Экологические аспекты производства масел и присадок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Самарский государственный технический университет

УДК 574

Экологические аспекты производства масел и присадок

Журавлева Людмила Михайловна

Представлен состав шламов, образующихся в производствах сульфонатных присадок КНД и НСК, а также на установках получения алкилсалицилатных присадок «Детерсол-300», «Детерсол-140», «Комплексал250», «Комплексал-150», «Комплексал-7321 А», «Комплексал-7311», «Комплексал-130». Показана экологическая целесообразность частичной замены фенола на N-метилпирролидон в процессах экстракционного извлечения ценных компонентов из шлама.

Ключевые слова и фразы: производство масел и присадок; шламы; ценные компоненты; извлечение; экстракция; растворители; токсичность растворителей.

За десятилетия добычи и переработки нефти на территории современных нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий накопилось значительное количество отходов в виде нефтешлама. Шламонакопители занимают огромные площади, на их содержание и обслуживание затрачиваются значительные средства, они оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую природную среду. Нефтешламы представляют собой стабильную суспензию высокодисперсных минеральных частиц, органических соединений и воды, трудно подвергающуюся сепарированию. Нефтешламы являются неоднородным продуктом, состав и свойства которого варьируются в зависимости от места и способа его образования. «Усредненный» нефтешлам содержит ~ 25% органических масел, ~20% бензина, ~25% твердых взвешенных веществ и ~30% воды (% массовые) [4].

Выбор метода переработки нефтешламов зависит от многих факторов, наиболее определяющим из них является состав нефтешлама. В настоящее время для обезвреживания и утилизации нефтешламов применяются различные методы:

- термический - сжигание шлама в открытых амбарах и печах различных типов (получение битуминозных остатков);

- механические - перемешивание и физическое разделение нефтешламов гравитационным отстаиванием, в поле центробежных сил, фильтрованием;

- химические - экстрагирование с помощью растворителей, отверждение с применением добавок, обработка гидрофобными реагентами на основе негашеной извести или других материалов;

- физико-химические - применение специально подобранных реагентов, изменяющих физикохимические свойства, с последующей обработкой на специальном оборудовании;

- биологические - микробиологическое разложение в почве непосредственно в местах хранения, биотермическое разложение с применением специальных углеводородокисляющих бактерий.

Термический метод дает возможность проводить обработку нефтешлама при высоких температурах с удалением органических соединений до образования твердых отходов. Этот метод позволяет уничтожить токсичные примеси в нефтешламах и получить полностью обезвреженную твердую фазу. Термический метод включает в себя сжигание, сушку, пиролиз, некоторые другие высокотемпературные процессы и их комбинации.

В химическом методе обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов используются вещества, смешение с которыми нефтешламов приводит к регенерации готовых к применению нефтепродуктов (дизтопливо, мазут) и образованию веществ с меньшим классом опасности. Часто вновь полученные остаточные шламы также могут применяться для изготовления товарной продукции.

В механических процессах обезвреживания и утилизации нефтешламов используются фильтры, гидроциклоны, центрифуги и сепараторы. Ведущими фирмами по переработке нефтешламов этими методами являются «Альфа Лаваль» (AlfaLaval), Швеция; «КХД Гумбольд» (KHD Humboldt), «Вестфалия Сепаратор» (Westfalia Separator), «Флотвег» (Flottweg), Германия; «Андриц» (Andritz), Австрия; «Технофанги» (Tekhnofanghi), Италия [Там же].

Биологические методы обезвреживания отходов находят все более широкое применение в нашей стране и за рубежом. Они основаны на способности различных штаммов микроорганизмов в процессе жизнедеятельности «разлагать» или усваивать в своей биомассе многие органические загрязнители. Биологические методы условно можно разделить на микробиодеградацию загрязнителей, биопоглощение и перераспределение токсикантов. Недостатком биологического метода обезвреживания отходов является невысокая скорость протекания биологических процессов, что значительно увеличивает капитальные вложения при сооружении промышленных объектов. Важнейшими задачами являются подбор микроорганизмов, бактерий и грибов для переработки специфических отходов отдельных производств (или композиций отходов), а также выявление условий для ускорения роста бактерий в соответствующей среде.

Из-за высокой стабильности дисперсной системы нефтешламов только механические или физико-химические методы обезвреживания и утилизации часто не обеспечивают эффективного извлечения из нефтешламов ценных или опасных для окружающей среды компонентов. При этом отмечается выраженная закономерность - чем более продолжительное время хранится нефтешлам, тем выше его стабильность. В таких случаях обычно применяются комплексные методы переработки нефтешлама, включающие отстаивание, флотацию, дегазацию, кондиционирование, сушку, обработку коагулянтами и флокулянтами, уплотнение, разделение, биоразложение.

