Изобретение относится к способам переработки нефтесодержащих отходов (шламов) путем предварительного обезвоживания, смешения с неорганическими сорбентами и последующим термическим воздействием и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях народного хозяйства, на производственных объектах которых имеет место формирование, складирование и длительное хранение в земляных амбарах или бетонных шламонакопителях значительных объемов нефтесодержащих отходов, - опасного источника загрязнения окружающей среды. The invention relates to methods for the processing of oily waste (sludge) by preliminary dehydration, mixing with inorganic sorbents and subsequent thermal exposure and can be used in the oil, oil refining and other sectors of the economy, the production facilities of which are formed, stored and stored for long periods in earthen barns or concrete sludge collectors of significant volumes of oily waste, a dangerous source of environmental pollution dy.
Известен способ переработки жидких и твердых нефтесодержащих отходов (Пат. США N 5087375, мки 5 B 01 D, 1993 г.) путем их предварительного смешивания с известью в соотношении (мас.) 0,1-50%. При этом протекают процессы обезвоживания, сорбции углеводородных компонентов и нейтрализации шламов и образование смешанных (из органических и неорганических веществ) гранул, которые в дальнейшем подвергаются сушке при температуре 60-200oC, пиролизу при 400-500oC и обжигу при 750-1150oC. Отходящие газы, содержащие органические компоненты сжигают. Этот способ позволяет перерабатывать нефтесодержащие отходы практически любого состава с получением в итоге инертных минеральных гранул, которые могут быть использованы в производстве строительных материалов. Однако, сложность (многостадийность) процесса переработки нефтешламов данным способом, а так же необходимость осуществлять процесс дожига и очистки отходящих газов от вредных примесей являются существенным недостатком данного способа.A known method of processing liquid and solid oily waste (US Pat. US N 5087375, MKI 5 B 01 D, 1993) by pre-mixing them with lime in a ratio (wt.) Of 0.1-50%. When this occurs, the processes of dehydration, sorption of hydrocarbon components and neutralization of sludge and the formation of mixed (from organic and inorganic substances) granules, which are subsequently dried at a temperature of 60-200 o C, pyrolysis at 400-500 o C and firing at 750-1150 o C. Flue gases containing organic components are burned. This method allows the processing of oily waste of almost any composition with the result of inert mineral granules, which can be used in the production of building materials. However, the complexity (multi-stage) of the process of oil sludge processing in this way, as well as the need to carry out the process of afterburning and purification of exhaust gases from harmful impurities are a significant drawback of this method.
Известен способ (SU N 17477400 A1, C 02 F 11/12, опубл. 15.07.92 г., Бюл. N 26), включающий предварительное обезвоживание маслонефтесодержащего осадка методом капиллярного отсоса волокнистым материалом до влажности 60-70% с последующим высушиванием остатка в барабанных печах при 300-400oC с добавлением гравия или щебня в массовом соотношении от 1:2 до 1:3. В результате получают "черный" щебень, - строительный материал с гидрофобным покрытием, масляный конденсат и очищенную воду.The known method (SU N 17477400 A1, C 02 F 11/12, publ. 15.07.92, Bull. N 26), including preliminary dewatering of oil-sludge-containing sludge by capillary suction with a fibrous material to a moisture content of 60-70%, followed by drying of the residue in drum furnaces at 300-400 o C with the addition of gravel or crushed stone in a mass ratio of from 1: 2 to 1: 3. The result is “black” gravel — a hydrophobic-coated building material, oil condensate and purified water.
Недостатки данного способа переработки маслонефтесодержащих отходов, взятого за прототип, - это длительность (24 часа) процесса предварительного обезвоживания осадка и необходимость (во избежание загрязнения воздушной среды вредными веществами) осуществления процесс очистки всего объема улавливаемой и конденсируемой парогазовой фазы от токсичных продуктов разложения (пиролиза) углеводородных и других органических компонентов перерабатываемого осадка, которые неизбежно образуются при прямом нагреве до 300-400oC в барабанных печах смеси осадка и щебня (гравия).The disadvantages of this method of processing oil-oily waste, taken as a prototype, are the duration (24 hours) of the preliminary dewatering of the sludge and the need (in order to avoid air pollution by harmful substances) the process of cleaning the entire volume of the trapped and condensed vapor-gas phase from toxic decomposition products (pyrolysis) hydrocarbon and other organic components of the processed sludge, which are inevitably formed by direct heating to 300-400 o C in rotary kilns mixtures sediment and rock (gravel).
