Содержание к диссертации
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 УМЕНЬШЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ПУТЕМ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ
(литературный обзор) 12
Методы разделения нефтешламов 12
Анализ методов обезвреживания и утилизации нефтешлама с целью выбора оптимального решения экологических проблем 19
Захоронение нефтешлама 19
Минимизация загрязнения окружающей среды путем термической утилизации нефтешламов 22
Биопереработка нефтешламов 27
Рециклинг нефтешлама 35
Использование нефтешламов в качестве компонентов топлива 37
Получение твёрдого топлива из нефтешламов 41
Использование нефтешламов в качестве компонентов
для производства строительных материалов 44
1.2.8 Комплексные методы утилизации нефтешлама 50
1.3 Выводы по результатам анализа литературы 57
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 60
Исследование физико-химических свойства нефтешлама 60
Исследование и разработка эффективных методов обезвоживания нефтешлама 61
Реологические свойства нефтешлама 63
Анализ возможных направлений использования нефтешламов СЗСК 63
Методы испытаний резиновых смесей 64
ГЛАВА 3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 65
3.1 Исследование физико-химических свойства нефтешлама 65
Фракционный состав нефтешлама 65
Групповой состав нефтешлама 67
Определение содержания парафина в нефтешламе 70
3.2 Исследование и разработка эффективных методов
обезвоживания нефтешлама 72
3.2.1. Термохимическое обезвоживание нефтешлама 73
Обезвоживание нефтешлама механо-акустическим воздействием 77
Обезвоживание нефтешлама под воздействием СВЧ
(токов сверхвысокой частоты) 82
3.2.4 Обезвоживание путем смешения с нефтяным сырьем 82
Реологические свойства и пути понижения вязкости нефтешлама 85
Анализ возможных направлений использования нефтешламов СЗСК 91 3.4.2 Котельное топливо 91
Дизельное топливо 93
Ингредиенты резиновых смесей 96
Добавка к битумам 110
3.5 Описание технологической схемы утилизации 113
ГЛАВА 4 ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ
НЕФТЕШЛАМОВ 119
4.1 Экологические аспекты утилизации нефтешламов 119
4.1.1 Оценка величины ожидаемого предотвращенного ущерба от
загрязнения атмосферного воздуха нефтешламами СЗСК 119
4.1.2 Определение величины ожидаемого предотвращенного экологического ущерба литосферы от снижения загрязнения
нефтешламами 122
4.2 Экономическое обоснование утилилизации нефтешламов
СЗСК 123
Расчет капитальных затрат 123
Расчет оплаты труда при проведении строительных и пусконаладочных работ 125
Расчет оплаты труда сменного обслуживающего персонала 126
Расчет себестоимости утилизации шлама 127
4.2.5 Расчет экономической эффективности внедрения проекта 127
ВЫВОДЫ 129
БИБЛИОГРАФИЯ 131
ПРИЛОЖЕНИЯ 148
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИИ
СЗСК - Сургутский завод стабилизации газового конденсата
ОМС - органоминеральная смесь
CAB - смолисто-асфальтеновые вещества
Н.К. - начало кипения
К.К. - конец кипения
ИК - инфракрасный
масс. - массовые (проценты, доли)
ПАВ - поверхностно-активные вещества
РПАА - роторно-пульсационный акустический аппарат
УЗДН - ультразвуковой низкочастотный диспергатор
СВЧ - сверхвысокая частота (электрического тока)
ОЖС - обрабатываемая жидкотекучая среда
УМТ - установка моторных топлив
АСПО - асфальто-смолистые парафиновые осаждения
ВУ - вязкость условная
ЦЧ - цетановое число
ДИ - дизельный индекс
taH - анилиновая точка нефтепродукта, С
IR - интерцепт рефракции
ВВК - вязкостно-весовая константа
КиШ - метод определения температуры размягчения «Кольцо и шар»
НГДУ - нефтегазодобывающее управление
НПУ - нефтепромысловое управление
т.е. - то есть
т.к. - так как
т.о. - таким образом
СК - стабильный конденсат
НГКс - нефтегазоконденсатная смесь
т - время
р - плотность
усл. ед. - условные единицы
н.у. - нормальные условия
ССЕ - сложные структурные единицы
ЦЗЛ - центральная заводская лаборатория
ОЖС - обрабатываемая жидкотекучая среда
мм. рт. ст. - миллиметры ртутного столба
Введение к работе
Актуальность работы. Разрабатываемая в настоящее время концепция устойчивого развития техносферы предусматривает, в частности, утилизацию органических отходов, значительную долю которых составляют нефтяные шламы - отходы, образующиеся при добыче, транспортировке и переработке нефти. Необходимость утилизации обусловлена экологическими проблемами, складывающимися как в результате неблагоприятного воздействием отходов на окружающую природную среду, так и невозобновляемостыо углеводородного сырья. Необходимость разработки технологических решений, обеспечивающих минимизацию антропогенного воздействия на окружающие экосистемы, обусловлена тем, что интенсивное развитие нефтяного комплекса привело к целому ряду неблагоприятных факторов, нарушающих экологическое равновесие. В большинстве случаев захоронение нефтешламов производится на промышленных полигонах, которые в свою очередь выводят из хозяйственного оборота значительные земельные площади. Кроме того, нефтешламы являются источником длительного загрязнения атмосферы, почвы, грунтовых и поверхностных вод.
