Ультразвуковая интенсификация технологических процессов добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и грунтов (стр. 5 )

Таблица 16 - Режимные и технологические параметры УЗ ГК комплекса

Концентрация ГК, мг/л	500
Интенсивность УЗ воздействия, Вт/см2	20-30
Время ультразвуковой активации, с	60
Время контакта ГК с загрязненной водой, мин	10

Несомненным преимуществом технологии предварительной УЗ активации ГК заключается в том, что она позволяет в 2-3 раза сократить количество используемого реагента, а значит и количество получаемого осадка.

Рис. 33. Аппаратурная схема экспериментальной установки: 1 – УЗ ванна, 2 – излучатели, 3 –нагреватель, 4 – датчик цифрового термометра, 5 – слой песка, 6 – нефтяной слой, 7 – стеклянная емкость

В девятой главе приведены результаты экспериментальных исследований извлечения нефтепродуктов из нефтеносных песков и очистки нефтезагрязненных почв с использованием УЗ воздействия.

Лабораторные эксперименты проведены на образцах канадского битуминозного песка и модельных смесях с содержанием нефтепродуктов 13…14 % мас. на установке, представленной на рис.33. В качестве реагентов использовались водные растворы силиката, карбоната и гидроксида натрия с температурой 30-70°С и значением pH > 7.

На рис.34 представлены кинетические кривые выхода нефтепродуктов из образцов в зависимости от времени УЗ обработки. Маловязкая нефть легко выделяется за 2 минуты УЗ обработки, а более вязкий мазут извлекается при добавке силиката натрия не менее чем за 15 минут. Добавки реагентов щелочного типа повышают эффективность разделения, в течение 20-30 минут удается добиться почти полного извлечения битума (до 95%).

Существенное влияние на эффективность разделения оказывает дисперсность твердой фазы. Скорость выхода нефтепродукта в одинаковых условиях в большей степени зависит от природы и размера частиц твердой фазы, чем от свойств самого продукта. Полное извлечение мазута из смеси с речным песком (d » 1 мм) проходило за 3 мин, а при d = 0,02…0,03 мм за 10…12 мин. Очистка с использованием вод-

Рис. 34. Кинетика разделения нефтеносного песка при УЗ обработке (70 °С): 1– смесь маловязкой нефти и песка; 2, 4 – канадский нефтеносный песок при добавке реактивов Na2SO3 и NaOH соответственно; 3 –мазута и песка при добавке Na2SO3

ного щелочного раствора может быть рекомендована только для смесей с частицами не менее 10 мкм.

Рис. 35. Влияние концентрации раствора на максимальный выход нефти при t = 55...60 0C: 1 – раствор Na2SiO3; 2 – раствор Na2СO3; 3 – раствор NaOH.

Графики на рис. 35 свидетельствуют о существовании диапазона значений концентрации реагентов, способствующих образованию водонефтяных эмульсий, что снижает выход нефтепродуктов.

Рис. 36. Кинетика выхода битума из песка в аппаратах с разными способами воздействия

Показано, что повторное использование реагентов не снижает скорость извлечения. Более того, в начальный момент она возрастает в 2…2,5 раза.

Графики на рис. 36 иллюстрируют повышение скорости выхода нефтепродуктов с увеличением мощности УЗ воздействия. Введение УЗ зонда в реактор интенсифицирует воздействие по сравнению с УЗ ванной, замена же зонда на обычную лопастную мешалку (400 об/мин) снижает скорость выхода на порядок (рис.36).

Результаты лабораторных экспериментов позволили создать пилотный стенд переработки нефтешламов и нефтезагрязненных грунтов, оснащенный УЗ техникой промышленного масштаба. Принципиальная аппаратурно-технологическая схема стенда представлена на рис. 37. Стенд представляет собой замкнутую систему, позволяющую повторно использовать воду и химические реагенты по противоточной схеме.

Испытания пилотного стенда проведены на образцах песчаного нефтезагрязненного грунта промышленной площадки Самарского комплекса Приволжского филиала -Уралнефтепродукт», в состав которого входят:

·  нефтепродукты, % масс - 24,2;

·  вода, % масс - 12,4;

·  механические примеси, % масс - 63,4.

