ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. Основные проблемы обращения с нефтесодержащими отходами и существующие способы их использования 7
1.1 Источники возникновения нефтесодержащих отходов и их воздействие на окружающую природную среду 7
1.2 Количественный состав нефтешламов накопленных в специализированных гидросооружениях, предназначенных для размещения отходов 10
1.3 Комплексное обследование объекта размещения отходов числящейся на балансе АО «Самаранефтегаз» 11
1.4 Использование нефтешламов в качестве вторичного сырья 28
1.5 Передовые технологии утилизации нефтесодержащих отходов 32
1.5.1 Термический метод 33
1.5.2 Химический метод 34
1.5.3 Биологический метод 36
1.5.4 Физический метод 37
1.5.5 Кавитационный метод 38
1.6 Патентный поиск технологий утилизации нефтешламов с использованием кавитационного метода 43
1.7 Выводы по главе 1 48
Глава 2. Применение кавитационного метода утилизации нефтесодержащих отходов на объектах АО «Самаранефтегаз» 51
2.1 Выбор ультразвуковой установки 51
2.1.1 Экспериментальное исследование разделение нефтешлама с использованием кавитационной установки 52
2.2 Технологическое решение утилизации нефтесодержащих отходов на объектах АО «Самаранефтегаз» 56
2.3 Расчёт экономического эффекта от внедрения данной технологии 61
2.3.1 Расчет затрат на проведение работ по утилизации нефтесодержащих отходов 62
2.4 Расчёт возможной прибыли от реализации потенциального продукта 67
Заключение 69
Список используемых источников 72
Актуальность темы исследования. В настоящее время одна из ключевых отраслей Российской Федерации является топливная промышленность. Ежегодно добыча нефти и газа растет, так вот за 2018 год было добыто 555 млн. тонн нефти и 733 млрд. м3 газа.
Проблема нефтегазовой отрасли заключается в негативном воздействии на состояние окружающей среды, а именно в деятельности нефтегазодобывающих предприятий образуются опасные загрязнители природной среды, одним из таких загрязнителей являются нефтешламы. Вместе с тем это ценное сырье (потенциальный продукт), которое можно использовать в различных отраслях промышленности. Несмотря на то, что образованные нефтешламы в больших количествах размещены в специализированных сооружениях (амбары), объемы утилизации и степень их использования невысока, что приводит к концентрации нефтесодержащих отходов в шламовых амбарах. Данные факторы оказывают антропогенную нагрузку на окружающую среду, тем самым создавая угрозу здоровью человека.
В связи с этим, разработка ресурсосберегающих технологий, основанная на разделение отходов на составляющие фракции, с целью их дальнейшего использования как вторичное сырья при изготовлении продукта, является актуальной.
Цель исследования: минимизации антропогенного воздействия на окружающую среду за счет уменьшения количества накопления нефтесодержащих отходов и их вторичного использования.
Объект исследования: технологии утилизации нефтесодержащих отходов с целью получения вторичного сырья
Предмет исследования: качественные характеристики нефтешлама.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Проанализировать качественные и количественные характеристики нефтешламов, используемые в качестве вторичного сырья в технологиях для получения ценного продукта.
2. Провести анализ передовых методов утилизации нефтешламов, которые позволят получать на выходе сырье для вторичного использования.
3. Разработать ресурсосберегающую технологию по утилизации «застарелых» нефтешламов, образованных в результате очистки оборудования и трубопроводов от нефти, а также с нефтезагрязненным грунтом при отказах трубопроводов.
4. Рассчитать экономический эффект от внедрения данной технологии.
Теоретической и методологической основой исследования являются научные труды отечественных ученых в области утилизации нефтесодержащих отходов, какие как Т.А. Литвинова, Т.П. Косулина, Ю.И. Токарев, А.Ф. Тимошин, А.П. А.Г. Бредников, К.А. Джураев, А.С. Аминова, С.А. Гайбуллаев, О.И. Ручникова, Я.И. Вайсман, а также данные исследовательской лаборатории ООО «СамаНИПИнефть».
Теоретическая значимость исследования заключается в детализированном анализе существующих ресурсосберегающих технологий утилизации нефтешламов с возможностью получения вторичного сырья с целью получения товарного продукта: битума и компонента дорожного основания. Рассчитана экономическая модель от реализации вторичного сырья в виде товарного продукта.
Практическая значимость исследования представлена практическими решениями, которые позволят снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду, за счет кратного сокращения нефтесодержащих отходов, а так же позволит наиболее эффективно использовать вторичное сырье, полученное после утилизации отходов.
Защищаемое положение:
Предложение по использованию ресурсосберегающей технологии по утилизации «застарелых» нефтешламов, образованных в результате очистки оборудования и трубопроводов от нефти, а также с нефтезагрязненным грунтом при отказах трубопроводов.
Состояние изученности выбранной темы: в работах российских ученых проведено изучение проблемы утилизации «застарелых»нефтесодержащих отходов (далее по тексту НСО). Проанализированы существующие технологии утилизации НСО, а также возможности использования специализированного оборудования для получения вторичного сырья с целью его использования для нужд нефтедобывающего предприятия в качестве инертного материала для отсыпки дорог и нефтепродукта, который соответствует входным параметрам для закачки в голову процесса в УПН.