В северных районах Западной Сибири нефтеперерабатывающие заводы относительно молоды - срок их эксплуатации не более 25 лет, вследствие чего проблемы, создаваемые накопленными отходами, не были так остры, как в других регионах и решались строительством одного, двух шламонакопителей. Но на сегодняшний день наступил критический момент - объем накопленных шламов таков, что необходимо строительство новых дорогостоящих накопителей, которые, тем не менее, не решат проблему загрязнения биосферы. Более рационален с точки зрения экологии и экономики подход, при котором нефтешлам утилизируется путем переработки и получения из него товарной продукции.
Рациональное использование нефтешламов, помимо сокращения загрязнения окружающей среды, может быть существенным шагом в создании ресурсосберегающей безотходной технологии на базе комплексного использования углеводородного сырья.
Цель работы состояла в проведении экологического мониторинга окружающей среды в местах размещения нефтешламов, образованных из нефтегазоконденсатов Северных месторождений, а также в разработке способов эффективной утилизации нефтешламов с эколого-экономической оценкой проведенных технических и технологических мероприятий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- на основе изучения физико-химического состава и свойств
нефтешламов произвести разработку технологии первичного разделения
нефтешлама с последующей утилизацией отдельных его фракций путем
переработки;
- разработать методы ликвидации застарелых нефтешламов и самих
шламонакопителей Сургутского района Тюменской области с целью
снижения нагрузки на окружающую среду и получения товарных
нефтепродуктов.
Научная новизна. Впервые с целью выявления возможных путей утилизации проведено исследование свойств застарелых и свежих нефтешламов, образованных из нефтегазоконденсатов Северных месторождений.
Изучены и предложены к применению новые эффективные способы обезвоживания нефтешламов, заключающиеся в смешении шлама со стабильным конденсатом или промежуточными продуктами завода, а также в использовании ультразвукового воздействия.
Впервые для газоконденсатных шламов показана возможность минимизации загрязнения окружающей среды путем получения из них комплекса товарных нефтепродуктов - моторных топлив, парафинов, котельных топлив, ингредиентов резиновых смесей, битума.
Практическая значимость работы. Предложенный в работе рециклинг нефтешлама в производство товарной продукции позволяет снизить антропогенную нагрузку на биосферу, а именно: улучшить состояние атмосферы, уменьшив испарение углеводородов с поверхности шламонакопителей; улучшить состояние подземных и поверхностных вод за счет снижения объемов захороненных нефтешламов; вернуть в хозяйственный оборот значительные земельные площади за счет ликвидации шламонакопителей и недопущения образования новых хранилищ.
Разработана технология утилизации нефтешламов путем переработки с использованием их в качестве сырья для производства товарных нефтепродуктов: автобензина, дизельного и котельного топлива, парафина и церезина, добавок к строительному битуму. Получено заключение Центральной заводской лаборатории ОАО «Нижнекамскшина» о возможности применения фракции нефтешлама, выкипающей в пределах 400-500 С взамен защитного воска ЗВ-1 в рецептуре резиновых смесей.
Проведенный расчет показал, что в результате утилизации нефтешлама может быть достигнут экономический эффект в 7,6 млн. руб. в год, в том числе за счет предотвращения загрязнения окружающей среды -263 тыс. руб. Данный эффект достигается с учетом современных объемов образования шлама, а при сохранении темпов роста шламообразования может достигнуть 73,4 млн. руб. в 2010 г.
Апробация работы. Отдельные разделы диссертационной работы докладывались на 5 Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности» 2003г., на Региональной научной конференции молодых специалистов ООО «Кубаньгазпром», Краснодар 2004г., на молодежной научно-практической конференции ОАО «Нижнекамскнефтехим» «Молодые силы - производству» 2004г., на 6-ой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой
промышленности» 2005г. (получено 4 диплома I степени по результатам представленных работ).
Публикации. По материалам диссертации имеется 12 публикаций.
Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. В первой главе приведен литературный обзор по методам утилизации нефтешламов. Представлены данные статистической отчетности о накопленных в России к 2004 году 7 млн. т нефтешламов, 4 млн. т из которых находится на территории Ханты-Мансийского автономного округа. Рассмотрены современные представления о нефтешламах, способах их разделения. Приведено описание основных направлений утилизации и переработки нефтешламов, представлены выводы о целесообразности применения комплексного метода утилизации шламов посредством первичного разделения и последующей переработки отдельных нефтешламовых фракций.
Во второй главе описаны методики проведения экспериментов по изучению состава, свойств и возможных путей утилизации нефтешлама.
В третьей главе рассматриваются возможности снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду путем переработки нефтешламов, образованных из нефтегазоконденсатов Северных месторождений, на основе исследования свойств шлама и отдельных его фракций. Разработаны эффективные методы обезвоживания нефтешлама, изучены реологические свойства и предложен метод снижения вязкости шлама для возможности его транспортировки и перекачки. Разработана ресурсосберегающая экологически безопасная технология утилизации нефтешламов путем переработки с использованием их в качестве сырья для производства компонентов товарных нефтепродуктов.
В четвертой главе приводится эколого-экономическая оценка эффективности переработки нефтешламов.
В заключении отражены результаты и выводы, полученные автором.
Работа выполнена в период с 2001 по 2005 годы в лабораториях кафедр инженерной экологии, нефтехимии КГТУ и Сургутского завода стабилизации газового конденсата.
Автор выражает свою признательность академику Диярову И.Н. и к.т.н., доцентам Солодовой Н.Л. иШайхиеву И.Г.за участие в руководстве работой, научные консультации и помощь в оформлении работы.