Целью изобретения является создание более быстрого и экологически приемлемого способа переработки маслонефтесодержащих отходов (шламов) за счет использования для предварительного обезвоживания шламов механического измельчителя с помощью которого в течении 10-15 мин. достигается не только размельчение и очистка жидких и твердых шламов от твердых включений размером более 15-20 мм, но и разрушение агломератов с выделением связанной и свободной (пленочной) воды, т.е. происходит снижение обводненности перерабатываемого шлама до 40-50%. В дальнейшем такой предварительно обезвоженный шлам подвергается термообработке. Чтобы исключить или снизить до минимума разложение (пиролиз) отдельных органических компонентов, нагрев в барабанных печах до температуры 300-400oC осуществляют лишь одного щебня (гравия). После чего, в вращающемся смесителе предварительно обезвоженный шлам контактируют с горячим щебнем (гравием) в массовом соотношении как и в прототипе, т.е. 1: 2 или 1:3. При этом, температуру термообработки шлама в смесителе в заданных пределах (300-400oC), поддерживают путем подачи части горячих дымов газов, отходящих с барабанной печи прямого нагрева щебня (гравия).The aim of the invention is the creation of a faster and more environmentally acceptable method of processing oil-oily waste (sludge) by using a mechanical shredder for preliminary dewatering of sludge with which within 10-15 minutes not only grinding and purification of liquid and solid sludge from solid inclusions larger than 15-20 mm is achieved, but also the destruction of agglomerates with the release of bound and free (film) water, i.e. there is a decrease in the water content of the processed sludge to 40-50%. Subsequently, such previously dehydrated sludge is subjected to heat treatment. To eliminate or minimize decomposition (pyrolysis) of individual organic components, heating in drum furnaces to a temperature of 300-400 o C carry out only one crushed stone (gravel). After that, in a rotating mixer, the previously dehydrated sludge is contacted with hot gravel (gravel) in a mass ratio as in the prototype, i.e. 1: 2 or 1: 3. In this case, the temperature of the heat treatment of the sludge in the mixer within the specified limits (300-400 o C), support by supplying part of the hot fumes of the gases leaving the drum furnace direct heating of crushed stone (gravel).
В экологическом плане преимущество предлагаемого способа переработки маслонефтесодержащего шлама от известного способа, взятого за прототип состоит в том, что при прямом нагреве в барабанной печи до 300-400oC одного щебня исключается образование токсичных газообразных продуктов разложения органических соединений. Это существенным образом упрощает и удешевляет процесс очистки дымовых газов. Кроме того, контактирование в вращающемся смесителе предварительно обезвоженного "холодного" шлама с нагретым до 300-400oC щебнем (гравием) приводит к вспениванию остаточной воды, содержащейся в шламе, что интенсифицирует процессы пленкообразования и перевода из шлама в паровую фазу жидких углеводородных компонентов. Подача в такую систему определенного количества горячих дымовых газов также ускоряет процесс отвода из смесителя паровой фазы. При этом, высокомолекулярные (не летучие) углеводородные, асфальто-смолистые и парафиновые компоненты шлама не только образуют прочные твердые или мазеобразные черные пленки на развитой поверхности кусочков щебня (гравия), но проникают (впитываются) внутрь микротрещин и капилляров этих кусочков, замещая ранее содержавшуюся в них и испарившуюся при нагревании в барабанных печах капиллярную воду. Такие "осмелившиеся" кусочки щебня, именуемые далее "черный" щебень, являются эффективным гидрофобным строительным материала, например, при производстве асфальтовых покрытий.In environmental terms, the advantage of the proposed method for processing oil-sludge-containing sludge from the known method, taken as a prototype is that when directly heated in a rotary kiln to 300-400 o C one rubble eliminates the formation of toxic gaseous decomposition products of organic compounds. This greatly simplifies and reduces the cost of the flue gas cleaning process. In addition, contacting a previously dehydrated "cold" sludge in a rotary mixer with crushed stone (gravel) heated to 300-400 o C leads to foaming of the residual water contained in the sludge, which intensifies the processes of film formation and transfer of liquid hydrocarbon components from the sludge to the vapor phase. The supply of a certain amount of hot flue gas to such a system also accelerates the process of removal of the vapor phase from the mixer. At the same time, high-molecular (non-volatile) hydrocarbon, asphalt-resinous and paraffin components of the sludge not only form strong solid or ointment-like black films on the developed surface of crushed stone (gravel) pieces, but penetrate (absorbed) into the microcracks and capillaries of these pieces, replacing the previously contained in them, and capillary water evaporated during heating in drum furnaces. Such “dared” pieces of gravel, hereinafter referred to as “black” gravel, are an effective hydrophobic building material, for example, in the manufacture of asphalt pavements.
