Способ получения вторичного топлива из нефтесодержащих отходов и установка для его реализации

Способ получения вторичного топлива из нефтесодержащих отходов и установка для его реализации

Реферат

Изобретение относится к способам и установкам для утилизации нефтесодержащих отходов, получаемых в результате отмывки емкостей для хранения нефтепродуктов с целью получения вторичного топлива.

Известен способ очистки поверхностей от жидких углеводородов [1], заключающийся в том, что для очистки в качестве моющего средства используют состав, содержащий, мас.%: один или несколько ПАВ 5,0-12,0, электролит 1,0-8,0 и кальцинированную соду - до 100,0, либо состав с указанными компонентами с замещением 2,0-8,0 мас.% кальцинированной соды, ингибитором коррозии, моющий раствор приготавливают растворением моющего средства в нагретой до 20-60°С воде с концентрацией моющего средства в растворе 1,0-3,5%, поддерживают температуру моющего раствора 20-65°С, смесь моющего раствора и отмытых углеводородов откачивают в тот же резервуар, из которого тот же раствор подают в зону промывки, и в этом же резервуаре осуществляют отстой отмытых углеводородов.

Недостаток способа в том, что предложенный моющий состав недостаточно эффективен для отмывки и плохо отстаивается от отмытых нефтепродуктов.

Известно моющее средство [2], включающее сульфонаты натрия, этоксилированные нонифенолы (1-20%). В качестве дополнительного ПАВ оно содержит оксид алкилдеметиламина (0,1-10%), а в качестве сульфонатов натрия применены алкиларилсульфонаты натрия (0,5-10%), вода остальное.

Недостаток состава в трудности выделения из него полезных продуктов - углеводородного топлива.

Известна деэмульгирующая композиция для обезвоживания и обезжиривания водонефтяных эмульсий [3], которая позволяет ускорить процесс расслоения воды и нефтепродуктов. Она включает поверхностно-активное вещество (ПАВ) и растворитель. В качестве ПАВ используются водоразводимые алкилбензолсульфонаты (кислый гудрон), маслорастворимый алкилбензолсульфонат кальция, где алкил более С₃₀ (ПМС-А), или оксиэтилированный алкилфенол, где алкил C₈-С₉ и число этиленоксидных звеньев 4 или 6.

В качестве растворителя композиция содержит вещество - смесь денормализата с ароматическими соединениями, полученными при производстве О- и П-ксиолов после отбора целевых продуктов и содержащими в основном ксилол, кумолы, этилтолуол, метил и бутилбензолы с массовым отношением денормализат : ароматика, равным 2:1. Массовое отношение ПАВ : растворитель равно 1:1.

Задачей, решаемой предложенным изобретением, является наряду с повышением моющих свойств раствора улучшение отделения полезных примесей (углеводородного топлива) из загрязненного водного раствора с сохранением моющих свойств раствора.

Для удаления загрязнений с поверхности необходимо прежде всего снизить поверхностное натяжение воды. Это достигается введением небольших количеств ПАВ - поверхностно-активных веществ.

Но не все ПАВ обладают моющим действием. Необходимо, чтобы ПАВ было коллоидным. Коллоидными называются такие ПАВ, молекулы которых способны образовывать в растворе мицеллы, т.е. агрегаты из десятков и даже сотен молекул ПАВ. К коллоидным относятся такие ПАВ, которые имеют в своей структуре полярную водосовместимую группу, а в гидрофобном углеводородном радикале содержат не менее 10 метиленовых групп, например алкилбензолсульфонат кальция ПМС-А или неионогенный ПАВ ОП-10.

Особенностью коллоидных ПАВ является то, что они находятся в трех состояниях, между которыми существует динамическое равновесие: часть молекул адсорбируется на границе раздела жидкости с газом или твердым телом, часть находится в растворе и часть в виде мицелл, формирующих дисперсную фазу.

Адсорбционный слой характеризует поверхностные свойства молекул ПАВ, а мицеллы - их объемные свойства. Связь между поверхностными и объемными свойствами определяется концентрацией ПАВ. По мере роста концентрата ПАВ поверхностное натяжение снижается до тех пор, пока не сформируется адсорбционный монослой молекул ПАВ. После насыщения он не в состоянии воспринимать новые молекулы ПАВ. Дальнейшее увеличение концентрата ПАВ приводит к образованию мицелл.

