Способ хранения нефтяных отходов в природном или искусственном амбаре

Способ хранения нефтяных отходов в природном или искусственном амбаре

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Способ осуществляют путем заполнения амбара нефтяными отходами и их последующего хранения, при этом после заполнения амбара нефтяными отходами на их свободную поверхность наносят слой защитного вещества, представляющего собой предварительно разогретый до температуры , превышающей на 16-25°С температуру его размягчения, нефтяной битум. Температура размягчения битума на 40-55°С выше максимальной летней температуры места расположения амбара, а толщина указанного слоя составляет 1 -5 см. В качестве защитного вещества используют продукт жидкофазного окисления содержимого амбара. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 65 G 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889042/03 (22) 20.08.90 (46) 15.01.93. Бюл. N 2 (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Тенгизнефтегаз" (72) А.С.Антошкин (56) Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. М.: Недра, 1982, с.133, 221.

Патент США М 4618282, кл. В 65 G 5/00, опублик, 1980. (54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ В ПРИРОДНОМ ИЛИ ИСКУССТВЕННОМ АМБАРЕ

Изобретение относится к области хранения нефтяных отходов и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, Известен способ хранения нефтяных отходов в природных или исскуственных впадинах (амбарах) без какой либо защиты поверхности хранимого вещества. Этот способ широко распространен в практике нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, Несомненно, подобное хранение наносит вред окружающей природной среде, например, из-за гибели водоплавающих птиц при попадании в амбар.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предполагаемому изобретению является способ хранения нефтяных отходов, состоящий в заполнении ими природных ими исскуственных амбаров, нанесении на поверх„„5U„„1787873 А1 (57) Способ осуществляют путем заполнения амбара нефтяными отходами и их последующего хранения, при этом после заполнения амбара нефтяными отходами на их свободную поверхность наносят слой защитного вещества, представляющего собой предварительно разогретый до температуры, превышающей на 16-25 С температуру его размягчения, нефтяной битум. Температура размягчения битума на 40 — 55 С выше максимальной летней температуры места расположения амбара, а толщина указанного слоя составляет 1 — 5 см. В качестве защитного вещества используют продукт жидкофазного окисления содержимого амбара. 1 з.п,ф-лы, 3 табл. ность слоя защитного вещества и последующем содержании отходбв с защитным веществом в амбаре.

° и

Недостатком указанного способа является относительно низкая эффективность Ср хранения из-за слабого защитного действия слоя, наносимого на поверхность нефтеотходов, а также относительно высокие затраты на его создание.

Целью изобретения является повыше- 4 ние эффективности хранения нефтеотходов за счет улучшения охраны окружающей среды при снижении затрат на это, Поставленная цель достигается тем, что в способе хранения нефтяных отходов в природном или исскуственном амбаре, включающем заполнение амбара нефтяными отходами, нанесение на их поверхность слоя защитного вещества и последующее содержание отходов с защитным веществом, предварительно определяют макси1787873 мальную летнюю температуру в месте расположения амбара, а в качестве защитного вещества наносят нефтяной битум с температурой размягчения на 40 — 55 С выше максимальной летней температуры, при этом перед нанесением битум нагревают до температуры выше температуры его размягчения на 15 — 25 С, а толщину слоя выдерживаюгт равной 1 — 5 см. Поставленная цель достигается также и тем, что в способе хранения нефтяных отходов в качестве защитного вещества используют продукт жидкофазного окисления содержимого амбара.

Определение максимальной летней температуры в месте расположения амбара служит целям подбора температурно-механических свойств наносимого на поверхность нефтеотходов защитного слоя, Нанесение на поверхность нефтяного амбара слоя защитного вещества, обладающего достаточной прочностью во всем температурйом интервале применения, предотвращает попадание в амбар водоплавающей птицы, мелких животных, насекомых" и их последующую гибель, Определенные температурные свойства этого вещества — температура размягчения на 40 — 50 С выше максимальной летней температуры места расположения амбара, необходимы для создания надежного защитного слоя при высоких температурах, которые летом могут достигать 40 — 50 С.

Кроме того в условиях нахождения амбара под воздействием солнечной радиации температура на поверхности защитного покрытия может быть на 30 — 40 С выше температуры окружающей среды, В этих условиях защитное покрытие должно надежно изолировать содержимое амбара от окружающей природной среды, иными словами сохранять достаточную прочность для предотвращения случайного попадания птиц и животных в амбар, Нижняя граница указанной температуры обусловлена необходимостью запаса термопрочности при воздействии солнечной радиации, верхняя — экономическими соображениями, В этом случае в расчет следует принимать условия минимальной достаточности, Кроме того, при выборе температуры размягчения защитного вещества необходимо . учитывать приведенные далее доводы о непривышении выше 100 С температуры его разогрева.

