Механический сбор нефти с почвы

Сбор и извлечение нефти с грунта

Для решения указанной задачи в наибольшей степени подходят два мето­да: сорбционный и механический.

Сорбционный метод основан на нанесении на загрязненную поверх­ность сорбента, который выступает в роли поглотителя нефти. В настоящее время выпускается более 100 видов отечественных и зарубежных сорбентов. В декабре 2001 г. по результатам сравнитель­ных испытаний сорбентов для сбора нефти с водной поверхности на полиго­не ОАО «МН ,,Дружба“» для использования на объектах «АК ,,Транснефть“» были рекомендованы сыпучие синтетические сорбенты серии «Униполимер» (Красноярское РНУ ОАО «Транссибнефть») и волокнистый структурирован­ный сорбент «Экосорб» (ООО «ЭКОсервисНефтегаз»).

Адсорбенты — это высокодисперсиые природные или искусственные ма­териалы с развитой наружной поверхностью, на которой происходит адсор­бция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей. Адсорбенты для сбора нефти с грунта — это, в основном, пористые материалы, хорошо впитывающие частицы углеводородной жидкости и плохо или совсем не впитывающие воду (гидрофобные поверхности).

Все адсорбенты делятся па три группы: 1) природные неорганические; 2) природные органические; 3) синтетические .

К природным неорганическим адсорбентам относятся перлит, вермику­лит, цеолити др. минеральные вещества. Они широко распространены в природе и имеют относительно низкую стоимость. Однако неорганические адсорбенты имеют невысокую нефтеемкость, обладают малой плавучестью, нетехнологич­ны и опасны в применении (мелкодисперсные частицы адсорбента уносятся ветром, а также образуют пыль, являющуюся канцерогенной).

Природными органическими адсорбентами являются растительные отходы (пшеничная и камышовая сечка, древесные опилки, шелуха гречки, отходы ватного производства, сушеный мох, торф), сорбойл А, сорбойл Б, во­локно аэрофонтанной сушки АФС, Лесорб-Экстра, волокнистое углеродное вещество и др. Основа этих сорбентов широко распространена в природе или является отходами промышленных предприятий. Сорбенты данной группы ха­рактеризуются средними значениями иефтеемкости. Однако для обеспечения гидрофобпости практически все они должны быть подвергнуты дополнитель­ной обработке, что приводит к увеличению их стоимости.

К синтетическим адсорбентам относятся пенопласт, полипропилен, ре­зиновая крошка, карбамидформальдегидная и фенолформальдегидная смола, лавсан, поролон, уголь, ватин и другие материалы. Они используются в виде гранул, крошки, порошка, полотна. Высокоолефильные и гидрофобные син­тетические материалы идеальны для сбора разлитой па воде нефти, обладают высокой нефтеемкостью и малым водопоглощением. Недостатками синтети­ческих адсорбентов является то, что они дороже органических, биологически не разлагаются и при утилизации могут отрицательно влиять на окружающую среду.

Основным показателем, определяющим эксплуатационную эффектив­ность сорбентов является их нефтепоглощающая способность (нефтеемкость), т. е. масса нефти, поглощенная единицей массы сорбента. Однако в условиях сбора нефти с поверхности водоема, необходимо учитывать, что одновременно сорбент поглощает воду. С увеличением водопоглощения эффективность сор­бентов снижается. Поэтому не менее важным их эксплуатационным показате­лем является водопоглошение. Наконец, простейшим способом регенерации сорбента является частичный отжим из него собранной нефти, что позволяет вновь использовать регенерированный материал.

Предлагается собирать разлившуюся нефть совместно с нефтезагрязненным грунтом механическим путем. Для этого разработан агре­гат , у которого в качестве базы, использована гусеничная машина, имеющая хорошую проходимость, достаточную грузоподъемность и требую­щая незначительной реконструкции, — трелевочный трактор ТДТ «Онежец». Основным узлом, обеспечивающим качество сбора загрязнений, в нем являет­ся нефтеприемпое устройство — заборная головка.

