РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШЛАМА, ЗАГРЯЗНЕННОГО НЕФТЬЮ И СОЛЯНЫМИ ПРОДУКТАМИ

Как известно, нефть есть в любой стране, где она является источником дохода, а также составляет основу ее экономики. С другой стороны, это источник сырья, который является неисчерпаемым ресурсом, который может быть использован во многих отраслях промышленности. Несмотря на многочисленные положительные стороны нефти и ее продуктов, она имеет и ряд недостатков. В мире только нефть и ее продукты в год поступают из источника, транспортируются, перерабатываются, во все сферы использования, в атмосферу, гидросферу и литосферу выделяет 50 млн.тон. углеводородов и превращает их в неиспользованное состояние [1].

Оставлять такое количество нефтепродуктов и загрязненную им землю без использования, конечно, не правильно с экономической и экологической точки зрения. Так как, в настоящее время в ходе бурения нефтяных скважин в нашей стране из каждой скважины поступает 8-100 м³ шлама, загрязненного нефтепродуктами [2]. Образовавшееся большое количество шлама до этого времени остается неиспользованным, загрязняет окружающую среду и делает непригодными места обитания, пастбища, пашни. К сожалению, до сих пор шламы не нашли своего применения, они остаются неиспользованными вокруг нефтяных и буровых скважин в качестве отходов. Пыль в летнее время нарушает экологический баланс, превращаясь зимой в источник болот.

Причин использования такой сточной воды несколько. Так, после очистки йода на Нефтчалинском йодном заводе такие сточные воды, являющиеся неисчерпаемым ресурсом, остаются неиспользованными. Засоляет гектары земли, отравляет пригодные для возделывания почвы. Поскольку эти сточные воды являются очень мощным дезинфицирующим средством, они очень легко уничтожают вредные микроорганизмы. Также наличие в составе достаточного количества макро – и микро – элементов, а вместе с тем обладающих сильными электростатическими свойствами, ускоряет разложение материалов целлюлозного типа растительного происхождения и других природных минеральных соединений. Наличие перечисленных нами свойств расширяет сферу использования этой сточной воды [3].

Другим используемым соединением является алкиларилсульфокислота, которая обладает модифицирующей способностью, это соединение очень быстро уменьшает поверхностное натяжение твердых тел при их разрушении, приводя их в пригодное для использования состояние. Так, СН₂ – при увеличении поверхностного натяжения увеличивается до 2,5-3,5. При наличии этого соединения его можно применять при обогащении полезных ископаемых, для очистки полезных ископаемых, нейтрализации очень опасных микроорганизмов и в ряде технико-технологических направлений.

При рассмотрении вышесказанного становится очевидным, что наиболее близким к теме является использование местного Нахчыванского фосфорита, способного в определенной степени удовлетворить потребности республики. Это связано с тем, что состав используемого шлама все время меняется, в частности, из-за P₂O₅ и других питательных элементов необходима добавка фосфорита.
И так, модификаторы, используемые в данной работе, богаты питательными элементами. Также в сырье и модификаторах наряду с поверхностной активностью достаточно электростатических свойств.

Нашей главной целью здесь является приведение в пригодное состояние загрязненного нефтепродуктами шлама, полученного при бурении нефтяных скважин, сточных вод Нефтчалинского йодного завода, шлама, загрязненного нефтью, солью с добавлением алкиларилсульфоната и Нахчыванского фосфорита. Химический состав шлама, загрязненного нефтью, (об. %), приведенных в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав нефтезагрязненного шлама

Компоненты, разделяемые при температуре Х– 950⁰C (%)

Еще одним сырьем является сточная вода завода йода в Нефтчалинском районе следующего состава. Ингредиенты приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Характеристики отработанного солевого раствора

Таблица 3 - Результаты химических анализов массовой доли компонентов буровой скважины Нефтчалинского месторождения

Ход работы. В реактор рабочим объемом 0,5 литра заливается загрязненный нефтью шлам, включается смеситель. Через несколько минут сюда добавляется подсоленная вода. Перемешиваем 15-20 минут. Затем в смесь добавляют алкиларилсульфокислоту. Перемешиваем 10-15 минут. Сюда снова добавляют дробленый Нахчыванский фосфорит и перемешивают в течение 10-15 минут. Здесь соотношение твердого тела и жидкости составляет 1,5, 2,0, 2,5 и 3,0. Смесь перемешивают до однородной массы. Полученную кашицу помещают в сушилку. При 110-120 градусов оставляют там на 1,5-2,0 часа. Затем его вынимают оттуда и охлаждают. В порошкообразный концентрат добавляют измельченные тыквенные семечки, его нейтрализуют до рН 6,5 и гранулируют в гранулирующем аппарате, высушивают, разделяют через сито на три части. При размере 1-5 мм готовый материал составляет 88-91%. 0,5-1,0 мм порошковая ретура и 5-6 мм твердая часть измельчаются и отправляются в процессе.