Рис. 37. Принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки нефтесодержащих грунтов с использованием УЗ техники: 1 – транспортер - нефтесодержащей породы, 2 – смеситель, 3 – насосный блок, 4 – УЗ реактор, 5 – гидроциклон, 6 – центрифуга, 7 – транспортер отмытой породы, 8 – емкость химического реагента, 9 – сборник промывного фугата, 10 – сепаратор, 11 – сборник очищенной воды, 12 – сборник нефтепродукта

Распульпованная в течение 5 мин в циркуляционном контуре, включающем смеситель 2 с перемешивающим устройством и насосный блок 3, суспензия загрязненного грунта, содержавшая 31,4 кг твердых веществ, 12,1 кг нефтепродуктов и 306,5 кг воды в течение 30 мин подавались в гидроциклон 5 и далее на центрифугу 6 и сепаратор 10 попеременно с УЗ обработкой потока в реакторе 4 и без неё. Технологические показатели указаны в таблице 17.

Таблица 17- Технологические показатели очистки нефтезагрязненного грунта

УЗ	Масса компонентов, кг
После гидроциклона
Концентрат	Осветленный поток
Твердые вещества	Нефтепродукты	Вода	Твердые вещества	Нефтепродукты	Вода
-	33,8	2,3	62,4	0,4	6,9	187,6
+	31,3	2,2	62,7	1,3	8,7	187,3
	После центрифуги
Осадок	Фугат
Твердые вещества	Нефтепродукты	Вода	Твердые вещества	Нефтепродукты	Вода
-	29,1	4,5	8,7	1,9	0,7	165,8
+	28,3	3,0	8,5	1,8	0,4	166,1
	После сепаратора
Осадок	Фугат
Твердые вещества	Нефтепродукты	Вода	Твердые вещества	Нефтепродукты	Вода
-	2,3	0,8	0,9	-	6,9	352,5
+	3,1	0,9	1,0	-	8,2	352,4

Как видно из таблицы, результаты стендовых испытаний свидетельствуют об эффективности использования разработанного УЗ оборудования в процессах очистки нефтезагрязненных грунтов.

Основные результаты и выводы

1. Разработаны, экспериментально проверены и прошли апробацию в промышленных условиях научно-технические решения, обеспечивающие повышение эффективности добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и почв за счет использования экологически безопасного УЗ воздействия;

2. Созданы и испытаны:

·  новое поколение компактного, ПК - совместимого УЗ оборудования - универсальные генераторы, электроакустические преобразователи, волноводные системы, скважинные аппараты, УЗ проточные реакторы, выпуск которых и их коммерческая реализация осуществляется ;

·  автономная установка промышленного масштаба с гидродинамическим излучателем для снижения вязкости и температуры застывания нефтей;

·  опытно-промышленная установка УЗ активации сырья и катализатора для обессеривания прямогонной дизельной фракции;

·  мобильный комплекс УЗ гальванокоагуляционный очистки загрязненных вод.

3. Разработаны и защищены патентом следующие технические решения:

·  устройство воздействия на призабойную зону пласта с использованием УЗ колебаний;

·  комплекс оборудования для добычи высоковязкой нефти;

·  комплекс сорбционной очистки загрязненных вод.

4. Экспериментально исследован характер развития нелинейных акустических эффектов при введении УЗ колебаний в жидкофазную нагрузку.

5. Установлена эффективность воздействия УЗ колебаний:

·  на призабойную зону пласта с целью повышения дебита нефтяных скважин в сочетании с гидродинамической обработкой;

·  на реологические свойства тяжелых нефтей при совместном применении с химическими реагентами;

·  на обессеривание дизельной фракции в сочетании с катализатором;

·  при очистке поверхностных и производственных нефтезагрязненных стоков для активации химических реагентов;

·  при очистке нефтезагрязненных грунтов при совместном применении с химическими реагентами;

6. Проведены оценочные расчеты влияния УЗ обработки:

·  на величину КИН и динамику добычи нефти;

·  на изменение вязкости нефти на основе усталостного механизма;

·  на активацию химических реагентов в процессе очистки нефтезагрязненных вод.

