ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ, ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИХ УТИЛИЗАЦИИ

АННОТАЦИЯ

В Бухарском нефте-перерабатывающем заводе ежегодно выделяются около 2 тыс. тонн нефтяные отходы, которые или выбрасывется тем самым нарушается экологическое состояние региона, или используется в качестве строительного материала. Расчеты показывают, что переработка этих нефтяных шламов позволяет производит ежегодно более 1000 тонн. допольнительных светлых нефтепродуктов в масштабе одного нефтеперерабатывающего завода. Ожидаемая экономическая эффективность данного проекта составляет более 950 млн. руб в год. в масштабе одного завода. Исследовательская  работа посвящена к исследованию процесса разделения нефтяных шламов в поле центробежных сил.

ABSTRACT

The Bukhara Oil Refinery annually produces about 2,000 tons of oil waste, which is either thrown out, thereby disrupting the ecological state of the region, or used as a building material. Calculations show that processing of these oil sludges allows to produce annually more than 1000 tons. of additional light oil products on the scale of one oil refinery. The expected economic efficiency of this project is more than 950 million rubles per year. on the scale of one plant. The research work is devoted to the study of the process of separation of oil sludge in the field of centrifugal forces.

Ключевые слова: Нефть, шламы, экология, углеводороды, мазут, источник энергии, полимер, органические вещества, фенол, технические, технологические, оксиды металлов, сточные воды, давление, флотация, концентрирование.

Keywords: Oil, sludge, ecology, hydrocarbons, fuel oil, energy source, polymer, organic substances, phenol, technical, technological, metal oxides,wastewater, pressure, flotation, concentration.

Введение. Нефтегазовая отрасль характеризуется высоким уровнем потребления нефти и газа, поэтому важно увеличивать добычу нефти и газа и повышать эффективность добычи нефти и газа. В то же время вы научитесь использовать свои навыки и знания себе на пользу. Это наиболее распространенные типы газов, поэтому атмосфера настолько плотная, что трудно контролировать состав газов. Одним из перспективных способов сокращения потерь сырой нефти является отделение углеводородов от промышленных сточных вод. В результате будет возвращено в производство большое количество углеводородов, полностью исключены потери технической воды, а также устранено вредное воздействие отходов на окружающую среду.

Нефтеперерабатывающие заводы на нефтяных месторождениях производят большие объемы сточных вод, содержащих нефть. Совершенствование технологии извлечения компонентов нефти из ее состава является актуальной проблемой. Особенно на крупных нефтяных месторождениях актуальной является проблема очистки объектов подготовки нефти, резервуаров, а также обезвреживания нефтешламохранилищ, где скапливаются отходы бурения. Эти отходы на 50 процентов состоят из углеводородов, а остальное - из твердых частиц и воды. Они также содержат различные растворители, деэмульгаторы, фенол и другие добавки. Эти отходы собираются и хранятся на специальных складах при шахтах. Углеводородная часть отходов испаряется, теряя определенное количество углеводородного сырья. Определенная часть впитывается в почвенный слой, нарушая структуру почвы и грунтовых вод.

Сегодня для улучшения экологической обстановки необходимо разрабатывать эффективные методы утилизации этих отходов, однако в Узбекистане и странах СНГ в целом до сих пор не разработаны методы их регенерации. Рост стоимости топливно-энергетических ресурсов, ухудшение ситуации с утилизацией и переработкой нефтешламов, промышленных и коммунальных отходов требуют поиска альтернативных источников углеводородного сырья. Альтернативные источники углеводородного сырья могут быть получены путем использования отходов производства и потребления. Наряду с традиционными низкокалорийными энергоресурсами (древесина, торф, бурый уголь) в качестве возобновляемых источников энергии могут использоваться промышленные и бытовые отходы. Поэтому создание техники и технологий, позволяющих эффективно и экономично перерабатывать различные органические отходы, а в результате переработки получать сырье, используемое в нефтеперерабатывающей промышленности и народном хозяйстве, является актуальной проблемой.

Материалы и методы. Нефтешлам представляет собой сложную физико-химическую смесь, состоящую из нефтепродуктов, присадок (грунта, песка, оксидов металлов) и воды. Проблема нейтрализации нефтешламов из резервуаров хранения до сих пор полностью не решена. Постоянное изменение его состава и свойств под воздействием атмосферы и различных процессов, а также его высокая стабильность являются основными причинами возникновения этой проблемы. На нефтеперерабатывающих заводах при переработке 1000 тонн нефти образуется от 1 до 5 тонн нефтешлама. В зависимости от источника происхождения различают песок, ил и ил. При авариях или в ходе производственных процессов нефть попадает на землю, образуя песчано-почвенный шлам.