Из-за значительного содержания в нефтешламе нефтепродуктов его можно отнести к вторичным материальным ресурсам. Использование нефтешлама в качестве сырья является одним из наиболее рациональных способов его утилизации, при котором достигаются положительные экологические и экономические эффекты. Невозобновляемость углеводородного сырья делает переработку нефтешламов еще более актуальной задачей. Пригодность нефтешламов в качестве техногенного сырья определяется в результате анализа их происхождения, состава и свойств.

В производствах сульфонатных присадок КНД и НСК, а также на установках получения алкилсалицилатных присадок «Детерсол-300», «Детерсол-140», «Комплексал-250», «Комплексал-150», «Комплексал-7321 А», «Комплексал-7311», «Комплексал-130» образуется шлам, состав которого представлен в Табл. 1 (данные автора).

Таблица 1 Состав шлама на установках получения присадок (% массовые)

В настоящее время селективное извлечение из нефтешламов масляных компонентов и очистка масляных дистиллятов проводятся с использованием в качестве избирательного растворителя фенола, фурфурола и N-метилпирролидона. Физико-химические показатели качества растворителей представлены в Табл. 2 [1].

Таблица 2 Физико-химические свойства растворителей

Из Табл. 2 следует, что наилучшими экологическими характеристиками обладает N-метилпирролидон, а самым токсичным растворителем является фенол. В связи с этим фенол, как наиболее токсичный растворитель, заменяется N-метилпирролидоном. Однако использование чистого N-метилпирролидона в качестве растворителя ограничивается тем, что при значительных соотношениях «растворитель/сырье» заметно снижается выход рафината [2].

Фенол и N-метилпирролидон имеют некоторые общие свойства, позволяющие предположить возможность использования смесей этих растворителей не только для селективной очистки масляных дистиллятов, но и для извлечения масляных компонентов из нефтешламов. В литературных источниках имеются сведения о том, что добавление к фенолу N-метилпирролидона в количестве 20-30% увеличивает выход рафината и сокращает потери полезных компонентов, переходящих в экстракт [3]. При этом не только уменьшаются безвозвратные потери масляных компонентов, но и уменьшается количество побочного продукта очистки масел - экстракта.

Для нефтешламов, состав которых представлен в Табл. 1, накоплен опыт экстракционного извлечения углеводородов с использованием в качестве избирательного растворителя (экстрагента) фенола. Замена растворителя фенола на его смесь с N-метилпирролидоном увеличивает выход рафината на 3-4%. При этом снижаются температура экстрагирования углеводородов и соотношение «растворитель/сырье». Выполненные расчеты показали, что при замене растворителя фенола на его смесь с N-метилпирролидоном срок окупаемости затрат составит около двух лет.

шлам присадка утилизация экологический

Список литературы

1. Козин В. Г., Шарифуллин А. В. Экстракционные свойства смешанных растворителей // Химия и технология топлив и масел. 1997. № 4. С. 33-34.

2. Лавриненко А. М., Озерова Л. Е. Потери масляных компонентов с экстрактом при очистке N-метилпирролидоном дистиллятов и деасфальтизата // Химия и технология топлив и масел. 1999. № 3. С. 16-18.

3. Нигматуллин Р. Г. Совершенствование технологий производства масел, парафинов и расширение ассортимента нефтепродуктов: автореф. дисс. … д.т.н. Уфа, 1999. 48 с.

4. Подавалов Ю. А. Экология нефтегазового производства: учеб. пособие. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. 468 с.

ECOLOGICAL ASPECTS OF OILS AND ADDITIVES PRODUCTION

Zhuravleva Lyudmila Mikhailovna

Samara State Technical University ecology@samgty.ru

Slimes composition is presented that are formed in the productions of sulfonate additives KND and NSK, and also at the plants of getting alkyl-salicylate additives “Detersol-300”, “Detersol-140”, “Kompleksal-250”, “Kompleksal-150”, “Kompleksal-7321 А”, “Kompleksal-7311”, “Kompleksal-130”. The ecological reasonability of phenol partial substitution for N-methylpyrrolidone in the processes of valuable components extraction from slime is shown.

Key words and phrases: oils and additives production; slimes; valuable components; extraction; solvents; solvents toxicity.

Размещено на Allbest.ru