Таким образом, в представленной статье разработана технология многокомпонентного концентрата на основе шлама, загрязненного нефтью при бурении нефтяных скважин; сточных вод Нефтчалинского йодного завода; поверхностно-активного состава и свойств алкиларилсульфокислоты и низкокачественного Нахчыванского фосфорита, который может полностью заменить удобрения, мелиоранты, растительные защитные соединения. Количество нефтепродукта составляет 15 грамм.

Таблица 4 – Продукты, полученные из компонентов, входящих в сушилку

Исследование кинетических кривых восстановления нефтепродуктов в засоленном шламе, загрязненном нефтепродуктами от бурения нефтяных скважин, проводилось на следующей опытно-испытательной установке. Работы на объекте проводились в нескольких этапах [10].

I. Бункеры (1, 2), шнеки (1, 2, 3); II. Гранулирование, осушение; III. Сито состоит из трех отделов, в том числе дробления. Отделы отображаются в лабораторном блоке (рис.1).

I этап. Из бункера (1), загрязненного нефтью, 100 г шлама содержащей 15% нефтепродукт, заполняется сточная вода Нефтчалинского йодного завода с содержанием солей (х₁–20; х₂–30; х₃–40) из расположенного рядом небольшого бункера (21). Шнек (3₁) с углом наклона 7-12^о движется с 80-100 об/мин. и сюда одновременно подается как шламовая, так и Нефтчалинская вода (100–160 м/л). Черенок и воду перемешивают в шнеке 3₁- 5-35 минут. В результате под влиянием указанных факторов количество нефтепродуктов в шламе рассеивается по всей системе и составляет от 15% до 6,5%.

II этап. Все технические технологические условия остаются стабильными, и на основе компонентов, поступающих из шнека 3₁ в 3₂, можно производить алкилсульфокислоты с поверхностно-активными (0,1; 0,2; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,6; 0,7) а модификатор с вязкостью О₁–10 КН; О₂–20 кН; О₃–30 КН добавляют в течение 40-70 минут, а содержание нефтепродукта в шламе составляет 6,5 – 20%.

Рисунок 1. Шлам, загрязненный нефтепродуктами, полученный при бурении нефтяных скважин:1. вода Нефтчалинского йодного завода, 2. алкиларилсульфовая кислота, 3. экспериментальная испытательная установка по снижению нефтепродуктов

III этап. При тех же условиях, что и на предыдущих этапах, низкокачественный Нахчыванский фосфорит на компонентах из шнека 3₂ в течение 75-110 минут Δ₁–10; Δ₂–13; Δ₃–15 гр. добавляется. На этом этапе количество нефтепродуктов в шламе рассеивается от 20% до 0,9%. На основе этапов можно дать объяснение технологической схемы (рис.1).

В бункер наполняется шлам, загрязненный нефтепродуктами. В малую челюсть (2₁) подается сточная вода Нефтчалинского йодного завода. После запуска шнека 3₁ соленая вода из бункера 1 и малого резервуара (2) подается на шнек (3₁), а шнек (3₁) запускается с очень малой скоростью (80-100 об/мин.) который перемещается. Достигнув конца шнека 3₁, переносится в шнек 3₂. В это время в небольшой бункер (3₂) на шламе добавляют алкилсульфокислоту, которая находится в 2₂. Запускается 3₂ шт. С конца шнека 3₂ до необходимого размера отходы шлама переносятся в шнек 3₃, где в небольшой бункер 2₃ одновременно добавляется Нахчыванский фосфорит. Здесь процесс проводится в течение 75 – 110 минут при надлежащих условиях. Основные компоненты в конце шнека 3₃ проверяются. Если он прошел через необходимый раствор, он подается в сепаратор по линии К и продолжается. Если он не пройден, материал, находящийся в шнеке, направляется по линии К₁ на элеватор и снова на начало процесса. Бункер заполняется из (1). Затем в шламы до тех пор вносят необходимые добавки, чтобы нефтепродукты, содержащиеся в шламе, получили желаемое нам количество. После того, как они получены, материал, проходящий через шнуры, подается в гранулятор, а также густой (8) порошок через сито. Навоз, поступивший на гранулятор (9), получает гранулированное изображение и передается в сушильный аппарат (6), а оттуда-на элеватор (10) и сито (8). Просеянная часть делится на три части. Это готовое изделие 1-5 мм. Его направляют в дробилку (5) размером больше 7 мм, где измельчают и возвращают в процесс. Порошковая часть также направлена на процесс гранулирования.

