ISSN 1991-3087
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

НА ГЛАВНУЮ

Технология реагентного капсулирования в нефтяной промышленности

 

Иванова Анна Николаевна,

студент-магистрант 6-го курса Омского государственного технического университета.

 

В настоящее время в нефтяной промышленности наиболее распространен-ным инженерным мероприятием, направленным на предотвращение антропогенного загрязнения природной среды, является локализация вредных производственных отходов и аварийных выбросов в шламовых амбарах с его обязательной гидроизоляцией. Такие решения не обеспечивают надежной защиты природной среды от негативного воздействия. Нередко на погрузку-разгрузку и перевозку загрязненных материалов из удаленных участков к установленному месту их захоронения затрачиваются значительные средства, соизмеримые с платой за санкционированное хранение на местах загрязненных материалов.

Для решения существующей проблемы одним из наиболее перспективных методов является обезвреживания нефтезагрязненных материалов различной консистенции путем их перевода в мелкодисперсные, твердые, биологически инертные соединения, в том числе на месте их образования. Эта задача решается путем капсулирования обрабатываемых материалов c помощью реагентов на основе гидрофобизированных частиц окисей щелочных металлов, преимущественно кальция [1-2].

Сущность метода реагентного капсулирования заключается в физико-химическом преобразовании твердых, вязко-текучих или жидкиx углеводородсодержащих материалов под воздействием химически активных реагентов в тонкодисперстные порошкообразные твердые продукты. Каждая частица такого продукта представляет собой микрокапсулу, внутри которой находится загрязняющие вещество, покрытое снаружи прочной карбонатной водонепроницаемой, биологически нейтральной для природной среды оболочкой.

Технологический процесс обезвреживания состоит в определенном подборе компонентов, участвующих в реакции (загрязненный материал, реагент, вода, в некоторых случаях используются добавки молотой негашеной извести), в интенсивном механическом перемешивании смеси в период прохождения реакции, перемещении капсулированного материала для последующего «созревания» и конечной утилизации.

Среди различных веществ, дающих в химических реакциях тонкодисперсные, порошкообразные твердые вещества, окись кальция в форме химически белой тонкой извести играет ведущую роль. Это объясняется рядом причин: она не только относится к материалам, широко применяемым во многих отраслях, и имеется повсюду в неограниченном количестве, но и дает после реакции с водой гидроокись кальция, которая служит основой для дальнейшего процесса изоляции диспергированных частицах за-грязнителя. Это свойство объясняет ее применение в технологии капсулирования. Гидроокись кальция, слабо растворяющаяся в воде, образует в отличие от других щелочных гидроокисей в водном растворе с двуокисью углерода трудно растворимый карбонат кальция, который является естественным и одновременно безвредным компонентом окружающего нас мира. Образование карбоната кальция активно происходит на всех свободных поверхностях гидроокиси кальция, которые, таким образом, покрываются плотной, мелкокристаллической карбонатной коркой [3-6].

Процесс карбонизации обрабатываемых материалов протекает согласно следующим химическим уравнениям:

СаО+Н2О→Са(ОН)2                                                                                                                             (1)

Hydra 2 web

hydra 2 web

hydra-ok.net

Са(ОН)2+СО2→СаСО3                                                                                                                        (2)

Образовавшаяся корка действует как защитный, изолирующий инертный слой, который с течением времени, при продолжающемся воздействии двуокиси углерода дополнительно увеличивает свою толщину. Описанный процесс карбонизации имеет решающее значение с точки зрения долгосрочного и безопасного хранения загрязнений, обработанных по методу реагентного капсулирования [6-8].

Для химического диспергирования безводных (или почти безводных) жидких материалов необходимо до начала реакции гидратации (уравнение 1) путем простого перемешивания обеспечить их полную гомогенизацию с окисью кальция. Последующая добавка стехиометрического количества воды вызывает экзотермическую реакцию, и через некоторое время из суспензии образуется тонкий сухой порошок.

Процесс гидратации окиси кальция и окиси магния, который, так же, как правило, присутствует в виде естественного компонента реагента, происходит с выделением большого количества тепла. В результате этого смесь разогревается до температуры кипения воды, в начальный период реакции происходит плавление компонентов углеводородов (парафинов, смол), имеющих точку плавления ниже 100 0С.