Предварительный разогрев защитного вещества до температуры, превышающей его температуру размягчения на 15 — 25 С, обеспечивает равномерность расп ределения защитного вещества по поверхностй амбара, что гарантирует надежность защит30

40

50 вень с размерами 500х500х200 (мм), который в условиях примера представляет собой шламохранилище. Противень располагали в климатической камере, Максимальная лет55 няя температура в районе м/р Кара-Арна составляет 42 С. На поверхность шламохранилища наносили разогретый слой защитного вещества толщиной Н, которую определяли расчетным путем из соображений равномерности распределения защит5

20 ной пленки. Верхний и нижний пределы температуры предварительного разогрева защитного вещества оЬусловлены следующими соображениями. Нижний — достаточной текучестью при данной температуре, которая обеспечит равномерность распределения защитного вещества по поверхности.

Верхний — необходимостью предотвращения образования большого количества паров воды при распределении разогретого защитного вещества по поверхности нефтяного амбара. Как известно, нефтяной шлам может содержать значительное количество воды, Нанесение на его поверхность черезмерно разогретого (выше 100 С) вещества приведет к образованию паров воды и как следствие, нарушению целостности защитной плен ки, Это снизит за щитн ы и эффект.

Определенная толщина защитного вещества на поверхности амбара (1 — 5 см) обусловлена с одной стороны необходимостью создания надежного и долговечного слоя, способного противостоять нагрузке при случайном попадании на поверхность водоплавающей птицы, а с др. — экономическими соображениями. Чрезмерная толщина слоя практически не влияет на надежность и долговечность защитного эффекта, но требует повышенных затрат.

Применение в качестве защитного вещества продукта жидкофазного окисления содержимого нефтяного амбара, во-первых, целесообразно по причине доступности необходимого продукта, т.е, из экономических соображений, во-вторых, следует учитывать и экологические соображения, которые выдвигаются на первый план при полной ликвидации нефтяного амбара (такова конечная цель всех способов утилизации нефтешламов). При этом слой защитного вещества легко можно будет использовать для целей строительства.

Пример 1. Нефтяной шлам.месторождения Кара-Арна (Западный Казахстан), имеющий плотность при 20 С вЂ” 984 кг/куб.ч; вязкость при 50 С вЂ” 67 сСт и содержащий; 8,6 мас.% воды; 6,4 мас.% мех.примесей; 4,9 Mac,% асфальтенов и 30,9 мас,% смол, поместили на металлический проти1787873 ного вещества по всей поверхности шламохранилища (см, формулу), H=m/px s, где m — масса нанесенного защитного вещества; 5 р — плотность защитного вещества;

s — поверхность шламохранилища, По истечении некоторого времени, достаточного для остывания нанесенной защитной пленки до окружающей 10 температуры (t0), проводили оценку ее мех. прочности для определения защитного эффекта. Мех, прочность поверхностной пленки оценивали по ее способности выдерживать максимальноедавление поме- 15 щенного на поверхность тела в течение 5 сек. Максимальное давление определяли следующим образом, На поверхность шламохранилища помещали металический цилиндр(1), имеющий определенный вес (G1) 20 и площадь опоры (S) и выдерживали в течение 5 сек. Если цилиндр не проваливался, то его заменяли на др. с параметрами G2, S (G2 > G1). Так продолжалось до тех пор пока очередной (1) цилиндр не проваливался в 25 шламохранилище. За максимальное давление, принимали давление, вычисляемое по формуле:

P(max) = G(i-1)/S.

Покрытия с P(max) > 50 кПа считались 30 обладающими достаточной мех. прочностью для обеспечения защитного эффекта.

Эта величина выбиралась из соображений достаточности мех. прочности защитной пленки кратковременного (< 5 с.) пребыва- 35 ния водоплавающей птицы (средний вес < 5 кг, площадь опоры 10 см ) на поверхности

2 шламохранилища.

В качестве защитного вещества использовали гудрон Гурьевского НПЗ с темпера- 40 турой размягчения (Тразм.) 77, 82 и 92 C (превышение на 35, 40 и 50 С над максимальной летней температурой места расположения амбара). Перед нанесением гудрон разогревали до температуры (Тразогр,) на 45

15 С превышающей Тразм.

В табл.1 приведены результаты определения максимального давления тела, помещенного на поверхность защитной пленки при различных ее толщинах (Н) и окружаю- 50 щих температурах (т0), Из представленных данных видно следующее.

Во-первых, при увеличении слоя защитного вещества с Тразм. = 77 С (на 35 С 55 больше максимальной летней температуры) с 1 до 6 см на поверхности шламохранилища Рмах не достигает необходимого разрешенного уровня в 50 кПа, позволяющего достигнуть защитный эффект при возможной температуре поверхности летом. Вовторых, подобное увеличение слоя для гудрона с Тразм. = 82 С (на 40 С > 42 С) дает защитный эффект в летних условиях при толщине в 5 см, следовательно, дальнейшее увеличение толщины слоя нецелесообразно из экономических соображений. И в-третьих, использование гудрона с Тразм. = 92 С (на 50 С > 42 С) не позволяет достигнуть равномерного распределения разогретого вещества (Тразогр. = 107 С) по поверхности из-за вскипания воды и, следовательно, достигнуть максимальный защитный эффект.

