Утилизация нефтеотходов

Практические разработки в области переработки нефтяных шламов зачастую направлены на выделение нефтепродуктов, при этом сточная вода, твердая или полужидкая масса, насыщенные химреагентами, глинами и углеводородами, практически не утилизируются, продолжая представлять опасность для региональных экосистем. Поведение таких поллютантов в окружающей среде зависит от их природы и количества, факторов самой среды, что осложняет процессы очистки. Государство ужесточает природоохранные требования и усиливает позиции органов экологического контроля, рынок отчаянно нуждается в наличии высокоэффективных и экологически-дружественных решениях, способных обеспечить оперативную переработку большого объема шлама вне зависимости от состава, без образования вторичных отходов. Проблематика объединила представителей власти, бизнеса, экологических общественных организаций и научные коллективы.

Необходимо повышать качество переработки, уходя от неэффективных схем превращения одних отходов в другие. Последствия технологической деятельности человека должны быть максимально безопасны для природы.

Многочисленные методы переработки нефтешламов направлены на сокращение объемов отходов. В процессе реализации подобных технологий происходит «концентрирование» опасных органических и неорганических составляющих исходного продукта, повышающих токсичность и класс опасности. В профессиональных терминах промышленной экологии «отходы превращаются в отходы» - эффективность реализации природоохранных мероприятий минимальна.

Опыт сервисных компаний по борьбе с нефтезагрязненными отходами показывает, что использование исключительно физико-химических или биологических методов очистки является весьма сложным и неоднозначным по результативности процессом. Необходим комплексный подход к ремедиации нефтезагрязненных объектов, включающий модуль биологических методов воздействия, как составную часть успешного процессинга отходов. Подобные технологии должны быть направлены на активизацию природных факторов самоочистки, когда биодеструкция должным образом обработанных отходов происходит под воздействием аборигенных факторов биоценоза, - технологическое вмешательство человека лишь стимулирует естественный процесс биодеградации.

Нефтяная отрасль в России обязана неуклонно следовать принципам добросовестного ведения бизнеса.

В июне 2012 г. министерство природных ресурсов озвучило поправки к Федеральному закону «Об отходах производства и потребления». Чиновники готовы передать в руки бизнесу контроль за деятельностью в области обращения с отходами, параллельно с этим государство планирует жестко следить за недобросовестным отношением к отходам, вплоть до изъятия земель у собственников при невыполнении ими работ по рекультивации шламохранилищ.

Вопрос экологии для нефтяной отрасли неразрывно связан с отходами. В России уже используются технологии, которые качественно и комплексно решают проблему утилизации нефтяных шламов, причем экологически чистым способом. Одну из таких технологий разработали в компании Man Oil Group. Решение основывается на экологически чистых реагентах и запатентованном оборудовании, что полностью соответствует жестким европейским стандартам.

Комплексное решение для утилизации нефтешламов обеспечивает уникальные результаты благодаря привлечению микробиологов, геологов, нефтехимиков и специалистов в коллоидной химии. Технология предполагает использование нетоксичных реагентов и биологическую утилизацию конечного продукта.

Высокотехнологический процесс – оборудование по переработке шламов STORM-15 (в настоящее время в процессе патентования. Заявка MOG AG зарегистрирована в Европейском Патентном Ведомстве EP 12169851

Эффективное выполнение технологического процесса обеспечивается экологически безопасным реагентом NHS - комплекс специально подобранных поверхностно-активных веществ (в процессе патентования. Заявка MOG AG зарегистрирована в Европейском Патентном Ведомстве EP 11162199.1.N M35-0001PR-EP).

Комплекс по переработке нефтешламов, производительность: 15 м3/ч

Рис. 1 Комплекс по переработке нефтешламов, производительность: 15 м3/ч

Технологический процесс:

• автоматизированный забор шлама

• подготовка пульпы: очищенный от крупноразмерных инородных включений нефтешлам смешивается с товарно-водной композицией при участии реагента NHS

• подготовка пульпы оптимальной консистенции и температуры: грохот, теплообменники, вибросита и смесители

• отделение твердой фазы от углеводородноводной эмульсии: пульпа подается в систему гидроциклонов, под действием NHS происходит снижение поверхностного натяжения на границе фаз

• выделенная твердая фаза направляется на биоремедиацию.

