Экология

Промышленная экология и медицина труда

Буртная И.А., Ружинская Л.И.

Национальный технический Университет Украины «КПИ»

Мембранное разделение сложных смесей углеводородов в процессах переработки кислых гудронов.

Аннотация

Приводятся данные экспериментальных исследований процессов переработки кислых гудронов, которые основаны на использовании мембранных способов разделения органических смесей, а также предлагается технологическая схема переработки кислых гудронов.

Ключевые слова: мембранная технология, кислые гудроны, технологический процесс, деасфальтизация, растворители, установка.

1. Введение

В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности при переработке нефти в товарную продукцию, в частности, в процессах очистки нефтяных масел, парафинов, высококачественных видов моторного топлива образуются крупнотоннажные экологически-опасные отходы – кислые гудроны, которые сливаются и хранятся в специальных прудах – земляных накопителях искусственного и естественного происхождения на открытом воздухе. В этих прудах-накопителях сосредоточены сотни тыс. тонн данных отходов, имеющих второй класс опасности по токсичности.

2. Постановка задачи

Кислые гудроны различных производств характеризуются индивидуальным набором химических и физических свойств, непостоянным составом, меняющимся во времени из-за протекания химических реакций в органических компонентах кислых гудронов с серной кислотой и кислородом воздуха.

Предлагаемые способы переработки и утилизации кислых гудронов (в основном дорогостоящие зарубежные установки) основаны на частичной нейтрализации (известью) и гомогенизации, переводе токсичных отходов (2-й класс токсичности) в нейтральные, а также на сжигание донного слоя. Они пригодны для определенного вида кислых гудронов, как правило, затратные, небольшой производительности, не имеют возможности использовать традиционные котлы с мазутными форсунками из-за высокой зольности (6,5%), вязкости сырья и т.д.

Предлагаемая технология переработки кислых гудронов включает использование мембранных способов разделения углеводородов, что обеспечивает полное восстановление используемых органических растворителей и получение таких продуктов как индустриальное масло, смола и твердое топливо с низкой зольностью (0,3%), высокой теплотворной способностью (~45000кДж).

Технологический процесс утилизации состоит из ряда основных (забор исходного сырья, фильтрация, нейтрализация, деасфальтизация, выделение масла) и вспомогательных (утилизация механических примесей, нейтрализация кислой воды, очистка воды, осушивание солей, подготовка задействованных реагентов и их выделение) стадий.

Основные стадии:

• Забор кислых гудронов – забор кислых гудронов из озера с помощью специального заборного устройства, их загрузка в контейнер и доставка к месту переработки.

• Фильтрация – выгрузка кислого гудрона из контейнера в подогреватель и нагрев его до требуемой температуры, его выгрузка в фильтрующие устройства (при этом из кислого гудрона выделяется кислая вода), фильтрация кислого гудрона, отделение механических примесей зачастую растительного происхождения, сбор отфильтрованного кислого гудрона в накопительной емкости.

• Нейтрализация – взаимодействие отфильтрованного кислого гудрона с раствором щелочи в специальном аппарате, выгрузка из аппарата нейтрализованной воды и высадившихся солей.

• Деасфальтизация – (осуществляется на двух ступенях) смешение гудрона с растворителем 1, удаление из гудрона части растворителя 1, выгрузка асфальтенов, деасфальтизата и воды с оставшейся солью.

• I-ая стадия выделения масла на мембранных аппаратах.

• Выделение смолы на мембранных аппаратах.

• II-ая стадия выделения масла на мембранных аппаратах.

Вспомогательные стадии:

• Утилизация механических примесей – отделение механических примесей от остатков кислых гудронов и их утилизация.

• Нейтрализация кислой воды – взаимодействие кислой воды (выделение на стадии фильтрации) с раствором щелочи, получение нейтральной воды (очищаемой и поступающей для приготовления щелочи), высаждение солей (выделение остатков воды).

• Очистка воды – очистка воды (со стадией нейтрализации и деасфальтизации) с применением мембранной технологии.

• Осушивание солей – выделение остатков воды из солей.

• Подготовка задействованных реагентов – поддержание необходимого количества реагентов на всех стадиях.

• Выделение растворителей – выделение остаточного растворителя 1 из деасфальтизати и растворителя 2 из масла.

На экспериментальной установке были переработаны кислые гудроны следующего состава (без учета ~30% кислой воды):

парафино-нафтеновые углеводороды 21,7%

ароматические углеводороды 5,9%

смолы 12,9%

остаток (продукты окисления, карбены,

карбоиды, твердый остаток) 47,1%

асфальтены 12,4%

кислотное число 14,0 мг КОН/г

В результате получили:

твердое топливо ~60%

смола ~12,5%

масло (типа индустриального) ~26%

3. Результаты

На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана экологически чистая мембранная технология переработки кислых гудронов из озер, расположенных в Львовской области (их ориентировочная масса составляет 300-450 тыс. тонн.

4. Выводы

В результате переработки кислых гудронов с использованием предложенной технологии могут быть получены коммерчески привлекательные продукты, а именно твердое топливо, смола, средние индустриальные масла широкого назначения. Это позволит сделать технологию прибыльной.

Решение проблемы переработки и утилизации кислых гудронов возможно только с использованием новых подходов и оборудования, в частности, с использованием мембранных технологий.

Литература:

1. Патeнт нa изобретение №43775. Oпубл. 15.09.2003 Бюл. №9 Cпocоб oбpаботки смесей жидких углеводов. Буpтнaя И.A., Pужинcкaя Л.И., Гaчeчилaдзe O.O. и др.

2. Пaтeнт нa изобретение №39067. Oпубл.15.09.2003 Бюл.№9 Cпocоб oбpаботки смесей жидких углеводов и прибор для его совершения. Буpтнaя И.A., Pужинcькa Л.И., Гaчeчилaдзe O.O. и др.