1-рычаг включения гидроцилиндров подъема стрелы; 2 – пульт управления электроприводами; 3 – клиноременная передача; 4 – рычаг переключения скоростей; 5 – педаль сцепления; 6 – педаль газа; 7 – рычаги фрикционов; 8 – стрела; 9 – опорно-повторное колесо; 10 – концевой выключатель; 11 – шарнир заборной головки; 12 – электродвигатель привода лепесткового ротора; 13 – лепестковый ротор; 14 – рама заборной головки.

Рисунок 9 — Агрегат для сбора нефтяного загрязнения с поверхности почвы

По результатам испытаний сделаны следующие выводы.

1. Шнековая заборная головка плохо перемещает загрязненную массу из-за её высокой прилипаемости, неэффективно копирует профиль очищаемой поверхности. Процесс прилипания усложняет конструкцию и увеличивает необходимую мощность привода головки.

2. Пневмомеханическая головка энергоёмка, требует большого расхода воздуха, обладает низкими КПД и эффективностью очистки при пониженных температурах.

3. Адгезионная головка требует применения дефицитных материалов для рабочего органа, недолговечна, малопроизводительна и практически неработоспособна при пониженных температурах.

4. Щеточно-роторная головка наиболее эффективна из всех рассмотренных. Она наименее энергоёмка, работоспособна как при положительных, так и при отрицательных температурах, обеспечивает качественную очистку загрязненной поверхности благодаря гибкости элементов и простоты копирования профиля местности.

По принципу действия нефтесборщики могут быть разделены па адсорбционные, ва­куумные, адгезионные, пороговые, шнековые и использующие центробежные силы

Работа адсорбционных нефтесборщиков основана на поглощении (ад­сорбции) нефти специальным материалом (адсорбентом). Роль адсорбента, как правило, выполняют синтетические вещества, специально обработанные с тем, чтобы они не впитывали воду.

Основным элементом вакуумных нефтесборщиков является емкость, в которой с помощью вакуумного насоса создается разряжение, что обеспечи­вает всасывание в емкость нефтяного слоя. Например, в ОАО «Верхневолжск нефтепровод» разработана установка для сбора нефти вакуумным способом. Она состоит из вакуумного насоса, сепаратора для разделения водонефтяной смеси, трубы коллектора и вакуумных насадок.

Работа адгезионных нефтесборщиков основана на прилипании нефти к поверхности специальных элементов, с которых она затем счищается в нефтесборную емкость. В процессе вращения барабанов нефть увлекается их поверхностью вверх, где счищается специальными щетками в накопитель , а из последнего по трубопроводу откачивается в резервуар.

Принцип перетекания воды через водослив из зоны с большим уров­нем воды в зону с меньшим уровнем использован при создании пороговых нефтесборщиков. Понижение уровня в приемной камере создается путем от­качки воды из нее. В результате создается эффект спокойного поверхностного подтекания слоя воды к приемному отверстию, что обеспечивает подтягивание к нему нефтяной пленки с большей площади. Чаще всего в качестве приемного отверстия применяется «плавающая» воронка, соединенная с трубопроводом насосом, откачивающим нефтяное загрязнение. Данный метод сбора нефти весьма эффективен для сбора толстых пленок нефти при отсутствии волне­ния на водной поверхности. Устройство отличается простотой и надежностью в работе.

Шнековые нефтесборщики позволяют собирать толстый и вязкий слой нефти. Шнековые устройства отличаются простотой, надежностью и долговеч­ностью конструкции, малочувствительны к волнению, не реагируют на изме­нение свойств нефти. Их недостатком является быстрое забивание приемного устройства механическим мусором

Нефтесборщики, использующие центробежные силы, образуют вих­ревую воронку с помощью импеллера и подают нефтезагрязненную воду для разделения в гидроциклон. Здесь при вращении жидкости за счет центробеж­ных сил более тяжелая вода отбрасывается к стенке, а нефть, как более легкая, мигрирует к центру гидроциклона. Из него они выводятся двумя разными по­токами.

Очистка нефтезагрязненных грунтов — заключительный этап любых работ по ликвидации последствий аварии на суше. Достигается это различны­ми способами — выжиганием, биодеструкцией (с помощью микроорганизмов, поедающих нефтяные углеводороды) . Но при этом нефть (нефтепродук­ты) в грунте просто разрушается.

