способ утилизации нефтешламов

Формула изобретения

1. Способ утилизации нефтешламов, включающий их смешивание с углеводородом, с последующей сепарацией продуктов смешивания на фракции, отличающийся тем, что в качестве углеводорода используют магнитную жидкость, представляющую коллоидную систему высокодисперсных магнитных частиц, стабилизированных поверхностно-активными веществами в керосине, а процесс смешивания осуществляют при массовом соотношении магнитная жидкость : нефтепродукт, содержащийся в нефтешламе, равном 0,9:1,2, разделение полученной смеси проводят в магнитном сепараторе при напряженности магнитного поля 8-12 кА/м с расстоянием между полюсами магнитов 60 мм в два этапа, при этом на первом этапе выделяют твердый остаток и водно-углеводородную эмульсию, которую на втором этапе разделяют на магнитную жидкость и нефтепродукт, который возвращают в сырьевые резервуары для переработки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность магнитной жидкости составляет 0,9-1,2 кг/м³.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание проводят в течение 20-25 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано при утилизации нефтяных отходов, накапливаемых в виде нефтешламов.

Известен способ утилизации отходов, содержащих нефть и нефтепродукты (№2187466), заключающийся в смешении отходов с обезвреживающим компонентом с их дальнейшим захоронением. В качестве обезвреживающего компонента используют оксид кальция и магния. Смешение проводят при следующих соотношениях компонентов, мас.%: оксид кальция - 10-40; оксид магния - 3-5; нефтяной шлам - до 100. Основным недостатком способа является потеря ценных вторичных продуктов.

Известен способ переработки нефтяных шламов (патент №2276107), включающий подогрев нефтешлама до температуры 70°С, очистку нефтесодержащей жидкости от механических примесей на виброситах, последующий отстой нефтяной фазы с возвратом в сырьевые резервуары для переработки. Данный способ является трудоемким и требует специальное аппаратурное оформление, кроме того, позволяет производить переработку только жидких нефтешламов.

Наиболее близким к заявляемому является способ переработки нефтяных отходов (патент №2176660), включающий смешивание нефтеотходов с горячим жидким теплоносителем - техническим толуолом, нагрев, выделение на центрифуге твердого осадка и последующее сепарирование продуктов смешения на воду, легкие нефтепродукты и тяжелый остаток. Глубина извлечения углеводородных фракций составляет 53,3%. Недостатками способа являются его применение только к переработке жидких шламов, а также использование в качестве углеводорода толуола, который обладает токсическими свойствами, тем самым ухудшая производственные условия и экологическую обстановку в целом.

Задачей изобретения является разработка экологически безопасного способа переработки как жидких, так и твердых нефтешламов, обеспечивающего использование получаемого вторичного сырья, упрощение технологических операций, расширение спектра способов утилизации нефтешламов с повышенным содержанием механических примесей.

Техническим результатом является повышение степени извлечения продуктов из нефтешламов и упрощение процесса разделения.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе утилизации нефтешламов, включающем их смешивание с углеводородом, с последующей сепарацией продуктов смешивания на фракции, в качестве углеводорода используют магнитную жидкость, представляющую коллоидную систему высокодисперсных магнитных частиц, стабилизированных поверхностно-активными веществами в керосине, а процесс смешивания осуществляют при массовом соотношении магнитная жидкость:нефтепродукт, содержащийся в нефтешламе, равном 0,9:1,2, разделение полученной смеси проводят в магнитном сепараторе при напряженности магнитного поля 8-12 кА/м, с расстоянием между полюсами магнитов 60 мм, в два этапа, при этом на первом этапе выделяют твердый остаток и водно-углеводородную эмульсию, которую на втором этапе разделяют на магнитную жидкость и нефтепродукт, который возвращают в сырьевые резервуары для переработки. Кроме того, плотность магнитной жидкости составляет 0,9-1,2 кг/м³, и процесс смешивания проводят в течение 20-25 мин.

