УДК
502/504:553.25
Моделирование методов
утилизации нефтеотходов
Сулейменова.Б.С .,
Жарылкасын.Б
ХХІ век знаменуется
увеличением добычи и потребления нефти – главного энергетического сырья,
сопровождающимся нарастанием экологических проблем. В настоящее время производство нефти достигло более 76777
млн.барр/день, в том числе в Саудовской Аравии – 9817млн.барр/день, России –
8543млн.барр/день, Китае – 3396 млн.барр./день, Казахстане – 1106
млн.барр/день. Более 50 млн. т. нефти в год, а в перспективе 150 млн. т/год
добывается в Казахстане. Следует особо подчеркнуть, что нефтегазовая отрасль в
Казахстане диктует экономику и бюджет.
Интенсивное загрязнение окружающей
среды при добыче, переработке и транспортировке нефтегазового сырья и
антропогенное его влияние на окружающую среду являются одними из главных
проблем страны. Актуальность решения этой проблемы, как неотложной задачи,
особо отмечена в «Экологическом кодексе РК» от 9 января 2007г.[1]
С одной стороны – значительные
количества нефтяных отходов негативно
воздействуют практически на все
компоненты окружающей среды (людей, промышленные, транспортные и жилищно-коммунальные объекты, сельскохозяйственные угодья, леса,
водоемы и т.п.). Эти отрицательные воздействия проявляются в основном в
повышении заболеваемости людей, ухудшении их жизненных условий, в снижении
продуктивности биологических природных
ресурсов, ускорении износа зданий, сооружений и оборудования.
С другой стороны – нефтесодержащие
отходы – это ценное углеводородные
сырье. Его переработка может обеспечить доходность, которая позволит
провести необходимые природоохранные и
реабилитационные мероприятия. Содержание нефтепродуктов в отходах, по данным
мониторинга, превышает предельно
допустимые концентрации более чем в 30 раз. С целью предотвращения загрязнения
окружающей среды пожароопасными продуктами – замазученным
грунтом и осадком из резервуаров – их размещают на полигоне, и есть технология по переработке и
утилизации отходов такого характера.
Нефтешламы и их накопители являются реальным источником техногенных
эмиссий и воздействия на экосистему. Между тем нефтешламы могут быть
использованы при производстве на
их основе различных строительных материалов.
Критерии проекта должен быть качественным, касающимся по всем вопросам экологии
(атмосфера, вода, земля и недра), экономики, охране труда и промышленной и противопожарной безопасности, простота
изготовления и эксплуатации, сопровождающиеся с меньшими эксплуатационными
расходами, соблюдение компактности узлов, обеспечение долговечности установок и
не должно способствовать образованию парниковых эффект (основными парниковыми
газами, усиливающие антропогенные изменения
(жара, засуха, «пыльный котел», ураган, наводнение) в атмосфере, являются: 1)
двуокись углерода (CO2), 2) метан (CH4), 3). закись азота (N2O), 4) хлорфторуглероды (ХФУ) и 5) пары воды и озоноразрушающей активностью (все
хладагенты, не содержащие атомов хлора (фторуглероды, гидрофторуглероды,
углеводороды) считаются полностью озонобезопасными (О3), природные хладагенты –
аммиак, диоксид углерода, вода, углеводороды), тем самым, иметь максимальную
возможности в получении безотходную продукции.[20]
Основывая на
вышеуказанные критерии анализируем сначала установку УЗГ-1МГ. Такой вид
установки в Республике Казахстан раньше работала, с 2001г «Комплекс
термокрекинга передвижной», потом
назвали установку «Устюрт», выпускавшие
ТОО «Шахти», но она себе не
оправдала. Эта установка работает с применением метода термического уничтожения
отходов. Такие методы очистки можно считать преступными.
Во-первых, не соблюдается принцип
ресурсосбережение (в составе замазученного грунта имеется до 25 %, нефтяного шлама до 20%, а на
буровом шламе до 2 % нефтепродуктов) и сжигается попросту.
