Во всех проектах приходится преодолевать одно и то же препятствие, непонимание заказчиком, что твёрдый и жидкий нефтешлам требуют различных технологий переработки. Деление нефтешламов на твёрдый/жидкий весьма условно, в данном случае речь идёт о переработки нефтешламов, поэтому и классификация подогнана под потребности. Жидкие нефтешламы - те нефтешламы, что можно подвергнуть сепарации на центрифугах или, возможно, на гидроциклонах или даже гравитационных остойниках. Условно, граница пролегает на содержании механических примесей (песка, грунта, оксида железа) - 40%. Когда механических примесей больше - эффективная сепарация уже не идёт, хотя влажность сырья ещё слишком высока для использования термической переработки.
Для термических методов желательно достичь влажности - 40%-50%, чем меньше, тем лучше. Таким образом есть такая фракция нефтешламов, которая не поддаётся ни сепарации, ни термическому обезвреживанию, её влажность - примерно между 40% и 60%. Этот промежуточный слой нужно либо размыть для установки сепарации нефтешламов, либо разбавить песком для термической переработки. О наиболее эффективной стратегии обращения с подобными отходами мы сегодня и поговорим.
Имеется устоявшаяся технология обращения с нефтешламами, образующимися при нефтедобыче. Так как недалеко от мест образования и размещения отходов уже имеется оборудование для сепарации нефтешламов - печи и сепараторы для подготовки нефти, традиционно используется следующая технология. Верхний слой отстоявшейся водонефтяной эмульсии и подтоварной воды откачивается насосами в технологический цикл ДНС или товарного парка. Решение не вполне удачное, стабильные эмульсии нефтешлама нарушают технологический цикл работы оборудования, но так поступают уже десятилетия и все привыкли к этой практике.
Таким образом, к оборудованию предназначенному для сепарации именно нефтешламов нефтяники относятся с недоверием, оно гораздо сложнее того оборудования, которое они привыкли использовать, требует специфических реагентов и вообще непривычно. Идеал нефтяника - огромный и технологически простой сепаратор нефти, который не вывести из режима за смену.
К оборудованию для термического обезвреживания нефтешламов доверия больше, оно проще, механизм его работы понятен, как и то, что “сгорит всё”. Здесь я приведу доводы в пользу обеих технологий.
Во-первых я не буду предлагать использовать оборудование для переработки несвойственных ему отходов, жидкие нефтешламы с влажностью более 50% не следует подавать в установки термической переработки. Твёрдые нефтешламы с содержанием механических примесей более 60% не следует размывать для возможности их последующей сепарации. Всё это повышает стоимость переработки отходов.
Методы сепарации нефтешлама
- имеют высокую производительность оборудования, как правило, производительность даже мобильных установок начинается с 5 м3/час и заканчивается 15 м3/час;
- подача сырья на переработку происходит механизировано, шламозаборным устройством и шламовыми насосами, максимальное расстояние на которое может быть разнесена установка сепарации нефтешлама от места временного хранения отходов ~300 м, как правило, это расстояние не превышает 100 м;
- требуют использования химреагентов, хотя имеется оборудование, где разделение достигается только нагревом сырья и воздействием поля центробежных сил, такие установки пригодны только для разделения водонефтяных эмульсий с небольшим количеством твёрдого остатка;
- требуют лаобораторного контроля, работа установки в полностью автономном режиме или использование далеко расположенной лаборатории практически невозможна, в зависимости от состава сырья требуется менять дозировку реагентов и параметры центрифугирования;
- шламозаборное устройство подающее жидкий нефтешлам на переработку неработоспособно при отрицательных температурах, можно несколько расширить температурыный диапазон работы оборудования но не ниже -10 С, так что оборудование работает только в тёплое время года, либо требуется крытое шламохранилище;
- один из продуктов сепарации нефтешлама - твёрдый нефтесодержащий остаток, кек. Как правило, он требует дальнейшего термическогого или биологического обезвреживания;
- другой продукт переработки - нефть качества от нефти 2-4 группы до мазута марки 100, во мноих регионах использование и реализация подобных нефтепродуктов проблематична.
Системы сепарации жидких нефтешламов поставляются компаниями Flottweg, Westfalia Separator, Alfa Laval и их партнёрами G-Force. Росскийскими компаниями: “Экоспас”, “РосЭкойл”. Сравнение их оборудования - отдельная тема, но не все установки одинаково хороши.
