Предлагаемый метод очистки земли от углеводородных продуктов(нефтесодержащих) основан на облучении загрязненной нефтью земли с использованием СВЧ энергии в результате чего легкие фракции освобождаются с дистиллированной водой. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температурs с помощью увеличения длительности импульсов работы магнетрона и времени на каждый этап, впоследствии, объединенная фракция разлагается и на выходе установки мы получаем воду и легкие фракции нефти.
Кроме нефтешлама, в отстойниках амбарах хранятся замешанные с основной массой отходов и так называемые ловушечные нефти. Ловушечные нефти представляют собой отстой из резервуаров технологической цепочки подготовки нефти. В состав ловушечной нефти часто входит тяжелые нефтяные, асфальтеновые и смолистые углеводороды в виде особо стойких водонефтяных эмульсий типа «вода-масло» и замазученная почва, которая может создаться, при проливе нефти на землю, при аварийных ситуациях, разрывах труб и проливах цистерн и др. Главным продуктом таких нефтешламов являются высокоустойчивая водонефтяная эмульсия, которая может содержать все вышеописанные примеси, затрудняющие переработку. Это обстоятельство объясняется ещё и тем что при добычи нефти используют внутри пластовое давление вызванное содержание воды. Вода закачивается впласт и оседает на дне, вытесняя нефть на поверхность. По утверждению некоторых американских исследователей, такой метод способен спасти землю от ядовитого газа и нефти который в результате землетрясений и оползней способен вызвать серьезные пожары и гибели сотни тысяч людей. Так же помимо внутри пластового давления используется различные методы интенсификации добычи, это и паротепловая обработка скважин и внутрипластовое горение и вытеснение нефти парогазом и др. Подобные методы воздействия приводят к появлению, при добыче ископаемого сырья, особо устойчивых нефтяных эмульсий с высоким содержанием механических примесей и окисленных нефтепродуктов.
Исходя из методов добычи ископаемого сырья, нефтешлам делят на следующие категории по физико-химическим свойствам:
отходы при подготовке нефти на добывающих предприятиях;
отходы при зачистке нефтяных резервуаров;
нефтесодержащие промывочные жидкости, применяемые при изготовлении буровых работ;
отходы при испытании скважин и капитальном ремонте скважин (КРС);
аварийные разливы при добыче и транспортировке нефти(разрывы трубопроводов);
амбарные деградированные нефти.
Если учесть, что ежегодная добыча нефти составляет около 500 млн. тон ежегодно, то масса нефтешлама образующегося, при различных обстоятельствах, будет равна 30-50 млн. тонн ежегодно. При простое, транспортировке, переработке происходят процессы испарения и окисления нефтешлама и образование тяжелых остатков, которые будут состоять в основном из асфальтосмолистых веществ. Такой состав, уже будет практически невозможно эффективно переработать методами прошлых поколений, химически, выпариванием и др. Самым продуктивным, в наше время будет метод обработки асфальтосмолистых нефтешламов СВЧ полем [4].
Рассмотрим метод переработки нефтешлама подробнее. Сперва требуется выбирать оптимальный режим работы, для этого было проведен ряд опытов, после которых был выбран порядок указанный в таблице 1 [3] .
Табл. 1 – Уровень мощности генератора
| Номер эксперимента | Р(мощность),% | t(время), сек | T(темпе-ратура),
°C |
Примечание |
| 30 | 900 | 25 | ||
| 50 | 900 | 34 | ||
| 70 | 900 | 47 | ||
| 70 | 900 | 55 | ||
| 70 | 900 | 60 | ||
| 70 | 900 | 69 | ||
| 70 | 900 | 70 | ||
| 70 | 900 | 75 | ||
| 70 | 900 | 77 | появился слабый дым | |
| 70 | 900 | 80 | ||
| 70 | 900 | 85 |
Эти данные необходимы для того, чтобы получить полный прогрев без ущерба технологическому процессу. Ясно и понятно, что при увеличении температуры объекта, получается больше испарений, однако это число неможет бытьчрезмерно большим,поскольку в этомслучаевозникает процессбитумизации (245°С) и сам процесс оказывается неконтролируемым, вследствие крайне высокой температуры паров и недостаточно низкой температуры охлаждающей камеры. Оптимальной нами считается следующая методика: разогрев происходит в три этапа. В первом происходит прогрев до температуры 50-60°С. Во втором этапе прогрев до 110°С и в третьем до 146°С, в этапах для которых характерно превышение температуры из указанного диапазона, применяется уменьшение мощности, указанное в техническом регламенте.В случае низкой температуры медленного измененияпоказателя, напротив – увеличение мощности генератора. Тем самым достигается оптимальное режим прогрева и контролируемый процесс облучения. Выбрав оптимальный режим прогрева, помещаем нефтешлам в круглодонную колбу рис.1. На рисунке 1, показана структурная схема лабораторного микроволнового комплекса. Общая длина установки составляет– 1,14 метра.[5]
Рис. 1 — Структурная схема лабораторной установки
Технические характеристики СВЧ генератора: потребляет переменный ток напряжением 220В и частотой 2450 МГц, с максимальной выходной мощностью 700 Вт. Размеры рабочей камеры генератора: 220х250х400мм.