Выводы и обсуждение

Как видно из хода работ, нефтепродукты, полученные при бурении нефтяных скважин, подвергаются засолению под действием содержащихся в них основных компонентов модификаторов, добавляемых в загрязненный шламовый рассол (рис.1.1); поверхностной активности (рис.1.2); на количество P₂O₅ (рис.1.3) рассмотрено распределение степеней дисперсии нефтепродуктов в шламе. Исследованиями было установлено, что сточные воды Нефтчалинского йодного завода– 5; 10; 20; 30; 40% нефтепродукты, содержащиеся в шламе при его солености и в количестве 100-160 м/л, снижены с 15,5 г до 0,7 г (рис.1.1).

На рис.1.2 содержание алкиларилсульфокислоты различных поверхностно-активных веществ o₁; o₂; o₃; o₄; o₅ в шламе нефтепродуктов уменьшено с 15,0 до 0,6 г (рис.1.2).

На рис. 1.3 продукты в шламе под действием Нахчыванского фосфорита различного состава P₂O₅ (Δ = 10-14) в 10,5 гр.- уменьшено до 0,4 грамма (рис.1.3).

В зависимости от времени в сточные воды Нефтчалинского йодного завода (рис.1.1), поверхностно-активное вещество алкиларилсульфотуран (рис.1.2) и Нахчыванского фосфорита (рис.1.3) исследованы кинетические кривые нефтепродуктов, содержащихся в шламе под действием, и установлено, что в них содержится максимум в среднем 100 гр. 1-15 гр. количество нефтепродуктов составляет 5-6 г при добавлении 100-160 мл сточных вод Нефтчалинского йодного завода в течение 5-70 минут к загрязненному нефтепродуктами основному исследовательскому объекту. становится (рис.1.1); 0,1-0,79 гр. при добавлении алкиларилсульфокислоты 0,5-0,99 гр. (рис.1.2), при добавлении 10-15гр. Нахчыванского фосфорита бывает -0,4-0,1 гр. (рис.1.3).

Этим методом разработана технология рекультивации загрязненных нефтью солевых отходов с добавлением местных модификаторов различного состава и свойств [11].

Здесь также достаточно раскрыты результаты эксперимента. Однако впервые были изучены кинетические кривые, полученные в зависимости от времени, нефтепродуктов в шламе, загрязненном нефтепродуктами, полученными при бурении нефтяных скважин, используемых в качестве основного сырья – с добавлением сточных вод Нефтчалинского йодного завода, алкиларилсульфотурона и Нахчыванского фосфорита. Результаты приведены на рис.1.5. График имеет три раздела на оси абсцисс: в первом разделе-количество сточных вод Нефтчалинского йодного завода по времени; во втором-количество алкиларилсульфата по времени; в третьей дается количество Нахчыванского фосфорита по времени [12].

Рисунок 1.1. При различной солености (5, 10, 20, 30, 40 гр.) определение нефтепродуктов в шламе под воздействием сточных вод Нефтчалинского йодного завода

Рисунок 1.2. Определение нефтепродуктов в шламе под действием алкилсульфокислоты, имеющей разный поверхностно-активный состав (o₁; o₂; o₃; o₄; o₅)

Рисунок 1.3. Разное содержание P₂O₅ (Δ₁; Δ₂; Δ₃; Δ₄; Δ₅) определение нефтепродуктов в шламе под действием Нахчыванского фосфорита

Рисунок 1.4. Исследование кинетических кривых нефтепродуктов в шламе под действием различных модификаторов в зависимости от времени

Рисунок 1.5. В зависимости от времени могут быть отдельно получены растворы различных солей (x₁; x₂, x₃), алкилрил-сульфоновой кислоты (o₁, o₂, o₃) и фосфорита Нахчывана (Δ₁, Δ₂,Δ₃) исследование кинетических кривых скоростей распределения нефтепродуктов из шлама с присадкой

Выводы

И так, на рис.1.5 приведены кинетические кривые отделения нефтепродуктов от шлама на оси ординат с добавлением модификаторов отдельно в зависимости от времени. Как видно из рисунка:

При I солености воды x₁ – 10; x₂ – 20; x₃ – 30%-; в 100 – 160 мл количество нефтепродуктов в 5-35% – ном шламе уменьшается с 16 до 5-7 грамм (рис.1.1).