К ресурсосберегающим относятся:

— промывка нефтезагрязненного грунта поверхностно-активными вещест­вами (ПАВ);

— экстракция нефти растворителями.

Промывка грунта ПАВ, как правило, предполагает выемку нефтезагрязнениых почв, обработку почвы различного рода ПАВ, сбор и удаление углеводородов нефти, а также возврат очищенной почвы на место ее первоначального залегания.

Эффективность промывки зависит от вида применяемого поверхностно­активного вещества, температуры и интенсивности механического воздейст­вия на промываемый материал в различного рода устройствах. В качестве последних могут быть использованы мешалки с приводами различных типов (импеллерные, рамные, турбинные), корытные и вибрационные промывоч­ные машины, насосы, диспергаторы (коллоидные мельницы), гомогенизаторы, скруббера, струйные машины, роторно-пульсационные аппараты и т. п.

Центробежное сепарирование. Компанией «Аль фа-Лаваль» предлагается процесс переработки нефтешла­ма, основанный на методе центробежного сепарирования. Характерной чер­той нефтешламов является их высокая вязкость, а также наличие в них нефти и воды, образующих эмульсионный состав, стабилизируемый мельчайшими примесями, которые достаточно трудно отделить. Таким образом, нефтешламы являются сырьем, трудно поддающимся переработке. Центробежное сепариро­вание представляет собой ускоренную форму гравитационного сепарирования, в основе которого лежит принцип замены естественной гравитационной силы другой силой, превышающей ее в тысячи раз. Результатом этого является зна­чительное повышение скорости оседания частиц в жидкости. Даже мельчай­шие частицы, не оседающие под воздействием гравитации, при их движении в потоке мгновенно оседают в поле центробежных сил. Тот же метод применя­ется для сепарирования нефти от воды, когда даже плотно связанные эмульсии расщепляются под воздействием высоких гравитационных сил. Сепарирование нефтешлама обычно осуществляется в две стадии. На первой стадии основная масса твердых частиц отделяется в деканторной центрифуге. Этот декантер производит довольно сухой остаток, содержащий минимум чистой нефти. Вытекающий поток, состоящий из нефти и воды (и минимального количества примесей), поступает на вторую стадию разделения. Здесь трехфазная тарель­чатая центрифуга разделяет смесь на очень чистую фазу нефти, фазу чистой воды и небольшое количество твердых частиц. Если требуется фаза очень чис­той воды, необходимо применение третьей сепаративной ступени. В зависи­мости от состава нефтешлама в технологическую схему может быть включен также блок химической обработки.

В целом процесс переработки нефтешлама состоит из следующих техно­логических блоков:

— заборная система для забора сырья из нефтешламового бассейна или ре­зервуара для хранения;

— подготовительный блок для нагревания и фильтрования сырья и последую­щее перекачивание насосом в питательный резервуар;

— сепарирующая установка, перерабатывающая нефтешлам из питательного резервуара;

Дренирование почвы. При загрязнении водонасыщенных, обводненных грунтов или грунтов с высоким уровнем грунтовых вод для регенерации грунтов и предохранения или очистки грунтовых вод рекомендуется способ промывки. Для этого в пре­делах контура загрязненного участка закладывают одну или несколько отса­сывающих скважин, которые соединяют системой трубопроводов с коллекто­ром, подключенным к какой-либо емкости (емкостью может быть и земляной амбар) за пределами участка загрязнения. Еще одну или несколько скважин (питающих) закладывают за контуром загрязнения и подсоединяют к распре­делительной системе трубопроводов, с помощью которой незагрязненная вода подается на поверхность участка загрязнения. При фильтрации вода вымыва­ет из почвы (грунта) нефтепродукт и через отсасывающий колодец подается в сборную емкость.