Во-вторых, при высокой температуре
4500С образуются кристаллы кокса из остаточных материалов. При этом
образующиеся газообразные вредные и ядовитые составляющие - двуокись углерода,
пары воды, оксиды азота и серы, аэрозоль, оксид углерода, бензопирена, фурана и
диоксина, (увеличившееся число раковых заболеваний и врожденных пороков,
фурункулезом и ангины) и требуют специальных технологий обезвреживания. Однако
и при этом концентрация диоксинов превышает норматив, установленный в Европе
несколько лет назад. А также выделяющие вещества, как полихлорированные и
полибромированные дифенилы, терфинилы включены в красный список. Включенные в
красный список вещества подвергается
более жесткому контролю. Страна, импортирующие отходы красного списка, и любые
страны транзита обязаны представить письменное согласие до начала
трансграничных перевозок таких отходов.[21]
Наиболее опасны диоксины для
молодого, развивающегося организма на стадии формирования. Это означает, что,
производя диоксины, мы не столько отравляем себя, сколько убиваем будущее своей
нации. Вот почему ученые во всем мире уже давно высказывают опасение, что
диоксиновая проблема несравненно более опасна для человечества, чем даже
проблема СПИДа.
В-третьих, сжигание отходов и работа
автотранспортов увеличивает парниковый эффект – одну из глобальных
экологических проблем, над решением которой работают многие компании и
институты. Основными парниковыми газами, усиливающие антропогенные изменения (жара, засуха, «пыльный котел»,
ураган, наводнение …) в атмосфере,
являются двуокись углерода (CO2), метана (CH4), закись азота (N2O), хлорфторуглерода (ХФУ) и пары воды.
В-четвертых, необходимо отметить,
что температура 1000С и выше является «мертвой» для биологического
состава грунта земли, подвергавшиеся к очистке, погибает микрофлора и теряется
природной способность самоочищения микроорганизмами.
В-пятых, при сжигании отходов,
сжигается кислород, которые на земле, вообще на нефтяных месторождениях часто
обнаруживается их недостаточности.
В-шестых, в биосфере диоксин быстро
поглощается растениями, сорбируется почвой и различными материалами, где
практически не изменяется под влиянием физических, химических и биологических
факторов среды. Благодаря способности к образованию комплексов, он прочно
связывается с органическими веществами почвы, купируется в остатках погибших
почвенных микроорганизмов и омертвевших частях растений. Период полураспада
диоксина в природе превышает 10 летие. Таким образом, различные объекты окружающей
среды являются надежными хранилищами этого яда, в том числе в продукте, после
термического обезвреживания замазученного грунта.[22]
В-седьмых, о необходимости
реализации программу – организация мониторинга диоксиновых загрязнений:
выявление источников генерации диоксинов в самом регионе и источников их
поступления извне; организация мер, направленных на устранение источников
(изменение технологий, очистка зараженной местности, пресечение потока
продукции, содержащей диоксины и т.д.).
В-восьмых, в установке УЗГ-1М, общие
эффективности очистки составляет 99 %, а 1% (процент) равно 10 000 мг
углеводорода в кг почве, когда ПДК составляет, всего 100 мг/кг.
Если обратить внимания на установку
Форсаж-2М, в данной момент в компание технология используется для сжигания
твердо-бытовых отходов, отработанных шин, строительных отходов, отработанных
аккумуляторов, т.д. Разновидности
отходов анализировать трудно, и не всегда точны. В этой установке после
утилизации вышеуказанных отходов остаются зола и шлак. Они тоже называются
отходами.
Внедрение в производство проекта,
соответствующего по всем правилам,
все таки приближает к заветной мечте, существующих до сих пор ,подобной технологии встречающихся в мировом
сообщество.
На основания вышеизложенного, необходимо
решить вопрос о внедрении в производство по выпуску конкурентоспособных,
экспортоориентированных, отечественных продукции, полностью отвечающие по
международному стандарту качества и охраны окружающей среды и требование
законопроекта РК «О запрете ввоза в страну устаревших экологически грязных
технологии и оборудования». Тем самым решим весь спектр вопросов –
эколого-экономические, технико-технологические, предпринимательские,
социальные, а также имидж страны возвысится перед международным сообществом.
