Эффективный метод очистки сточных вод от нефти и нефтехимических продуктов при переработке нефти

АННОТАЦИЯ

Приведены наиболее часто используемые современные методы извлечения нефти из сточных вод, очистки и растворения нефти и продуктов нефтехимии при переработке нефти. Приведены результаты исследования по адсорбционному методу очистки. В качестве объекта научных и технологических исследований были выбраны сточные воды Мубарекского (Узбекистан) газоочистительного завода. В качестве очистительного объекта используются твердые отходы Ангренской ГРЭС (Узбекистан), образованные в результате сжигания угля. Химический состав золы приведен в таблице. Приведены результаты адсорбции 1 литра воды из нефтепродуктов в различных пропорциях и средах.

ABSTRACT

The most commonly used modern methods for extracting oil from waste water, refining and dissolving oil and petrochemical products during oil refining are presented. The results of research by the adsorption purification method are presented. Wastewater of the Mubarek (Uzbekistan) gas treatment plant was selected as the object of scientific and technological research. Solid waste from Angren HEPS (Uzbekistan) formed as a result of coal burning is used as a treatment facility. The chemical composition of the ash is shown in table form. The results of the adsorption of 1 liter of water from petroleum products in various proportions and environments are presented.

Ключевые слова: токсикология, отходы, углеводороды, органическая химия, окружающая среда, двигатели внутреннего сгорания, легковоспламеняющиеся, бензин, парафин, шлам, коагулянт, флокулянт.

Keywords: toxicological, waste, hydrocarbons, organic Chemistry, environment, internal combustion engines, flammable, gasoline, paraffin, sludge, coagulant, flocculant.

Большая часть промышленных токсикологических выбросов приходится на основную часть нефти, продуктов ее переработки и нефтехимии. Общеизвестно, что основная масса нефти, занимающая особое место среди ископаемых видов топлива, состоит из углеводородов и является основным сырьем для производства основных продуктов энергосбережения и органической химии. Принимая во внимание тот факт, что сегодня объем добычи нефти в мире достиг 3,5 млрд тонн и только 1%, согласно регламенту, не сможет попасть в окружающую среду, будет выпущено 35 млн тонн нефти и продуктов ее переработки, мы ясно видим негативное экологическое и экономическое воздействие на окружающую среду. Кроме того, с учетом непредсказуемых и непредвиденных обстоятельств аварии (по крайней мере, столько же нефти и продуктов нефтепереработки, а также нефтехимии оказывают негативное воздействие на окружающую среду) нетрудно представить, каким будет будущее.

Анализы показывают, что нефть и нефтепродукты дают только более четкую картину ситуации с последующим воздействием на окружающую среду: при использовании в двигателях внутреннего сгорания – 38,1%, 27,3% – в промышленном производственном оборудовании, 11,2% – в береговых танкерах, 10,8% – в общем объеме перевозок, 6,3% – в нефтеперерабатывающих заводах и нефтехимии, непредвиденные аварии и аварии – 4,2% от общего числа случаев и 2,1% – очистки танкеров и нефтяных танкеров. Кроме того, неполное горение  в аппаратах, использование бензина и керосина при  очистке машин и механизмов. Большая часть промышленных токсикологических выбросов приходится на нефтехимию, нефть и продукты ее переработки. Известно, что основная масса нефти, которая занимает особое место среди минеральных ресурсов, состоит из углеводородов и является основным источником энергии и сырьем для производства продуктов органической химии. Если считать, что 1% из всей перерабатываемой нефти загрязняет окружающую среду, можно представить, какое негативное экологическое и экономическое воздействие на окружающую среду оказывает 3,5 миллиарда тонн перерабатываемой нефти.

В целом нефтегазовая отрасль является одной из отраслей, которая выбрасывает в окружающую среду различные виды продуктов нефтепереработки и нефтехимии.

В настоящее время используются различные физико-химические и технологические методы для очистки сточных вод от нефти, продуктов нефтепереработки и нефтехимии и извлечения из них компонентов. К ним относятся флотация, коагуляция, окисление озоном и хлорными газами, электрохимические методы, осмос, осаждение и другие.

Рассмотрены методы извлечения соединений из продуктов нефтепереработки (нефтяные дистилляты) и нефтехимических веществ (окрашивание и растворение в разных водах) из сточных вод [4].

Коагуляция является одним из наиболее часто используемых методов очистки сточных вод, очистки рафинированных и нерастворимых масел и продуктов нефтехимии. Многолетние исследования в этой области показали, что оксигидраты алюминия и железа используются в качестве коагулянтов при очистке сточных вод.

В последнее время все большее внимание уделяется широкому использованию в качестве коагулянтов вторичных продуктов. Достаточно информации об использовании флокулянтов с коагулянтами для повышения эффективности процесса коагуляции. Для этого совместного процесса в Республике Узбекистан широко используются флокулянты местного изготовления К-4 и К-9 [1].