В результате химического диспергирования изменяются не только физиче-ские, но и химические свойства всех компонентов. Химическая активность соединений при повышении степени измельчения возрастает настолько, что они способны вступать в химические реакции, которые в обычных условиях не происходят. К ним относятся реакции осаждения, образования комплексных соединений, реакции конденсации и присоединения, а также фиксации за счет поглощения на основе взаимодействия между донором и акцептором.

В соответствии с тем же принципом многие органические соединения, находящиеся в тонкодиспергированном состоянии способны к биологической деструкции с гораздо большей скоростью, чем в условиях компактной фазы.

На укладку поступает гидрофобный сухой продукт химической реакции диспергирования, используемый в качестве строительного грунта с послойным уплотнением, который образует массив, упроченный последующей реакцией карбонизации. Негидрофобизированная гидроокись кальция, используемая в качестве носителя, из-за своей растворимости в воде на граничных поверхностях размывалась бы дождевыми или грунтовыми водами с освобождением вредных веществ.

Гомогенизация обрабатываемого материала с реагентами осуществляется в смесительных устройствах, конструкция которых зависит от свойств диспергируемых материалов:

- лопастные смесители с быстровращающимися боковыми ножами пригодны для жидких фаз загрязненных материалов любой вязкости, а также для гетерогенных материалов, например, загрязненных грунтов и почв;

- шнековые смесители используют для диспергирования нефтяных отходов с высоким содержанием парафинов;

- разбрасыватели и культиваторы применяются в случаях, когда в соответствии с технологией возможна обработка слоя загрязненных материалов в полевых условиях.

За этапом гомогенизации следует экзотермическая реакция гидратации, которая при опытах в полевых условиях протекает в гомогенизированных, рассыпанных слоях из обрабатываемых материалов и реагента. При этом, наряду с образованием небольшого количества пыли, выделяются водяные пары.

Без каких либо ограничений можно применять как стационарные, так и мобильные квазизакрытые установки, разрабатываемые специально для этих целей. Они включают все необходимое технологическое оборудование для комплексного протекания процессов капсулирования, т.е. наряду с гомогенизатором и специальным реактором, в котором протекает реакция гидратации, установки снабжаются периферийными механизмами для транспортировки материалов и приборами для управления процессом [9].

 

Литература

 

1.                  Дмитриев А.Н. Щитов А.В. Техногенное воздействие на природные процессы Земли. Новосибирск: Манускрипт, 2003.

2.                  Садовникова JI.K. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении / JI.K. Садовникова, Д.С. Орлов, И.Н. Лозановская. — М.: Высшая школа, 2006. - 334 с.

3.                  Бельзинг Ф. Технология ДКР. Гановер - 1988. -117 с.

4.                  Гержберг Ю.М., Цхадая Н.Д., Овчар З.Н., Попов А.Н. Реагентное обезвреживание отходов нефтегазовой промышленности // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2003. № 3 (50). М., 2003. С. 72.

5.                  Реагентное обезвреживание отходов в нефтегазовой промышленности / Ю.М. Гержберг, Н.Д. Цхадая, А.Н. Попов и др. М. 2003. - № 3 - С.ЗО-31.

6.                  Сахаев В.Г., Щербицкий Б.В. Справочник по охране окружающей среды. Киев: Будивельник, 1986. -402 с.

7.                  Сафарова В.И., Кудашева Ф.Х., Фаухутдинов А.А., Шайдулина Г.Ф. Экоаналитический контроль в системе оценки качества окружающей среды. «Интер», 2004. - 228 с.

8.                  Пилюгина М.В. Экологический биогеохимический мониторинг: критерии, нормативы, коэффициенты / Методические рекомендации. — Архангельск: Издательство ПГУ, 2007. 47 с.

9.                  Садовникова JI.K. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении / JI.K. Садовникова, Д.С. Орлов, И.Н. Лозановская. — М.: Высшая школа, 2006. - 334 с.

 

Поступила в редакцию 04.12.2012 г.

2006-2019 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.