Нефтепродуктов нельзя сжигать
(термический метод обезвреживания отходов), закапывать (прятать от человеческих
глаз, под видом строительства дорог) и уничтожать (провести сразу обработку
микроорганизмами, только когда необходимо качество очистки очищаемого грунта
довести до ПДК), необходимо использовать по прямому назначению, как
энергетические ресурсы.
Используя метода сжигание для
очистки грунта от нефтеотходов, мы встречаемся
с экологическим и с экономическим несоответствием, которые можно назвать
преступным. Погибает микрофлора и искусственно увеличивается количество
замазученного грунта, на это также должны оплатить экологические платежи. А мы
наоборот, их поощряем, как компания
занимающиеся утилизацией нефтеотходов, не удерживаем экоплатежей за их
преступной деятельностью.
А что поделаешь, если наш уровень
знаний, наш уровень способности логического мышление, пока не выше уровня
собственного брючного ремня. Метод, используемого в очистки грунта от
нефтеотходов, не соответствует в экологическом, а также в экономическом плане.
Необходимо пересмотреть в корне решение вопроса, в связи с финансовым кризисом
в экономике и вводом законопроекта «О запрете ввоза в страну устаревшие
экологически-грязные технологии и оборудования».
В последние годы нефтедобывающими
предприятиями в производство внедряются различные технологические решения,
направленные на утилизацию нефтеотходов. Однако, до сих пор, унифицированного
способа переработки на все виды нефтеотходов с целью обезвреживания и
утилизации не существует. Анализируя несколько методов, сравнивая эффективности
я убедилась преимуществам моющего средства «О-БИС», во время практики, которая
проводилась в лаборатории ФК «Бузачи Оперейтинг Лтд».
Настоящие технические условия моющего средства "О-БИС"
предназначено для мытья твердых поверхностей, деталей, узлов, механизмов, тары,
емкостей резервуаров и т.п., а также, грунтов от жидких углеводородов, в т.ч.
жиров, масел, смазок, нефти, нефтепродуктов и т.д. В различных отраслях
промышленности, включая пищевую, химико-фармацевтическую и парфюмерную.[23]
Водный раствор самоочищающегося
моющее средства (CМС) «О-БИС», отличающиеся высокой эффективностью отмыва, при
относительно низких температурах (45…55º С) и способностью выделять
отмытый жидкий углеводород с низким содержанием в нем воды (до 1,5%) на поверхность еще в водном растворе.
Регулярно удаляя с поверхности моющего раствора выделенный малообводненный
жидкий углеводород и используя его по прямому назначению, пользователь данных
технологий получает возможность бессточного, рециркуляционного (закрытого)
режима обработки поверхностей, при
котором моющий раствор, необходимо только подпитывать водой и корректировать
добавлением "ОБИС".
Кроме того, уникальным качеством
«О-БИС» являются ингибиторные свойства. Оставшаяся после обработки их водным
раствором на поверхности антикоррозийная защитная пленка позволяет избегать
дополнительной межоперационной защиты. CМС «О-БИС» - экологическое,
высококонцентрированное средство многоразового использования, рабочий раствор
может применяться до 10-16 раз, и после корректировки рабочий раствор
используется повторно (не требуется
сброс на очистные сооружения, и в канализацию). Очень важен тот факт, что после
разделения слоев коагулянты и флокулянты «О-БИС» не удаляются с углеводородным
слоем, а остаются в водном растворе, сохраняя свою эффективность. Это
обстоятельство позволяет направлять очищенный водный раствор не на регенерацию
или сброс, а в рецикл, для дальнейшего использования.