Использование композиции коагулянтов и флокулянтов значительно повышает эффективность выделения водорастворимых и нерастворимых органических продуктов. Основным недостатком этого метода является большое количество осадка, выделяемого из сточных вод для коагуляции и флокуляции. На следующую стадию осадок для обработки может быть отправлен только после обезвоживания его в течение 90-120 минут.

Метод флотации. Метод флотации также играет важную роль в извлечении растворенных и нерастворимых масел и отходов в сточных водах.

Данные исследований на экспериментальных лабораторных устройствах показывают, что при процессе флотации без реагентов выделены 47-56% нерастворенных и 38-48% растворенных органических продуктов. При использовании многостадийного метода флотации отмечено, что концентрация биополезного кислорода (БПК) была снижена до 27%, а концентрация химически полезного кислорода (ХПК) – на 49%. А количество мелкодисперсных коллоидных соединений уменьшается до 41%.

Все больше информации об эффективности нового процесса флотации – флотации под давлением. Процесс флотации при комбинированном давлении и флотации при давлении является более эффективным по сравнению с другими. Основным преимуществом метода является меньший объем осадка и относительно меньшее содержание влаги в нем. Содержание флотоконденсата в этом осадке немного меньше, чем в осадке, полученном другими методами, и процесс длится не более 30 минут.

Электрохимический метод. Этот метод чаще всего используется для отделения нефтепродуктов от сточных вод. Основой метода является окисление веществ на аноде и их восстановление на катоде. При этом в качестве электрода используются сплавы железа и алюминия.

Метод адсорбции. Хороших результатов можно достичь в процессе очистки водорастворимых и нерастворимых органических соединений методом адсорбции. Результаты очистки при методе адсорбции зависят от физико-химических свойств органических соединений, растворенных в воде, и от свойств адсорбента [2; 3].

На основании анализов, приведенных выше, для очистки сточных вод от растворимых и нерастворимых органических соединений, выбран метод адсорбции.

В качестве объекта научных и технологических исследований были выбраны сточные воды Мубарекского газоочистительного завода, в которых содержание нефтепродуктов составляет 5 г/л. В отличие от других объектов сточные воды данного предприятия накапливаются в низинах степной зоны, в которой находится данное предприятие, что является причиной образования болот.

В качестве очистительного объекта используются твердые отходы Ангренской ГРЭС, образованные в результате сжигания угля, количество которых на сегодняшний день составляет более 5 000 000 тонн. Химический состав золы приведен  в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав золы

В качестве коагулянта использовали сульфат алюминия – Al2 (SO4) 3 • 18 H2O.

В приведенной ниже таблице 2 даны результаты адсорбции 1 литра воды из нефтепродуктов в различных пропорциях и средах.

Таблица 2.

Результаты анализов нефтепродуктов после адсорбции воды из нефтепродуктов в различных пропорциях и средах

Был опробован различный порядок добавления реагентов. Приведенный ниже порядок оказался более эффективным по сравнению с другими. Он состоит в следующем: 1 литр очищенного адсорбента перемешивали в течение 2-4 минут, затем добавили раствор сульфата алюминия и перемешивали в течение еще 6-8 минут. Смесь охлаждали в течение 12-15 минут с последующим анализом остаточных нефтепродуктов в воде.

Как видно из таблицы 2, при количестве угольной золы 5000-15000 мг/л с добавлением сульфата алюминия в количестве 300-500 мг/л эффективность очистки увеличивается более чем на 95%. Это объясняется тем, что около 6% оксида кальция, содержащегося в золе, растворяясь в воде, образует гидроксид кальция, что способствует повышению водородного показателя до 1, также повышается коагуляционная активность гидроксида алюминия в данных условиях.

Результаты экспериментов показывают, что использование одной золы в данном процессе неэффективно. Эффективность достигается при использовании золы в качестве коагулянта на основе сульфата алюминия.

Список литературы:
1. Кудратов А.М., Салимов З.С. Саноат оқаваларини тозалаш учун янги ионалмашинувчиларни қўллаш // Узбекский химический журнал. – 2001. – № 1.– С. 45-48.
2. Мамадалиева С.В. Зависимость показателей очищаемого парафина от размера гранул применяемого адсорбента // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. – 2019. – № 11 (65) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8079 (дата обращения: 05.11.2019).
3. Рахмонов О.К., Мамадалиева С.В. Механизм воздействия ультразвука на парафин при его очистке композицией адсорбентов из местных глин // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. – 2019. – № 11 (65) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8109 (дата обращения: 05.11.2019).
4. Хаскин С.А., Караш В.П. Очистка нефтесодержащих сточных вод.: Мат-лы семинара. –М.: МДНТП, 1973. – С. 15-17.