книги / Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и газа

3.2. САНИТАРНЫЙ КОНТРОЛЬ И НОРМИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ

Контроль за санитарным состоянием почвы включает проведе­ ние санитарно-физико-химических, санитарно-энтомологических,

полагает установление таких концентраций, при которых содер­ жание вредных веществ в контактирующих средах не превыша­ ет ПДК для водоема и воздуха, а в выращиваемых культурах— допустимых остаточных количеств. В соответствии с методичес­ кими рекомендациями нормирование включает три основных направления исследований. Первое направление — определение максимально допустимой концентрации вещества в почве с точки зрения его токсикологического действия на человека. Эта концентрация должна гарантировать накопление вещества в выращиваемых культурах не выше допустимого остаточного количества, а попадание его в воздушную среду и грунтовые воды — не выше ПДК. Второе направление — установление ор­ ганолептических свойств растений, выращиваемых на данной почве, а также воды и атмосферного воздуха. Третье направле­ ние— изучение характера и интенсивности действия вещества на процессы самоочищения, протекающие в почве.

Из найденных пороговых концентраций выбирают наимень­ шую, которую и принимают как предельно допустимую. Иссле­ дования проводят в лабораторных условиях с модельными поч­ вами и растениями, а полученные результаты уточняют в поле­

опасные, 3 — мало опасные. Класс опасности определяют не ме­ нее чем по трем показателям в соответствии с ГОСТ 17.4.1.02— 83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических ве­ ществ для контроля загрязнения».

3.3. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ И ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Нефтяные шламы — основные отходы нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Они образуются в процессе очистки нефтесодержащих сточных вод на очистных сооружени­ ях НПЗ (песколовках, нефтеловушках, прудах дополнительного отстаивания, буферных прудах, при флотационной очистке), а также в системе оборотного водоснабжения и при чистке ре­ зервуаров. Основное количество шламов приходится на флота­ торы (35—45%) и нефтеловушки (25—30%). Шламы представ­ ляют собой тяжелые нефтяные остатки, содержащие в среднем (по массе) 10—56% нефтепродуктов, 30—85% воды, 1,3—46% твердых примесей. Их выход составляет примерно 0,007 т на

1т перерабатываемой нефти.

Втабл. 13 приведен состав нефтяных шламов, образовав­ шихся на различных стадиях очистки сточных вод. Состав неф­ тяного шлама, хранящегося в шламонакопителях в течение не­ скольких лет, отличается от состава свежевыпавшего. Нефтя­ ной шлам, образующийся в резервуарах для хранения нефти,

по составу и свойствам также отличается от нефтяного шлама очистных сооружений.

При хранении нефтяного шлама в шламонакопителях и по­ полнении их новыми порциями шлама происходит естественное его перемешивание и отстой. При поступлении очередного коли­ чества шлама в результате перемешивания нарушается услов­ ное равновесие системы. Система постепенно достигает прежне­ го равновесия, но степень обводнения осадка возрастает и вследствие этого увеличивается его объем. В то же время в ре­ зультате продолжительного хранения и протекающих при этом

средний — осветленная вода, загрязненная нефтепродуктам» и взвешенными частицами;

нижний — донный осадок, состоящий на 70% из твердой фа­ зы, пропитанной нефтепродуктами (до 5—10%) и водой (до 25%); содержание нефтепродуктов относительно постоянное, количество механических примесей растет с глубиной.

Шламонакопители, представляющие собой открытые земель­ ные емкости, занимают большие территории, пожароопасны, яв­ ляются источником загрязнения окружающей среды вследствие испарения нефтепродуктов и опасности проникновения их в грунтовые воды, поэтому обезвреживание и утилизация нефтя­ ных шламов является острейшей проблемой.

В настоящее время применяют следующие методы обезвре­ живания и переработки нефтяных шламов в смеси с избыточ­ ным активным илом, который предварительно коагулируют и обезвоживают на барабанных вакуум-фильтрах:

сжигание нефтяных шламов в виде водных эмульсий и ути­ лизация выделяющегося тепла;

обезвоживание и сушка нефтяных шламов с возвратом неф­ тепродуктов в производство;

переработка нефтяных шламов в газ и парогаз.