7. Проведены опытно-промышленные испытания:

·  УЗ скважинных аппаратов на Самотлорском месторождении в (Западная Сибирь) и др. объектах;

·  мобильного комплекса УЗ гальванокоагуляционного очистки нефтезагрязнённых вод на территории ;

·  . опытно-промышленная установки с ГДИ: на опытном заводе НП (г. Москва).

8. Предложены проектно–технологические решения:

·  по модернизации технологии флотационной очистки поверхностных вод на основе предварительной УЗ активацией химических реагентов на очистных сооружениях у Студенец–Ваганьковского ручья на Краснопресненской набережной г. Москвы;

·  по реконструкции очистных сооружений депо «Невское» Санкт-Петербургского метрополитена с использованием УЗ гальванокоагуляционного комплекса очистки загрязненных вод.

9. Разработаны необходимые методики и программное обеспечение для специалистов по инженерной защите окружающей среды и нефтепереработке.

10. Полученные результаты по УЗ интенсификации целесообразно использовать при разработке и совершенствовании методов проектирования технологических систем, направленных на минимизацию антропогенного воздействия на окружающую среду предприятий нефтехимической и смежных отраслей промышленности, а также при реконструкции действующих и строительстве новых муниципальных очистных сооружений.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в работах:

В изданиях рекомендованных ВАК

1. , , . Переработка нефтесодержащих грунтов с использованием ультразвуковой техники // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2008. № 2, с. 33-35.

2. , , Ультразвуковая интенсификация реагентной очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов // Химическая технология. 2008. Том 9. № 5. с. 226-232.

3. , , . Ультразвуковые технологии извлечения нефтепродуктов из нефтеносных песков и загрязненных почв // Химическая технология. 2008. Том 9. № 7. с. 301-307.

4. , Абрамов исследование эффективности работы ультразвуковых установок технологического назначения // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2008. № 8. с.13-17.

5. , , Абрамова исследования эффективности работы ультразвуковых установок технологического назначения. В книге «Перспективные материалы и технологии» под. общей ред. - Витебск: Изд-во УО «ВГТУ». 2008. с. 327-350.

6. , , . Соноплазменный разряд в жидкой фазе // Материаловедение. 2009. № 2. с. 57-63.

7. , , M. С. Муллакаев, . Анализ эффективности передачи ультразвуковых колебаний в нагрузку // Акустический журнал. 2009. Том 55. № 6. с 828-844.

8. O. V. Abramov, V. O. Abramov, S. K. Myasnikov, M. S. Mullakaev. Extraction of bitumen, crude oil and its products from tar sand and contaminated sandy soil under effect of ultrasound // Ultrasonics Sonochemistry. 2009. Vol. 16, Issue 3, P. 408-416.

9. , , . Ультразвуковое оборудование для восстановления продуктивности нефтяных скважин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2009. № 3. с.12-17.

10. , , . Ультразвуковая технология восстановления продуктивности низкодебитных скважин // Химическое и нефтегазовое машиностроение..2009. № 4, с.19-23.

11. , , . Исследование особенностей ультразвукового воздействия на гетерогенные системы жидкость - дисперсионные включения газовой, жидкой и твердой фазы // В книге современные проблемы общей и неорганической химии. Москва. 2009. с. 479-490.

12. , , . Очистка сточных вод текстильных предприятий гальванохимическим методом с использованием ультразвукового поля // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.- 2009. № 3. с.107-110.

13. , , . Ультразвуковая активация дизельного топлива в процессе каталитической гидроочистки // Нефтепереработка и нефтехимия. 2009. № 7. с. 15-19.

14. O. V. Abramov, V. O. Abramov, G. B. Veksler, N. N. Kulov, E. V. Zabotina, O. A. Kashirskaya, A. V. Shkolnikov, M. S. Mullakaev. Ultrasonic activation of reagent purification of surface wastewaters from oil products // Theoretical foundations of chemical engineering. 2009. Vol. 43. No. 4. p. 568–574.

