способ переработки отходов переработки нефти. Отходы переработки нефти


Способ переработки нефтяных отходов

 

Изобретение относится к способам переработки и утилизации нефтяных отходов, накапливаемых в виде нефтешламов, и может найти применение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Изобретение направлено на снижение энергозатрат и упрощение способа. Способ переработки нефтяных отходов включает нагрев смешением с жидким теплоносителем - техническим толуолом, выделение на центрифуге твердого осадка и последующее сепарирование продуктов смешения на воду, легкие нефтепродукты и тяжелый остаток, при этом перед сепарацией жидкую часть продуктов смешения предварительно нагревают в подогревателе теплообменного типа до 180-200oС.

Изобретение относится к способам переработки и утилизации нефтяных отходов, накапливаемых в виде нефтешламов, и может найти применение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известен способ комплексной переработки нефтяных отходов, заключающийся в предварительной гомогенизации, физико-химическом разделении нефтеотходов на центрифуге, в результате которого выводятся нефтепродукт с содержанием воды до 3%, механических примесей до 2%, вода и твердый осадок, содержащий до 10% нефтепродуктов и до 40% воды (Б.И.Брондз и др. "Перспективная схема переработки и использования нефтешламов" - Переработка и использование отходов и побочных продуктов н/п заводов. Сб. научных трудов БашНИИ НП, В.27, M., ЦHИИTЭнeфтexим, 1988, стр. 70-75). Недостатком известного способа является низкая кондиция нефтепродуктовой части и твердого остатка, выводимых при таком разделении. Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки нефтяных отходов, проводимый путем смешения их с горячим теплоносителем - нефтяным остатком, выкипающим выше 300oC, с последующим нагревом смеси в трубчатой печи до 320-380oC и подачи в испаритель, сверху которого пары воды и легких нефтепродуктов выводят через холодильник-конденсатор при 140-150oC в газосепаратор, где отделяются легкие нефтепродукты, а несконденсировавшиеся пары воды и нефтепродуктов вторично охлаждают до 40-60oC и направляют в отстойник для окончательного разделения. Целевым продуктом, получаемым по этой технологии, является кубовый продукт, выводимый с низа испарителя, который используется частично как теплоноситель и большей частью направляется на производство битумов (а.с. СССР N 1558879, C 02 F 11/18, 1990). Недостатками данного способа являются сложное аппаратурное оформление, высокие энергозатраты и его многостадийность. Изобретение направлено на снижение энергозатрат, а также на улучшение процесса разделения нефтеотходов на стадии центрифугирования и отделение воды от нефтепродуктовой части в одну ступень. Это достигается тем, что в способе переработки нефтеотходов путем их нагрева смешением с жидким теплоносителем с последующей сепарацией продуктов смешения на воду, легкие нефтепродукты и тяжелый остаток, в качестве теплоносителя используют технический толуол, после нагрева смешением из смеси выделяют на центрифуге твердый осадок, а перед сепарацией жидкой части смеси ее предварительно нагревают в подогревателе теплообменного типа до 180-200oC. Способ осуществляется следующим образом. Нефтеотходы, имеющие плотность 1034 кг/м3, коксуемость 16,5% и содержащие 38% воды и 4% механических примесей, разбавляются горячим техническим толуолом, подаваемым с температурой 50-60oC в количестве 150-160% от массы нефтеотходов, в перемешивающем аппарате и направляют на центрифугу, из которой выводят раздельно твердый осадок и водно-толуольно-нефтепродуктовую смесь. Эта смесь прокачивается насосом через подогреватель теплообменного типа, где она нагревается до 190oC и подается в ректификационную колонну, оснащенную 16 тарелками. Сверху колонны с этой же температурой выводят пары воды и толуола, которые после охлаждения до 50-60oC разделяют в сепараторе: воду выводят в канализацию, а толуол возвращают на стадию подготовки нефтеотходов. С низа колонны выводят нефтепродукт, который может быть переработан в котельное топливо, нефтяной пек или после дополнительной вакуумной перегонки в нефтяные битумы. Твердый осадок содержит 1,8% нефтепродукта и 7,9% воды. Качество получаемого нефтепродукта следующее: 1. Фракционный состав: начало кипения 250oC; 5% выкипает при 339oC; 10% - при 359oC; 30% - при 404oC; 50% - при 482oC; конец кипения 493oC (выход 62%). 2. Содержание мехпримесей 0,36%. 3. Содержание воды 0,5%. 4. Содержание серы 2,6%. 5. Групповой химический состав: парафинонафтеновые 8,5%; ароматические 18,1%; смолы 33,9%; асфальтены 39,5%. При термической переработке данного нефтепродукта (температура 380-420oC, время 3 часа) на кубовой установке были получены нефтяной пек (42%), газ (4,7%), бензин (4,6%), газойлевая фракция (48,7%). Нефтяной пек имел следующие показатели: температура размягчения 96oC; выход летучих веществ 65,8%; содержание серы 3,7%; содержание золы 0,4%. Такой пек прошел предварительные испытания в производстве огнеупорных материалов. Таким образом, в результате осуществления данного способа переработки нефтяных отходов достигается более эффективное разделение его компонентов и появляется возможность при осуществлении термической переработки нефтепродуктовой части извлечения 53,3% углеводородных фракций, выкипающих до 390oC, и производства нефтяного пека для огнеупорных изделий.

Формула изобретения

Способ переработки нефтяных отходов путем их нагрева смешением с жидким теплоносителем с последующей сепарацией продуктов смешения на воду, легкие нефтепродукты и тяжелый остаток, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя используют технический толуол, после нагрева смешением из смеси выделяют на центрифуге твердый осадок, а перед сепарацией жидкой части смеси ее предварительно нагревают в подогревателе теплообменного типа до 180-200oС.

Похожие патенты:

Изобретение относится к извлечению и удалению побочных продуктов, представляющих собой многоядерные соединения ароматического ряда, из потока пара, вытекающего из реакционной зоны дегидрогенизации обычно газообразного углеводорода

Изобретение относится к химической переработке нефтепродуктов, а именно к процессу получения товарных автобензинов с О.Ч.76-81ПММ и экологически чистых бензинов с О.Ч.92- 96ПИМ, а также бензола высшей очистки из катализатов риформинга широких бензиновых фракций

Изобретение относится к способам получения топлива для судовых двигателей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано при переработке нефтяного сырья каталитическим крекингом

Изобретение относится к способам получения высокоэффективных бензинов из газового конденсата и может найти применение в газоперерабатывающей и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности

Изобретение относится к нефтехимии , в частности к переработке нефти

Изобретение относится к области утилизации осадков городских сточных вод (ОСВ) и может быть использовано на теплоэлектростанциях и теплоэлектроцентралях различной мощности

Изобретение относится к способам переработки нефтесодержащих отходов (шламов) и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях народного хозяйства, на производственных объектах которых имеет место формирование, складирование и длительное хранение в земляных амбарах или бетонных шламонакопителях значительных объемов нефтесодержащих отходов -опасного источника загрязнения окружающей среды

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при обработке и утилизации нефтешламов

Изобретение относится к способам утилизации и переработки коммунальных и производственных осадков на очистных сооружениях

Изобретение относится к нефтедобывадощей промышленности, в частности к технологическим процессам переработки и утилизации нефтесодержащих осадков, накапливающихся в резервуарах различного назначения

Изобретение относится к обработке осадков промышленных и бытовых сточных вод

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам переработки и утилизации нефтяных отходов

Изобретение относится к способам утилизации и переработки коммунальных и производственных осадков на очистных сооружениях

Изобретение относится к способу обработки сточных илов, которые содержат значительное количество водно-удерживающей клеточной структуры, образовавшейся в результате микробиологического воздействия, при их термической обработке при температуре свыше приблизительно 127oC

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам охраны окружающей среды при разработке нефтяных месторождений

Изобретение относится к топливной промышленности, а именно к углеводородным топливам на основе продуктов переработки нефтесодержащих отходов, к способу получения вторичного топлива и топливной композиции на основе продуктов переработки нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам переработки и утилизации донных отложений нефтешламовых амбаров

Изобретение относится к способам переработки и утилизации нефтяных отходов, накапливаемых в виде нефтешламов, и может найти применение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

www.findpatent.ru

способ переработки отходов переработки нефти - патент РФ 2532907

Изобретение относится к способу переработки отходов. Способ переработки отходов переработки нефти включает подачу отходов переработки нефти и пластмасс в котел и нагрев объединенных отходов переработки нефти и пластмасс, используя дальнее инфракрасное излучение, таким образом, чтобы выделить летучие углеводороды, где выделенные летучие углеводороды собирают для последующего использования. Технический результат - рациональная переработка отходов. Это включает равномерное нагревание, минимизацию образования горячих пятен, минимизацию потерь тепла, снижение количеств отложений кокса в способе. 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил., 3 пр.

Рисунки к патенту РФ 2532907

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу переработки отходов переработки нефти и, в частности, к способу переработки таких отходов таким образом, чтобы извлечь из них полезные углеводородные продукты. Изобретение относится также к углеводородным продуктам, полученным в соответствии со способом.

Уровень техники

Переработка сырой нефти и нефтепродуктов по своей природе порождает значительное количество отходов переработки нефти. Выражение "отходы переработки нефти", как оно использовано здесь, предназначено для того, чтобы обозначить собирательно остатки любой операции добычи, транспортировки, складирования и переработки сырой нефти и нефтепродуктов, и включает, но не ограничивается этим, шламы, донные осадки, воски, масла, смазки, материалы, загрязненные такими отходами, такие как загрязненные фильтровальные материалы и почвы, и любые их комбинации.

В зависимости от источника сырой нефти сырье, поставляемое на данный перерабатывающий завод, может содержать различные непригодные для переработки компоненты, такие как органические соединения с высоким молекулярным весом, ил/песок/грунт, соль, сера, металлы и их соли, вода и зола. Такие компоненты могут оседать на дно складских резервуаров и становиться настолько крепко связанными и/или эмульгированными с пригодными для переработки углеводородами, что сопротивляются традиционному разделению такими способами, как фильтрация и центрифугирование. Типичный донный резервуарный шлам может содержать до 30-45% мас. воды и 5-20% мас. неочищаемых твердых веществ и не считается пригодным для переработки. Неизбежно шлам должен быть удален из резервуаров и ликвидирован соответствующим образом.

Подобным образом, когда нефтяное сырье перерабатывают, используя обычное оборудования крекинга и фракционирования, органические соединения с высоким молекулярным весом и различные нелетучие/некрекируемые компоненты конденсируются или захватываются в реакторе крекинга или в кубах колонн. Как и в случае шламов, кубовые не считаются пригодными для дальнейшей переработки и должны быть ликвидированы соответствующим образом.

До совсем недавнего времени отходы переработки нефти хоронили на свалках мусора. Однако законодательство о захоронении отходов стало более строгим, и резко возросла стоимость переработки отходов нефтепереработки для того, чтобы сделать их безопасными для захоронения. Можно ожидать, что обе этих тенденции продолжатся в будущем.

Известен ряд способов переработки отходов нефтепереработки для того, чтобы сделать их более подходящими для захоронения. Один такой способ включает в себя переработку отхода пиролизом. Это обычно включает ввод отхода в котел (известный также как реактор пиролиза) и нагрев котла, например, с использованием газовых горелок так, чтобы нагреть содержащийся в котле отход до температур, которые способствуют пиролизу и выделению из него летучих углеводородных продуктов. Выделенные летучие углеводородные продукты могут быть собраны и затем переработаны, если требуется, чтобы дать полезные нефтепродукты, такие как дизельное топливо.

Однако обычные технологии пиролиза для переработки отходов нефтепереработки известны как энергетически неэффективные. В частности, нагретые котлы склонны к значительным потерям тепла радиацией, и толстый изолирующий слой углеродистого полукокса или пиролитического остатка обычно нарастает на внутренних теплообменных поверхностях котла пиролиза (проблема, обычно называемая "закоксовыванием"). Закоксовывание понижает теплоперенос от котла к отходу и требует частых остановок процесса для того, чтобы была возможна очистка котла от кокса. Обычные технологии также не дают возможность точного и равномерного нагрева отхода, что может отрицательно повлиять на эффективность превращения отхода в полезные летучие углеводородные продукты. Такие технологические ограничения отрицательно влияют на промышленную жизнеспособность технологии.