Водные растворы коллоидных ПАВ обладают моющим действием, которое представляет собой сложный коллоидно-химический процесс, включающий в себя несколько последовательных стадий.

На 1-й стадии адсорбция ПАВ на поверхности загрязнений снижает поверхностное натяжение воды и улучшает их смачиваемость путем образования сорбционной оболочки. В результате между частицами загрязнений и поверхностью возникает сила отталкивания, обусловленная расклинивающим давлением тонких слоев жидкости и электростатическми силами. Это приводит к снижению адгезии загрязнений и утрате их связи с поверхностью. Кроме того, это приводит также к снижению энергии когезии между частичками загрязнений и, как следствие, к их дроблению.

На 2-й стадии происходит дальнейшее дробление загрязнений и перевод их в раствор за счет молекул ПАВ в растворенном состоянии.

На 3-й стадии происходит поглощение мелких оторванных от поверхности загрязнений мицеллами, что обеспечивает им коллоидную защиту и предотвращает их оседание на обрабатываемую поверхность. Такой процесс перевода а раствор веществ, обычно не растворимых в воде (бензин, керосин, жиры), называется солюбилизацией.

Таким образом, моющее действие коллоидных ПАВ обусловлено их эмульгирующей, суспендирующей и пенообразоующей способностью, поскольку ценообразование также способствует удержанию оторванных от поверхности частиц загрязнений.

В процессе отмывки лимитирующей стадией является процесс десорбции дробления загрязнений. Для усиления моющего действия коллоидных ПАВ в их водные растворы вводят различные активные добавки, интенсифицирующие моющее действие. Это могут быть различные кислоты или основания, окислители или восстановители, комплексоны, ингибиторы коррозии, диспергаторы, регуляторы рН раствора, защитные коллоиды, электролиты смачиватели и др.

Предлагаемое моющее средство представляет собой концентрировнный водный раствор неионогенного поверхностно-активного вещества на основе алифатического оксиэтилированного двухатомного спирта и технологических добавок, например, в виде метасиликата натрия, пирофосфата натрия.

Для быстрого и полного разделения отработанного моющего состава от загрязнений, для его возврата необходимы специальные добавки для дестабилизации образовавшейся эмульсии. Эти добавки должны быть более поверхностно активны, чем используемые в моющем составе ПАВ. Действие добавок приводит к разрушению адсорбционного слоя ПАВ на поверхности частиц загрязнений, дестабилизации дисперсии и ее быстрому разделению. При этом частично молекулы ПАВ могут перейти из водной фазы в органическую, что приводит к некоторому снижению моющего действия состава при его повторном использовании.

В качестве активных добавок могут использоваться либо ПАВы другого (не коллоидного) типа, либо соединения ионного характера.

Известна установка для очистки промышленных конденсатов после мойки скважинного оборудования [4]. Установка содержит в ступени предварительной очистки разделительный резервуар с патрубками для подвода очищающего конденсата, подвода ПАВ, отвода АСПО, а в доочистной ступени содержит последовательно соединенные гидроциклон, блок фильтров и кислотный отстойник. Гидроциклон содержит корпус в виде перевернутого конуса с размещенными внутри узлом дополнительного раскручивания потока и фильтрующе-коалесцирующей загрузкой из стружки нержавеющего металла. Входной патрубок совмещен с форсункой для подачи в конденсат под давлением воздуха и нагретого пара. Недостаток установки в недостаточной степени очистки.

Известна установка для разделения водомаслянных эмульсий [5]. Установка содержит корпус с коалесцирующей камерой, заполненной гранулированным олеофильным материалом с переменной плавучестью, соединенной с отстойной камерой, заполненной гранулированным олеофильным материалом с положительной плавучестью, которая отделена от камер тонкой очистки. Нижняя часть коалесцирующей камеры выполнена в виде гидроциклона с входным патрубком для ввода эмульсии, а верхняя часть корпуса заключена в рубашку для сбора вспененных ПАВ. Установка обеспечивает непрерывное отделение дисперсной фазы, механических примесей и ПАВ.

