способ извлечения нефтепродуктов из шламов и загрязненного грунта

Формула изобретения

Способ извлечения нефтепродуктов из шлама и загрязненного грунта, включающий экстракцию органическим растворителем и отстой в экстракторе, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют экстрагент, содержащий ароматические углеводороды и экстракцию ведут в двух противоточных ступенях при атмосферном давлении и массовом соотношении экстрагент сырье от 1 1 до 2 1, вводом в экстрактор воды на стадию отстоя в количестве, обеспечивающем ее содержание в остатке 55 60 мас. с последующим отстоем экстрагента от воды и механических примесей, вводимых в экстрактор перед второй ступенью экстракции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области добычи и переработки нефти, машиностроения, транспортных средств и защиты среды обитания.

В результате очистки нефти на установках ЭЛОУ, при ее хранении в резервуарах и использовании нефтепродуктов образуются шламы, содержащие органические и минеральные компоненты, а также воду. При ремонте и обслуживании транспортных средств накапливаются промывные шламы, также содержащие нефтепродукты, мелкодисперсные минеральные вещества и воду. Проблематичной является и задача очистки территорий автохозяйств, локомотивных депо, грунта при авариях на складах и нефтепроводах.

До настоящего времени отсутствовали эффективные методы переработки как отстойных шламов, так и очистки грунта от нефтепродуктов.

Известен способ переработки нефтяного шлама (авт. св. N 374363, кл. С10С 9/30,1973 г. ) путем термической обработки в присутствии твердого носителя или почвенно-грунтового материала во вращающихся печах при 1200^oC (Baust - Recyel, 1988, 4. N 2, 22-24).

Недостаток способа заключается в большой сложности и стоимости технологии. Кроме того, такие объекты сами являются загрязнителями окружающей среды, так как при их работе получается большое количество загрязненной нефтепродуктами воды, углеродистый шлам и газовые выбросы, требующие серьезной очистки. Велики энергетические затраты. Требуются деэмульгаторы. Доля возвращенных нефтепродуктов составляет 30 60%

Известен способ переработки нефтяного шлама путем разделения его на жидкую и твердую фазы с последующей термической обработкой твердой фазы [1]

Недостатком этого способа является небольшая глубина извлечения нефтепродуктов, составляющая 10 -30%

Известен также способ биологической очистки почв от нефтепродуктов (Тезисы докладов 7-го съезда Всесоюзного общества почвоведов. Ташкент, 1985, с. 189). Рекомендуется обрабатывать загрязненную почву суспензиями, содержащими культуры нефтеокисляющих бактерий и поверхностно-активные вещества.

Недостатками способа являются большая длительность очистки (7-10 лет) и пригодность его лишь для очистки почв с небольшим содержанием нефтепродуктов. Известные способы не обеспечивают возможность повторного использования нефтепродуктов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является, принятый в качестве прототипа способ извлечения нефти из битуминозных пород путем экстракции бензиновой фракцией. По этому способу увеличение извлечения нефтепродуктов при экстракции достигается за счет введения в экстрагент 0,5

15% (в пересчете на серу) диэтилсульфида или смеси диметилсульфида, диэтилсульфида и дипропилсульфида [2]

Недостатком этого способа является то, что для повышения глубины извлечения нефтепродуктов и уменьшения эмульгирования используют очень дорогие и токсичные вещества диэтилсульфид, диметилсульфид. Приходится решать задачу извлечения этих веществ из выделенных нефтепродуктов и остатков после экстракции, так как ПДК этих соединений в водоемах около 0,08 мг/л, а добавка их в экстрагент 0,5 15% (по сере) или 1,5 42% по веществу. При этом степень извлечения выше 90% достигается лишь при добавке их более 40%

Целью изобретения является упрощение способа, повышение глубины извлечения нефтепродуктов и универсальности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в данном способе экстракцию проводят в двух противоточных ступенях при соотношении экстрагент -сырье от 1:1 до 2:1, на стадии разделения фаз в экстрактор вводят воду в количестве, обеспечивающем ее содержание в остатке не менее 55 -60% а экстрагент после первой ступени процесса очищают отстоем от воды и механических примесей, которые вводят в экстрактор перед второй ступенью экстракции.

Совокупность операций в изложенной последовательности обеспечивает достижение поставленной цели.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Сырье, содержащее нефтепродукты, воду и твердые частицы, загружают в экстрактор с циркуляционным устройством, куда также вводят экстракт после второй ступени процесса, очищенный отстоем от мелкодисперсных твердых компонентов и воды, в количестве от 1: 1 до 2:1 по массе к загрузке сырья. Проводят экстракцию, после чего останавливают циркуляционное устройство и проводят разделение фаз отстоем. За 5-10 мин перед сливом экстракта в верхнюю часть экстрактора вводят воду в количестве 20 30% от загрузки сырья, завершают отстой и сливают экстракт в отстойник.

Введение в экстрактор воды на завершающей стадии отстоя обеспечивает формирование разделительного слоя между экстрактом и обводненным остатком (рафинатом), что способствует разрушению обильно образующегося в таких системах промежуточного слоя эмульсии и обеспечивает более полное удаление экстракта из фазы остатка. Использование такого приема повышает глубину извлечения нефтепродуктов.

После завершения первой ступени в экстрактор подается свежий (регенерированный) экстрагент. Сюда же вводят водные слои из отстойников первого и второго экстрактов, что исключает получение загрязненной нефтепродуктами воды. Проводят вторую экстракцию и отстой. Перед сливом экстракта вводят воду в количестве, обеспечивающем содержание в остатке не менее 55-60% используя для этого и воду отпарки экстрагента из остатка. Экстракт направляется в отстойник, после чего используется с следующем рабочем цикле. Регенерация экстрагента и его удаление из остатка производится известными способами.