Практическая работа, которая
проводилась со старшим экологом, заведующим лаборатории ФК «Бузачи Оперейтинг
Лтд» и мною показала очень хороший ожидаемой результат. Мы брали 1л чистую
пробирку с плотнозакрывающей крышкой. Загрузили 250 г замазученный грунт,
засыпали 17,5 г моющее средство «О-БИС», заливали 482,5 мл горячий кипяток при
температуре 700С и закрыли крышку. Сильно перемешали в течение 20
мин и оставили в вертикальном положении 5 мин. Через 5 мин мы фиксировали
разноцветный слой в пробирке. Схематичный обзор лабораторной работы №1 на
рисунке 6. Отсюда всасывали верхний слой, тоист нефтепродуктов отдельно с
пипеткой, потом слили сточную воду в отдельную посуду и получили 99,8%
очищенный грунт. Состав грунта проверено с ТОО «ТандемЭко».
Рисунок 6. – Схематичный обзор лабораторной работы №1.
Изучая весь процесс моющего раствора
и основываясь на проведенную практику, я предлагаю нижеследующую
технологическую схему на рисунке 7 для дальнейшей обработки твердых
нефтеотходов. Технологическая схема для утилизации твердых нефтеотходов
предназначена для отмывки загрязненных нефтепродуктами грунтов а также для
переработки нефтешламов и донных резервуарных отложений. При этом базовым
моющим раствором является водный раствор самоочищающегося моющего "О-БИС".
1-резервуар с чистым раствором "О-БИС";
2-ёмкость для загрязненного грунта; 3-резервуар для отмывки грунта; 4-резервуар
для отмытых нефтепродуктов; 5-баллон со сжатым воздухом для барботажа моющего
раствора "О-БИС" и грунта;
6-электродвигатель; 7-редуктор; 8-центробежный насос; 9-шнек; 10-люк для
выгрузки отмытого грунта; 11-змеевики подогрева моющего раствора.
Рисунок 7. - Технологическая схема для утилизации твердых
нефтеотходов с моющим раствором «О-БИС».
Переработка (отмывка) осуществляется
смешиванием загрязненного грунта или нефтеотхода с моющим раствором в объемном
соотношении 1:(2-3) и интенсивном перемешивании этой смеси при температуре
45-55°С. Время перемешивания в зависимости от степени загрязнения и вида
отмываемого нефтепродукта может составлять от 10 до 30 минут. После
перемешивания смесь отстаивается до расслоения фаз грунт - моющий раствор -
нефтепродукт. Нефтепродукт отделяется методом декантации или откачкой в
закрытую емкость и используется в дальнейшем по назначению. Затем сливается в
резервную емкость моющий раствор "О-БИС", который многократно
используется для отмывки следующих партий грунта или нефтеотходов. Грунт после
отделения жидких фаз может дополнительно промываться водой, после чего
возвращается в природооборот. Расход моющего раствора определяется его потерями
при смачивании отмываемого грунта и составляет 10-15 % от объема последнего.
При дополнительной отмывке грунта водой, и после отделения от нее
нефтепродукта, вода может быть использована для приготовления моющего раствора.
Таким образом, мы имеем бессточную технологию, при которой не производятся
сбросы в канализацию или водоем.
Лишь для высоковязких масел, смазок,
нефтей и застарелых загрязнений требуется повышение температуры до 65...800
С.. В отличие от традиционных моющих
средств, образующих с углеводородами устойчивые эмульсии для полного
расслаивания которых требуется много часов, технические моющие средства серии
«О-БИС» обеспечивают достаточно полное разделение водных и углеводородных сред уже через 10…20 минут.
Подводя итог всему вышесказанному,
можно сказать, что несмотря в длительность изучения настоящей проблемы,
утилизация и переработка отходов промышленности будет ввести в должном уровне.
В данной работе изложены научно
обоснованные эколого-экономические и технологические результаты, которые
обеспечивают решение прикладных задач по моделированию методов утилизации
нефтеотходов на месторождение региона. Основные результаты, практические выводы
и рекомендации заключаются в следующем:
а) Определены
все критерии установки УЗГ – 1МГ, и установлены повышенные нагрузки на
окружающую среду, как выбросы в большом объеме, нересурсосбережение, грунт,
потерявший свой плодородной слой и т.д.