Для сбора полученных нефтепродуктов используются специализированные емкостные шприцы.Масса растворителя – воды 62гр. Масса нефтешлама 86гр; масса приемника(без учета массы колбы, с воднонефтянной эмульсией) – 74гр.(12гр. углеводородного сырья), 2 грамма из нефтешлама улетучелось.
Рис.2 — выходной продукт – отстойник(растворитель вода).
При использовании растворителя вода, углеводородный продукт является густой и не смешан с водой, в СВЧ диапазоне – дисперсия является поляризацией компонентов воды.
Следует отметить и то, что продукт на выходе состоит из воды, легких и тяжелых фракций и замазученного остатка. Способ обработки нефтешлама заключается в его подогреве, нейтрализации и разделении на твердую, водную и нефтяную фазы СВЧ энергией, нагретым до температуры 60-200°С. Далее выходной продукт попадает в приемник (усеченную круглодонную колбу), после чего используются специализированные емкостные шприцы для отбора готового продукта, а замазученные механические примеси и водно-иловую суспензию обрабатывают в аппарате-культиваторе микроорганизмами и грибной микрофлорой с получением тяжелых металлов, песка и глины для использования в промышленности[2]. Изобретение высокоэффективно при обработки нефтешлама, имеет низкие затраты на переработку нефтяных отходов, и исключает из процесса использование дорогостоящих реагентов и технологий, а также обеспечивает экологическую чистоту.
Список литературы.
- Зуев О. Ю. Исследование процессов переработки твердого нефтешлама с применением растворителей: бакалаврская работа, Казань, 2015.
- Зоркин Е.М. Способ обработки нефтешлама : пат. 2 396219 С1 Рос. Федерация. № 2008147031/15; заявл. 28.11.08 ; опубл. 10.08.10, Бюл. №22. 9 с.
- Министерство Природных Ресурсов и Экологии Российской Федерации [Электронный ресурс] : «На сегодняшний день выявлено почти 77 тыс. мест незаконного складирования отходов, вред почвам от этого превысил 7 млрд рублей» ; Ин-т «Пресс-служба Минприроды России». М., 2014. URL: https://www.mnr.gov.ru/news/detail.php?ID=134377&sphrase_id=536093 (дата обращения: 16.05.2014)
- Миннигалимов Р. З. Разработка технологии переработки нефтяных шламов с применением энергии ВЧ и СВЧ электромагнитных полей: диссертация на соискание доктора технических наук, Уфа, 2011.
- A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Yu. Zuev Laboratory complex for processing of oily waste using microwave thechnology in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 – 24, 2015 year – Kharkiv: — Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. – P. 396-398.
- A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Yu. Zuev Treatment of oil sludge using microwave energy in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 – 24, 2015 year – Kharkiv: — Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. – P. 399-401.[schema type=»book» name=»АНАЛИЗ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ И ИХ ОБРАЗОВАНИЕ, ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕШЛАМОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРИТЕЛЯ» description=»Представлены результаты численных и экспериментальных исследований обработанного нефтешлама с применением растворителя вода, получена очищенная земля и дистиллированная вода. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных по расчетам затрат и эксплуатации.» author=»Каримов Айрат Габдулхамитович, Курангышев Анрей Вячеславович, Кешишев Анатолий Сергеевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-24″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)» ebook=»yes» ]