Поэтому остается возможность исследовать или устранить один или несколько недостатков или ограничений, связанных с существующими способами переработки отходов нефтепереработки, или, по меньшей мере, предложить полезную альтернативу.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение поэтому предлагает способ переработки отходов переработки нефти, включающий подачу отхода в котел и нагрев отхода таким образом, чтобы выделить летучие углеводороды, где отход нагревают, используя дальнее инфракрасное излучение, и где выделенные летучие углеводороды собирают для последующего использования.

По способу по изобретению остаток нефтепереработки нагревают, используя дальнее инфракрасное излучение (ДИКИ), так, чтобы выделить из отхода летучие углеводороды и оставить после себя нелетучие остатки. Летучие углеводороды собирают (и, если требуется, дополнительно очищают), чтобы получить полезные нефтепродукты, такие как дизельное топливо, бензин и жидкий нефтяной газ (ЖНГ). Остающиеся нелетучие остатки преимущественно являются относительно инертными и могут быть использованы как, например, битуминозная добавка при дорожном строительстве или просто ликвидированы в месте захоронения отходов.

Способ по изобретению может быть с выгодой проведен эффективным и рациональным образом. Считается, что это так благодаря, по меньшей мере частично, использованию для нагрева отхода ДИКИ. В частности, обнаружено, что при использовании ДИКИ отход может быть нагрет значительно быстрее и температура отхода может контролироваться легче по сравнению с использованием обычных способов нагрева. Отход может быть также нагрет равномерным образом, посредством этого минимизируя, если не избегая вообще, образование горячих пятен. Кроме того, было найдено, что нагрев ДИКИ не только минимизирует потери тепла излучением, но также снижает количество отложений кокса внутри котла. Эти технологические преимущества вместе повышают эффективность способности извлечь из отходов ценные дополнительные продукты.

Дополнительные аспекты изобретения обсуждаются более подробно ниже.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные осуществления изобретения будут проиллюстрированы здесь только для примера со ссылкой на фиг.1, которая показывает принципиальную схему установки, которая может быть использована для осуществления способа согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

Способ согласно изобретению включает в себя переработку отхода нефтепереработки. Во избежание каких-либо сомнений выражение "отход нефтепереработки", используемое в контексте изобретения, предназначено иметь такое же значение, как определенное здесь выше. Так, отходы могут быть остатками от любой операции добычи, транспортировки, складирования и переработки сырой нефти и нефтепродуктов и включать, но не ограничиваться этим, шламы, донные осадки, воски, масла, смазки, материалы, загрязненные такими отходами, такие как загрязненные фильтровальные материалы и почвы, и любые их комбинации. Специалисты должны понимать, что такие отходы обычно не считаются пригодными для переработки обычными способами.

Способ согласно изобретению является особо устойчивым в отношении к составу используемого в нем исходного отхода. Например, отход нефтепереработки может содержать неуглеводородные продукты, такие как ил/песок/грунт, соль, сера, металлы и их соли, вода, остатки катализатора и зола.

Способ включает подачу отхода нефтепереработки в котел. Отход может подаваться в котел любыми подходящими средствами, например экструзией или закачкой насосом. Устройства, которыми отход подают в котел, должны, конечно, проектироваться, имея в виду физические и химические свойства отхода. Если необходимо, отход может предварительно подогреваться, чтобы облегчить его подачу в котел.

Способ может осуществляться в непрерывном, полунепрерывном или периодическом режиме. Средства, которыми отход нефтепереработки подают в котел, должен быть, конечно, приспособлен так, чтобы соответствовать конкретному режиму работы. При условии, что объемы отхода нефтепереработки, которые должны быть переработаны, могут быть достаточно большими, может быть предпочтительно эксплуатировать способ в непрерывном режиме.

Нет особых ограничений на тип котла, который может быть использован согласно изобретению, при условии, что он легко может содержать в себе отход и выдержать применяемые температуры. Котел может быть, например, изготовлен из нержавеющей стали. Специалисты, как правило, могут называть котел "реактором пиролиза".

Котел должен также быть приспособлен к тому, чтобы дать возможность выделившимся из отхода летучим углеводородам быть собранными. Например, котел обычно должен иметь по меньшей мере один выходной патрубок, расположенный в шлемовом пространстве выше отхода нефтепереработки, предназначенный для того, чтобы иметь возможность сбора летучих углеводородов. Собранные летучие углеводороды будут обычно смесью таких соединений, как олефины, парафины и ароматические углеводороды. Летучие углеводороды могут, например, включать смесь углеводородных соединений С 1-С22. Специалисты должны понимать, что такие соединения могут быть легко использованы в многочисленных нефтепродуктах.

В дополнение к тому, что он приспособлен для сбора летучих углеводородов, котел может также быть приспособлен к тому, чтобы делать возможным удаление оставшихся нелетучих остатков. В таком случае в котле должно обычно быть по меньшей мере одно выпускное отверстие, предназначенное для удаления такого остатка.

Котел может также быть оснащен устройством для взбалтывания или перемешивания отхода нефтепереработки внутри котла так, чтобы способствовать равномерному нагреву отхода. Например, котел может включать перемешивающий элемент, который вращается внутри котла и перемешивает отход нефтепереработки.

Важным характерным признаком способа является то, что отход нефтепереработки нагревают, используя ДИКИ, так, что летучие углеводороды выделяются из отхода. Летучие углеводороды могут быть выделены из отхода просто вследствие термической десорбции углеводородов, уже присутствующих в отходе, и/или за счет того, что присутствующий в отходе органический материал пиролизуется.

Пиролиз является хорошо известным химическим процессом для превращения органических материалов в летучие углеводороды. Пиролиз может также приводить в результате к образованию неуглеводородных летучих, таких как водород.

В отличие от обычных методов пиролиза способ по изобретению позволяет пиролизовать отход нефтепереработки при относительно низких температурах (например, путем нагрева отхода до температур, лежащих в интервале от примерно 360°С до примерно 450°С). Такие низкие температуры пиролиза могут быть достигнуты благодаря действенному и эффективному переносу тепла от ДИКИ к отходу нефтепереработки.

Пиролиз отхода нефтепереработки должен, как правило, проводиться в отсутствие кислорода и может быть проведен в присутствии подходящего катализатора для того, чтобы ускорить термический крекинг углеводородных составляющих отхода.

Было найдено, что способность быстро нагреть отход и контролировать его температуру, используя ДИКИ, и затем провести пиролиз при относительно низких температурах отхода, повышает эффективность превращения отхода в летучие углеводороды, а также уменьшает образование кокса внутри котла. Без желания быть ограниченными теорией считается, что относительно низкие температуры и короткое время воздействия этих температур максимизирует образование летучих углеводородов, а также уменьшает образование кокса в котле.

Нагрев отхода нефтепереработки посредством ДИКИ может быть проведен любым подходящим способом. Например, один или несколько нагревателей ДИКИ могут быть расположены внутри котла. Обычно внутри котла должно быть помещено множество нагревателей ДИКИ. По меньшей мере часть, если не все, из одного или нескольких нагревателей ДИКИ должны находиться в контакте с отходом. Нагреватели ДИКИ поэтому представляют собой средство "внутреннего" или "прямого" нагрева отхода, отличаясь этим от средств "внешнего" или "непрямого" нагрева, используемых в обычных технологиях пиролиза.

Специалисты должны понимать, что ДИКИ определяет часть электромагнитного спектра, которая попадает в интервал между средним инфракрасным излучением и микроволновым излучением.

Обычные нагреватели ДИКИ могут быть с успехом использованы согласно изобретению для того, чтобы обеспечить источник ДИКИ. Нагреватели ДИКИ, конечно, должны быть сформированы так, чтобы выдержать условия, с которыми сталкиваются в способе. Например, нагреватели ДИКИ могут быть в форме керамических стержневых элементов, защищенных кожухами из нержавеющей стали, покрытыми подходящим излучающим соединением. Нагреватели ДИКИ могут быть расположены в котле так, чтобы быть частично или полностью погруженными в отход нефтепереработки и вызывать его результативный и эффективный нагрев.

Летучие углеводороды, выделенные из отхода нефтепереработки, могут быть собраны любым подходящим устройством, таким как конденсатор. Обычно котел должен быть приспособлен к тому, чтобы включать орошаемую фракционирующую колонну, так, чтобы собранные летучие углеводороды могли быть разделены соответственно их температурам кипения. Если желательно, фракции с более низкими температурами кипения (т.е. "легкие" фракции) могут быть введены в верх колонны так, чтобы удалить противоточной абсорбцией фракции с более высокими температурами кипения (т.е. "тяжелые" фракции) из паров углеводородов, поднимающихся через насадку внутри колонны. Таким образом, фракции с более высокими температурами кипения могут быть возвращены в реактор, чтобы подвергнуться дополнительному пиролизу.

Собранные углеводороды могут быть затем использованы в различных применениях/продуктах или, если желательно, одна или несколько из этих углеводородных фракций могут быть подвергнуты перегонке во второй орошаемой фракционирующей колонне, которая может быть использована для дополнительного разделения фракций на целевые нефтепродукты, такие как дизельное топливо и бензин.

Способ по изобретению будет также, как правило, давать долю неконденсируемых (под атмосферным давлением) углеводородов, таких как легкие углеводороды в интервале ЖНГ. Такой углеводородный газ может быть уничтожен сжиганием. Альтернативно он может быть использован, чтобы питать топливом энергоблок, который может генерировать электроэнергию для электропитания оборудования, связанного с осуществлением способа по изобретению. Например, генерированная электроэнергия может быть использована, чтобы питать нагреватели ДИКИ и другие нагревательные и перекачивающие агрегаты, используемые в способе.

В добавление к выделению летучих углеводородов нагрев отхода нефтепереработки будет также генерировать нелетучие остатки. Эти остатки будут обычно находиться в виде углеродистых остатков и вместе с любым другим присутствующим нелетучим материалом для удобства будут называться здесь далее "пиролитическими остатками". Котел может быть приспособлен к тому, чтобы легко удалять или выгружать пиролитические остатки, например, выпускным клапаном, расположенным в днище котла. Пиролитические остатки могут быть выгружены из котла вместе с по меньшей мере некоторым количеством непереработанного отхода нефтепереработки. В таком случае выгруженная смесь может быть подвергнута второй тепловой обработке, например, будучи пропущена через туннельную печь. Нагрев выгруженной смеси в туннельной печи может быть вызван любыми подходящими средствами. Например, нагрев может быть вызван обработкой остатков ДИКИ и/или микроволновым излучением. Пиролитические остатки, как правило, должны быть хорошим рецептором микроволн, и нагрев этим способом является особенно эффективным.

После нагрева выгруженной смеси в туннельной печи все присутствующие летучие углеводороды улетучиваются из смеси, давая свободно текучий рыхлый порошок. Улетучившиеся углеводороды могут быть вновь введены в котел, чтобы быть переработанными согласно способу, или собраны для последующего использования описанными здесь способами.

Выделенные теперь пиролитические остатки могут быть успешно использованы в качестве, например, битуминозной добавки при строительстве дорог или просто захоронены на свалке.

Было найдено, что пиролитические остатки, образовавшиеся по способу по изобретению, являются относительно инертными и нетоксичными. Без желания быть связанными теорией, считается, что любые токсичные вещества, такие как тяжелые металлы, в остатках становятся прочно удерживаемыми внутри стекловидной углеродистой матрицы. Сама стекловидная углеродистая матрица является относительно инертной и удерживаемые внутри ее токсичные вещества не являются легко отделяемыми от нее, например, кислотным выщелачиванием. Поэтому пиролитические остатки считаются более безопасными для использования в данном применении или при захоронении на свалке.