3.3.1. Сжигание нефтяных шламов

Это самый распространенный, наиболее простой, надежный и: малоотходный метод их утилизации и обезвреживания. Шламы сжигают в печах различной конструкции: с кипящим или пен­ ным слоем, барабанных вращающихся, камерных, циклонных топках, многоподовых и др.

Печи с кипящим слоем используют для сжигания нефтяных шламов, содержащих не более 20% твердых примесей. Однако в связи с рядом конструктивных недостатков, отсутствием узла подготовки шлама, несовершенством системы контроля и авто­ матики эти печи работают по типу камерных.

За рубежом, например на заводах ФРГ, печи с кипящим слоем освоены. Схема установки по сжиганию нефтяных шла­ мов в печи с кипящим слоем производительностью 700 кг/ч при­ ведена на рис. 40.

Исходный нефтяной шлам поступает в печь кипящего слоя, где его сжигают в токе поступающего воздуха. В качестве теп­ лоносителя для повышения эффективности сжигания применя­ ют кварцевый песок фракции 2—3 мм. При использовании неф­

подогретый воздух. При сжигании высококалорийного шлама кипящий слой охлаждают. Дымовые газы отдают свое тепло холодному воздуху, поступающему на сжигание, и после очи­ стки от золы дымососом их выбрасывают через дымовую трубу.

ж

слоем:

При их строительстве требуется очень высокое качество сборки и монтажа футеровки, не допускаются колебания температуры, частые остановки печи. Для этих печей характерны высокие капитальные и эксплуатационные затраты, низкая удельная тепловая и весовая нагрузки топочного объема, эрозия.

Все вращающиеся барабанные печи, построенные на ряде отечественных заводов, до сих пор не освоены из-за недостат­ ков, выявленных в процессе пуска. Изучается возможность ис­ пользования барабанных печей для сжигания нефтяного шлама в состоянии кека, но технология доведения жидкого шлама до состояния кека пока не освоена.

Схема установки для сжигания нефтяных шламов во вра­ щающихся барабанных печах приведена на рис. 41. Из емкос­ тей нефтяной шлам, компримированный воздухом, подают в разогретую вращающуюся футерованную печь. В передней (по направлению движения шлама) части печи происходят ис­ парение из шлама воды и газификация содержащихся в нем нефтепродуктов, в средней части — сжигание горючих компо­ нентов шлама. Образующаяся при сжигании зола поступает в камеру дожита, где за счет тепла разогретой дополнительной горелкой футеровки происходит окончательный дожиг горючих твердых частиц и газов, выходящих из печи. Из камеры дожига дымовые газы выбрасывают через дымовую трубу.

Камерные печи. В печах коробчатого типа подаваемый неф­

тяной шлам распыливают ротационной форсункой и сжигают.

Рис. 41. Схема установки сжигания нефтяного шлама во вращающейся печи барабанного типа:

/ — камера дожигания; 2 — барабанная печь; 3 — емкости для шлама; 4 — вентилятор; / — дымовые газы; // — воздух; I I I — нефтяной шлам; I V — зола

Для горения и распиливания подают воздух, нагретый до 250 °С. Дымовые газы охлаждают в скруббере водой до 300—- 400 °С и направляют в батарейные циклоны для очистки от пы­ ли, затем они отдают свое тепло холодному воздуху и дымо­ сосом через дымовую трубу их сбрасывают в атмосферу. Обра­ зующуюся золу удаляют пневмосистемой. Эти печи наиболее надежны для сжигания нефтяных шламов, но опыт их эксплуа­ тации выявил ряд конструктивных недостатков.