• выделенная углеводородноводная эмульсия через систему очистки для отделения мелкодисперсных примесей направляется в гравитационно-динамический сепаратор. Сепарация жидкой фазы на смесь углеводородов и воду интенсифицируется за счет воздействия температуры и деэмульгирующих свойств NHS

• выделенная смесь углеводородов направляется в систему приема нефтепродуктов

• вода через систему тонкой очистки направляется для повторного использования в технологическом процессе STORM-15 или в систему водоотведения предприятия.

Рис.2

Нефтешлам по пульпопробову подается в Комплекс STORM-15. Заборное устройство размещено на понтоне, что обеспечивает оперативное перемещение блока по всему объему шламонакопителя (в вертикальном направлении заборное устройство перемещается с использованием тельфера). В ЗУ используются погружной шламовый насос и механический рыхлитель с приводами от гидростанций. При необходимости в зону забора шлама через высоконапорные форсунки подается размывочная вода и производится «местный» разогрев шлама, что обеспечивает эффективное извлечение шлама любого состава со всего объема накопителя и его транспортирование по системе пульпопроводов (плавающих и стационарных) на дальнейшую переработку.

Мобильное заборное устройство обеспечивает качественный забор шлама со всего объема и независимость от инфраструктуры и геометрических параметров шламонакопителя.

Рис. 3 Свобода инсталляции оборудования: технологические параметры заборного устройства позволяют разместить Комплекс на большом удалении от шламонакопителя. Легкость перемещения заборного устройства: основной пульпопровод (250 м) имеет несколько точек подключения гибкого пульпопровода (100 м), что позволяет охватить весь шламонакопитель

Свобода инсталляции оборудования: технологические параметры заборного устройства позволяют разместить Комплекс на большом удалении от шламонакопителя. Легкость перемещения заборного устройства: основной пульпопровод (250 м) имеет несколько точек подключения гибкого пульпопровода (100 м), что позволяет охватить весь шламонакопитель.

Методика подбора наилучшего комплекса поверхностно-активных веществ - трехфазная сепарация нефтешламов.

Эффективное решение для переработки нефтешламов может быть исключительно индивидуальным, подбор активной композиции должен максимально учитывать исходные параметры загрязнения. Технология Man Oil Group предусматривает компаундирование реагентов с разными параметрами с целью получения заданных свойств для конкретной задачи очистки. Таким образом, повторить технологию невозможно, NHS - индивидуальная для каждого проекта композиция поверхностно активных веществ.

При фазовом разделении «легких» нефтешламов решающее значение имеет правильный выбор термобарического режима процесса сепарации, а также применение универсального моющего Поверхностно-активного вещества (ПАВ), сочетающего высокую солюбилизационную емкость по отношению к углеводородам, а также деэмульгирующую активность при разрушении устойчивых нефтешламовых эмульсий. При этом, было разработано семейство специализированных композиций неионных ПАВ – NHS, образующих микроэмульсии с регулируемой температурой инверсии фаз (ТИФ) в технологически оптимальном диапазоне 40 – 70^оС.

Сочетание высоких солюбилизирующих и деэмульгирующих характеристик NHS достигается за счет реализации следующих основных принципов:

• в качестве основного компонента NHS выбираются неионные ПАВ, обладающие низким межфазным натяжением на границе «вода - нефть»;

• неионные ПАВ в основе NHS должны быть ограниченно растворимы в воде (при с.у.); в гомологических рядах данного типа ПАВ поверхностная активность увеличивается с повышением гидрофобности макромолекул и, соответственно, снижением растворимости ПАВ в водной фазе;

• наиболее эффективные композиции NHS в качестве активной составляющей включают преимущественно маслорастворимые неионные ПАВ с величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) в интервале 6 – 8;

• для обеспечения солюбилизирующей активности композиции NHS содержат со-ПАВ, имеющие ионный характер и повышающие величину ГЛБ продукта до 8 – 10;

• температура «помутнения» неионного ПАВ в основе NHS лежит в интервале низких значений и не превышает 5 ^оС. При этом, при солюбилизации крупных углеводородов, размеры молекул которых превышают гидрофобные фрагменты ПАВ, образуются весьма устойчивые микроэмульсии с температурой инверсии фаз, существенно превышающей температуру «помутнения» системообразующего ПАВ; соответственно, ТИФ большинства микроэмульсий, в зависимости от природы превалирующих углеводородов, лежит в интервале 40 – 70^оС, что соответствует оптимальным условиям сепарации нефтешламов.