Отход нефтепереработки может также быть с выгодой переработан согласно изобретению в смеси с другими материалами на углеводородной основе. Например, способ может дополнительно включать подачу в котел продуктов на углеводородной основе, таких как пластик и краска.

Способ согласно изобретению является в высокой степени устойчивым, и отсутствуют особые ограничения, касающиеся типа других продуктов на углеводородной основе, которые могут быть введены в котел. Например, продукты на углеводородной основе могут включать пластмассы и/или отходы алкидной краски. Пластмассовый материал обычно должен быть отходами пластика и может быть смесью различных пластмасс.

Способ по изобретению особенно подходит для переработки отходов пластмасс, которые были бы иначе признаны неприемлемыми для возврата в оборот. Такие пластиковые материалы включают, но не ограничиваются этим, запачканные пластиковые материалы, такие как сельскохозяйственные пластики, мульчирующие/силосные/парниковые хозяйственные пленки, скважинные и оросительные трубы, пластиковые ламинаты, коэкструдированные и многослойные упаковочные пленки, в особенности с печатными изображениями и слоями алюминиевой фольги.

Подходящие пластиковые материалы, которые могут быть переработаны согласно способу по изобретению, включают, но не ограничиваются этим, полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, полиэфиры, такие как полиалкилентерефталаты, полиамиды, такие как нейлон, полистирол и поливинилхлорид.

Осуществление способа по изобретению с использованием комбинации отхода нефтепереработки и пластикового материала было найдено выгодно дающим более высокие выходы летучих углеводородов и меньшие выходы пиролитических остатков.

Когда в котел подают также дополнительный продукт на углеводородной основе, он может быть соединен с отходом нефтепереработки и подан в котел как единый поток или просто подан в котел отдельным потоком или одновременно, или последовательно относительно отхода нефтепереработки.

Способ согласно настоящему изобретению предпочтительно осуществляют, используя установку, схематично представленную в принципиальной схеме, показанной на фигуре 1. В этом случае отход нефтепереработки и, если присутствуют, другие продукты на углеводородной основе (называемые здесь далее просто сырьем) могут транспортироваться средством подачи питания (10), таким как экструдер или центробежный насос, в котел (20). Котел включает перемешивающий элемент (30), такой как пропеллерная мешалка, для перемешивания содержащегося в нем сырья. В большинстве случаев отход нефтепереработки будет обеспечивать достаточную текучесть, чтобы сделать возможным перемешивание. Однако в некоторых случаях может быть необходимо подогревать сырье, чтобы достичь требуемого состояния текучести. Сырье должно, как правило, перемешиваться так, чтобы удерживать все твердые вещества в суспензии.

Согласно способу сырье нагревают ДИКИ. Поэтому внутри котла (20) расположен излучатель дальнего инфракрасного излучения (ДИКИ) (40). Излучатель ДИКИ (40) обычно должен быть в виде множества нагревателей ДИКИ. Нагреватели ДИКИ могут включать керамические стержни, защищенные кожухами из нержавеющей стали, покрытыми излучающим соединением. Каждый стержень нагрева ДИКИ должен, как правило, иметь минимальную мощность нагрева 12 кВт. Сырье, как правило, должно быть нагрето до температуры, лежащей в интервале от примерно 360°С до примерно 450°С. Нагрев сырья должен возбуждать выделение содержащихся в нем летучих углеводородов, а также летучих углеводородов, образовавшихся при пиролизе. Выделившиеся углеводороды могут быть собраны, используя конденсатор (50), такой как орошаемая фракционирующая колонна. Одна или несколько фракций собранных углеводородов могут быть посланы во второй конденсатор (60), такой как орошаемая фракционирующая колонна, и нагреты нагревательным устройством (70), таким как излучатель ДИКИ, чтобы способствовать дополнительному фракционированию собранных летучих углеводородов. Дополнительное фракционирование может, например, позволить разделить летучие углеводороды на нефтепродукты, такие как бензин (80) и дизельное топливо (90). Собранные летучие углеводороды могут также включать неконденсируемые (под атмосферным давлением) углеводороды, такие как углеводороды в интервале ЖНГ. Такие углеводороды могут быть уничтожены сжиганием (не показано) или использованы как топливо в энергоблоке (100). Этот энергоблок может быть использован для снабжения энергией нагревателей ДИКИ (излучателей) и электромоторов, связанных с используемым в процессе оборудованием.

Котел обычно должен быть приспособлен к тому, чтобы сделать возможным удалить из него остаток. Например, котел может включать клапан или выпускной канал (110) для удаления или выгрузки отхода нефтепереработки, который был подвергнут нагреву ДИКИ, обычно в виде пиролитических остатков. При удалении остатков может также быть удалено некоторое количество непереработанного сырья. В таком случае смесь сырье/остаток может быть выгружена в туннельную печь (120), в которой средства нагрева (130), такие как ДИКИ и/или микроволновый нагреватель (излучатель), могут быть использованы для того, чтобы нагреть смесь сырье/остаток и вывести летучие углеводороды. Все образовавшиеся летучие углеводороды могут быть вновь введены в котел или собраны (не показано), используя конденсатор (50). После прохождения через этот процесс дополнительного нагрева получается остаток в виде рыхлого порошка (140).

Такая система может работать в непрерывном, полунепрерывном и периодическом режиме. Система также может эксплуатироваться практически закрытой, тем самым минимизируя любые выбросы в атмосферу.

Соответственно, предложена также установка для переработки отходов нефтепереработки, включающая: (1) котел, содержащий отходы нефтепереработки; (2) излучатель дальнего инфракрасного излучения (ДИКИ), расположенный внутри котла, для нагрева отхода нефтепереработки таким образом, чтобы он выделял летучие углеводороды; и (3) конденсатор для сбора выделившихся углеводородов.

Далее, предложена установка, при использовании для переработки отходов нефтепереработки, включающая: (1) котел, содержащий отходы нефтепереработки; (2) излучатель дальнего инфракрасного излучения (ДИКИ), расположенный внутри котла, для нагрева отхода нефтепереработки таким образом, чтобы он выделял летучие углеводороды; и (3) конденсатор для сбора выделившихся углеводородов.

Установка может включать один или несколько из следующих характерных признаков: средства подачи, такие как экструдер или центробежный насос, для подачи отхода нефтепереработки и, если присутствуют, других продуктов на углеводородной основе в котел; котел может включать перемешивающий элемент, такой как пропеллерная мешалка, для перемешивания содержащихся в нем отходов нефтепереработки и, если присутствуют, других продуктов на углеводородной основе; излучатель ДИКИ может быть в виде множества нагревателей ДИКИ; нагреватели ДИКИ могут быть в виде керамических стержней, защищенных кожухами из нержавеющей стали, покрытыми излучающим соединением; каждый стержень нагрева ДИКИ может иметь минимальную мощность нагрева около 12 кВт; конденсатор может быть в виде орошаемой фракционирующей колонны; вторая орошаемая фракционирующая колонна может быть спарена с первой, чтобы способствовать дополнительному фракционированию собранных летучих углеводородов; генератор электричества приводят в действие выделенными летучими углеводородами, такими как ЖНГ; котел может включать клапан или выпускной канал для удаления или выгрузки остатка от отхода нефтепереработки, который был подвергнут нагреву ДИКИ; туннельную печь, в которую остаток выгружается и где подвергается нагреву такими средствами, как ДИКИ и/или микроволновый нагреватель (излучатель) для того, чтобы удалить летучие углеводороды от остатка; и средства для транспортировки выделенных летучих углеводородов, выделенных из остатка, в (a) конденсатор для сбора или в (b) котел для дополнительной переработки.

Осуществления изобретения дополнительно описаны со ссылкой на следующие неограничительные примеры.

Примеры

Сравнительный пример 1

Густой углеводородный масляный шлам, собранный с днищ резервуаров, вводили в процесс пиролиза мононасосом. Нефтяной шлам был сильно вязким. Нефтяной шлам включал примерно 45-55% мас. нефти, 25% мас. инертных твердых веществ и 20-25% мас. воды. Осадки резервуаров пиролизовали в пиролизном котле из нержавеющей стали (SS316), нагреваемом непрямо газовыми горелками ("наружный обогрев"). После 48 часов внутри пиролизной камеры отложился 50 мм слой обуглероживания, и эффективность нагрева снизилась на 49% вследствие изолирующего слоя углерода, который образовался на поверхности теплообмена.

Пример 1

Густой углеводородный масляный шлам, собранный с днищ резервуаров, вводили в процесс пиролиза мононасосом. Нефтяной шлам был сильно вязким. Нефтяной шлам содержал примерно 45-55% мас. нефти, 25% мас. инертных твердых веществ и 20-25% мас. воды. Осадки резервуаров пиролизовали в vessel пиролиза из нержавеющей стали (SS316), нагреваемом изнутри стержнями нагрева дальним ИК-излучением (50-1000 мкм) ("внутренний нагрев"). После 48 часов на нагревательных стержнях отложился слой обуглероживания лишь в 2 мм, и коксование внутри пиролизной камеры не происходило.

Измеримое снижение эффективности нагрева отсутствовало.

Пример 2

Густой углеводородный масляный шлам, собранный с днищ резервуаров, вводили в процесс пиролиза мононасосом. Нефтяной шлам включал примерно 45-55% мас. нефти, 25% мас. инертных твердых веществ и 20-25% мас. воды. Пиролиз ДИКИ 100% донного отстоя дал 35% смешанной нефти, 15% неконденсирующегося газа (главным образом алканы ниже С7) и 50% твердого углеродистого остатка. Смешанную нефть дополнительно фракционировали на приблизительно 60% мас. дизельного топлива и 40% бензина.

Пример 3

Было найдено, что пиролиз ДИКИ 50% донных отстоев и 50% отходов пластика (полиолефины), проведенный подобно примеру 1, дал 65% смешанной нефти, 20% неконденсирующегося газа (главным образом алканы ниже С7) и 15% твердого углеродистого остатка.

Совместная переработка донных отстоев с отходами пластика, как было найдено, дает более высокие выходы смешанной нефти (дизельное топливо и бензин) и более низкие выходы остаточных углеродистых остатков.

Свойства дизельного топлива, полученного согласно примеру 2, показаны в таблице 1 ниже.

Таблица 1
СвойствоРезультаты испытания дизельного топлива
Температура вспышки 65°С
Цетановое число57
Вода0,02
Сера24 ч/млн
Температура закупорки холодного фильтра -18°С

Повсюду в данном описании и в формуле изобретения, которая следует далее, если контекст не требует иного, слово "включают" и его вариации, такие как "включает" и "включающий", должны быть поняты как предполагающие включение заявленных величин или стадий или группы величин или стадий, а не исключение всех других величин или стадий или группы величин или стадий.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки отходов переработки нефти, включающий подачу отходов переработки нефти и пластмасс в котел и нагрев объединенных отходов переработки нефти и пластмасс, используя дальнее инфракрасное излучение, таким образом, чтобы выделить летучие углеводороды, где выделенные летучие углеводороды собирают для последующего использования.

2. Способ по п.1, в котором дальнее инфракрасное излучение обеспечивается множеством нагревателей дальнего инфракрасного излучения, каждый из которых по меньшей мере частично погружен в объединенные отходы переработки нефти и пластмасс.

3. Способ по п.2, в котором нагреватели дальнего инфракрасного излучения находятся в виде керамических стержневых элементов, защищенных гильзами из нержавеющей стали, которые покрыты излучающим соединением.

4. Способ по любому из пп.1-3, где объединенные отходы переработки нефти и пластмасс нагревают до температуры, лежащей в интервале от примерно 360°C до примерно 450°C.

5. Способ по любому из пп.1-3, где летучие углеводороды собирают, используя флегмируемую фракционирующую колонну.

6. Способ по любому из пп.1-3, где собранные летучие углеводороды включают по меньшей мере одно из дизельного топлива, бензина и фракции жидкого нефтяного газа (ЖНГ).