15. , , . Плазменный разряд в кавитирующей жидкости // Инженерная физика. 2009. № 8. с. 34-38.

16. , , М, , Парилов гальванокоагуляционный комплекс очистки загрязненных вод // Экология и промышленность России. 2009. № 10. стр. 12-16.

17. , , Абрамов обессеривание нефтепродуктов // Материаловедение. 2009. Том 152. № 11. с. 2–7.

18. , , Абрамов режимных и технологических параметров сонохимической очистки нефтезагрязненных вод // Химическая технология. 2010. Том 11. № 1. с. 56-62.

19. , , . Исследование и расчет процесса очистки сточных вод методом гальванокоагуляции с применением ультразвука // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2010. № 2. с. 99-102.

20. P. P. Keremetin, P. S. Parilov, M. S. Mullakaev, G. B. Vexler, N. E. Kruchinina, V. O. Abramov. Definition of regeme and technological parameters of sonochemistry clearing of the petropolluted waters // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2011. Vol. 45, No. 4, pp. 568–574.

21. , , . Ультразвуковая интенсификация процесса каталитического окисления сероорганических соединений дизельной фракции // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2010. № 4, c. 38-41.

22. , , А. Е Гехман. Ультразвуковая интенсификация процесса каталитического окисления меркаптанов // Нефтепереработка и нефтехимия. 2010. № 9. с. 39-41.

23. , , . Исследование влияния ультразвукового воздействия и химических реагентов на реологические свойства вязких нефтей. Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2010. № 5. с.

24. , , Кручинина эффективности процесса коагуляции нефтепродуктов при очистке воды // Вода: химия и экология. 2010.№ 10. с. 17-20.

25. , , Аитова. Ультразвуковая интенсификация процессов очистки поверхностных вод Студенец–Ваганьковского ручья на Краснопресненской набережной г. Москвы. // Экология и промышленность России. 2011. № 1. стр. 10-12.

26. , , Баранов комбинированного воздействия ультразвука и химических реагентов на реологические свойства вязких нефтей. Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2011. № 4. с

27. , , . Математическая обработка результатов экспериментов по ультразвуковому воздействию на вязкость нефти // Вестник СГТУ. – № 3 (57). Выпуск 2, 2011. – с. 140-145.

28. , , Векслер эффективности ультразвуковой обработки реагента при очистке сточных вод от органических загрязнений. Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2011. № 5. с. 125-129.

29. , , . Снижение вязкости парафинистых нефтей обработкой в гидродинамическом проточном реакторе. Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2011. №.7. с

30. , , М, , В. М., Новоторцев, . Изучение воздействия кавитации на реологические свойства тяжелой нефти. Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2011. № 5. с.

31. , , . Исследование воздействия ультразвуковой обработки и химических реагентов на реологические свойства нефти Лузановского месторождения. Нефтепереработка и нефтехимия. 2011. № 11. с

32. , , . Экспериментальное исследование эффективности передачи ультразвуковых колебаний в жидкофазную нагрузку. Материаловедение. 2011. № 12. с. 30-33.

Статьи в материалах международных и всероссийских конференций

1. , , Асылбаев обессеривание дизельной фракции в ультразвуковом поле. Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование. Т. 12: Сборник трудов V международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности". Санкт-Петербург (28–30 апреля 2008). / Под ред. , . СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2008. – с.143 – 144.

2. , , Кереметин система очистки воды от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и других органических загрязнений.// Тезисы докладов Пятой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». Санкт-Петербург. (28-30 апреля 2008 г).- с. 392-393.

3. O.V. Abramov, V.O. Abramov, O.M. Gradov, M.S. Mullakaev, A.A. Pechkov, R. Wilken, A. Zolezzi. Ultrasonic application for stimulation of well productivity. 11th Meeting of the European Society of Sonochemistry. (June 1-5, 2008) La grande-Motte, France.-р.113-114.

4. O. V. Abramov, V. O. Abramov, S. K. Myasnikov, M. S. Mullakaev. Extraction of bitumen, crude oil and its products from tar sand and contaminated sandy soil under effect ultrasound. 11th Meeting of the European Society of Sonochemistry. (June 1-5, 2008) La grande-Motte, France.- р.176.