Схема установки сжигания нефтяного шлама в смеси с ак­ тивным илом приведена на рис. 42. Предварительно подготов­ ленную смесь сжигают в вертикальной цилиндрической печи, оборудованной тремя ротационными форсунками. Воздуходув­ кой на форсунки подают воздух. Рабочая температура в печи 900—1200 °С. Температура уходящих дымовых газов 650— 700 °С, для ее поддержания в печи предусмотрено водяное оро­ шение дымовых газов через форсунки тонкого распыла. Дымо­ вые газы поступают в пылеосадительную камеру, где частично улавливаются зола и пыль. Очищенные газы подают в котелутилизатор, где за счет тепла дымовых газов вырабатывается водяной пар. Отдав тепло, дымовые газы окончательно очища­ ются в батарейных циклонах, и через трубу их выбрасывают в атмосферу. Через специальное устройство в нижней части печи раз в смену выгружают золу. По мере накопления золу удаля­ ют также из пылеосадительной камеры и циклонов в контейне­ ры, установленные на тележках.

При термическом обезвреживании смеси нефтяных шламов и избыточного активного ила состав шламов должен быть по­ стоянным: около 25% нефтепродуктов, примерно 10% механи­ ческих примесей, почти 65% воды.

Наиболее надежны камерные печи вертикального и короб­ чатого типа с ротационными форсунками. В них можно полу­ чать водяной пар. Однако тепло дымовых газов на заводах от­ расли пока не используют. Впервые это планируется реализо­ вать на Ачинском НПЗ. Из различных устройств и горелок,

Рис. 43. Схема установки по переработке нефтяных шламов:

/ — накопитель нефтяного шлама; 2 — механический фильтр; 3 — эжектор; 4 — гидроцнклон; 5 — декантатор; 6 — транспортер; 7 — бункер-накопитель механических примесей; 8 — промежуточный резервуар; 9 — самоочищающийся фильтр; 1 0 — сепараторы; // — холо­ дильник; / — механические примеси; // — вода; /// — очищенная нефть

3.3.3. Переработка нефтяного шлама на газ и парогаз

Переработка нефтяного шлама позволяет повысить коэффициент использования нефти. При газификации нефтяных шламов вода, равномерно распределенная в нефтепродуктах, служит актив­ ной химической средой: при термической переработке шламов она взаимодействует с топливом более эффективно, чем пар, применяемый в таких процессах. Кроме того, в процессе гази­ фикации жидкого топлива значительно снижается сажеобразование. Однако для промышленной реализации процесса газифи­ кации нефтяного шлама требуются большие капитальные за­ траты, что сдерживает его широкое применение.

Твердые нефтяные отходы (шламы и нефтяную грязь) мож­ но использовать для приготовления диспергированных активи­ рованных эмульсионных топливных смесей после обработки в универсальных дезинтеграторах-активаторах, в которых одно­ временно осуществляются диспергирование, смешение и актива­ ция компонентов смеси с изменением их отдельных физико-хи­ мических свойств. Некоторые шламы можно использовать в ка­ честве котельного топлива непосредственно или в смеси с то­ почным мазутом.

Рис. 44. Способы переработки осадков сточных вод

3.3.4. Способы переработки осадков сточных вод

На‘ очистных сооружениях химических и нефтехимических за­ водов скапливается большое количество осадков, содержащих органические, неорганические соединения и их смеси. Наиболь­ шее количество осадков образуется при биохимической очистке сточных вод. В зависимости от состава осадки сточных вод под­ вергают непосредственной утилизации, переработке, хранению в почве или специальных сооружениях. Основные способы пере­ работки осадков — уплотнение, обезвоживание и кондициониро­ вание с последующей ликвидацией или утилизацией (рис. 44).

В последние годы разработана технология совместного обез­ вреживания и переработки осадка сточных вод и твердых быто­ вых отходов, что позволяет обогатить компост разнообразной микрофлорой и микроэлементами и поддерживать биотермический процесс в оптимальном режиме. Для обезвреживания от болезнетворных микроорганизмов, яиц гельминтов, личинок мух массу нагревают до 60—70 °С.