Сравнительный анализ термических методов утилизации нефтешламов

В статье приведен сравнительный анализ термических методов утилизации нефтешламов с точки зрения их экологичности.

Ключевые слова: термическая обработка нефтешламов, термический метод утилизации нефтешламов, пиролиз, переработка нефтешламов.

Поиск наиболее рациональных методов утилизации нефтешламов остается актуальной проблемой как в зарубежной, так и в отечественной практике. При этом основным направлением в изучении данного вопроса является не финансовая составляющая и скорость переработки отходов, а нанесение меньшего вреда экологии при обезвреживании нефтяных шламов [3].

На сегодняшний день существует многообразие методов утилизации нефтешламов, однако широкое распространение нашло именно термическое обезвреживание отходов. Данный подход предусматривает утилизацию следующих видов шламов:

— нефтесодержащие осадки, возникающие в процессе очистки сточных вод;

— отходы с содержанием нефти из очистных сооружений;

— нефтешламы, остающиеся в результате зачистки резервуаров и технологического оборудования;

— замазученные грунты;

— сложные многокомпонентные нефтяные отходы, возникающие в результате поршневания продуктопроводов или создающиеся в амбарах по истечению определенного времени;

— нефтеотходы с однородным составом и высоким содержанием углеводородов, остающиеся в результате продувки пылеуловителей, масляных сепараторов и разделителей, а также отработанные индустриальные и компрессорные масла.

Сжигание нефтяных шламов осуществляется в печах различных типов и конструкций: камерных, барботажных, многоподовых, вращающихся, печей с кипящим слоем. В зависимости от этого различают несколько видов термической утилизации нефтешламов [4].

Стоит проанализировать особенности каждого термического метода утилизации нефтешламов, чтобы понять, какой из них наиболее экологичен.

Обезвреживание нефтяных шламов методом «кипящего слоя» осуществляется в печах «кипящего слоя». Процесс проводится путем изменения кинетической энергии движущегося газового потока в результате преодоления сопротивления газораспределительной решетки и слоя песка, и его перехода из спокойного состояния в «кипящее состояние». Данный метод переработки нефтешламов является экологичным, при соблюдении технологических условий его проведения.

Термическая обработка нефтешламов в печах с вращающейся барабанной печью отличается эффективностью процесса, однако установки требуют высокого качества сборки и монтажа, капитальных и эксплуатационных вложений. При этом печи работают нестабильно и могут выйти из строя в результате резкой смены температурного режима, например, при остановке печи. Отсутствие устойчивого, безаварийного функционирования печей делает данный метод небезопасным и редко используемым [1].

Термическая переработка нефтешламов в печах разного типа предоставляет ряд преимуществ: значительное сокращение объемов отходов, небольшие финансовые затраты обслуживания установок, сокращение объема отходов в 10 раз, возможность получения вместо золы керамзита (путем добавления наполнителя — глины), высокий процент утилизации, возможность применения тепла в других промышленных целях.

Термическая обработка нефтешламов в подовых печах реализуется благодаря механическим устройствам под названием шуровки. Внутри печи шламы проходят несколько стадий утилизации: подогрев и сушка, частичный пиролиз и горение отходов, дожигание органической части шламов и прокаливание зольного остатка. Данные печи отличаются периодическим функционированием, что снижает их производительность и увеличивают расход топлива. Преимуществом данного метода можно назвать возможность сжигания больших объемов отходов.

Одним из простых и экономичных способов утилизации нефтешламов является применение обычных или специализированных тар, в которых происходит процесс стандартного сжигания отходов. Такой подход отличается простотой обслуживания, мобильностью, доступной ценой. Но при таком методе не предусмотрено фильтрующее оборудование, поэтому метод полностью противоречит требованиям экологии.

Метод термодесорбции предполагает термальное разложение отходов, в результате которого выделяются три компонента: углеводород, вода и твердые частицы. Шламы подвергаются термической обработке, в результате которого вода и углеводороды испаряются. Газы охлаждаются и орошаются водой, переходят в жидкое состояние, далее происходит их разделение на углеводороды и воду. Углеводороды направляются в приемную часть, а вода используется повторно.

Термическая обработка нефтешламов в цементных печах позволяет утилизировать отходы с высоким содержанием механических примесей. Преимуществом данного подхода является то, что шламы используются в качестве горючего топлива для функционирования печей и утилизируются полностью, тем самым обеспечивается безотходность технологического процесса. Данный подход безусловно относится к экологичным методам переработки нефтешламов. Недостатком можно назвать необходимость применения специализированной печи, обслуживание которого требует больших финансовых затрат.

Одним из популярных и востребованных на сегодняшний день методов утилизации нефтешламов можно назвать пиролиз. Он осуществляется при температуре 500–550°С, и используется для утилизации твердых нефтешламов, обладающих уровнем влажности не более 1–3 %.

Рис. 1. Схема переработки нефтешламов с помощью пиролиза [2]

Как видно из рис. 1, в процессе пиролиза нефтешламы проходят глубокую переработку. Данный подход предусматривает применение органической части отходов в качестве дополнительного топлива для сжигания отходов, тем самым исключает образование токсичных продуктов горения.

Пиролиз, безусловно, является самым экологичным среди существующих на сегодняшний день методов утилизации нефтяных отходов. Однако, для реализации такого подхода необходимо энергетическое и финансовое обеспечение процесса.

Таким образом, были проанализированы разные термические методы утилизации нефтешламов, которые применяются в зарубежной и отечественной практике. Каждый подход имеет свои преимущества и недостатки, которые делают процесс утилизации доступным или высоко затратным. Все же экологичность методов переработки отходов выступает главным критерием, поэтому стоит остановить свой выбор на двух подходах: термическая обработка в цементных печах и пиролиз. Наиболее часто применяемым подходом из этих двух является пиролиз, обеспечивающий высокую производительность процесса и предотвращающий нанесение вреда экологии.

Литература:

1. Быстров, Г. А. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластмасс / Г. А. Быстров, В. М. Гальперин, Б. П. Титов. — М.: Химия, 2018. — 264 c.
2. Мухина, Т. Н. Пиролиз углеводородного сырья / Т. Н. Мухина. — М.: Книга по Требованию, 2019. — 237 c.
3. Насыров А. М. Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти. М.: Инфра-Инженерия, 2019.
4. Свалов Егор. Основные технологии переработки промышленных и твердых коммунальных отходов. М.: ФЛИНТА, 2017.