Изложенная последовательность операций в сочетании с принятым количеством экстрагента позволила:

исключить образование устойчивых эмульсий, обычно образующихся при экстракции нефтесодержащих шламов за счет присутствия в них поверхностно-активных веществ;

принятое количество экстрагента является достаточным для разрушения оболочек из ПАВ на поверхности частиц твердого вещества, что способствует их агрегации и быстрому выделению из экстракта;

обеспечивается хорошее разделение фаз после завершения экстракции, что увеличивает глубину извлечения нефтепродуктов до 98-99,5% от их содержания в сырье;

обеспечивается не только ликвидация неприятных загрязнений, но также и возможность повторного использования нефтепродуктов;

исключается образование побочных веществ, подлежащих специальной обработке;

исключается необходимость применения дополнительных веществ, загрязняющих нефтепродукты и остаток;

проведение процесса в изложенной последовательности, по нашему мнению, обеспечивает универсальность способа и является необходимым условием возможности вообще применения экстракции для глубокого извлечения нефтепродуктов из шламов и грунта.

При разработке способа был использован обнаруженный нами эффект разрушения очень устойчивых эмульсий, стабилизированных ПАВ и мелкодисперсными твердыми частицами ( Апостолов С. А. Величкина Н. Г. Сланцевая промышленность, N 1, 1989, с. 5). При определенной концентрации органического растворителя равновесная концентрация ПАВ на поверхности раздела фаз становится недостаточной для стабилизации системы, которая разрушается, а твердые частицы агрегируют и быстро выпадают в осадок. Этому же способствует и введение воды, в которую переходит часть ПАВ.

Пример 1. В экстрактор загрузили 0,5 кг шлама из нефтеловушек НПЗ, содержащего 30,9% нефти, 64,0% воды и 5,1% механических примесей. Добавили 0,5 кг экстракта после второй ступени процесса (приготовлен в предварительном опыте). Экстрагент -прямогонный бензин, полученный на АТ "Киришинефтеоргсинтез". Его групповой состав,мас. ароматические углеводороды 9,8, нафтеновые 26,1, парафиновые 64,1. Экстракцию провели при 50^oC в течении 15 мин. Отстой 30 мин. Через 20 мин после начала отстоя в экстрактор ввели 1000 мл воды, которая образовала разделительный слой между экстрактом и водным остатком. Экстракт слили в отстойник. После часового отстоя отогнали экстрагент. Выход нефти составил 152,5 г. Степень извлечения - 98,7% Содержание механических примесей в нефти 0,21%

Остаток после первой экстракции обработан в тех же условиях свежим экстрагентом (500 г, 50^oC) в течение 15 мин. Перед экстракцией в экстрактор загрузили водный остаток из отстойника первого и второго экстрактов в количестве 75 г. За 10 мин до слива экстракта ввели 80 мл воды. Экстракт после второй ступени использовали в следующих опытах.

В таблице показано влияние условий проведения процессов на глубину извлечения нефтепродуктов.

Из данных таблицы видно, что наибольшая глубина извлечения нефтепродуктов достигается лишь при соблюдении совокупности и последовательности операций, изложенной выше (операции 3, 4, 8). Исключение операций подачи воды в экстрактор при разделении фаз (операция 5) или экстрактов в специальном отстойнике (операция 6) уменьшает глубину извлечения нефти.

Пример 2. В экстрактор загрузили 0,5 кг промывного шлама из отстойников моющих растворов локомотивного депо. Состав шлама,мас. содержание нефтепродуктов 30,8, воды 29,1, механических примесей 40,1. Экстрагент - толуол. Количество введенной воды при разделении фаз в экстракторе 160 г, что обеспечило ее концентрацию в остатке около 60% Загрузка толуола 0,55 кг (1,1:1). Остальные условия те же, что в примере 1.

В результате экстракции было получено содержание экстрагента в остатке 1,8% содержание механических примесей в извлеченных нефтепродуктах составило 0,6% глубина извлечения 98,1%

При подаче в экстрактор воды в количестве 100 мл, что соответствовало ее содержанию в остатке около 50% глубина извлечения понизилась до 87,3% Остаток потерял текучесть.

Пример 3. В экстрактор загрузили 0,5 кг отстойного шлама машиностроительного завода. Его состав,мас. нефтепродукты 47,1, вода 9,8, механические примеси 43,1% В качестве экстрагента использовали нефрас CA_p (ТУ 3840236-83), являющийся смесью ксилолового рафината риформинга и толуола. Содержание ароматических углеводородов 31 мас. Введено воды при разделении фаз 250 г, что обеспечило ее содержание в остатке около 58% Условия проведения экстракции те же, что в примере 1.

Было получено содержание экстрагента в остатке 2,1% механических примесей в извлеченном масле 0,65, глубина извлечения 85,6% При подаче в экстрактор менее 200 г воды остаток теряет текучесть и понижается глубина извлечения нефтепродуктов.

Приведенные примеры показывают большую универсальность разработанного способа, обеспечивающего большую глубину извлечения нефтепродуктов из шламов разного происхождения и разного состава.

Технико-экономические расчеты, выполненные для установки с объемом переработки 1 т/ч шлама (по примеру 2), показали большую рентабельность осуществления этого способа. Энергетические затраты покрываются использованием 4,5-5%-ных извлеченных нефтепродуктов.