Курсовая работа

«Утилизация отработанных нефтепродуктов»

Введение

Основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов, железнодорожный транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции. Объемы отходов нефтепродуктов и нефтезагрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Значительное число хранилищ нефтешламов и отходов, построенных с начала 50-х годов, превратились из средства предотвращения нефтезагрязнений в постоянно действующий источник таких загрязнений [1].

Предотвращение загрязнения природной среды нефтью и продуктами ее переработки – одна из сложных и многоплановых проблем охраны природной среды. Ни один другой загрязнитель, как бы опасен он ни был, не может сравниться с нефтью по широте распространения, числу источников загрязнения, величине нагрузок на все компоненты природной среды [6].

В Московской области, как и в других регионах страны, до настоящего времени нет системы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с аварийными разливами нефти и нефтепродуктов, также нет системы сбора, переработки и утилизации нефтесодержаших отходов, которая отвечала бы современным стандартам и требованиям охраны окружающей среды. Эта проблема требует незамедлительного решения, так как накопление нефтесодержащих отходов влияет не только на экологическое состояние природной среды, но и на санитарное благополучие жителей области [2].

Забота российских природопользователей о природоохранной деятельности часто рассматривается как роскошь, непозволительная при нынешнем состоянии экономики. Однако с деловых позиций только прямые выгоды от проведения экологических природоохранных мероприятий и функционирования системы экологического управления предприятием связаны с расширением рынка сбыта продукции, отсутствием дополнительных расходов, снижением издержек производства, экономией основных фондов, повышением потенциала в получении инвестиций.

Руководство предприятия или организации должно быть озабочено ответственностью за нанесенный экологический ущерб и соответственно дальнейшими расходами на ликвидацию последствий этого ущерба. Приводимый многими руководителями в девяностые годы довод «нет денег», к сожалению, еще иногда оказывает магическое действие на некоторых должностных лиц. Однако стоит лишь взглянуть на расчет стоимости продукции предприятия-природопользователя, как становится ясно, что экологическая природоохранная компонента заложена в расчет цены.

Более того, защита природоохранных интересов просто невозможна в автономном режиме, вне сферы производственных отношений, без определения разумных форм взаимного сочетания экологических и экономических интересов, при которых сохранение качества окружающей природной среды и ее объектов – цель единственная и конечная [2].

Создание и реализация в Московской области комплексной системы сбора, переработки и утилизации нефтесодержащих отходов, включающей предупреждение и ликвидацию последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, является одним из необходимых элементов обеспечения природной и техногенной безопасности региона.

Во многих регионах страны создалась чрезвычайная обстановка с хранением, переработкой и утилизацией нефтеотходов, отходов СОЖ. лаков, красок, гудронов и др. отходов. Так, например, в Курской области ежегодно образуется более 12 тыс. т нефтемаслоотходов, из которых используется на местные нужды или утилизируется только 1400 т. Более 10 тыс. т вывозится в места организованного хранения, в т.ч. на территории предприятий. Во многих регионах страны отсутствуют специализированные предприятия по приему, переработке и утилизации нефтеотходов и отработанных нефтепродуктов, а также ликвидации очагов загрязнения [7].

1. Очистка средств хранения и транспортировки нефтепродуктов от нефтянных загрязнений

Задачи создания пунктов утилизации нефтеотходов

Своевременная и эффективная очистка средств хранения и транспортировки нефтепродуктов от нефтяных загрязнений является обязательным условием, обеспечивающим их надежность и качество топлива. В большинстве случаев для удаления этих загрязнений используют воду температурой 70 – 90 °С или пар. Достаточно часто для ускорения процесса отмыва емкостей и трубопроводов применяют различные моющие вещества, в том числе каустик, гидроксид натрия, поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа ОП‑7 или сульфоксид‑61 и др.

Высокая стоимость, малая производительность, большие расходы энергии, воды и пара, необходимость наличия очистных сооружений большого объема или дорогостоящего оборудования для отделения нефтепродуктов – известные недостатки традиционного способа очистки. При этом от 3 до 7% добытого, перевезенного и сохраненного нефтепродукта теряется безвозвратно в загрязнениях и отходах.

После завершения процесса отмыва условной емкости технологическая вода, состоящая из отмытого нефтепродукта, раствора моющих веществ и нефтешламов, в лучшем случае в пруды – отстойники хранилищ, в худшем – в городскую сливную канализацию, речку, озеро, лес… Следствие – уменьшение площадей хозяйственных угодий, снижение плодородия почв, ухудшение здоровья населения, нарастание экологической угрозы.

Этих недостатков можно избежать в случае применения принципиально новых технологий отмыва загрязненных нефтепродуктами поверхностей.

В результате многолетних исследований российскими учеными холдинговой компании «Чистый Мир» была разработана технология, позволяющая отделять углеводородные соединения нефтепродуктов от разного рода материалов. Принцип ее действия основан на создании расклинивающего эффекта, в результате которого нефтяные загрязнения отрываются от поверхности и переходят в раствор. Высокая деэмульгирующая способность моющего средства обеспечивает при этом легкое разделение раствора и нефтепродукта без образования эмульсии.