5. , , . Удаление сераорганических соединений из дизельной фракции в ультразвуковом поле. Тезисы докладов Ш Международной конференции «Альтернативные источники энергии для больших городов». Москва (23-24 октября 2008 г).-с.54-55.

6. , , . Создание ультразвуковой аппаратуры восстановления продуктивности низкодебетных скважин. Тезисы докладов 2-ой Международной геолого-геофизической конференции и выставки «Тюмень-2009». (2-5 марта 2009 г).

7. , , Б, Кручинина расчет процесса сорбционной очистки нефтезагрязненных вод при использовании. // Тр. XXII Междунар. науч. конф."Математические методы в технике и технологиях" в 10 т. Т. 4. – Псков: 2009. - с. 70-74.

8. , , . «Ультразвуковая интенсификация гальванокоагуляционной очистки воды». Тезисы доклада VI-ой Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов». Москва, (21-24 апреля 2009 г) – с. 100-101.

9. , , Муллакаев содержания экологически опасных соединений в нефтепродуктах с помощью ультразвука. Сборник трудов VI международной научно-практической конференции «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов», Москва, 21-24 апреля 2009. – с.31 – 33.

10. , , Векслер интенсификация очистки воды от нефтепродуктов с помощью гальванокоагулянта Тезисы докладов международной НТК «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль – 2009)» ноября 2009г.).-с.284-285.

11. , , . Электрический разряд в двухфазном сверхзвуковом газо-жидкостном потоке – возможная альтернатива для технологии плазмохимической модификации органических жидкостей и очистки жидких промышленных отходов. Тезисы доклада VII Международной конференции «Химия нефти и газа». Томск.( 21-26 сентября 2009 г).-с. 818-820.

12. , , Муллакаев основных параметров и расчет процесса очистки сточных вод текстильных предприятий гальванохимическим методом с использованием ультразвукового поля. Тезисы докладов международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной и лёгкой промышленности (Витебск 2009)» ч. II, с. 174-176.

13. , . Технологии добычи тяжелых нефтей, основанных на использовании мощных ультразвуковых колебаний. Тезисы докладов V Всероссийской научно-практической конференции “Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа”. Томск. (21-24 сентября 2010 г).- с.147-150.

14. , , . Применение ультразвуковой обработки для снижения вязкостно-температурных характеристик нефтей. Тезисы докладов V Всероссийской научно-практической конференции “Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа”. Томск. (21-24 сентября 2010 г).- с. 238-241.

15. , , Баранов оценка влияние воздействия растворителей и ультразвука на изменение вязкости нефти. Тр. XXIV Междунар. науч. конф."Математические методы в технике и технологиях" в 10 т. Т. 7.Секция 11 – Саратов: 2011. - с. 108-109.

Патенты и авторские свидетельства на изобретения

1.  Патент – 2396420 РФ, Способ очистки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления./ , , . Заяв. RU . Приоритет от 01.01.01. Опубл. 10.08.2010. Бюл. N 22.

2.  Патент – 94967 РФ, Устройство для гальванокоагуляционной очистки сточных вод /, , Солдатова . гос. текстильный ун-т им. .-№ /22(006948); Заяв. 10.03.2010; Опубл. 10.06.2010, Бюл. N 16.

3.  Патент – 2422383 РФ, Комплекс сорбционной очистки загрязненных вод , , А., , Муллакаев с ограниченной ответственностью "СоНовита"-"SoNovita" Ltd. Заяв. RU /21. Приоритет от 01.01.01. Опубл. 27.06.2011.

4.  , , А., , Муллакаев сорбционной очистки загрязненных вод Международная заявка РСТ/RU от 01.01.2001 г. Бюллетень международных патентных заявок. Издание Международное бюро ВОИС. Женева.

5.  , , Муллакаев параметров обобщенного уравнения массопередачи. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки. Федеральное агентство по образованию. -№ 000

6.  , , Пичугин процесса очистки сточных вод от нефтепродуктов с помощью гальванокоагулянта, предварительно облученного ультразвуком. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № от 01.01.2001. ФИПС.