На чертеже представлена принципиальная схема установки для осуществления предлагаемого способа переработки нефтесодержащих отходов (шламов). Согласно схемы, нефтесодержащий шлам из шламонакопителя поступает в измельчитель 1, где в процессе механического перетирания и продавливания через сетчатую перегородку происходит его предварительное обезвоживание и очистка от твердых включений размером более 15-20 мм. После такой предварительной "холодной" обработки (при температуре 5-30oC) шлам из измельчителя 1 поступает в вращающийся смеситель 2, в который из барабанной печи 3 подаются горячий (300-400oC) щебень (предпочтительно фракция с размером гранул 5-20 мм.) и определенное количество дымового газа. Образуемая в смесителе 2 паро-газовая смесь отводится через конденсатор-холодильник 4 и сепаратор отделения дымовых газов 5 в отстойник 6,где происходит расслоение конденсата на водную и углеводородную (масляную) фазы. Таким образом, в процессе переработки нефтесодержащего шлама предлагаемым способом получают:
- воду, пригодную для повторного использования в технологических целях;
- углеводородную фазу (масло), - ценное сырье для дальнейшей переработки или в качестве товарного (топочного) продукта и
- "черный" щебень, - гидрофобный строительный материал, который может быть использован, например, для производства асфальтового покрытия.The drawing shows a schematic diagram of an installation for implementing the proposed method for the processing of oily waste (sludge). According to the scheme, the oily sludge from the sludge collector enters the grinder 1, where in the process of mechanical grinding and forcing through the mesh partition, it is preliminary dehydrated and cleaned of solid inclusions larger than 15-20 mm. After such preliminary "cold" processing (at a temperature of 5-30 o C), the sludge from the grinder 1 enters a rotary mixer 2, into which hot (300-400 o C) crushed stone (preferably a fraction with a grain size of 5- 20 mm.) And a certain amount of flue gas. The vapor-gas mixture formed in the mixer 2 is discharged through the condenser-cooler 4 and the flue gas separator 5 to the sump 6, where the condensate is stratified into the water and hydrocarbon (oil) phases. Thus, in the process of processing oily sludge by the proposed method receive:
- water suitable for reuse for technological purposes;
- hydrocarbon phase (oil), - valuable raw materials for further processing or as a commodity (furnace) product and
- "black" gravel, - hydrophobic building material, which can be used, for example, for the production of asphalt pavement.
Пример: предварительному обезвоживанию и переработке подвергли "застаревший" нефтешлам (проба, отобранная с очистных сооружениях Волгоградского нефтеперерабатывающего завода). Example: “dehydrated” oil sludge was subjected to preliminary dehydration and refining (a sample taken from the treatment facilities of the Volgograd oil refinery).
Компонентный состав и свойства анализируемой пробы нефтешлама приведены в табл. 1. В табл. 2 представлены результаты переработки данной пробы нефтешлама предлагаемым способом в сравнении с прототипом (известным способом). The component composition and properties of the analyzed oil sludge sample are given in table. 1. In the table. 2 presents the results of the processing of this sample of oil sludge by the proposed method in comparison with the prototype (in a known manner).
Из табл. 2 следует, что предлагаемый способ на порядок сокращает время переработки (предварительное обезвоживания и разделение шлама на воду, масло и "черный" щебень), исключает процесс термодеструкции углеводородных компонентов нефти и в 5-10 раз сокращает потери (выбросы в атмосферу) токсичных газообразных соединений (продуктов термического разложения углеводородов). From the table. 2 it follows that the proposed method reduces the processing time by an order of magnitude (preliminary dehydration and separation of the sludge into water, oil and “black” gravel), eliminates the process of thermal decomposition of hydrocarbon oil components and reduces losses (emissions into the atmosphere) of toxic gaseous compounds by 5–10 times (products of thermal decomposition of hydrocarbons).