Методы термического обезвреживания нефтешлама
- установки, как правило, имеют невысокую производительность 2-10 м3/час, при этом установки на 10 мм3/час имеют весьма крупные габариты, нетранспортабельны и требуют особых условий для размещения;
- механизированная подача сырья практически невозможна, выемка сырья, доставка до места переработки, выгрузка готовой продукции требуют использования экскаватора, фронтальных погрузчиков, грузовиков, что существенно увеличивает стоимость переработки, особенно при малых объёмах образования отходов;
- потребность в реагентах зависит от принятой схемы очистки выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, почти всегда эти схемы реагентные;
- постоянный лабораторный контроль не требуется, периодически контролируются только выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в соответствии с программой мониторинга и качество готовой продукции в соответствии с собственным регламентом производства;
- контроль процесса переработки осуществляется на месте, по показанием средств КИПиА имеющихся во всех известных мне установках;
- загрузка сырья в барабанную печь и выгрузка готовой продукции могут быть автоматизированы конвейерами, скреперными погрузчиками и шнековыми транспортёрами.
Системы термического обезвреживания твёрдых нефтешламов делятся на инсенераторы и термодесорбционные установки, чем отличается это оборудование и каковы преимущества каждой системы - тоже тема отдельного разговора. Установки термического обезвреживания нефтешламов выпускают компании EPCO, KMC Oiltools, AETE. Российские компании: “Турмалин”, “Безопасные технологии”, “Скорая экологическая помощь”. Их оборудование также существенно различается и его сравнение - отдельная тема.
Имеются комбинированные установки, осуществляющие как сепарацию нефтешлама, авторы известны подобные установки компаний EPCO и “Скорая экологическая помощь”. Реальной необходимости совмещать эти отдельные технологические процессы в одной установке нет. Это не даёт экономической выгоды, т.к. ни один узел установки не используется совместно обоими техпроцессами. В своей работе мы успешно объединяем оборудование различных производителей.
Так как у нефтедобывающих организаций образуются как твёрдые, так и жидкие нефтешламы обычно возникает вопрос, какой из технологий дать преимущество. Т.е. куда направлять ту самую промежуточную фракцию с влажностью 40-60%. Как правило, заказчики стремятся использовать оборудование для термического обезвреживания, видя в этом возможность избавиться от установки сепарации нефтешламов. Действительно, если откачивать жидкие фракции для переработки на ДНС нет необходимости устанавливать систему сепарации нефтешламов. Но при этом не берутся во внимание следующие факторы: промежуточную фракцию требуется кондиционировать, размешивая её с песком или продуктом обезвреживания предыдущих порций твёрдого нефтешлама. Эту операцию, как правило, выполняют при помощи экскаватора. При этом невозможно выполнить перемешивание совершенно тщательно, в установку термической переработки попадают фрагменты с высоким содержанием нефтепродуктов, это сопровождается “хлопками” - мини-взрывами газовоздушной смеси в барабане и неконтролируемом повышении температуры на стенках барабана, что уменьшает его ресурс и ведёт к прогоранию. Кроме того, перемешивание, выемка сырья производятся автотранспортом, который не должен работать во взрыво-пожароопасной зоне карты для временного хранения твёрдого нефтешлама. Выемка сырья кранами, шнековыми конвейерами неэффективно, при необходимости, это подтверждается несложными инженерными расчётами, на практике это означает, что даже если в проект заложена механизированная выемка сырья из карты, на практике она выполняться не будет.
Использование установок термического обезвреживания нефтешламов с блоками фракционирования не решает проблемы, промежуточную фракцию трудно механизированно подать в блок фракционирования, они слишком вязкая для подачи центробежным шламовым насосом, расстояние между картой для временного хранения нефтешламов и установкой по их переработки, как правило, слишком большое, чтобы воспользоваться шнековым транспортёром. Таким образом, проще оказывается разбавить промежуточную фазу твёрдой фазой.
С другой стороны, отказавшись от откачки жидкой фазы и установив систему сепарации жидкого нефтешлама можно добиться механизированной подачи сырья, вплоть до плотных твёрдых отложений. Гидромониторы выполняют размыв промежуточной фракции, после чего она отбирается шламозаборным устройством. Количество оставшихся донных отложений невелико, в большинстве своём это песок, неплохо промытый к моменту выемки из карты. Технически, возможно обеспечить его биоремедиацию непосредственно на дне карты. К сожалению, известные мне подобные решения реализованы только за рубежом, но технология достаточно проработана, чтобы использовать её в России. Большой опыт эксплуатации установок сепарации жидких нефтешламов имеют нефтеперерабатывающие заводы.
Я наблюдал за эксплуатацией оборудования на Омском НПЗ и Московском НПЗ, их опыт вполне может быть применён нефтедобывающими предприятиями.
Я прошу читателей дать мне обратную связь. Я могу приложить примерный экономический расчёт сепарации нефтешламов и термической переработки нефтешламов. Подробный расчёт делается исходя из местных условий в обосновании инвестиций в строительство.
P.S. Изменились поставщики технических решений. Но в целом - статья остается актуальной и сегодня.