7. Способ по любому из пп.1-3, дополнительно включающий выгрузку из котла практически нелетучего остатка, образовавшегося в результате нагрева объединенных отходов переработки нефти и пластмасс.

8. Способ по п.7, в котором выгруженный остаток нагревают, используя дальнее инфракрасное излучение или микроволновое излучение, чтобы выгнать все остаточные летучие углеводороды.

www.freepatent.ru

Переработка отходов и применения продуктов утилизации нефтяной промышленности

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ И ПРИМЕНЕНИЯ ПРОДУКТОВ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Дарибаев Ж.Е., Голубев В.Г., Кутжанова А.Н., Колесников А.С., Абдикеримов Б.А.

РГП на ПХВ «Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова», (160012, Казахстан, г.Шымкент, пр-т Тауке хана 5), e-mail: [email protected]

Казахский национальный технический университет им К.И.Сатпаева, Нефтегазодобывающая отрасль – одна из самых экологически опасных отраслей хозяйствования. Она отличается большой землеемкостью, значительной загрязняющей способностью, высокой взрыво- и пожароопасностью промышленных объектов. Химические реагенты, применяемые при бурении скважин, добыче и подготовке нефти, а также добываемые углеводороды и примеси к ним являются вредными веществами для растительного и животного мира, а также для человека.

Выбросы предприятий нефтегазовой отрасли классифицируется по воздействию:на атмосферу, на гидросферу и на почву.

Нефтегазодобыча опасна повышенной аварийностью работ, т.к. основные производственные процессы происходят под высоким давлением. Промысловое оборудование и трубопроводные системы работают в агрессивных средах.

В атмосферу, водоемы и почву в мире ежегодно выбрасывается более 3 млрд. т. твердых промышленных отходов, 500 км3 сточных вод. Ключевые слова: отходы, переработка, утилизация, нефтяная промышленность RECYCLING AND USE OF PRODUCTS DISPOSAL OF THE OIL INDUSTRY Daribaev ZH.E., Golubev V.G., Кutzhanova A.N., Kolesnikov A.S., Abdikerimov B.A.

RSE on the RB "South-Kazakhstan State University named after M.Auezova" (160012, Kazakhstan, Shymkent, pr Tauke Khan, 5), e-mail: [email protected]

Kazakh national technical University named after K.I. Satpayev The oil and gas industry is one of the most ecologically dangerous industries management. It is very significant polluting capacity, high explosive and fire risk industrial objects. Chemical reagents used during the drilling of wells, extraction and preparation of oil and extracted hydrocarbons and impurity by harmful substances for plant and animal world and to man.

Emissions of the enterprises of the oil and gas industry is classified exposure: the atmosphere, hydrosphere and soil.

Oil and gas production is dangerous high accident rate, because the main production processes are taking place under high pressure. Oilfield equipment and piping systems for work in aggressive environments. In the atmosphere, water and land in the world discarded annually more than 3 billion tons of industrial solid waste, 500 km3 of wastewater. Keywords: waste, recycling, disposal, oil industry Номенклатурный состав ядовитых загрязнений содержит около 800 веществ, в том числе мутагены (влияют на наследственность), канцерогены, нервные и кровяные яды (функции нервной системы), аллергены и др.Только предприятия нефтедобывающей промышленности РК в последнее время ежегодно выбрасывают в атмосферу более 1.5 млн. т загрязняющих веществ, сжигают около 4 млрд м3 нефтяного газа, оставляют неликвидированными десятки амбаров с буровым шламом, забирают из водоемов 440 млн. м3 пресной воды.

А также, отходы нефти и нефтяных продуктов являются довольно небезопасными для окружающей природной среды и поэтому их нужно соответствующим образом обезопасить. К данным отходам относят различные отработанные масла, грунты с содержанием мазута, нефтешламы и другие виды отходов. Подобные отходы нецелесообразно и довольно опасно хранить в течение длительного периода времени, а необходимо или утилизировать, или пускать в переработку.

К нефтешламам относится нефть и нефтяные продукты, которые являются отработанными и загрязнёнными различными вредными и токсичными веществами. Их состав может быть различным в зависимости от того, какой источник их происхождения. Но при этом все нефтешламы содержат в своём составе воду и различные крупные и мелкие примеси, имеющие твёрдую консистенцию. В некоторых случаях нефтешламы могут представлять собой эмульсию, которая является довольно стойкой и не подлежит расслоению на составляющие компоненты. Вследствие этого довольно затруднительно использовать имеющиеся процессы по регенерированиюнефтешламов [1]. Химические и минеральные составы нефтешлама приведены в таблицах 1 и 2.

Стоит отметить, что переработка нефтешламов является насущным и злободневным вопросом, который решается на разных предприятиях, занимающихся нефтепереработкой, по-разному, в зависимости от имеющихся ресурсов на решение данной проблемы. Многие предприятия осуществляют консервацию нефтешламов в специально предназначенные для этого контейнеры, а затем эти контейнеры помещают глубоко под землю или на дно различных водоёмов: рек, озёр, морей и океанов. Однако с течением времени происходят процессы разгерметизации данных контейнеров вследствие их коррозии и природного износа, и всё их содержимое попадает в окружающую природную среду, оказывая на неё негативное воздействие, и в результате этих процессов может быть даже экологическая катастрофа.

Таблица 1- Химический состав нефтешлама
Содержание компонентов, %
SiO2

CaO

Fe2O3

Al2O3

MgO Остальные
4,65 3,24 1,77 2,4 1,0 3,3

Таблица 2- Минеральный состав нефтешлама [2].

Названия компонента Количество, масс %
Органические составляющие Влага Сера
Нефтешлам 72 10,2 1,8

Иногда нефтешламы выбрасываются просто на обычную свалку мусора или в другие подобные места, что способствует его проникновения в почву и грунтовые воды, в результате чего они становятся непригодными для дальнейшего использования. Подобное безответственное отношение к очень опасным и токсичным нефтяным отходам зачастую приводит к удручающим последствиям как для природной среды, так и для человека.Только некоторые предприятия стараются использовать современные технологии для утилизации данного вида отходов и прилагают усилия для закупки и монтажа нового оборудования, с помощью которого можно осуществлять качественную переработку нефтешламов и других отходов нефтепереработки. Внедрение подобных методов требует определённых инвестиций, что под силу далеко не каждому предприятию[3].

В настоящее время на предприятиях переработка нефтешламов  проводится тремя основными методами. Первым методом является отстаивание нефтешламов, которое является очень медленным процессом, не приносящим должного эффекта, как в технологическом, так и в экологическом плане. Для применения данного метода необходимо использовать значительные объёмы определённых химических средств, а также подыскивать большие площади земли для размещения отстойников нефтяных отходов, что является затруднительным для тех предприятий, которые не располагают большими площадямидля использования отходов в этих целях.

Переработка нефтешламов по второму методу фильтрованием с использованием специального пресса является достаточно распространенным методом. В ходе осуществления данного процесса происходит разделение жидкости и содержащихся в ней примесей. Следует отметить, что данный процесс характеризуется довольно низкой пропускной способностью. Также в ходе данного процесса возникает проблема с утилизацией материала, который отфильтровывается, что зачастую приводит к возникновению экологической угрозы.

В третьих, переработка нефтешламов может осуществляться и посредством применения процесса их сжигания. Их обычно сжигают с водой и различными примесями, которые в них содержатся, что является относительно дорогим процессом и требующим определённого количества времени. В ходе осуществления данного процесса уничтожаются все углеводороды, которые являются довольно ценными продуктами и используются в различных процессах. Кроме этого, окружающий воздух загрязняется очень токсичными веществами.

Необходимо отметить, что данные методы по переработке нефтешламов являются несколько устаревшими и они постепенно теряют свою популярность, а на их место приходят новые, более совершенные и сравнительно недорогие методы. С помощью новых методов является возможным перерабатывать нефтешламы и другие виды нефтяных отходов, тем самым устраняя возможные негативные последствия от их воздействия на окружающую природную среду и здоровья людей[4].

Данная статья относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении пористых заполнителей, получаемых способом агломерации. По проблеме использования нефтяных отходов и их переработки.

Задачей настоящей работыявляетсяполучение экологически чистого и с экономической точки зрения эффективного строительного материала аглопорита из нефтеотходов, с целью снижения насыпной плотности аглопорита и повышенияего прочностных свойств путем эффективного введения отхода предприятия – нефтяного шлама.

Для решения поставленной задачи сырьевая смесь для изготовления аглопорита дополнительно содержит нефтешлам при следующем соотношении компонентов мас.%:

отходы переработки нефтебитуминозной породы - 40-50,

глина - 23-30, уголь - 9-10, нефтешлам - 16-20.

Для изготовления сырьевой смеси используют отходы переработки нефтебитуминозной породы следующего химического состава по содержанию оксидов и минерального состава (таблица 3 и 4.):

Таблица 3- Химический состав нефтебитуминозной породы
Содержание компонентов, %
SiO2 Al2O3 Fe2O3

CaO

MgO K2O SO3 Na2O
70 9,8 1,8 2,3 1,1 3,8 1,8 3,8

Таблица 4-Минеральный состав нефтебитуминозной породы

Содержание компонентов, %
Минеральных примеси

Кварц

Полевой шпат Кокс
15-20 25-35 30-50 4

В составе сырьевой смеси содержатся нефтешламы НПЗ.

В состав нефтешлама входят следующие компоненты, мас %: продукты нефти -56-75; вода - 30-85; твердые составляющие - 1,3-46.

В качестве примера можно показать пригодность используемых дополнительно местных сырьевых материалов.

Таблица 5- Химический состав местной глины орангайского месторождения
Содержание компонентов, %

Al2O3

Fe2O3 SiO2

CaO

SO3 К2О Na2О MgO Органичес-кие вещества
12,5 7 60 8,5 6,5 0,8 1,5 1,7 1,5

Глина Орангайского месторождения относится к глинистому высокопластичному сырью (число пластичности свыше 25) со средневзвешенным содержанием кремнезема 55,72 %, суммы оксидов алюминия и титана - 13,6 %, суммы оксидов железа - 5,29 %, оксида кальция 2,94 %, гумуса - 1,54 %. По огнеупорности глина классифицируется как легкоплавкая (1200 0С).

В качестве объекта экспериментов была использована шихта следующего состава, мас. %:

Отходы переработки нефте-

битуминозной породы - 40-50

Глина – 23-30

Уголь – 9-10

Нефтешлам – 16-20 (в пересчете на сухой шлам)

1-эксперимент. Нефтяной шлам в шихту вводился путем нагревания нефтяного шлама со смесью отходов переработки нефтебитуминозной породы и глины при температуре 150 0С в течение 3 часов.

2-эксперимент. Нефтяной шлам сначала высушивался при температуре 40 0С при одновременной вентиляции сушильного пространства печи сухим воздухом в течение 1,5-2 часов, затем смешивался с шихтой в количестве 20 % от массы шихты.

Составы (1-3) сырьевых смесей представлены в таблице 6.

В табл. 7 приведены основные физико-технические характеристики полученного аглопорита и известного из прототипа [5].

Таблица 6-Составы (1-3) сырьевых смесей
Компонент Содержание компонентов, мас. %
1 2 3
Кварцполевошпатовый песок – отходы переработки нефтебитуминозной породы

Глина

Уголь

Нефтешлам

50

25

9

16

45

23

12

20

40

30

10

20

Таблица 7- Физико-технические свойств аглопорита

Показатель Результаты исследований получаемого аглопорита
Насыпная плотность, кг/м3, по фракциям

5-10 мм

10-20 мм

519

505

425

387

427

394
Прочность при сдавливании в цилиндре, Мпа, по фракциям

5-10 мм

10-20 мм

2,0

1,5

2,1

1,9

1,9

1,8
Коэффициент ККК по фракциям

5-10 мм

10-20 мм

0,042

0,036

0,044

0,037

0,050

0,039

При первой сырьевой смеси введения в шихту нефтешлама достигается лучшее, почти идеальное смешение нефтешлама с сырьевыми материалами. Но при агломерационном обжиге такой шихты, получаемый аглопорит будет иметь, по сравнению со второй сырьевой смесью изготовления аглопорита, высокую насыпную плотность, а именно, фракции 5-10 мм - 330 кг/м3, фракции 10-20 мм - 250 кг/м3.

