печи (12) и помещенной в неподвижно - установленный корпус (13) термодесорбера (11), снабженного разгрузочным
устройством (14), выполненным в виде водоохлаждаемой трубы с помещенным в нее выгружным шнековым конвейером (15) с полым водоохлаждаемым валом, выход из разгрузочного устройства (14) направлен в контейнеры-сборники (16) термообработанных материалов, направляемых в систему брикетирования (17), выходная камера (18) термодесорбера (11) соединена с орошаемым скруббером (19) для очистки отходящих газов от пыли, низкокипящих конденсирующихся углеводородов, скруббер (19) снабжен капле-, туманоулавителями (20), установленными в верхней части скруббера, выход суспензии масло-пыль из нижней зоны скруббера (19) через циркуляционный насос (21) направлен в систему фильтров (22-1 и 22-2), соединенную со сборной емкостью (23) с конденсировавшимся маслом и через водоохлаждаемый теплообменник (25) маслоорошаемой системой скруббера, сборная емкость имеет также соединение с резервуарами (емкостью) (24) для хранения и последующей отгрузки потребителям очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов (масел), после фильтров для очистки масла от взвешенных частиц (22-1 и 22-2) установлен сборник (26) твердой фазы, уловленной в скруббере (19) сборник (26) имеет соединения со смесителями-сушилками (9-1 и 9-2), к этим сушилкам также подсоединен через дозировочный бункер (27) контейнер (28) с замазученной землей, для вывода из верхней части скруббера (19) легколетучих углеводородов над пыле-каплеотбойниками (20) установлен штуцер (29), имеющий соединения с дожигательной камерой сгорания (30), снабженной горелкой (31) и воздуходувками (32-1 и 32-2), подсоединенными непосредственно к дожигательной камере (30), и горелке (31), выход горячих топочных газов из дожигательной камеры сгорания направлен на вход (33) термодесорбера и в смесители-сушилки (9-1 и 9-2), для вывода охлажденных топочных газов из термодесорбера установлен вентилятор (34).
Разработанный "Промышленный технологический комплекс по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов" работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные нефтешламы, поступающие на переработку, обезвреживание и последующую утилизацию загружают в приемные обогревательные емкости (1), снабженные перемешивающими устройствами. Из этих емкостей затем подогретые нефтесодержащие отходы через специальные сетчатые фильтры грубой очистки с помощью системы насосов перекачивают для дальнейшего нагрева и химической обработки в промежуточные обогревательные и теплоизолированные емкости (2), снабженные мешалками. Из узла (3) для приготовления и дозировки химических реагентов в промежуточные емкости (2) подают и/или закачивают растворы коагулянтов, деэмульгаторов и флокулянтов; нагретые и обработанные вышеуказанными химическими реагентами нефтесодержащие отходы направляют (закачивают насосами) на высокоскоростную трехфазную центрифугу (4), а которой происходит разделение нефтяной, водной и твердой фаз (фракций). Нефтяную фракцию собирают в сборнике (5), водную фракцию - в сборнике (6), а твердую фазу - осадок собирают в контейнеры (7). Из этих контейнеров (7) твердую фазу - осадки шнековыми соединениями (8) загружают в смесители-сушилки (9-1 и 9-2), откуда осадки шнековым транспортером подают в питающий бункер (10) термодесорбера (11), из питающего бункера (10) осадок, содержащий до 15% нефтепродуктов направляют в наклонную вращающуюся трубчатую печь (12), обогреваемую снаружи топочными газами и помещенную в неподвижно установленный корпус (13) термодесорбера (11). Термообработанный материал - в виде порошкообразной массы через разгрузочное устройство (14) удаляется из термодесорбера (11) и выгружным шнековым конвейером (15), помещенным в водоохлаждаемую трубу, выгружается в контейнеры-сборники (16) и направляется затем в систему брикетирования (17). Паро-, пыле-газовая смесь, образующаяся в процессе термообработки-термодесорбции поступает из выходной камеры (18)
термодесорбера в маслоорошаемый скруббер (19), в котором происходит улавливание пыли, выносимой из термодесорбера и конденсация низкокипящих углеводородов (масел), которые циркуляционным насосом (21) подают на систему фильтров (22-1 и 22-2) - для очистки сконденсировавшихся нефтепродуктов от твердой фазы (пыли). Очищенные от пыли масла частично подают в водоохлаждаемый теплообменник (25) и, затем, в скруббер (19) для орошения паро-, пыле-газовой смеси, поступающей из термодесорбера. Часть сконденсировавшихся нефтепродуктов (масел) из сборной емкости (23) закачивают (или передают самотеком) в резервуар (емкость) (24) для накопления, хранения и последующей отгрузки потребителям как товарного продукта и/или полупродукта. Фильтры - систему фильтров (22-1 и 22-2) разгружают, осадок - выделенную из масла пылевую фракцию термообработанных нефтесодержащих отходов собирают в сборниках (26), откуда направляют на смешение с другими твердыми нефтесодержащими отходами, в смесители-сушилки (9-1 и 9-2) подают из контейнера (28) и дозировочного бункера (27) замазученную землю, все объединенные твердые нефтесодержащие отходы в смесителях-сушилках (9-1 и 9-2) тщательно перемешивают при нагревании топочными газами, выходящими из дожигательной камеры, и загружают затем в термодесорбер (11).