б) Лабораторным
экспериментом показана возможность получения потерявшие нефтепродукты обратно и
чистый грунт, сохранявший свое химическое свойство.
в) Предложены
моделированные методы утилизации нефтеотходов по снижению, также по сокращению.
Все технологий основаны на методы рециркуляции, вторичному использованию,
ресурсосбережению, малоотходную и безотходную технологию.
г) Внедрение
в производство новую технологию с помощью моющего средства «О-БИС», также
вторичное использование золы и шлаков уменьшают негативного воздействия отходов
промышленности на природу.
Литература:
1.
"Экологический
кодекс Республики Казахстан" от 9 января 2007 года № 212-III (с изменением
по состоянию на 23.06.09г.) г. Алматы, TOO «Издательство LEM», 2009, 210с.
2.
Проект
нормативов обращения с отходами филиала компании «Buzachi
Operating Ltd.»
на 2009-2010 гг – 1том.
3.
Проект
нормативов обращения с отходами филиала компании «Buzachi
Operating Ltd.»
на 2009-2010 гг – 2том.
4.
Поташников
Ю.М. Утилизация отходов производства и потребления Учебное пособие. – Тверь.:
Издательство ТГТУ, 2004.– 107 с.
5.
Хмельницкий А.Г.
Использование вторичных материальных ресурсов в качестве сырья
для промышленности //
Муниципальные и промышленные
отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки
– аналитические обзоры.
Новосибирск, 1995, 352 с.
6.
Матвеев
Е.Е. Антропогенные загрязнения почвенного покрова г.Майкоп 1997, 68 с.
7.
Умбетова
Ш.М. Техногенные отходы предприятий и пути их вторичной переработки, Москва
1999, 339 с.
8.
Бирюкова
О.Н., Орлов Д.С. Органические соединения и оксиды углерода в почве и биосфере
// Почвоведение, 2001, №2. 180-191с.
9.
http//ru.wikipedia.org/wiki/Почвовед
10.
Габбасова
И.М.; Сулейманов Р.Р.; Ситдиков Р.Н. Способ очистки почв от нефтяных
загрязнений, 1997, 278-282 с.
11.
Жаров
О.А. и др. Соврeмeнныe Российскиe тeхнологии, том 2. Тeхнологии и оборудованиe
для пeрeработки и утилизации нeфтeсодeржащих отходов и нeфтeшламов. Справочник.
Эколайн. Ярославль, 2003.
12.
Наркевич
И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов технологии органических
веществ. М.: Химия, 1984. 314-315с.
13.
Проблемы
размещения и утилизации отходов в газовой промышленности. Материалы
научно-технического совета ОАО "Газпром", Оренбург, 6-9 июня 2001г.
Тома 1 и 2.
14.
www.sep.debryansk.ru/uzg.htm
15.
Паспорт установки «УЗГ-1МГ».
16.
Назарова Г.Д. Использование установок «Форсаж» для
обезвреживания отходов при сервисном обслуживании автотранспорта в условиях
Якутии. В., науч. сотрудник ФГНУ ИПЭС, г. Якутск
2009, 31с.
17.
Паспорт установки «Форсаж-2М»
18.
Сергеев В. А., Шулаева Р. В., Луцук Н. Г. // Экологические работы
на месторождениях нефти Тимано-Печорской провинции. Состояние и перспективы :
Вторая научно-практическая конференция, Усинск Материалы конференции. -
Сыктывкар, 2002, 9-13 сент., 2002, с. 50-54.
19.
ГОСТ 30491-97 "Смеси
органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и
аэродромного строительства. Технические условия"
20.
Цветков
О.Б. Холодильные агенты. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2004. – 216 с.
21.
Phillips D. «The truth of
ecology» 1997. – 67c.
22.
www.climate.uz/section.scm?sectionId=4318&contentId=4365
Арустамов
Э.А. Безопасность жизнедеятельности. М. Дашков, 2000, 304с