Используемая в процессе утилизации магнитная жидкость представляет коллоидную систему высокодисперсных магнитных частиц, стабилизированных поверхностно-активными веществами (ПАВ) в керосине. Магнитную жидкость получают на опытных установках, в промышленности ее получение еще не развито. Способ получения магнитной жидкости (МЖ) с плотностью 0,9-1,2 кг/м ³ и сопутствующий ему химический процесс представлен следующим образом:

1. Смешивание солей двухвалентного железа и меди с последующим осаждением магнетита аммиаком:

перемешивание

FeSO₄+CuSO₄+NH ₄OH Fe₃O₄+[Cu(NH ₃)₄]SO₄+Н ₂О

коллоидные частицы магнетита

2. Введение ПАВ - олеиновой кислоты

Fe₃O ₄+(СН₃(СН₂) ₇СН СН=CH(CH₂)₇ COOH

(Fe₃O₄)*(СН ₃(СН₂)₇СН СН=СН(СН ₂)₇СООН)

3. Добавление жидкости-носителя - керосина и разделение фаз

(Fe₃O ₄)*[СН₃(СН₂ )₇СН=СН(СН₂) ₇СООН]+керосин МЖ+Н₂O

4. Отделение выпариванием воды, которая направляется на очистку.

В процессе смешивания нефтешламов с магнитной жидкостью происходит омагничивание нефтешлама, что позволяет усилить взаимодействие его с магнитным полем в магнитных сепараторах, тем самым, способствуя более глубокому разделению фаз. Использование магнитной жидкости с плотностью 0,9-1,2 кг/м³ приводит к повышению плотности углеводородной фазы нефтешлама, и, следовательно, повышает эффективность разделения фаз при магнитном сепарировании. Экспериментально установлено, что при плотности магнитной жидкости менее 0,9 кг/м ³ нет достаточного притяжения между частицами, что ведет к неполному извлечению нефтепродукта из смеси, а при плотности более 1,2 кг/м³, наоборот, достаточно сильное взаимодействие, которое влечет к потере и перерасходу магнитной жидкости.

Опытным путем установлены зависимости эффективности извлечения углеводородов от их концентрации в нефтешламе, времени их взаимодействия с магнитной жидкостью, ее плотностью, а также от величины напряженности магнитного поля.

На фиг.1 представлен график зависимости эффективности извлечения углеводородов (С) от времени взаимодействия образцов с магнитной жидкостью (t), где 1 - соотношение количества магнитной жидкости и нефтепродуктов в нефтешламе, равное 1:1; 2 - соотношение количества магнитной жидкости и нефтепродуктов в нефтешламе, равное 1: 0,5; 3 - соотношение количества магнитной жидкости и нефтепродуктов в нефтешламе, равное 1:0,1.

При соотношении количества нефтепродуктов в нефтешламе и магнитной жидкости, равном 1:0,1 и 1:0,5, нефтепродукты извлекаются не эффективно, независимо от времени контакта с магнитной жидкостью.

Из графика видно, что при соотношении количества нефтепродуктов, содержащихся в нефтешламе, и магнитной жидкости, равном 1:1, наиболее эффективно процесс протекает первые 20-25 минут, а дальнейшее увеличение времени контакта при смешивании не оказывает существенного влияния на степень извлечения углеводородов.

Полученная после разделения водно-углеводородная фаза, содержащая магнитную жидкость и нефтепродукт, поступает в магнитный сепаратор. При сепарировании при напряженности магнитного поля 8-12 кА/м с расстоянием между полюсами магнитов 60 мм выделяют магнитную жидкость и нефтепродукт. Экспериментально установлены и обоснованы значения напряженности магнитного поля и величина расстояния между полюсами магнитов, при которых происходит максимальное разделение фаз.

Способ осуществляют следующим образом. Для удобства исследования нефтешламы готовили искусственно, для чего высушенный песок смешивали с мазутом. Образец нефтешлама смешивали с магнитной жидкостью и направляли в магнитный сепаратор на разделение.