При второй и третьи сырьевой смеси введения нефтяного шлама, он в шихте будет находится в виде мелких кусочков нефтешлама. Агломерационный обжиг такой шихты позволяет снизить насыпную плотность аглопорита (главный показатель качества пористых заполнителей легких бетонов) на одну марку по сравнению с известной сырьевой смеси, соответственно, фракции 5-10 мм с 425 кг/м3 до 427 кг/м3 (марка 500), фракции 10-20 мм - с 387 кг/м3 до 390 кг/м3 (марка 400).

Изменение насыпной плотности аглопорита, получаемых из предлагаемых шихт показаны в таблице 8.

Повышенная насыпная плотность аглопорита, получаемого из первого состава шихты, объясняется тем, что при агломерационном обжиге шихты вследствие улетучивания органической составляющей задолго до ее горения, нефтяной шлам слабо участвует в процессе порообразования аглопорита. Поэтому в порообразовании аглопорита участвуют только те поры, которые образованы парами испаряющегося нефтешлама.

Таблица 8- Изменение насыпной плотности и прочности аглопорита

Фракция, мм

Известный состав шихты

Предлагаемый состав шихты
Насыпная плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Насыпная плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Насыпная плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Насыпная плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа
5-10 640 2,83 617 2,4 425 2,1 427 1,9
10-20 640 2,42 535 1,7 387 1,9 394 1,8
Наоборот, при введении в состав шихты нефтешлама в высушенном виде, зернистая его частицы не успевая испариться по мере приближения фронта горения, сгорая и образовывая множества пор во время расплавообразования шихты, эффективно снижает насыпную плотность аглопорита.

Таким образом, следует заключить, что использования нефтяных отходов в технологии получения пористых заполнителей легких бетонов позволяет получить пористый заполнитель с низкой насыпной плотностью и высокими прочностными свойствами.

Список использованной литературы

  1. Гринин А.С, Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка. М ФАИР-ПРЕСС, 2002
  2. Дарибаева Н.Г. Разработка теоретических принципов и технологии агломерационного получения стоительных материалов из техногенных отходов Кентауского региона.- Автореферат канд. дис.-Шымкент. 2000.-27 с.
  3. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. - М.: Колос, 2003.
  4. Хван Т.А. Промышленная экология /Серия «Учебники, учебные пособия». - Ростов-н/Д.: Феникс, 2003.
  5. Юшин В.В., Лапин В.Л., Попов В.М. и др. Техника и технология защиты воздушной среды. - М: Высшая школа, 2005.

dereksiz.org

Использование отходов, получаемых при переработке нефти

    При переработке нефти и газа получаются нефтепродукты, а также значительное количество отходов и побочных продуктов. Это обусловливает широкое развитие комбинирования производств нефтяной, газовой и химической промышленности на основе комплексного использования сырья. В результате становится возможным выпуск не только основной, но и дополнительной продукции из отходов и побочных продуктов, что равноценно созданию новых ресурсов сырья. [c.78]     Что касается промышленного использования отходов нефтедобычи, то в данном направлении определенный опыт накоплен в Татарстане. Известно, в частности, что в этой республике к концу 70-х гг. 20 в. скопилось около 1 млн т нефтяных шламов. Для их переработки СП Татойлгаа построило установку, которая через 1,5 г. эксплуатации стала приносить прибыль. Из 600 тыс. т жидких шламов получили 250 тыс. т нефти лспортного качества. Другими продуктами переработки нефтешламов являются вода и твердый шлам. Последний содержит до 5% нефти, остальное — сухой черный порошок, который используется в качестве дорожного покрытия (Маэус). [c.61]

    Комплексное использование сырья. Эта задача означает использование всех составных частей сырья для производства различных продуктов или материалов. При комплексном использовании сырья нет отходов производства — все, что содержится в сырье, используется. Примерами комплексного использования сырья могут служить переработка нефти, угля, природного газа, поваренной соли, серосодержащих руд, фосфоритов и апатитов, древесины (см. схемы на стр. 12, 14, 15, 17). Примеры, приведенные на этих схемах, не исчерпывают возможностей комплексной переработки сырья, они лишь показывают, что из одного вида сырья можно получить большое количество продуктов и это, несомненно, приводит к их удешевлению. [c.19]

    В нефтегазовом производстве большое значение имеют затраты по ПОМ, позволяющие осуществлять по сути дела возврат расходов. В первую очередь - это утилизация отходов и их переработка, улавливание легких углеводородных фракций и их утилизация, что позволяет вернуть их для использования в производстве нефти и газа. Вторичная энергия может быть получена от сжигания мусора, утилизованных горючих газов и жидкостей, утилизации тепловых выбросов. Вторичные продукты, полученные в процессе осуществления природоохранных мероприятий, используются в собственном производстве или реализуются на сторону. Все они могут оцениваться и приниматься на учет в качестве производственных запасов, записываться по дебету счетов Материалы , Основное производство и по кредиту счета Общехозяйственные расходы . [c.40]

    Логическим продолжением этой тенденции было бы промышленное использование древесины как химического сырья. Здесь напрашивается параллель с углем и нефтью, развитие которых шло в направлении от их использования в качестве горючих материалов к изготовлению простых вторичных веществ. В конце своего пути они превратились в важное химическое сырье, из которого путем разложения на составные части получают исходные продукты для последующего синтеза сложных материалов. Поскольку цены на нефть и впредь будут возрастать быстрее, чем на древесину, последняя окажется, пожалуй, наиболее дешевым сырьем. Не заключаются ли в этом предпосылки того, что ей предстоит пройти тот же путь, что и нефти Так, по оценкам экспертов США, около 95% производства пластмасс, эластомеров и синтетических волокон в стране (а в 1974 г. оно составило 18 млн. т) могло быть реализовано переработкой 60 млн. т древесины в промежуточные прод кты-этилен, бутадиен и фенол. Возникает вопрос, не слишком ли много древесины для этого потребуется Судите сами именно такое количество древесины на американских лесозаготовках в 1970 г. произведено в виде отходов. Если развитие пойдет в этом направлении, то в будущем древесина станет не только строительным материалом и поставщиком бумаги, но и приобретет значение как химическое сырье для получения искусственных веществ, фурфурола, фенола, текстиля, топлива, сахара, белков, витаминов и других продуктов. Например, из 100 кг древесины можно изготовить 20 л [c.235]

    Энергия потребляется на всех стадиях переработки спирта. Больше всего тратится ее на концентрирование и обезвоживание при перегонке. Энергию эту можно получать из отходов сырья (багассы, соломы и т. д.), сжигая древесину или ископаемое топливо, газ, нефть или уголь. В целом энергозатраты на переработку сырья близки к количеству энергии, получаемой в форме спирта. По этой причине энергообеспечение всего процесса должно идти либо за счет переработки отходов, либо за счет использования самого дешевого топлива. [c.68]

    На основе пылевидных отходов переработки бурых углей и отходов дерево-переработки разработаны гидрофобные олеофильные сорбенты для сбора нефти и нефтепродуктов с твердой и водной поверхностей. Эффективные фильтранты для использования в водоподготовительных системах при подготовке питательной воды для котлов электростанций, для очистки и доочистки промышленных и бытовых сточных вод, в системе оборотного водоснабжения, для предварительной фильтрации в ионообменных циклах водоочистки и др. разработаны на основе антрацитов высоких стаддгй метаморфизма. При разработке углеродных молекулярных сит для разделения воздуха с получением технически чистого азота для создания инертной среды и обеспечения газобезопасных условий работы в угольных шахтах в качестве сырья исследованы бурые, газовые угли, антрациты, сельскохозяйственные отходы (скорлупа грецких орехов, косточки маслин), древесные отходы. Из слабоспекающихся газовых углей получены прочные углеродные сорбенты, обладающие высокой активностью и селективностью в извлечении золота и серебра из технологических растворов и пульп горнообогатительных предприятий. [c.125]

    В черной металлургии при комплексном использовании руд можно получить большое количество цветных (Си, п, Т1, А1) и редких (8е, Со) металлов, серы, шлакового цемента, шлаковой ваты и пр. Накопившиеся в огромных количествах отвальные шлаки черной металлургии содергкат до 20—30% глинозема. При комплексном энергохимич. использовании твердого топлива, в частности в коксохимич. пром-сти, получается ряд побочных продуктов аммиак, коксовый газ и др. При коксовании углей в совр, печах с улавливанием отходящих продуктов можно получить па 1 т угля кокса 750 —800 кг, коксового газа 140 —175 кг, смолы 25—32 кг, сырого бензола 6—12 кг, аммиака 2,2 —3 кг. Путем использования газа получается этиловый спирт, синтетич. бензин и др. Ряд ценных продуктов вырабатывается в процессе переработки нефти. Комплексное использование калийных солей дает наряду с калием магнии, патрий, хлор, бром и другие элементы. Комплексное использование серных колчеданов в сернокислотном произ-ве дает такие цепные продукты из отходов, как железо, медь, золото, мышьяк, селен, теллур и др. [c.326]

    В нефтеперерабатывающей промышленности внедряют различные процессы, отходы которых можно использовать в другой отрасли. Чапример, при переработке в процессе коксования сернистых и высокосернистых нефтей получают коксы со значительным количеством серы (3—8%)> который мало пригоден в пределах отрасли, но может быть использован в качестве восстановителя и сульфидизатора при осуществлении ряда технологических процессов в химической промышленности и цветной металлургии. Таким образом, объединение нефтеперерабатывающих заводов, предназначенных для глубокой переработки сернистых и высокосернистых ушфтей с включением процессов коксования, с отраслями, потребляющими сернистый и высокосернистый кокс — отход производства— является весьма целесообразным. [c.260]

chem21.info

Завод по переработке нефтяного шлама

Сегодня недопустимо халатное отношение к окружающей среде в России можно наблюдать не только в такой отрасли как переработка ТБО и промышленных отходов, но также в нефтегазовой отрасли. Сегодня в окружающую среду выбрасывается большое количество нефтяных шламов, которые образуются при переработке нефти, и во время аварий на трубопроводах.

Также большую опасность представляют собой и отходы бурения нефтяных скважин. Отсюда появляются целые районы и области, загрязненные продуктами нефтепереработки районы — в первую очередь это Западная Сибирь, Татарстан, Башкортостан, и Оренбургская область. Данные регионы являются лидерами по количеству неутилизированного нефтяного шлама.

Что такое нефтяные шламы

Нефтяные шламы являются основными отходами нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Данный тип отходов образуется в процессе бурения скважин, в результате очистки сточных вод содержащих нефть на очистных сооружениях и во время чистки резервуаров. Шламы представляют собой тяжелые нефтяные остатки, которые содержат в среднем (по массе):

  • от 10 до 56 % нефтепродуктов,
  • от 30 до 85 % воды,
  • от 1,3 до 46 % твердых примесей.

Все шламы представляют собой определенную опасность, поэтому они хранятся в специальных шламонакопителях. Шламонакопители, представляющие собой земельные емкости открытого типа предназначенные для хранения шламов, занимают довольно большие территории. Кроме того, подобные сооружения пожароопасны, и являются источником потенциального загрязнения окружающей среды, которое происходит вследствие испарения нефтепродуктов. Результатом такого испарения является загрязнение почв и грунтовых вод. Поэтому сегодня обезвреживание и полная утилизация нефтяных шламов является одной из острейших проблем для нефтедобывающих регионов.

Сегодня практически все оборудование, предназначенное для переработки нефтяных шламов работает следующим образом. Шламы прессуются, и из них под давлением отжимается нефтяная фракция в виде мазута. Однако это совершенно не решает проблему, поскольку удалить всю нефть из шлама такая установка попросту не способна.