Образующиеся в процессе термообработки нефтешламов в термодесорбере (11) отходящие газы - легколетучие углеводороды удаляются из верхней части скруббера (11) через штуцер (29) и направляются в так называемую "дожигательную камеру" сгорания (30), снабженную горелками (31), для обеспечения нормального режима сгорания углеводородов к дожигательной камере (30) и горелке (31) подсоединены воздуходувки (32-1 и 32-2), обеспечивающие требуемую подачу воздуха (кислорода) в камеру сгорания и непосредственно в горелке, образующиеся горячие топочные газы из дожигательной камеры сгорания поступают через штуцер (33) термодесорбера (11) и, одновременно в смесители-сушилки (9-1
и 9-2). Частично охлажденные топочные газы выводятся из термодесорбера с помощью вентилятора (34).
Таким образом, в соответствии с предложенным техническим решением легколетучие углеводороды, образующиеся в процессе термообработки различных твердых нефтесодержащих отходов производства утилизируются непосредственно в общей технологической схеме. Благодаря этому процессы термообработки нефтесодержащих отходов протекают в автотермическом режиме: количество тепла, образующееся за счет сгорания легких углеводородов, удаляемых из верхней части скруббера (19) оказывается вполне достаточным для проведения процесса термдесорбции. Некоторое количество (очень небольшое) топлива (дизельное топливо, природный газ и т.п.) необходимо лишь в первоначальный момент - т.е. в момент запуска ("розжига") промышленного технологического комплекса в работу, после чего, "Система" работает "сама на себя", при этом дополнительно производятся очищенные от примесей нефтепродукты, пригодные для реализации в качестве товарных продуктов и/или полупродуктов.
Промышленный технологический комплекс по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов, включающий обогреваемые приемно-усреднительные емкости, сетчатые фильтры, насосы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обогреваемые и теплоизолированные промежуточные емкости, контейнеры для сбора твердой фазы, сборные емкости для очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов, отличающийся тем, что промежуточные емкости имеют соединения с узлом приготовления и дозировки химических реагентов для обработки нефтесодержащих отходов, а выход из промежуточных емкостей через насосную систему направлен в высокоскоростную трехфазную центрифугу, соединенную со сборниками нефтяной и водной фракции и контейнерами для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, контейнеры имеют шнековые соединения со смесителями-сушилками, выход из которых шнековым транспортером соединен с питающим бункером термодесорбера, обогреваемого топочными газами и выполненного в виде наклонной вращающейся трубчатой печи и помещенной в неподвижно-установленный корпус термодесорбера, снабженного разгрузочным устройством, выполненным в виде водоохлаждаемой трубы с помещенным в нее выгружным шнековым конвейером с полым водоохлаждаемым валом, выход из разгрузочного устройства направлен в контейнеры-сборники термообработанных материалов, направляемых в систему брикетирования, выходная камера термодесорбера соединена с орошаемым скруббером для очистки отходящих газов от пыли, низкокипящих конденсирующих углеводородов, скруббер снабжен капле-, туманоулавителями, установленными в верхней части скруббера, выход суспензии масло-пыль из нижней зоны скруббера через циркуляционный насос направлен в систему фильтров, соединенную со сборной емкостью с конденсировавшимся маслом и через водоохлаждаемый теплообменник маслоорошаемой системой скруббера, сборная емкость имеет также соединение с резервуарами для хранения и последующей отгрузки потребителям очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов, после фильтров для очистки нефтепродуктов от взвешенных частиц установлен сборник твердой фазы, уловленной в скруббере, сборник имеет соединения со смесителями-сушилками, к этим сушилкам также подсоединен через дозировочный бункер контейнер с замазученной землей для вывода из верхней части скруббера легколетучих углеводородов, над капле-, туманоуловителями установлен штуцер, имеющий соединения с дожигательной камерой сгорания, снабженной горелкой и воздуходувками, подсоединенными непосредственно к дожигательной камере и горелке, выход горячих топочных газов из дожигательной камеры сгорания направлен на вход термодесорбера и в смесители-сушилки, для вывода охлажденных топочных газов из термодесорбера установлен вентилятор.