По своей технической сущности данная установка может служить прототипом предлагаемому устройству для переработки нефтесодержащих отходов с целью получения вторичного топлива.

На чертеже изображена схема предлагаемой установки для получения вторичного топлива из нефтесодержащих отходов.

Установка содержит кессон 1 для расслаивания нефтесодержащих загрязнений, кессон 2 для очистки отработанного масла и кессон 3 для подготовки расслаивающего раствора. Кессон 3 снабжен насосом барботажа 4, соединенным с ними посредством трубопроводов эжекторным сместителем 5 для смешивания расслаивающего концентрата с водой через задвижки 6, 7, 8. Кессоны 1 и 3 снабжены электрическими нагревательными элементами 9 и 10 и трубопроводом 11 для подачи горячего пара. Кроме того, кессон 1 снабжен задвижками 12, 13, 14 и 15, а кессон 2 снабжен задвижками 16, 17, 18 и 19. Через задвижку 14 кессон 1 соединен со смесителем 20. С ним же через задвижку 16 соединен кессон 2. Кессоны 1 и 2 сообщаются со сборниками шлама 21 и 22 через задвижки 15 и 19 соответственно.

Установка снабжена насосом подачи 23, снабженным задвижкой 24 и входным 25 и выходным 26 фильтрами.

Устройство работает следующим образом. Нефтесодержащие отходы, полученные в результате отмывки емкостей с использованием ПАВ, через фильтр 25 насосом подачи 23 при открытых задвижках задвижках 24 и 13 подаются в кессон 2. Остальные задвижки закрыты. Затем тем же насосом 23 при открытых задвижках 24 и 18 подается отработанное масло. В кессоне 3 готовится расслаивающий раствор путем перемешивания расслаивающего концентрата в виде ПАВ неколлоидного типа или соединения ионного характера. Раствор подогревают паром и электрическими нагревателями 9. Затем этот раствор подается в кессоны 1 и 2, где происходит расслаивание нефтяных отходов путем разрушения мицелл моющего ПАВ, с помощью которого происходила отмывка емкостей.

Далее, в кессонах 1 и 2 происходит ускоренное расслоение отходов. Шламы из них удаляются в сборники шлама 21 и 22. Причем шламы не содержат нефтепродуктов.

Затем из кессонов 1 и 2 удаляется моющий раствор в кессон 3 для повторного использования. Оставшиеся нефтепродукты в кессоне 1 - мазут, а кессоне 2 - масло смешиваются в смесителе 20 в требуемых пропорциях. Существующая технология получения котельного топлива разрешает применение отработанных масел с барийсоединяющими присадками при введении их в композицию не более 15% и с обязательным привлечением в производство топлива сернистых и высокосернистых мазутов, что обеспечивает в процессе сгорания топлива перевод барийсодержащих присадок в нерастворимый и малотоксичный сульфат бария.

Использование предложенного способа в описанной установке позволяет добиться высокого качества очистки емкостей с многократным использованием моющего раствора и получением вторичного топлива.

Список используемой литературы

1. Патент РФ №2165318, 1994. Способ очистки поверхностей от жидких углеводов.

2. Патент РФ №2147606, 1994. Моющее средство.

3. Патент РФ №2155206, 1998. Деэмульгирующая композиция для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий.

4. Патент РФ №2158232, 1999. Установка для очистки промышленных конденсатов после мойки скважинного оборудования.

5. Патент РФ №2181068, 1997. Установка для разделения водонефтяных эмульсий (прототип).

Установка для получения вторичного топлива из нефтесодержащих отходов отмывки емкостей, содержащая кессон для расслаивания загрязнений, насосы для подачи отходов, трубопроводы с запорными задвижками отбора готового продукта, моющего раствора и шлама, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена вторым кессоном для очистки отработанного масла и подогреваемым третьим кессоном для подготовки расслаивающего раствора, снабженным насосом барботажа и соединенным с ними эжекторным смесителем расслаивающего средства с водой и задвижкой, установленной между ними, насос барботажа посредством трубопроводов с запорными задвижками соединен с первым и вторым кессонами, которые через задвижки соответственно соединены с третьим кессоном, а через задвижки соответственно со смесителем очищенного мазута с очищенным моторным маслом, снабженным выходным патрубком готового продукта.