Так же сегодня применяют сжигание остатков нефтяного шлама с целью получения тепла и электроэнергии. Однако данная технология не является экологически чистой, и, кроме того, в результате нее образуется остаток, который также необходимо куда-то утилизировать. Поэтому были разработаны новые, более перспективные технологии утилизации нефтяного шлама, да и других видов шламов.

Способы переработки нефтяных шламов

В настоящее время широко применяются следующие методы переработки и обезвреживания нефтяных шламов:

  1. Сжигание нефтяного шлама в виде водных эмульсий с последующей утилизаций выделяющегося тепла. Этот способ является самым распространенным, поскольку он наиболее простой и надежный. Однако при данной технологии сложно добиться экономического эффекта, что недопустимо в современных условиях.
  2. Обезвоживание и сушка нефтяного шлама с возвратом образованных нефтепродуктов в производство (данный процесс по сравнению с предыдущим более прогрессивный, однако требует куда больших капиталовложений).
  3. Переработка нефтяного шлама в пирогаз. Данная технология позволяет повысить коэффициенты использования нефти, и сегодня является самой передовой, поскольку из отходов в данном случае получается высококачественное топливо. Однако не каждый мусороперерабатывающий завод решается установить у себя подобную установку ввиду ее относительно высокой стоимости. Хотя вовсе напрасно – сегодня завод по переработке шламов может являться рентабельным высокодоходным предприятием.

Необходимо заметить, что завод по переработке шламов может как входить в состав крупного мусороперерабатывающего предприятия, так и работать отдельно от него. В любом случае данное предприятие будет высокодоходным, поскольку в переработке шламов сегодня нуждаются очень многие химические, нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие предприятия, на которых помимо описанных нами выше видов шлама также образуются и иные его разновидности.

На подобных предприятиях образуется огромное количество производственных шламов, основной частью которых являются кубовые остатки и всевозможные некондиционные жидкие продукты. Кубовые остатки представляют собой продукты, которые образуются в технологических процессах во время выпаривания, экстракции, ректификации, фильтрации. Некондиционные продукты это жидкости, которые не соответствуют ТУ и ГОСТам, и использование и переработка которых нецелесообразны с экономической точки зрения.

Скапливание отходов подобного рода на производственных территориях вполне может привести к загрязнению почвы, грунтовых вод и воздуха. Предотвратить это можно только лишь рациональным складированием и захоронением подобного рода отходов, их полным обезвреживанием и использованием для разнообразных целей в народном хозяйстве. Однако, многие предприятия предпочитают складировать подобные отходы в хранилищах. Однако это не верно, поскольку захоронение подобных шламов необходимо применять только в том случае, когда в сложившихся условиях утилизация либо ликвидация таких отходов просто невозможна.

Для складирования шламов и по сей день возводят специальные полигоны, в состав которых входят завод по обезвреживанию промышленных шламов и участок их захоронения. Однако такой подход в корне не верен, поскольку современные технологии позволяют возводить в таких местах заводы по переработке шламов, которые позволяют получать из отходов тепло и электричество. Таким образом, переработка шламов, равно как и переработка ТБО может стать весьма выгодным бизнесом, но только лишь при соблюдении одного условия – подобное производство не должно испытывать недостатка в сырье.

  • Комментарии к статье
  • Вконтакте

ztbo.ru

Отходы нефтепереработки и нефтехимии

В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности одним из основных твердофазных отходов являются кислые гудроны, образующиеся в процессах сернокислотной очистки ряда нефтепродуктов (масел, парафинов, керосино-газойлевых фракций и др.) и при производстве сульфонатных присадок, синтетических моющих средств, флотореагентов. Кислые гудроны представляют собой смолообразные высоковязкие массы различной степени подвижности, содержащие в основном серную кислоту, воду и разнообразные органические вещества. Содержание органических веществ находится в пределах от 10 до 93% по весу.[ ...]

Объемы кислых гудронов весьма значительны. В 1975 г., например, их выход в нашей стране составил около 300 тыс. т. Степень использования этих отходов не превышает 25%, поэтому огромные массы их сосредоточены и продолжают накапливаться в заводских прудах-накопителях (амбарах).[ ...]

По содержанию основных веществ кислые гудроны обычно разделяют на два вида: с большим содержанием кислоты (>50% моногидрата) и с высоким содержанием органической массы (>50%). Состав кислых гудронов определяет возможные направления их использования. Они могут быть переработаны в сульфат аммония, использованы в виде топлива (непосредственно или после отмывки содержащейся в них кислоты) или в качестве реагента для очистки нефтепродуктов. Однако сложность технологии сульфата аммония на базе кислых гудронов и ограниченность его сбыта, а также необходимость больших затрат на очистку отходящих газов и жидких отходов при использовании кислых гудронов соответственно в качестве топлива и агента очистки нефтепродуктов являются препятствиями для промышленной реализации этих процессов.[ ...]

Периодический процесс варки битума проводят в обогреваемом топочными газами пустотелом кубе при 280—320ÜC, Из загруженной смеси кислого и прямогонного гудронов вначале испаряется вода. С целью подавления интенсивного вспенивания обрабатываемой массы нагревание ведут со скоростью 0,2— 0,4 градуса в минуту при переработке кислых гудронов процессов очистки масел и 2—4 градуса н минуту — при использовании кислых гудронов от очистки керосина. Из газовой фазы куба при охлаждении выделяют масляную фракцию и абсорбируют S02 раствором соды или аммиачной водой. Несконденсированные углеводороды и СОг выбрасываются в атмосферу.[ ...]

Отрицательными сторонами такой организации процесса являются его периодичность, низкая производительность, загрязнение атмосферы и отсутствий перемешивания реакционной массы, что ухудшает качество продукта.[ ...]

Наибольшее распространение в промышленности нашли установки низкотемпературного разложения .кислых гудронов па коксовом теплоносителе. Наряду с кислыми гудронами на таких установках можно разлагать и растворы отработанной НгБС при условии их предварительного смешивания с богатыми по содержанию органических веществ кислыми гудронами или нефтяными остатками. Одна из таких схем приведена на рис. Ш-13.[ ...]

Исходное сырье — кислый гудрон и отработанная Н2304 смешиваются в системе, состоящей из емкостей 1, 2, холодильника 4 и насосов, с целью приготовления смеси с кислотностью около 50%. При концентрации Н250460% интенсивное паро-газовыделепие обусловливает образование пылевидного кокса, транспорт которого также осложнен; кроме того, при содержании 50% кислый гудрон приобретает реакционную способность при температуре 150—250 °С. Смесь поступает в расходную емкость 3.[ ...]

Разложение кислого гудрона проводится в системе циркуляции кокса, состоящей из дозатора кокса 22, конвейера-смесителя 23, шнекового подъемника 10, поперечного кошзенера ¡1 и реторты 12. Кислый гудрон при 00 °С из емкости 3 подается в аппарат 23, где смешивается в соотношении 1:8с нагретым до 340 —350 °С коксом, поступающим из реторты 12, и разлагается. При дальнейшем транспортировании на верх реторты в обогреваемом дымовыми газами аппарате 10 происходит окончательное разложение кислого гудрона. Поперечным конвейером 11 часть кокса подается в трубное пространство реторты 12, в которой за счет частичного сжигания кокса и летучих веществ (в нижнюю ее часть для этого подается воздух) обеспечивается его подогрев до 340—350°С, а другая часть отводится на охлаждение. Газы разложения из аппаратов 23 и 11 проходят циклоп 18, печь для дожигания при 1000—1050 °С органических примесей 21, котел-утилизатор 20 и поступают в сернокислотное производство.[ ...]

При переработке 40 т/сут кислых гудронов образуется 84 тыс. м3 газа состава (% об.): 6,5% 502; 24,0% ГЬО; 10,0% С02; 59,5% Ы2. Тепло отходящих дымовых газов системы циркуляции кокса используется для подогрева воздуха в печах 9, 19, 26, в рекуператоре 5. Через циклон 6 дымососом 7 они выбрасываются в атмосферу.[ ...]

Вернуться к оглавлению

ru-ecology.info

Способ переработки отходов переработки нефти

Изобретение относится к способу переработки отходов. Способ переработки отходов переработки нефти включает подачу отходов переработки нефти и пластмасс в котел и нагрев объединенных отходов переработки нефти и пластмасс, используя дальнее инфракрасное излучение, таким образом, чтобы выделить летучие углеводороды, где выделенные летучие углеводороды собирают для последующего использования. Технический результат - рациональная переработка отходов. Это включает равномерное нагревание, минимизацию образования горячих пятен, минимизацию потерь тепла, снижение количеств отложений кокса в способе. 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил., 3 пр.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу переработки отходов переработки нефти и, в частности, к способу переработки таких отходов таким образом, чтобы извлечь из них полезные углеводородные продукты. Изобретение относится также к углеводородным продуктам, полученным в соответствии со способом.

Уровень техники

Переработка сырой нефти и нефтепродуктов по своей природе порождает значительное количество отходов переработки нефти. Выражение "отходы переработки нефти", как оно использовано здесь, предназначено для того, чтобы обозначить собирательно остатки любой операции добычи, транспортировки, складирования и переработки сырой нефти и нефтепродуктов, и включает, но не ограничивается этим, шламы, донные осадки, воски, масла, смазки, материалы, загрязненные такими отходами, такие как загрязненные фильтровальные материалы и почвы, и любые их комбинации.

В зависимости от источника сырой нефти сырье, поставляемое на данный перерабатывающий завод, может содержать различные непригодные для переработки компоненты, такие как органические соединения с высоким молекулярным весом, ил/песок/грунт, соль, сера, металлы и их соли, вода и зола. Такие компоненты могут оседать на дно складских резервуаров и становиться настолько крепко связанными и/или эмульгированными с пригодными для переработки углеводородами, что сопротивляются традиционному разделению такими способами, как фильтрация и центрифугирование. Типичный донный резервуарный шлам может содержать до 30-45% мас. воды и 5-20% мас. неочищаемых твердых веществ и не считается пригодным для переработки. Неизбежно шлам должен быть удален из резервуаров и ликвидирован соответствующим образом.

Подобным образом, когда нефтяное сырье перерабатывают, используя обычное оборудования крекинга и фракционирования, органические соединения с высоким молекулярным весом и различные нелетучие/некрекируемые компоненты конденсируются или захватываются в реакторе крекинга или в кубах колонн. Как и в случае шламов, кубовые не считаются пригодными для дальнейшей переработки и должны быть ликвидированы соответствующим образом.

До совсем недавнего времени отходы переработки нефти хоронили на свалках мусора. Однако законодательство о захоронении отходов стало более строгим, и резко возросла стоимость переработки отходов нефтепереработки для того, чтобы сделать их безопасными для захоронения. Можно ожидать, что обе этих тенденции продолжатся в будущем.

Известен ряд способов переработки отходов нефтепереработки для того, чтобы сделать их более подходящими для захоронения. Один такой способ включает в себя переработку отхода пиролизом. Это обычно включает ввод отхода в котел (известный также как реактор пиролиза) и нагрев котла, например, с использованием газовых горелок так, чтобы нагреть содержащийся в котле отход до температур, которые способствуют пиролизу и выделению из него летучих углеводородных продуктов. Выделенные летучие углеводородные продукты могут быть собраны и затем переработаны, если требуется, чтобы дать полезные нефтепродукты, такие как дизельное топливо.

Однако обычные технологии пиролиза для переработки отходов нефтепереработки известны как энергетически неэффективные. В частности, нагретые котлы склонны к значительным потерям тепла радиацией, и толстый изолирующий слой углеродистого полукокса или пиролитического остатка обычно нарастает на внутренних теплообменных поверхностях котла пиролиза (проблема, обычно называемая "закоксовыванием"). Закоксовывание понижает теплоперенос от котла к отходу и требует частых остановок процесса для того, чтобы была возможна очистка котла от кокса. Обычные технологии также не дают возможность точного и равномерного нагрева отхода, что может отрицательно повлиять на эффективность превращения отхода в полезные летучие углеводородные продукты. Такие технологические ограничения отрицательно влияют на промышленную жизнеспособность технологии.