Рис.4

Выбор в качестве поверхностно-активной основы NHS преимущественно гидрофобных неионных ПАВ с низкими значениями температуры «помутнения» обуславливает высокую эффективность композиций NHS при разрушении инвертных водо-нефтяных эмульсий. При этом, ПАВ замещает на межфазной границе молекулы природных стабилизаторов (парафинов, асфальтенов и пр.), образуя механически неустойчивые адсорбционные слои, не способные препятствовать термообусловленной коалесценции эмульсии.

Для рационального применения композиций NHS при очистке нефтезагрязненной минеральной фазы разработана трехмерная структурная модель, отвечающая, как физико-химическим свойствам ПАВ, входящих в состав NHS, так и особенностям технологии сепарации нефтешламов. Было показано, что сферическая шламовая частица имеет слоистую структуру, причем сферические слои разделены адсорбционными слоями полимерных углеводородов, сформировавшимися на границе твердой фазы и тонких водных пленок.

В присутствии NHS изменяется заряд поверхности минеральных слоев, и механизм «цементирования» гипотетической шламовой частицы нарушается, приобретая амфифильный характер. Для этого компоненты NHS должны иметь, как гидрофильные, так и гидрофобные свойства, то есть, обладать амфифильностью. Тогда на межслоевой поверхности шламовой частицы молекула ПАВ одной своей частью (гидрофильной) прочно удерживается на минеральной поверхности, а другой (гидрофобной) - ориентируется внутрь, в межслоевое пространство, заполненное адсорбционным слоем производных углеводородов. Вода в такую «пору» поступает весьма быстро, за счет чего частицы шлама увеличиваются в объеме (набухают) и, в пределе, разрушаются с образованием трех несмешивающихся фаз.

Модель разрушения устойчивой нефтешламовой частицы с применением комплекса специально подобранных ПАВ (композиция NHS) предполагает формирование сорбционных слоев амфифильных молекул между двумя минеральными поверхностями. Гидрофильная часть молекулы ПАВ адсорбируется на гидрофильной же поверхности минеральной фазы, а гидрофобные фрагменты ПАВ образуют совместно с углеводородами концентрические каналы, поступление в которые водной фазы повышает расклинивающее давления, в следствие чего единый шламовый агрегат разрушается. Для успешной сепарации твердых нефтешламов необходимы амфифильные ПАВ с доминирующими гидрофобными свойствами, которые разрыхляют слоистую структуру и приводят к эффективному трехфазному разделению системы.

Биологическая очистка нефтяных отходов – технология биоремедиации.

Технология биоремедиации MOG AG базируется на активизации аборигенной микрофлоры - углеводородокисляющих микроорганизмов, c применением реагента NHS.

Характеристики NHS

• Поддержание и интенсификация природных процессов биодеградации УВ

• Безопасность для компонентов окружающей среды

• Состоит из органических веществ природного происхождения

• Безвреден для человека

Рис.5 Увеличение площади биодеструкции

В настоящий момент комплексная технология экологической очистки Man Oil Group реализуется на заводе ТНК-ВР в Украине. Руководство концерна следит за новыми технологиями, проводятся многочисленные тесты и испытания, развивается экспертная компетенция внутри концерна. ТНК-ВР ответственно относится к выбору подрядчика, строго соблюдая экологические стандарты производства, обеспечиваю экономическую эффективность каждого проекта. ТНК-ВР – интернациональный концерн, который высоко поставил себе планку во всем, что касается окружающей среды и ответственности, особое внимание уделяется экологии и современным решениям.