Экстракция растворителями. Обычно экстракционные методы основываются на использовании в качес­тве растворителя легких углеводородов (пентан, гексан и т. п.) или легких угле­водородных фракций, кипящих в пределах бензиновой фракции (40. 200°C). После промывки почвы растворителем получается жидкая фракция содержа­щая растворитель и тяжелые нефтяные фракции почвы, твердую фазу, насы­щенную нефтяными компонентами. Конечное содержание тяжелых нефтя­ных фракций в почве зависит от весового соотношения грунт : растворитель. Недостатками рассмотренных способов является необходимость проводить стадию испарения растворителя из грунта и сложности вторичного использо­вания растворителя из-за постепенного накопления в нем тяжелых нефтяных фракций.

В ходе решения поставленных ранее задач были получены следующие результаты.

При рациональной расстановке запорной арматуры по трассе трубопровода по методу Б.В. Самойлова получено, что на участке нефтепродуктопровода длинной 100 км с геодезическими отметками, соответствующими профилю трассы №1 необходимо установить 11 линейных задвижек.

По данным расчета, проделанного в разделе курсовой работы, были полученны результаты: за 13 часов утечки из отверстия, диаметром 9 мм, образовавшейся на 80 км нефтепродуктопровода, диаметром 219 мм, объем составил м 3 .

Объем утечек из отверстия диаметром 9 мм, образовавшегося в резервуаре горизонтального типа за 13 часов составил 1,024 м 3 .

Таким образом, аварийные утечки при эксплуатации нефте- и нефтепродуктопроводов неизбежны. И главной задачей на сегодня остается сведение к минимуму утечек.

Список использованной литературы

1. Коршак А.А. Ресурсосберегающие методы и технологии при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. – 192 с.

4. Лурье М.В. Задачник по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа. – М: Недра, 2003. – 348 с.

5. Тугунов Н.П. Типовые расчеты при проектировании. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2004. – 656 с.

6. Гильмутдинов Ш.К. Ресурсосберегающие технологии при транспортировке нефти и нефтепродуктов. Методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Ресурсосберегающие технологии» для студентов специальности 13.05.01.65 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» очной формы обучения и студентов АЗЦ МРЦПК – Альметьевск: АГНИ, 2009. — 24 с.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 976 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов

Т ема: Методы ликвидаций аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на грунт (почвы): последовательность действий, примеры оборудования, анализ эффективности

• Глава 1. Нефтяное загрязнение почвы
• 1.1. Нефтедобывающая промышленность и загрязнение почвы
• 1.2 Изменения почвы в результате нефтяного загрязнения
• Глава 2. Современные методы очистки грунта (почвы) от загрязнения нефтью и нефтепродуктами
• 2.1. Механические методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов
• 2.2. Физические методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов
• 2.3. Промывка — методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов
• 2.4 Утилизация отходов сжиганием – вторичное загрязнение окружающей среды
• 2.5 Биологический метод очистки почвы от нефти и нефтепродуктов
• Глава 3 Оборудование для ликвидации нефтеразлива на грунт (почву)
• 3.1. Сорбирующий рукав
• 3.2. Салфетки собирающие нефть и нефтепродукты
• ВЫВОД
• Список использованных источников

Одной из распространенных последствий нефтегазовой промышленности является загрязнение почвенного покрова углеводородами и продуктами их переработки. Э кологически е проблем ы , связанные с нефтяным загрязнением или загрязнение нефтепродуктами, становится все более актуальным в России . Для нефтегазового комплекса рассматриваемые проблемы выражаются:

• В росте общей площади нарушенных территорий при низких темпах их восстановления;
• Б ольшой загрязненности территорий в районах действия нефтегазового комплекса;

• В ысокой степени техногенных нагрузок на окружающую среду от нефтедобывающих предприятий и трубопроводного транспорта;
• Н едостаточной развитости природоохранной инфраструктуры;
• С истем предотвращения и снижения негативных воздействий на природную среду;
• С редств объективного контроля полноты и качества выполнения проектных решений;
• С облюдения экологических норм на всех этапах эксплуатации и реабилитации природных комплексов [1].

Добыча и транспортировка углеводородного сырья , является одним из главным фактором загрязнения природной среды нефтью, пластовыми водами, буровыми растворами и прочими промышленными отходами.

Экологическая ситуация , сложившаяся в настоящий момент в нефтегазодобывающих районах страны требует регулирования техногенного воздействия на окружающую среду, учитывающего не только экономические потребности, но и состояние природных ресурсов.