Поэтому остается возможность исследовать или устранить один или несколько недостатков или ограничений, связанных с существующими способами переработки отходов нефтепереработки, или, по меньшей мере, предложить полезную альтернативу.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение поэтому предлагает способ переработки отходов переработки нефти, включающий подачу отхода в котел и нагрев отхода таким образом, чтобы выделить летучие углеводороды, где отход нагревают, используя дальнее инфракрасное излучение, и где выделенные летучие углеводороды собирают для последующего использования.

По способу по изобретению остаток нефтепереработки нагревают, используя дальнее инфракрасное излучение (ДИКИ), так, чтобы выделить из отхода летучие углеводороды и оставить после себя нелетучие остатки. Летучие углеводороды собирают (и, если требуется, дополнительно очищают), чтобы получить полезные нефтепродукты, такие как дизельное топливо, бензин и жидкий нефтяной газ (ЖНГ). Остающиеся нелетучие остатки преимущественно являются относительно инертными и могут быть использованы как, например, битуминозная добавка при дорожном строительстве или просто ликвидированы в месте захоронения отходов.

Способ по изобретению может быть с выгодой проведен эффективным и рациональным образом. Считается, что это так благодаря, по меньшей мере частично, использованию для нагрева отхода ДИКИ. В частности, обнаружено, что при использовании ДИКИ отход может быть нагрет значительно быстрее и температура отхода может контролироваться легче по сравнению с использованием обычных способов нагрева. Отход может быть также нагрет равномерным образом, посредством этого минимизируя, если не избегая вообще, образование горячих пятен. Кроме того, было найдено, что нагрев ДИКИ не только минимизирует потери тепла излучением, но также снижает количество отложений кокса внутри котла. Эти технологические преимущества вместе повышают эффективность способности извлечь из отходов ценные дополнительные продукты.

Дополнительные аспекты изобретения обсуждаются более подробно ниже.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные осуществления изобретения будут проиллюстрированы здесь только для примера со ссылкой на фиг.1, которая показывает принципиальную схему установки, которая может быть использована для осуществления способа согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

Способ согласно изобретению включает в себя переработку отхода нефтепереработки. Во избежание каких-либо сомнений выражение "отход нефтепереработки", используемое в контексте изобретения, предназначено иметь такое же значение, как определенное здесь выше. Так, отходы могут быть остатками от любой операции добычи, транспортировки, складирования и переработки сырой нефти и нефтепродуктов и включать, но не ограничиваться этим, шламы, донные осадки, воски, масла, смазки, материалы, загрязненные такими отходами, такие как загрязненные фильтровальные материалы и почвы, и любые их комбинации. Специалисты должны понимать, что такие отходы обычно не считаются пригодными для переработки обычными способами.

Способ согласно изобретению является особо устойчивым в отношении к составу используемого в нем исходного отхода. Например, отход нефтепереработки может содержать неуглеводородные продукты, такие как ил/песок/грунт, соль, сера, металлы и их соли, вода, остатки катализатора и зола.

Способ включает подачу отхода нефтепереработки в котел. Отход может подаваться в котел любыми подходящими средствами, например экструзией или закачкой насосом. Устройства, которыми отход подают в котел, должны, конечно, проектироваться, имея в виду физические и химические свойства отхода. Если необходимо, отход может предварительно подогреваться, чтобы облегчить его подачу в котел.

Способ может осуществляться в непрерывном, полунепрерывном или периодическом режиме. Средства, которыми отход нефтепереработки подают в котел, должен быть, конечно, приспособлен так, чтобы соответствовать конкретному режиму работы. При условии, что объемы отхода нефтепереработки, которые должны быть переработаны, могут быть достаточно большими, может быть предпочтительно эксплуатировать способ в непрерывном режиме.

Нет особых ограничений на тип котла, который может быть использован согласно изобретению, при условии, что он легко может содержать в себе отход и выдержать применяемые температуры. Котел может быть, например, изготовлен из нержавеющей стали. Специалисты, как правило, могут называть котел "реактором пиролиза".

Котел должен также быть приспособлен к тому, чтобы дать возможность выделившимся из отхода летучим углеводородам быть собранными. Например, котел обычно должен иметь по меньшей мере один выходной патрубок, расположенный в шлемовом пространстве выше отхода нефтепереработки, предназначенный для того, чтобы иметь возможность сбора летучих углеводородов. Собранные летучие углеводороды будут обычно смесью таких соединений, как олефины, парафины и ароматические углеводороды. Летучие углеводороды могут, например, включать смесь углеводородных соединений С1-С22. Специалисты должны понимать, что такие соединения могут быть легко использованы в многочисленных нефтепродуктах.

В дополнение к тому, что он приспособлен для сбора летучих углеводородов, котел может также быть приспособлен к тому, чтобы делать возможным удаление оставшихся нелетучих остатков. В таком случае в котле должно обычно быть по меньшей мере одно выпускное отверстие, предназначенное для удаления такого остатка.

Котел может также быть оснащен устройством для взбалтывания или перемешивания отхода нефтепереработки внутри котла так, чтобы способствовать равномерному нагреву отхода. Например, котел может включать перемешивающий элемент, который вращается внутри котла и перемешивает отход нефтепереработки.

Важным характерным признаком способа является то, что отход нефтепереработки нагревают, используя ДИКИ, так, что летучие углеводороды выделяются из отхода. Летучие углеводороды могут быть выделены из отхода просто вследствие термической десорбции углеводородов, уже присутствующих в отходе, и/или за счет того, что присутствующий в отходе органический материал пиролизуется.

Пиролиз является хорошо известным химическим процессом для превращения органических материалов в летучие углеводороды. Пиролиз может также приводить в результате к образованию неуглеводородных летучих, таких как водород.

В отличие от обычных методов пиролиза способ по изобретению позволяет пиролизовать отход нефтепереработки при относительно низких температурах (например, путем нагрева отхода до температур, лежащих в интервале от примерно 360°С до примерно 450°С). Такие низкие температуры пиролиза могут быть достигнуты благодаря действенному и эффективному переносу тепла от ДИКИ к отходу нефтепереработки.

Пиролиз отхода нефтепереработки должен, как правило, проводиться в отсутствие кислорода и может быть проведен в присутствии подходящего катализатора для того, чтобы ускорить термический крекинг углеводородных составляющих отхода.

Было найдено, что способность быстро нагреть отход и контролировать его температуру, используя ДИКИ, и затем провести пиролиз при относительно низких температурах отхода, повышает эффективность превращения отхода в летучие углеводороды, а также уменьшает образование кокса внутри котла. Без желания быть ограниченными теорией считается, что относительно низкие температуры и короткое время воздействия этих температур максимизирует образование летучих углеводородов, а также уменьшает образование кокса в котле.

Нагрев отхода нефтепереработки посредством ДИКИ может быть проведен любым подходящим способом. Например, один или несколько нагревателей ДИКИ могут быть расположены внутри котла. Обычно внутри котла должно быть помещено множество нагревателей ДИКИ. По меньшей мере часть, если не все, из одного или нескольких нагревателей ДИКИ должны находиться в контакте с отходом. Нагреватели ДИКИ поэтому представляют собой средство "внутреннего" или "прямого" нагрева отхода, отличаясь этим от средств "внешнего" или "непрямого" нагрева, используемых в обычных технологиях пиролиза.

Специалисты должны понимать, что ДИКИ определяет часть электромагнитного спектра, которая попадает в интервал между средним инфракрасным излучением и микроволновым излучением.

Обычные нагреватели ДИКИ могут быть с успехом использованы согласно изобретению для того, чтобы обеспечить источник ДИКИ. Нагреватели ДИКИ, конечно, должны быть сформированы так, чтобы выдержать условия, с которыми сталкиваются в способе. Например, нагреватели ДИКИ могут быть в форме керамических стержневых элементов, защищенных кожухами из нержавеющей стали, покрытыми подходящим излучающим соединением. Нагреватели ДИКИ могут быть расположены в котле так, чтобы быть частично или полностью погруженными в отход нефтепереработки и вызывать его результативный и эффективный нагрев.

Летучие углеводороды, выделенные из отхода нефтепереработки, могут быть собраны любым подходящим устройством, таким как конденсатор. Обычно котел должен быть приспособлен к тому, чтобы включать орошаемую фракционирующую колонну, так, чтобы собранные летучие углеводороды могли быть разделены соответственно их температурам кипения. Если желательно, фракции с более низкими температурами кипения (т.е. "легкие" фракции) могут быть введены в верх колонны так, чтобы удалить противоточной абсорбцией фракции с более высокими температурами кипения (т.е. "тяжелые" фракции) из паров углеводородов, поднимающихся через насадку внутри колонны. Таким образом, фракции с более высокими температурами кипения могут быть возвращены в реактор, чтобы подвергнуться дополнительному пиролизу.

Собранные углеводороды могут быть затем использованы в различных применениях/продуктах или, если желательно, одна или несколько из этих углеводородных фракций могут быть подвергнуты перегонке во второй орошаемой фракционирующей колонне, которая может быть использована для дополнительного разделения фракций на целевые нефтепродукты, такие как дизельное топливо и бензин.

Способ по изобретению будет также, как правило, давать долю неконденсируемых (под атмосферным давлением) углеводородов, таких как легкие углеводороды в интервале ЖНГ. Такой углеводородный газ может быть уничтожен сжиганием. Альтернативно он может быть использован, чтобы питать топливом энергоблок, который может генерировать электроэнергию для электропитания оборудования, связанного с осуществлением способа по изобретению. Например, генерированная электроэнергия может быть использована, чтобы питать нагреватели ДИКИ и другие нагревательные и перекачивающие агрегаты, используемые в способе.

В добавление к выделению летучих углеводородов нагрев отхода нефтепереработки будет также генерировать нелетучие остатки. Эти остатки будут обычно находиться в виде углеродистых остатков и вместе с любым другим присутствующим нелетучим материалом для удобства будут называться здесь далее "пиролитическими остатками". Котел может быть приспособлен к тому, чтобы легко удалять или выгружать пиролитические остатки, например, выпускным клапаном, расположенным в днище котла. Пиролитические остатки могут быть выгружены из котла вместе с по меньшей мере некоторым количеством непереработанного отхода нефтепереработки. В таком случае выгруженная смесь может быть подвергнута второй тепловой обработке, например, будучи пропущена через туннельную печь. Нагрев выгруженной смеси в туннельной печи может быть вызван любыми подходящими средствами. Например, нагрев может быть вызван обработкой остатков ДИКИ и/или микроволновым излучением. Пиролитические остатки, как правило, должны быть хорошим рецептором микроволн, и нагрев этим способом является особенно эффективным.

После нагрева выгруженной смеси в туннельной печи все присутствующие летучие углеводороды улетучиваются из смеси, давая свободно текучий рыхлый порошок. Улетучившиеся углеводороды могут быть вновь введены в котел, чтобы быть переработанными согласно способу, или собраны для последующего использования описанными здесь способами.

Выделенные теперь пиролитические остатки могут быть успешно использованы в качестве, например, битуминозной добавки при строительстве дорог или просто захоронены на свалке.

Было найдено, что пиролитические остатки, образовавшиеся по способу по изобретению, являются относительно инертными и нетоксичными. Без желания быть связанными теорией, считается, что любые токсичные вещества, такие как тяжелые металлы, в остатках становятся прочно удерживаемыми внутри стекловидной углеродистой матрицы. Сама стекловидная углеродистая матрица является относительно инертной и удерживаемые внутри ее токсичные вещества не являются легко отделяемыми от нее, например, кислотным выщелачиванием. Поэтому пиролитические остатки считаются более безопасными для использования в данном применении или при захоронении на свалке.

Отход нефтепереработки может также быть с выгодой переработан согласно изобретению в смеси с другими материалами на углеводородной основе. Например, способ может дополнительно включать подачу в котел продуктов на углеводородной основе, таких как пластик и краска.