Апробация: данная работы была успешно представлена на XXXI Региональной научно-технической конференции молодых специалистов АО «Самаранефтегаз» (1 место);
- Двенадцатой Кустовой научно-техническая конференция молодых специалистов ПАО «НК «Роснефть» (2 место), а также XXXI Региональная научно-техническая конференция молодых специалистов АО «Самаранефтегаз».
Структура диссертации: диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка используемых источников, включающего 60 наименования. Объем работы составляет 70 страниц машинописного текста, содержит 28 рисунка, 14 таблиц.
1. Проанализировав состав нефтесодержащих отходов, следует сделать вывод, что в Самарской области согласно данным государственного реестра ОРО, числиться большое количество нефтесодержащих отходов, объем которых превышает более 500 тыс. м3. Нефтесодержащие отходы, накапливаемые на объектах размещения, содержат значительное количество ценных компонентов (легкие фракции нефтепродуктов, водоэмульсия, битумную фракцию) которые обладают высоким ресурсным потенциалом, поэтому на сегодняшний день существует потребность максимального использования данных отходов в виде вторичного сырья для получения продукта высокой рентабельностью.
2. Экспериментальные исследования по определению фракционного состава образцов нефтешлама, выполненного на базе аккредитованной лаборатории ИХАЛ, позволили определить содержание ценных компонентов в образцах, отобранных с объекта размещения отходов АО«Самаранефтегаз».
Результаты подтверждают следующий факт состояния массы отходов размещенных в аналогичных объектах размещения отходов:
- наличие в объекте размещения 29-50% масс. широкой фракции светлых нефтепродуктов, выкипающих в диапазоне температур > 100 — 350°C;
На основании полученной информации принято решение о возможности использования данных объектов размещения отходов в качестве источников, обладающих высоким ресурсным потенциалом.
Проведенный анализ подбора эффективной технологии утилизации нефтесодержащих отходов позволил определить передовые методы переработки, которые позволяют получать из нефтешламов «исторического наследия» вторичные ресурсы пригодные для использования, с целью дальнейшей реализации потенциального продукта. К таким технологиям относятся кавитационные методы обработки исходно состава нефтешлама.
3. Для того чтобы определить эффектность используемой технологии утилизации отходов, необходимо знать его входные параметры (фракционный состав, влажность, количество нефтепродуктов, количество механических примесей, вязкость, теплоемкость, содержание хлоридов, серы и т.д.).
4. Для того, чтобы повысить эффективность обращения с нефтешламом, потребуется определить вязкость данного сырья и фракционный состав. Пониженная вязкость исходного сырья позволяет уменьшить энергетические затраты на его транспортирования до нужного места.
5. На основании проведенного анализа передовых технологий используемые на сегодняшний день в мире, можно выделить метод кавитационного разложения. Достоинства данного метода позволяют проводить утилизацию в соответствии с существующими нормами природоохранного законодательства, ключевыми достоинствами которого является снижение негативного воздействия на окружающую среду, с возможностью выделения вторичных ресурсов. Ключевыми параметрами данного метода является, извлечение нефтешлама для дальнейшего его нагрева, с целью предания исходному сырью «благоприятной» текучести. Это позволяет производить транспортировку нефтешлама по отводящим технологическим линиям с помощью насосов. Подготовленное сырье, после нагревателя направляется в кавитационную установку, в которой происходит воздействие электромагнитных полей высокой мощностью, позволяющее изменять строение исходного сырья. Полученная готовая продукция подлежит к вторичному использования для нужд самого предприятия. Использования данного сырья внутри организации позволяет исключить риски не корректной оценки стоимости полученного объема готовой продукции.
6. Применение кавитационного метода позволит исключить существующие ограничения используемой технологии «биологической деструкции» нефтесодержащих отходов в АО «Самаранефтегаз». К таким ограничениям относятся:
• отчуждение большого количества площадей земельных участков требуемых для строительства временной технологической площадке;
• ограничение температурного режима;
• длительно время утилизации отходов;
• низкая ликвидность полученного продукта.
Результатами предлагаемого метода будет являться эффективная обработка нефтешлама с дальнейшим получения ценного продукта, который будет подлежать к использованию для нужд самого предприятия. А также, при выделении ценного продукт, будет возможна его реализация на УПН №3 с целью получения дополнительной прибыли.
7. Ключевыми достоинствами предлагаемой технологии будет являться
• сокращение негативного воздействия на окружающую среду за счет кратного уменьшения объема размещенных отходов в отрытой среде;
• сокращение транспортных затрат;
• исключение дополнительных затрат на покупку дорогостоящих препаратов, которые составляют на сегодняшний день 50 % от общей суммы договора;
• сокращение времени утилизации отходов в 2 раза;
• возможность выделения потенциальный продукт высокой ликвидностью, стоимость которого за 1 м3 составляет 15 534 руб.;
• возможность организации работ по утилизации отходов в местах размещения отходов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