В недрени е в практику эффективного хозяйственного механизма рационального природопользования решит проблем у сохранения слабоустойчивой к антропогенному воздействию окружающей среды [2].

В настоящее время существует ряд основных мероприятий для ликвидации нефтезагрязнений почв:

• Л окализация и изоляция разлившейся нефти;

• С бор пленочной нефти с помощью различных устройств и материалов;
• В ыжигание разлившейся нефти;
• З асыпка аварийных участков песком или торфом [3].

Целью работы является изучить методы ликвидаций аварийных разливов нефти, нефтепродуктов на грунт (почву), последовательность дейс твий, рассмотреть используемое оборудование, провести анализ эффективности.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• И зучить теоретические и законодательные основы очистки нефтезагрязнения;
• Р ассмотреть современные методы очистки грунта (почвы) от нефти и нефтепродуктов ;
• П ровести сравнительный экономический анализ методов биологической очистки загрязненных нефтепродуктами почв.

Объект исследования – грунт (почва) после загрязнения нефтью и нефтепродуктами .

Предмет исследования – анализ внедрения различных методов биологической очистки нефтезагрязненных земель.

Глава 1. Нефтяное загрязнение почвы

1. 1 . Нефтедобывающая промышленность и з агрязнен ие почв ы

Исторически сложилось так, что большая часть имеющейся нефтяной инфраструктуры РФ (в частности, трубопроводы) создана в середине—конце прошлого века, и к настоящему времени порядка 30% этих трубопроводов имеют 30-летний срок эксплуатации, не отвечающий современным требованиям безопасности .

Анализ данных свидетельствует, что основная часть запасов нефти расположена в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре (ХМАО – Югре) и количество аварий, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов, произошедших на территории ХМАО — Югры, многократно превышает количество аварий, произошедших на территории остальных субъектов УФО.

В связи с этим необходимо подробнее рассмотреть и дать оценку состояния компонентов окружающей среды территории ХМАО — Югры.

Почвенный покров и почвы ХМАО – Югры отличаются интенсивным проявлением гидроморфизма и сильной заболоченностью. В 2013 г. исследования почвенного покрова проводили 57 предприятий на территории 268 лицензионных участков. В 1311 пунктах мониторинга суммарно было проведено 24 365 измерений загрязняющих веществ и параметров.

В таблице 1 приведены данные о содержании загрязняющих веществ в пробах почв по результатам многолетних наблюдений в период 2009–2013 гг.

Показатель Единицы измерения

2013 Отношение среднего

2013 г. к ПДК рН ед. рН — 5,6 5,4 5,6 5,2 4,6 — Органическое вещество % — 11,2 9,9 13,2 17 19,1 — Обменный аммоний мг/кг — 10,4 9,8 7,5 11,6 10,8 — Сульфаты мг/кг — 95,6 145,7 103,9 115,3 78,3 — Фосфаты мг/кг 200,0 63,5 67,8 76,1 62,6 70,2 0,35 Хлориды мг/кг — 102,1 73,6 114,8 77,1 81,8 — Нефтепродукты мг/кг — 407,9 323,6 381,6 527,5 370,4 — Нитраты мг/кг 130 3,9 3,16 2,66 2,4 2,68 0,02 Бенз (а) пирен мг/кг 0,0200 0,0040 0,0058 0,0039 0,0030 0,0026 0,13 Железо подв . мг/кг — 2 476,0 1 687,9 751,8 2 400,7 1 579,7 — Свинец подв . мг/кг 6,0 6,0 3,1 1,1 1,2 1,6 0,27 Цинк подв . мг/кг 23,0 11,7 6,6 3,3 4,1 4,6 0,20 Марганец подв . мг/кг 140,0 106,0 194,3 37,9 53,9 49,2 0,35 Никель подв . мг/кг 4,0 4,3 1,2 0,9 1,5 1,4 0,35 Хром подв . мг/кг 6,00 12,30 4,22 0,90 2,20 1,70 0,28 Медь подв . мг/кг 3,0 2,4 1,1 0,6 1 1 0,33