Отходы нефтепереработки

Load video

YouTube

YouTube might collect personal data. Privacy Policy

Continue Dismiss

Сточные воды нефтеперерабатывающей промышленности (НПЗ) содержат характерные загрязнители, такие как нафтеновые кислоты, которые придают стокам кислотность, но их нейтрализуют обычным гидроксидом натрия (щелочью). Фенол является важным компонентом, постоянным для нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей, и его присутствие в воде однозначно указывает на промышленный сброс. Фенолы содержатся в отработанных растворах щелочной очистки нефти. Помимо фенола, эти растворы также содержат сульфид натрия и меркаптаны.

Серосодержащие соединения, например, гидросульфит аммония, попадают в конденсат, выходящий после каталитического крекинга, поскольку сера присутствует в исходной нефти. Кислотность раствора влияет на состав сернистых соединений: в более кислом растворе преобладает сероводород, а в щелочном – меркаптаны. Кислые конденсаты считаются более опасными для оборудования, так как вызывают коррозию труб, хотя меркаптаны более опасны для человека.

Жидкие отходы НПЗ включают воду после обессоливания нефти, которая содержит соли (в основном хлориды) и остатки нефтепродуктов, и часто имеет черный цвет, как нефть. Эта вода составляет около 0,5% от перерабатываемой нефти. Кроме того, образуются конденсаты после различных видов перегонки и крекинга, а также сточные воды с содержанием масла от 3% до 24%, которые возникают при промывке, из ливневых стоков и при транспортировке нефти (например, мытье танкеров).

Очистка газовых выбросов и шлам

Основную долю газовых выбросов составляют углеводороды (алканы). Для их очистки часто используют сжигание в печах при высокой температуре, около 1000°C. Однако этот метод требует значительных затрат электроэнергии. Альтернативным методом является каталитическая очистка, проводимая при температуре 600–700°C. В этом процессе происходит окисление органических примесей в присутствии катализатора, обычно платины или более дешевых заменителей на основе никеля, меди, хрома или марганца. Платиновые катализаторы эффективнее, но могут быть отравлены соединениями серы. Для повышения эффективности менее дорогих катализаторов используют специальные структуры, например, в виде пчелиных сот, чтобы максимизировать поверхность и снизить сопротивление газовому потоку. Блок очистки включает реактор и теплообменник, в котором отходящие нагретые газы отдают теплоту поступающему газу.

По завершении всех процессов очистки образуется шлам — остаточная отрава. В европейских НПЗ на каждую тонну нефти приходится 2 кг шлама, что составляет сотни миллионов килограммов отходов в год. Шламы делятся на масляные (тяжелые и легкие) и немаслянистые (например, отработанные катализаторы). Переработка шлама включает обезвоживание, которое может осуществляться с помощью напорной флотации, в отстойниках с вращающимся барабаном или с использованием пресс-фильтров. Биологический ил, остающийся после биологической очистки, обезвоживают с помощью ленточных фильтров. Конечным этапом является сжигание оставшегося шлама или его размещение на полигоне.

Многостадийная обработка сточных вод

Обработка сточных вод НПЗ должна быть многоэтапной, включающей четыре стадии, чтобы минимизировать сброс загрязнителей. Вначале проводится предварительное обезжиривание, цель которого — удалить взвешенные вещества, такие как песок, глина, гравий, а также свободные капли масла. Для этого используют отстойники или сепараторы, где капли масла поднимаются на поверхность благодаря разнице в плотности. Сточные воды находятся в отстойнике 6–8 часов, после чего пленка масла с поверхности собирается. Далее следует физико-химическая очистка, предназначенная для удаления коллоидов и масляных эмульсий, которые не отстаиваются. На этом этапе корректируется кислотность для подготовки к биологической очистке, осаждаются тяжелые металлы и окисляются сульфиды. Основным методом является флокуляция с использованием коагулянтов, при которой масло сворачивается в хлопья. Хлопья затем удаляют путем отстаивания, напорной флотации или фильтрации. Напорная флотация заключается в присоединении мелких пузырьков воздуха к хлопьям, заставляя их всплывать со скоростью до 15 метров в час. Эффективность фильтрации через песок и антрацит может достигать 90%.

Третьей стадией является биологическая очистка, на которой аэробные микроорганизмы в течение пяти суток разрушают остаточные органические примеси, такие как фенолы, кислоты и альдегиды. Для нормального развития бактерий необходимы питательные вещества, включая азот (в виде аммиака) и фосфор, который иногда добавляют специально. Азот окисляется бактериями до нитратов. Этот процесс может включать два бассейна: один, где подается кислород (для аэробных микроорганизмов), и второй, где кислород не нужен (для анаэробных, использующих кислород из нитратов). Активный ил катализирует окисление фенолов, сульфидов и цианидов. Завершающая третичная очистка требуется для окончательного осветления воды и удаления остаточных загрязнителей. На этом этапе удаляют фосфаты, оставшийся фенол (пропуская через гранулированный активированный уголь) и ароматические соединения. Могут применяться хлорирование, адсорбция или использование окислителей. В последнее время наблюдается тенденция к развитию технологий предварительной очистки нефти перед переработкой, а также к внедрению замкнутых систем водооборота.