Как утилизовать отходы нефтепереработки?

Твердые отходы нефтепереработки предприятий нефтеперерабатывающей отрасли – это разного рода химические вещества (адсорбенты), которые нет возможности подвергнуть регенерации, зола и другой твёрдый остаток нефти, который образуется в результате термообработки сточных вод, а также разного рода осадки, смолистые вещества и уловленная при очистке выбросов пыль. Самым простым способом утилизации таких отходов (если это не наносит вред окружающей среде) является их сжигание в печах.

• Виды отходов нефтяного производства и их возможное применение
• Переработка кислых гудронов
• Нефтяные шламы
• Утилизация отходов нефтепереработки

Остающиеся после термообработки зола и шлак в некоторых случаях используют как наполнители при изготовлении строительных материалов, в более редких случаях – как удобрения, совсем редко – в качестве сырья для получения некоторых нефтяных компонентов. Если же шлаки и зола непригодны для повторного использования, они направляются на хранение в специальные отвалы, куда также отправляются твердые негорючие остатки нефтепереработки, непригодные для дальнейшего использования.

Виды отходов нефтяного производства и их возможное применение

На предприятиях нефтепереработки и нефтехимии одним из основных видов твердых отходов являются так называемые кислые гудроны.

Они образуются как результат процессов сернокислотной очистки, которой подвергаются некоторые нефтепродукты (масла, парафина, керосино-газойлевые нефтяные фракции и так далее). Также гудроны остаются после производства присадок, моющих синтетических средств и фотореагентов.

Кислые гудроны – это смолообразные массы с высокой вязкостью, отличающиеся различными степенями подвижности. В основном они состоят из воды, серной кислоты и разного рода органических веществ, содержание которых может колебаться от 10-ти до 93-х процентов.

Объемы остающихся кислых гудронов достаточно велики – в пределах 300 тысяч тонн в год. Поскольку процент их использования – составляет менее 25-ти %, это приводит к скапливанию их в значительном количестве в заводских амбарах (прудах-накопителях).

Кислые гудроны по концентрации в них основных веществ делятся на:

• гудроны с высоким содержанием кислоты (от 50 процентов моногидрата и более);
• гудроны с высокой концентрацией органических веществ (от 50-ти % и больше).

От химического состава таких отходов зависит их возможное применение. Их могут пустить на переработку для получения сульфата аммония, использовать в качестве топлива (сразу или после очистки от кислоты) или как реагент, применяемый при очистке нефтепродуктов.

Однако широкой реализации перечисленных выше процессов препятствуют:

• высокая степень сложности технологии производства из кислых гудронов сульфата аммония;
• ограниченный рынок его сбыта;
• большие материальные и трудовые затраты на очистку выделяемых в результате применения гудронов как реагентов или в качестве топлива жидких отходов и газов.

Более перспективно выглядит технология переработки кислых гудронов для получения из них битумов, высокосернистых коксов, диоксида серы и некоторых других веществ.

К примеру, в процессе переработки этих отходов в диоксид серы для дальнейшего получения серной кислоты к ним, как правило, добавляются жидкие растворы серной кислоты, которые являются отработанными отходами. Полученную таким образом смесь гораздо проще транспортировать, а также достаточно легко распылять форсунками. Процесс термического расщепления такой кислотно-гудроновой смеси происходит в печах при температуре от 800 до 1200 градусов Цельсия.

При таких температурных режимах органические компоненты полностью сгорают, и получается диоксид серы. За рубежом этот принцип используется в целом ряде установок, вырабатывающих 98 – 99-процентную серную кислоту или олеум, с производительностью от 700 до 850 тонн в сутки. Есть такие установки и в России.

Переработка кислых гудронов

В органической части кислых гудронов содержатся разного рода соединения серы, смолистые вещества, твердые асфальтены, а также карбоиды, карбены и прочие компоненты. Это дает возможность их переработки в битумы, которые получили широкое распространение как дорожно-строительные материалы.

При нагревании этих остатков нефти происходит расщепление содержащихся в них сульфосоединений и серной кислоты, которые окисляют органические вещества и уплотняют гудроновую массу, в результате чего образуется гетерогенная смесь, в которой сконцентрировано большое количество карбоидов. Для получения такой битумной массы при переработке кислые гудроны смешивают с прямогонными, которые остаются после отгонки из сырой нефти масляных и топливных фракций. В такой смеси реакция уплотнения, в результате которой образуются асфальтены и смолы, менее глубока, поскольку концентрация свободных радикалов и окислителя уменьшается.

Тот факт, что кислые гудроны легко разлагаются при температурах от 160-ти до 350-ти градусов, образуя при этом диоксид серы и кокс с высоким содержанием серы, широко применяется для получения перечисленных продуктов в промышленных масштабах.

Наиболее распространены низкотемпературные установки, в которых кислые гудроны разлагаются на коксовом теплоносителе. На этих установках также подвергают разложению растворы отработанной серной кислоты, смешивая их предварительно с высокоорганическими гудронами или остатками нефтей с высоким содержанием органических веществ.

Нефтяной кокс с высоким содержание серы используется в некоторых технологических процессах на предприятиях цветной металлургии как сульфидирующий и восстановительный агент, а также в некоторых техпроцессах предприятий химической отрасли (например, при получении Na2S и СS2), а также для прочих целей.

Серьезные трудности, с которыми связана утилизация кислых гудронов, привели к появлению на предприятиях нефтепереработки отдельных принципов безотходности.

Например, повсеместно внедряются следующие современные методики очистки нефтепродуктов:

Нефтяные шламы

Твердые примеси, которые содержатся в перерабатываемом сырье и во вспомогательных материалах, а также некоторые другие вещества, образуют на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах нефтяные шламы.

С одной тонны сырой нефти в процессе её переработки выход шламов составляет примерно 7-мь килограммов. Учитывая огромные объемы перерабатываемого сырья, в земляных амбарах таких предприятий скапливается громадное количество таких отходов, что является серьезной проблемой.

Нефтяные шламы – это тяжелые остатки нефти со средним содержанием от 10-ти до 56-ти процентов нефтепродуктов, от 30-ти до 85-ти процентов воды и от 1,3 до 46-ти процентов твердых примесей.

В процессе хранения в амбарах происходит расслоение этих отходов, в результате чего образуются:

1. верхний слой, состоящий из водной нефтяной и нефтепродуктовой эмульсии;
2. средний слой (загрязнённая взвешенными частицами и нефтепродуктами вода);
3. нижний слой, в котором три четверти – это пропитанная нефтепродуктами влажная твердая фаза.

Использовать нефтяной шлам можно в нескольких направлениях.

К примеру, если провести обезвоживание и последующую сушку таких отходов, появляется возможность вернуть их в производство для последующей переработки в целевую продукцию. Также есть возможность использовать их в качестве топлива, но это слишком затратно с экономической точки зрения.