В сепараторе под действием сильного магнитного поля происходит отделение твердого остатка от магнитной жидкости и мазута (водноуглеводородная эмульсия). Песок, смоченный магнитной жидкостью, направили на отмывку, а водно-углеводородную эмульсию вновь направляют в магнитный сепаратор на разделение. Выделенный мазут взвешивали и сжигали в печи для определения в нем твердой фазы.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Нефтешлам с содержанием нефтепродуктов 45% смешивают в течение 20 мин с магнитной жидкостью плотностью 0,9 кг/м³ при соотношении нефтепродукт, содержащийся в нефтешламе, и магнитная жидкость как 1:1. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 8 кА/м с расстоянием между полюсами магнитов 60 мм. Разделение осуществляют в два этапа: сначала выделяют твердый остаток и водно-углеводородную эмульсию. Полученную эмульсию вновь разделяют на сепараторе на магнитную жидкость и нефтепродукт. В таблице 1 приведены результаты исследования чистоты извлекаемого мазута от его процентного содержания и плотности магнитной жидкости.

Пример 2. Процесс проводят аналогично. Смешивание нефтешлама с магнитной жидкостью плотностью 1,0 кг/м³ проводят 22 мин. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 10 кА/м. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Пример 3. Процесс проводят аналогично. Смешивание нефтешлама с магнитной жидкостью плотностью 1,2 кг/м ³ проводят 25 мин. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 12 кА/м. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Пример 4. Нефтешлам с содержанием нефтепродуктов 35% смешивают в течение 20 мин с магнитной жидкостью плотностью 0,9 кг/м ³ при соотношении нефтепродукт, содержащийся в нефтешламе, и магнитная жидкость как 1:1. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 8 кА/м с расстоянием между полюсами магнитов 60 мм. Разделение осуществляют в два этапа: сначала выделяют твердый остаток и водно-углеводородную эмульсию. Полученную эмульсию вновь разделяют на сепараторе на магнитную жидкость и нефтепродукт. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Пример 5. Процесс проводят аналогично примеру 4. Смешивание нефтешлама с магнитной жидкостью плотностью 1,0 кг/м³ проводят 22 мин. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 10 кА/м. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Пример 6. Процесс проводят аналогично примеру 4. Смешивание нефтешлама с магнитной жидкостью плотностью 1,2 кг/м³ проводят 25 мин. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 12 кА/м. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Пример 7. Нефтешлам с содержанием нефтепродуктов 19% смешивают в течение 20 мин с магнитной жидкостью плотностью 0,9 кг/м³ при соотношении нефтепродукт, содержащийся в нефтешламе, и магнитная жидкость как 1:1. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 8 кА/м с расстоянием между полюсами магнитов 60 мм. Разделение осуществляют в два этапа: сначала выделяют твердый остаток и водно-углеводородную эмульсию. Полученную эмульсию вновь разделяют на сепараторе на магнитную жидкость и нефтепродукт. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Пример 8. Процесс проводят аналогично примеру 7. Смешивание нефтешлама с магнитной жидкостью плотностью 1,0 кг/м³ проводят 22 мин. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 10 кА/м. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Пример 9. Процесс проводят аналогично примеру 7. Смешивание нефтешлама с магнитной жидкостью плотностью 1,2 кг/м³ проводят 25 мин. Затем направляют в магнитный сепаратор для разделения смеси при напряженности магнитного поля 10 кА/м. Глубина извлечения нефтепродукта отражена в таблице 1.

Таблица 1
Зависимость глубины извлечения нефтепродуктов от объема магнитной жидкости и ее плотности
№	Нефтешлам, 100 гр			Объем магнитной жидкости, мл	Плотность магнитной жидкости, кг/м3	Глубина извлечения нефтепродуктов, %
	%-ное содержание нефтепродуктов	%-ное содержание твердой фазы	%-ное содержание воды
1	2	3	4	5	6	7
1	45	48	7	45	0,9	96
2	45	48	7	45	1,0	96
3	45	48	7	45	1,2	99
4	35	53	12	35	0,9	89
5	35	53	12	35	1,0	91
6	35	53	12	35	1,2	91
7	19	64	17	19	0,9	84
8	19	64	17	19	1,0	89
9	19	64	17	19	1,2	90

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что процесс извлечения нефтепродуктов по предлагаемой технологии протекает достаточно эффективно.

Предлагаемый способ может быть использован для извлечения нефтепродуктов не только из верхнего слоя нефтешламов, но и для их полной утилизации. При этом можно утилизировать нефтешламы с любой концентрацией нефтепродуктов. Способ позволяет решить проблему обеспечения экологической безопасности при обращении с твердыми отходами нефтедобычи и нефтеперегонки.