При II солености воды с добавлением алкилсульфокислоты поверхностно-активного состава o₁ – 0,1; o₂ – 0,2; o₃ – 0,3; o₄ – 0,4; o₅– 0,5; o₆ – 0,6; o₇ – 0,7 мл/гр через 40-70 мин количество нефтепродуктов в шламе уменьшается с 6 до 1,5 г (рис.1.2).

При III содержание Нахчыванского фосфорита v₁ – 10; v₂ – 11; v₃ – 12; v₄ – 13; v₅ – 14; v₆ – 15; v₇ – 16 гр. через 75-110 минут количество нефтепродуктов в шламе уменьшается с 1,1 до 0,9 грамма (рис.1.3).

Обычно за 5-110 минут, в зависимости от времени, количество нефтепродуктов в шламе с добавлением модификаторов, указанных на рисунке 5, падает с 16 грамм до 0,9 грамма. Кинетические кривые в зависимости от времени показано на рис.1.4.

Кинетические кривые исследования восстановления солевого шлама, загрязненного нефтепродуктами, выполняются методом раздельного введения в процесс модификаторов I – II – III. Скорость движения шнека во всех случаях составляет 80-120 об/мин. Как видно из рисунка 1.5, учитывая, что в среднем 100 гр. содержание нефтепродуктов в шламе составляет 16%, то под действием различных модификаторов, в зависимости от времени, нефтепродукты в I составляют 16-7%, во II – 7-2%, а в III – 2-0,9%.

1. Алосманов М.С., Гасанов А.А., Герайбейли С.А. Разработка экотехнологии шлака, получаемого при сжигании твердых бытовых отходов (ТБО) с добавлением модификаторов (фосфор и фосфогипс). “ЭКО Энергетика”, научно– технический журнал, №3, Баку, 2019, с.5-8.
2. Ибрагимов С.К., Алосманов М.С., Ибрагимов С.Ш. Исследование влияния поверхностно-активных веществ на разложение твердых бытовых отходов. Научные труды НИИ геотехнологических проблем нефти, газа и химии, том XV, Баку, 2014, с.205-208.
3. Герайбейли С.А. Разработки технологии повышения плодородия почв с использованием отходов полезных ископаемых. “Collogium journal”, №10 (34) Польша, 2019, с.67-69.
4. Герайбейли С.А. применение органических сложных соединений при использовании загрязненных нефтью шламовых отходов. International scientific journal “Modern Science”, № 9, Vol. I, Москва, 2020, с.41-44.
5. Bruce F. Chem. Eng. News, 2016, v.53, №27, P.9-15.
6. Алосманов М.С., Кахраманлы Ю.Н., Исмайлова Р.А., Атаев М.Ш., Мамедова Г.М., Джамалова Р.Х. Способ приготовления удобрения из бытовых отходов. Евразийский патент № 032796, 31 июля 2019 г.
7. Пат. КZ А. 4.24716. Способ утилизации бурового шлама. 17.10.2011, бюлл.10.
8. Пат. RU 2439098 С2. Способ утилизации бурового шлама, 2.01.2012, бюлл.1.
9. Пат. KZ А. 428938. Способ утилизации бурового шлама, 15.04.2014, бюлл. 9.
10. Герайбейли С.А. Разработка технологии получения соединений на основе шлаково-шламовых отходов с добавлением фонолитовой породы для удобрения почв. Сборник материалов международной научно-практической конференции «Реформирование и развитие естественных и технических наук», Москва 20 апреля 2019 г., с.62-61.
11. Алосманов М.С., Мамедов В.А., Ибрагимов С.К. и др. Эффективная разработка технологии комплексного использования шлама, природных минеральных соединений и твердых бытовых отходов от бурения нефтяных скважин. Материалы научно-практической конференции “Хазернефтьятаг-2014″, Баку, 2014, с.238-242.
12. Алосманов М.С., Мамедов В.А. Садыгов Н.М и др. Разработка научно обоснованной технологии рационального использования шлама нефтяных скважин, геотермальных вод и бытовых отходов. Материалы научно-практической конференции “Хазернефтьятаг-2014″. Баку, 2014, с.325-339.

Все статьи автора «Aygun»