Способ согласно изобретению является в высокой степени устойчивым, и отсутствуют особые ограничения, касающиеся типа других продуктов на углеводородной основе, которые могут быть введены в котел. Например, продукты на углеводородной основе могут включать пластмассы и/или отходы алкидной краски. Пластмассовый материал обычно должен быть отходами пластика и может быть смесью различных пластмасс.

Способ по изобретению особенно подходит для переработки отходов пластмасс, которые были бы иначе признаны неприемлемыми для возврата в оборот. Такие пластиковые материалы включают, но не ограничиваются этим, запачканные пластиковые материалы, такие как сельскохозяйственные пластики, мульчирующие/силосные/парниковые хозяйственные пленки, скважинные и оросительные трубы, пластиковые ламинаты, коэкструдированные и многослойные упаковочные пленки, в особенности с печатными изображениями и слоями алюминиевой фольги.

Подходящие пластиковые материалы, которые могут быть переработаны согласно способу по изобретению, включают, но не ограничиваются этим, полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, полиэфиры, такие как полиалкилентерефталаты, полиамиды, такие как нейлон, полистирол и поливинилхлорид.

Осуществление способа по изобретению с использованием комбинации отхода нефтепереработки и пластикового материала было найдено выгодно дающим более высокие выходы летучих углеводородов и меньшие выходы пиролитических остатков.

Когда в котел подают также дополнительный продукт на углеводородной основе, он может быть соединен с отходом нефтепереработки и подан в котел как единый поток или просто подан в котел отдельным потоком или одновременно, или последовательно относительно отхода нефтепереработки.

Способ согласно настоящему изобретению предпочтительно осуществляют, используя установку, схематично представленную в принципиальной схеме, показанной на фигуре 1. В этом случае отход нефтепереработки и, если присутствуют, другие продукты на углеводородной основе (называемые здесь далее просто сырьем) могут транспортироваться средством подачи питания (10), таким как экструдер или центробежный насос, в котел (20). Котел включает перемешивающий элемент (30), такой как пропеллерная мешалка, для перемешивания содержащегося в нем сырья. В большинстве случаев отход нефтепереработки будет обеспечивать достаточную текучесть, чтобы сделать возможным перемешивание. Однако в некоторых случаях может быть необходимо подогревать сырье, чтобы достичь требуемого состояния текучести. Сырье должно, как правило, перемешиваться так, чтобы удерживать все твердые вещества в суспензии.

Согласно способу сырье нагревают ДИКИ. Поэтому внутри котла (20) расположен излучатель дальнего инфракрасного излучения (ДИКИ) (40). Излучатель ДИКИ (40) обычно должен быть в виде множества нагревателей ДИКИ. Нагреватели ДИКИ могут включать керамические стержни, защищенные кожухами из нержавеющей стали, покрытыми излучающим соединением. Каждый стержень нагрева ДИКИ должен, как правило, иметь минимальную мощность нагрева 12 кВт. Сырье, как правило, должно быть нагрето до температуры, лежащей в интервале от примерно 360°С до примерно 450°С. Нагрев сырья должен возбуждать выделение содержащихся в нем летучих углеводородов, а также летучих углеводородов, образовавшихся при пиролизе. Выделившиеся углеводороды могут быть собраны, используя конденсатор (50), такой как орошаемая фракционирующая колонна. Одна или несколько фракций собранных углеводородов могут быть посланы во второй конденсатор (60), такой как орошаемая фракционирующая колонна, и нагреты нагревательным устройством (70), таким как излучатель ДИКИ, чтобы способствовать дополнительному фракционированию собранных летучих углеводородов. Дополнительное фракционирование может, например, позволить разделить летучие углеводороды на нефтепродукты, такие как бензин (80) и дизельное топливо (90). Собранные летучие углеводороды могут также включать неконденсируемые (под атмосферным давлением) углеводороды, такие как углеводороды в интервале ЖНГ. Такие углеводороды могут быть уничтожены сжиганием (не показано) или использованы как топливо в энергоблоке (100). Этот энергоблок может быть использован для снабжения энергией нагревателей ДИКИ (излучателей) и электромоторов, связанных с используемым в процессе оборудованием.

Котел обычно должен быть приспособлен к тому, чтобы сделать возможным удалить из него остаток. Например, котел может включать клапан или выпускной канал (110) для удаления или выгрузки отхода нефтепереработки, который был подвергнут нагреву ДИКИ, обычно в виде пиролитических остатков. При удалении остатков может также быть удалено некоторое количество непереработанного сырья. В таком случае смесь сырье/остаток может быть выгружена в туннельную печь (120), в которой средства нагрева (130), такие как ДИКИ и/или микроволновый нагреватель (излучатель), могут быть использованы для того, чтобы нагреть смесь сырье/остаток и вывести летучие углеводороды. Все образовавшиеся летучие углеводороды могут быть вновь введены в котел или собраны (не показано), используя конденсатор (50). После прохождения через этот процесс дополнительного нагрева получается остаток в виде рыхлого порошка (140).

Такая система может работать в непрерывном, полунепрерывном и периодическом режиме. Система также может эксплуатироваться практически закрытой, тем самым минимизируя любые выбросы в атмосферу.

Соответственно, предложена также установка для переработки отходов нефтепереработки, включающая: (1) котел, содержащий отходы нефтепереработки; (2) излучатель дальнего инфракрасного излучения (ДИКИ), расположенный внутри котла, для нагрева отхода нефтепереработки таким образом, чтобы он выделял летучие углеводороды; и (3) конденсатор для сбора выделившихся углеводородов.

Далее, предложена установка, при использовании для переработки отходов нефтепереработки, включающая: (1) котел, содержащий отходы нефтепереработки; (2) излучатель дальнего инфракрасного излучения (ДИКИ), расположенный внутри котла, для нагрева отхода нефтепереработки таким образом, чтобы он выделял летучие углеводороды; и (3) конденсатор для сбора выделившихся углеводородов.

Установка может включать один или несколько из следующих характерных признаков: средства подачи, такие как экструдер или центробежный насос, для подачи отхода нефтепереработки и, если присутствуют, других продуктов на углеводородной основе в котел; котел может включать перемешивающий элемент, такой как пропеллерная мешалка, для перемешивания содержащихся в нем отходов нефтепереработки и, если присутствуют, других продуктов на углеводородной основе; излучатель ДИКИ может быть в виде множества нагревателей ДИКИ; нагреватели ДИКИ могут быть в виде керамических стержней, защищенных кожухами из нержавеющей стали, покрытыми излучающим соединением; каждый стержень нагрева ДИКИ может иметь минимальную мощность нагрева около 12 кВт; конденсатор может быть в виде орошаемой фракционирующей колонны; вторая орошаемая фракционирующая колонна может быть спарена с первой, чтобы способствовать дополнительному фракционированию собранных летучих углеводородов; генератор электричества приводят в действие выделенными летучими углеводородами, такими как ЖНГ; котел может включать клапан или выпускной канал для удаления или выгрузки остатка от отхода нефтепереработки, который был подвергнут нагреву ДИКИ; туннельную печь, в которую остаток выгружается и где подвергается нагреву такими средствами, как ДИКИ и/или микроволновый нагреватель (излучатель) для того, чтобы удалить летучие углеводороды от остатка; и средства для транспортировки выделенных летучих углеводородов, выделенных из остатка, в (a) конденсатор для сбора или в (b) котел для дополнительной переработки.

Осуществления изобретения дополнительно описаны со ссылкой на следующие неограничительные примеры.

Примеры

Сравнительный пример 1

Густой углеводородный масляный шлам, собранный с днищ резервуаров, вводили в процесс пиролиза мононасосом. Нефтяной шлам был сильно вязким. Нефтяной шлам включал примерно 45-55% мас. нефти, 25% мас. инертных твердых веществ и 20-25% мас. воды. Осадки резервуаров пиролизовали в пиролизном котле из нержавеющей стали (SS316), нагреваемом непрямо газовыми горелками ("наружный обогрев"). После 48 часов внутри пиролизной камеры отложился 50 мм слой обуглероживания, и эффективность нагрева снизилась на 49% вследствие изолирующего слоя углерода, который образовался на поверхности теплообмена.

Пример 1

Густой углеводородный масляный шлам, собранный с днищ резервуаров, вводили в процесс пиролиза мононасосом. Нефтяной шлам был сильно вязким. Нефтяной шлам содержал примерно 45-55% мас. нефти, 25% мас. инертных твердых веществ и 20-25% мас. воды. Осадки резервуаров пиролизовали в vessel пиролиза из нержавеющей стали (SS316), нагреваемом изнутри стержнями нагрева дальним ИК-излучением (50-1000 мкм) ("внутренний нагрев"). После 48 часов на нагревательных стержнях отложился слой обуглероживания лишь в 2 мм, и коксование внутри пиролизной камеры не происходило.

Измеримое снижение эффективности нагрева отсутствовало.

Пример 2

Густой углеводородный масляный шлам, собранный с днищ резервуаров, вводили в процесс пиролиза мононасосом. Нефтяной шлам включал примерно 45-55% мас. нефти, 25% мас. инертных твердых веществ и 20-25% мас. воды. Пиролиз ДИКИ 100% донного отстоя дал 35% смешанной нефти, 15% неконденсирующегося газа (главным образом алканы ниже С7) и 50% твердого углеродистого остатка. Смешанную нефть дополнительно фракционировали на приблизительно 60% мас. дизельного топлива и 40% бензина.

Пример 3

Было найдено, что пиролиз ДИКИ 50% донных отстоев и 50% отходов пластика (полиолефины), проведенный подобно примеру 1, дал 65% смешанной нефти, 20% неконденсирующегося газа (главным образом алканы ниже С7) и 15% твердого углеродистого остатка.

Совместная переработка донных отстоев с отходами пластика, как было найдено, дает более высокие выходы смешанной нефти (дизельное топливо и бензин) и более низкие выходы остаточных углеродистых остатков.

Свойства дизельного топлива, полученного согласно примеру 2, показаны в таблице 1 ниже.

Таблица 1
Свойство Результаты испытания дизельного топлива
Температура вспышки 65°С
Цетановое число 57
Вода 0,02
Сера 24 ч/млн
Температура закупорки холодного фильтра -18°С

Повсюду в данном описании и в формуле изобретения, которая следует далее, если контекст не требует иного, слово "включают" и его вариации, такие как "включает" и "включающий", должны быть поняты как предполагающие включение заявленных величин или стадий или группы величин или стадий, а не исключение всех других величин или стадий или группы величин или стадий.

Формула изобретения

1. Способ переработки отходов переработки нефти, включающий подачу отходов переработки нефти и пластмасс в котел и нагрев объединенных отходов переработки нефти и пластмасс, используя дальнее инфракрасное излучение, таким образом, чтобы выделить летучие углеводороды, где выделенные летучие углеводороды собирают для последующего использования.

2. Способ по п.1, в котором дальнее инфракрасное излучение обеспечивается множеством нагревателей дальнего инфракрасного излучения, каждый из которых по меньшей мере частично погружен в объединенные отходы переработки нефти и пластмасс.

3. Способ по п.2, в котором нагреватели дальнего инфракрасного излучения находятся в виде керамических стержневых элементов, защищенных гильзами из нержавеющей стали, которые покрыты излучающим соединением.

4. Способ по любому из пп.1-3, где объединенные отходы переработки нефти и пластмасс нагревают до температуры, лежащей в интервале от примерно 360°C до примерно 450°C.

5. Способ по любому из пп.1-3, где летучие углеводороды собирают, используя флегмируемую фракционирующую колонну.

6. Способ по любому из пп.1-3, где собранные летучие углеводороды включают по меньшей мере одно из дизельного топлива, бензина и фракции жидкого нефтяного газа (ЖНГ).

7. Способ по любому из пп.1-3, дополнительно включающий выгрузку из котла практически нелетучего остатка, образовавшегося в результате нагрева объединенных отходов переработки нефти и пластмасс.

8. Способ по п.7, в котором выгруженный остаток нагревают, используя дальнее инфракрасное излучение или микроволновое излучение, чтобы выгнать все остаточные летучие углеводороды.

bankpatentov.ru