Таблица 1.1.

Классы нефтяных шламов

В шламонакопителях происходят естественные процессы – накопление атмосферных осадков, развитие микроорганизмов, окисление и другие процессы. То есть происходит процесс самопроизвольного восстановления, но при наличии больших количеств солей и нефтепродуктов и в условиях дефицита кислорода этот процесс занимает десятилетия. Оказалось, что процесс фильтрации происходил со скоростью 0,05 м/с снизу склада. В результате количество минеральных солей в подземных водах за период с 1975 по 1995 год увеличилось в 3–50 раз, а количество нефтепродуктов – в 6–12 раз. Выбросы углеводородов в атмосферу составляют 120 тонн/год, при концентрации 0,1 мг/м3. составляет.

Соотношение воды, механических добавок и нефтепродуктов широкое. Плотность пульпы может варьироваться от 830 кг/м3 до 1700 кг/м3, а температура застывания может варьироваться от -3 до +50 градусов.

Разливы нефти классифицируются как отходы III класса опасности для окружающей среды. Каждый разлив нефти представляет серьезную угрозу для поселений, природы и ресурсов грунтовых вод. При длительном хранении нефтешламов в открытых нефтяных резервуарах происходит естественное загустевание эмульсии и изменение ее химического состава. Каждый слой нефтешлама имеет определенные свойства.

Рисунок 1. Пласты нефтяного пласта

1 - нефтегазоносный пласт; 2 – слой водной эмульсии; 3 – мутный слой осадка

На рисунке 1 изображены слои нефтяного пласта.

Нефтешламы исследуются с целью определения класса опасности по основным загрязняющим веществам и индексу токсичности. Он позволяет глубоко изучить химический состав, структуру и свойства компонентов углеводородной фракции шлама, определить их токсичность, все стадии переработки, а также оценить разделение и утилизацию отдельных фракций [7].

Поскольку шламонакопители не были достроены вовремя, они служат постоянным источником загрязнения окружающей среды. Для снижения воздействия на окружающую среду шламонакопители должны соответствовать требованиям следующих нормативных документов:

1. РД 39-133-94. Руководство по охране окружающей среды при строительстве наземных нефтяных и газовых скважин [8].
2.  РД 51-1-96. Методические рекомендации по охране окружающей среды при строительстве скважин на поликомпонентных, в том числе сернистых, месторождениях суши [9].
3. ВРД 39-1.13-057-2002. Положение об организации работ по охране окружающей среды при строительстве скважин [10].

Реконструкцию шламохранилища следует проводить без снятия имеющегося на площадке торфяного слоя. Потому что этот слой выполняет функцию дополнительной гидроизоляции. Боковые стены сарая следует делать с уклоном 45°. В соответствии с пунктом 4.10 инструкции РД 39-133-94 по периметру склада должен быть снят слой минерального грунта высотой 0,5 м. По внешнему периметру следует вырыть противофильтрационные канавы. Поперечное сечение резервуара для хранения шлама показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Поперечное сечение резервуара для хранения шлама

1– гидрозащитный слой; 2 – смесь шлама с цементом, песком и водой; 3– гумусовый слой различного происхождения; 4-нефтяной слой

При хранении нефтешламов на складе происходит загрязнение почвы и воздуха углеводородами, а грунтовых вод — солевыми растворами. Длительное хранение отходов на складе. Хранение, размывание стен склада и заполнение склада дождевой водой приводят к загрязнению окружающей среды нефтешламом.

Результаты и обсуждение. Методы утилизация шламов включают:

1.Термический метод. В этом процессе углеводородная часть отходов сжигается или масляные отходы отделяются путем нагревания в высокочастотном электрическом поле. Углеводородная фракция возвращается в производство. Разработанные реагенты представляют собой химически активные вещества, позволяющие отделить нефть от мельчайших твердых частиц. Использование реагентов ускоряет процесс разделения. Твердые отходы захораниваются. В результате вредное воздействие отходов на окружающую среду снижается в несколько десятков раз. Однако этот метод считается экономически невыгодным.

2. Химический метод. При этом методе отходы подвергаются воздействию различных растворителей, а углеводородная фракция растворяется и отделяется.