Снижение температуры разогрева для последнего образца также не позволяет достигнуть защитный эффект (см. пример 2).

Пример 2. В условиях примера 1 проводили определение Pmax для слоя защитного вещества (Тразм. = 82 С) толщиной

Н = 4 см и меняющейся температуре его предварительного разогрева "в 4-х точках шламохранилища при температуре окружающей среды 40 С, Результаты приведены в табл.2.

Изменение температуры предварительного разогрева защитного вещества перед нанесением на зеркало шламохранилища влияет на его распределение по поверхности. Недостаточный разогрев не позволяет добиться желаемого защитного эффекта по всей поверхности шламохранилища из-за невозможности равномерного распределения защитного вещества по причине низкой его текучести и быстрого застывания в точке нанесения. Поэтому в некоторых точках шламохранилища(например, в 1) эффектдостигается, а в некоторых (2, 3, 4) — нет, Лишь при нагреве защитного вещества до температуры, превышающей его температуру размягчения на 15 С во всех точках достигается необходимый защитный эффект.

Разогрев защитного вещества выше температуры 120 С не позволяет добиться его равномерного распределения из-за черезмерного парообразования в месте нанесения, В результате происходит потеря сплошности покрытия и, следовательно, наблюдается ненадежный защитный эффект.

Именно, поэтому для температуры нагрева вещества 107 С в точке 2 и 112 С в точках 1, 2 и 4 получены низкие значения максимального давления помещенного на слой тела.

Пример 3. В условиях примера 1 в качестве защитного вещества использовали продукт жидкофазного окисления содержимого шламохранилища — нефтяного шлама месторождения Кара-Арна. Причем его окисление проводили таким образом, чтобы в результате получить битум с заданной тем1787873

45

55 пературой размягчения, После нанесения указанного вещества на поверхность шламохранилища определяли максимальное давление тела на слой в нескольких точках.

3а показатель характеризующий защитные свойства поверхностной пленки,принимали максимальное значение Рмах из всех полученных,см. табл.3). Толщина защитного слоя составляла 5 см, температура предварительного разогрева 100 С.

Недостаточная температура размягчения защитного вещества при повышенной температуре окружающей среды не позволяет достичь ожидаемый защитный эффект из-за снижения механической прочности покрытия. Чрезмерная температура размягчения не дает результата по причине невозможности равномерного нанесения вещества по всей поверхности шламохранилища, В результате достигаемый эффект не надежен.

Таким образом, организация хранения нефтяных отходов в открытых амбарах в соответствии с предлагаемым способом позволит решить экологическую задачу защиты водоплавающей птицы и мелких животных от гибели в шламохранилищах при снижении затрат на это. Подбор определенных параметров защитного вещества, а также условий его нанесения обеспечивает надежность защитного эффекта. Использование в качестве защитного вещества продукта жидкофазного окисления содержимого амбара способствует рациональному решению задачи полной ликвидации шламохранилища. Следствием изложенного будет повышение экологиче5 ской безопасности и защита окружающей среды от вредных факторов нефтедобычи и нефтепереработки.

Формула изобретения

1. Способ хранения нефтяных отходов в

10 природном или искусственном амбаре, включающий заполнение амбара нефтяными отходами, нанесение на их поверхность слоя защитного вещества и последующее содержание отходов с защитным вещест15 вом в амбаре, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности хранения за счет улучшения охраны окружающей среды при снижении затрат на это, предварительно определяют максимальную лет20 нюю температуру в месте расположения амбара, а в качестве защитного вещества наносят нефтяной битум с температурой размягчения на 40 — 55 С выше максимальной летней температуры, при этом перед

25 нанесением битум нагревают до температуры выше температуры его размягчения на

15 — 25 С, а толщину слоя выдерживают равной 1 — 5 см.

2. Способ по п.1, отличающийся

30 тем, что в качестве защитного вещества используют продукт жидкофазного окисления содержимого амбара.

1787873

Таблица 1

Максимальное давление тела на поверхности шламохранилища

Максимальное давление тела (кПа) при окружающей темпе а е t0 С

Н,см

60

70*

30

22

< 0,1

< 0,1

0,5

24

0,5

< 0,1

Из-за вскипания воды при нанесении слой не регулярный

107

92

18

29

0,4

1,0

82

23

1,5

Из-за вскипания воды при нанесении слой не регулярный

107

3,0

92

29

55

97

63

32

Из-за вскипания воды при нанесении слой не регулярный

107

92

88

61

32

5,0

97

89

52

68

Из-за вскипания воды при нанесении слой не регулярный

107

92

118

100

52

112

6,0

97

122

119

102

Из-за вскипания воды и"и нанесении слой не регулярный

107

* Возможна летом при воздействии на поверхность амбара солнечной радиации.

Тразм., Тразогр„

oC oC

44

1787873

Таблица 2

Максимальное давление тела на поверхности в 4-х точках

Таблица 3

Максимальное значение Pmax в нескольких точках шламохранилища при использовании в качестве защитного вещества битума из нефтяного шлама

Составитель А. Антошкин

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Заказ 42 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101