Техническое моющее средство (ТМС) «БОК» имеет несколько модификаций, специально разработанных для разных типов загрязнений и поверхностей, так как очевидно, что отмыв светлых нефтепродуктов отличен от отмыва мазута, а процесс обезжиривания металлических поверхностей принципиально отличается от очистки почв и грунтов от нефтепродуктов. Особенно сложной задачей является очистка прудов-отстойников и шламонакопителей от застарелых нефтешламов, в связи с тем, что основными ингредиентами шламов являются асфальто-смолисто-парафиновые отложения, обладающие высокими значениями вязкости и температуры размягчения [1].

Грунты принципиально отличаются по составу, и такие показатели, как рН среды (водородный показатель), плотность, наличие гумуса (органический фактор), существенно влияют на выбор типа ТМС «БОК» и технологии отмыва. Например, промывка водой грунта не будет эффективна там, где отмечено высокое содержание глины или ила из-за трудности отделения загрязнителя от небольших частиц и низкой скорости седиментации.

При использовании в исследованиях физико-химических и технологических методов были разработаны оптимальные составы ТМС и технологии отмыва загрязнений при соблюдении экономической безопасности процессов. ТМС «БОК» используется в виде водных растворов с рабочей концентрацией 2 – 4% по массе, не содержит щелочей и фосфатов, имеет 4-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007–76.

Принципиальная особенность «БОК» – сбалансированность состава, обеспечивающая хорошую смачивающую и максимальную эмульгирующую способность рабочих растворов, что позволяет удерживать загрязнитель в растворе с образованием электрически заряженных агрегированных молекул.

Композиции «БОК» содержат в своем составе полиэлектролиты, предотвращающие процесс ресорбции, ингибиторы коррозии и другие вспомогательные вещества. Для некоторых технологий предусмотрен беспенный процесс отмыва.

Технологический процесс отмыва, происходящий в непрерывном режиме, обеспечивает образование трех фаз: верхнего слоя нефтепродуктов, водного слоя и нижнего слоя (отмытый грунт, механические примеси).

Степень очистки поверхностей от загрязнителей зависит от температуры моющего раствора, а также от способа (погружной, струйный и др.) и времени отмыва. Степень очистки (моющую способность) определяли по формуле:

К = (Р₁ – Р₂) / (Р₁ – Р₀)100

где Р₀ – начальная масса образца до отмыва, г; Р₁ – масса образца с загрязнителем, г; Р₂ – масса образца после отмыва. г.

При повышении, температуры раствора и увеличении времени деэмульгирования повышается степень очистки поверхности и снижается количество воды в верхнем слое отмытого нефтепродукта.

Технология отмыва нефтепродуктов с использованием ТМС «БОК» рентабельна благодаря утилизации выделенного нефтепродукта. Отмытые нефтешламы, грунты, механические примеси могут быть переработаны в строительные материалы. Остаточное содержание нефтепродуктов в твердых продуктах после отмыва не превышает 2 г/кг, что позволяет использовать их в грунтах для озеленения промышленных площадок.

Особое внимание уделяется технологии утилизации отработанного раствора. Допустимые концентрации загрязняющих веществ в сточных водах (рН = 6,5 9) перед сбросом в канализацию приведены ниже.

Для экспериментов использовали моющий раствор после отмыва почвы с мазутом. Нейтрализацию проводили путем добавления в моющий раствор флокулянтов при нормальной температуре и перемешивании. Оптимальным флокулянтом для растворов ТМС «БОК» является кальций хлористый СаСl₂.

Результаты нейтрализации при загрузке на 1 кг раствора 40 г. СаСl₂ приведены в табл. 1.

Таким образом, после нейтрализации раствор можно сбрасывать в канализацию при разбавлении его водой примерно в 2 раза.

Таблица 1

Осадок содержит кроме частиц почвы (песка) в основном нетоксичный карбонат кальция (мел), который получается по реакции:

Na₂CO₃ + СаСl₂ 2 NaCl + CaCO₃.

В связи с этим можно рекомендовать использовать осадок в композициях строительных материалов [8], а также как осветляющий пигмент в дорожных покрытиях.

Моющее средство не вступает в химическую реакцию с нефтепродуктами, обладает антикоррозионными свойствами, может многократно использоваться в оборотном цикле, обладает малой степенью токсичности. Водный раствор, пригодный к многократному использованию, отмытый нефтепродукт, отвечающий соответствующим стандартам, и твердый осадок, не требующий дополнительной промывки, – три отдельных компонента, образующихся после применения данной технологии [1].

Практика показала высокую эффективность технологии отмыва железнодорожных цистерн, колесных пар. различных деталей в вагоноремонтных депо и т.д.

Применение технологии дает возможность в несколько раз сократить продолжительность работ, уменьшить расход пара и электроэнергии. При этом не требуется утилизации воды и других отходов, полученных в результате отмыва.

Особого внимания заслуживает технология очистки технической (подтоварной) воды. В настоящее время завершаются промышленные испытания установки фильтрации замазученной воды. Содержание нефти в 1 л воды после прохождения фильтрующей установки снижается с 500 до 0,2 мг и менее. Фильтр кассетного типа объемом до 1 м³ позволяет очистить от 3000 до

5000 м³ замазученной воды без замены фильтрующих элементов. При этом себестоимость очистки воды при использовании новой технологии в несколько раз ниже себестоимости ныне применяемых технологий.

2. Утилизация нефтесодержащих отходов

Сложность эффективной утилизации нефтешламов заключается в том, что химический состав нефтешламов предельно сложен. Кроме того, далеко не все их фракции можно сжечь или переработать. В иефтешламах присутствуют нефть, вода нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, различные механические примеси и даже радиоактивные элементы [1].