3. Физико-химический метод. К отходам добавляются растворители, деэмульгаторы и SFM, а углеводородная фракция механически отделяется.

4. Биологический метод. Его нейтрализуют путем микробиологического разложения с использованием микроорганизмов.

Обезвреживание хранилища нефтешламов осуществляется в следующие этапы:

- Сбор нефтяной пленки, образующейся на поверхности склада;

- Отделение жидкой фазы от нефтяной составляющей в эмульсионном состоянии;

- Обезвоживание и опреснение отделенной нефти;

- Очистка нефтеносных почв.

Нефтесодержащие сточные воды можно разделить на три типа:

- нефт и вода полностью отделены друг от друга и могут свободно разделяться без образования пленки на поверхности нефта;

- нефт может находиться в стабильной эмульсии с водой;

- нефт может прилипать к твердым частицам и образовывать суспензию.

Исходя из этого, применяются различные методы очистки. Если количество нефти велико, то под действием силы тяжести она осядет в нефтяных резервуарах. Если количество нефта небольшое, его отделяют фильтрацией. Если эмульсия находится в стабильном состоянии, ее фильтруют в присутствии деэмульгатора.

Флотация основана на агрегации капель нефта в воде с мельчайшими пузырьками воздуха. Этот метод применяется, когда разница в плотности между нефтью и водой невелика.

Существует два метода флотации: напорная и электрохимическая. В методе под давлением вода насыщается сжатым воздухом. В электрохимической флотации пузырьки газа, образующиеся при электролизе воды, удаляют капли нефта без использования реагентов. Размер пузырьков электролизного газа составляет 15–200 мкм.

Заключение. Таким образом, использование больших объемов нефтешламов является актуальной задачей, что позволит снизить их негативное воздействие на окружающую среду, создать новые технологии их переработки с получением дополнительных цветных нефтепродуктов и вторичных ресурсов, необходимых для жизнедеятельности человека, а также усовершенствовать существующие технологии.

Проведенный анализ показывает, что можно сделать вывод, что нефтешлам является отходом, представляющим достаточную опасность для окружающей среды и населения. Однако наука не стоит на месте, и для решения этой проблемы ведется большая работа. Ежегодно создаются новые технологии обезвреживания нефтешламов и совершенствуются существующие методы.

Список литературы:

1. Абросимов, А. А. Экология переработки углеводородных систем / А. А. Абросимов. - М.: Химия, 2002. - 608 с.
2. Лаптев, А. В. Наследие черного золота из прошлого // Нефт. Газ. Новации-2018. - № 8. - С. 60-62.
3. Коршунова, Т. Ю. Нефтешламы: состояние проблемы в Российской Федерации и методы снижения их отрицательного воздействия на окружающую среду / Т. Ю. Коршунова, О. Н. Логинов // Экобиотехнология. - 2019. Т. 2. - № 1. - С. 75-85.
4. РД 39-133-94. Инструкция по охране окружающей среды при строительстве скважин на нефт и газ на суше. М.: Изд-во стандартов, 1994, 153 с.
5. РД 51-1-96. Инструкция по охране окружающей среды при строительстве скважин на суше на месторождениях углеводородов поликомпонентного состава, в том числе сероводородсодержащих. М.: Изд- во стандартов,1996.-145с.
6. ВРД 39-1.13-057-2002. Регламент организации работ по охране окружающей среды при строительстве скважин. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 148 с.
7. Жумаев, К. К., Махмудова, Н. С., Шомуродов, А. Ю., & Яхяев, Н. Ш. (2020). Мathematical model of the process of phase separation of oil sludge under the influence of centrifugal force. Мathematical model of the process of phase separation of oil sludge under the influence of centrifugal force, 10(11), 539-544.
8. Zhumaev, K. K., Sh, A. S., & Tukhtaev, B. O. (2017). Application of regular nozzles in contact heat and mass transfer apparatuses. Problems of science and education, (2), 28-29.
9. K.K. Zhumaev, N.Sh. Yaxyoyev., AY Shomurodov. Research and development of an integrated technology for the separation of oil sludge in the field of centrifugal forces. - Развитие науки и технологий. Научно-технический журнал, 2020. С.30-34.
10. K. K. Жумаев,  А.Ю. Шомуродов. Исследование и разработка комплексной  технологии разделения нефтяных шламов в поле центробежных сил. Science  and education.  Vol 1. ISSUE 3. 2020. Р.149-154.