Снижение техногенной нагрузки на окружающую природную среду путем переработки нефтешламов Гурылева Надежда Леонидовна

Введение к работе

Актуальность темы

Возрастающее количество добываемых и используемых нефтепродуктов приводит к усиливающемуся антропогенному воздействию на окружающую природную среду.

Утилизация нефтяных шламов решает две важные задачи: во-первых, это защита окружающей среды от опасных загрязнений, а во-вторых, использование содержащегося в их составе вторичного сырья (углеводородов, редких металлов и других полезных компонентов).

К опасным загрязнителям относят нефтешламы, которые образуются на всех этапах добычи, транспортировки и переработки нефти. Количество нефтешламов постоянно растет: на 1 тыс. тонн сырой нефти образуется 5 - 7 тонн нефтешламов.

Существующие в настоящее время технологии переработки нефтешламов предусматривают получение на его основе товарной нефти, мазута, печного топлива, однако использование указанных технологий для суспензионных и битуминозных типов шла- мов, содержащих тяжелые фракции углеводородов (асфальтены и смолы) и большое количество минеральных компонентов неэкономично. Поэтому главной задачей исследования стал поиск наиболее экономичных и эффективных способов утилизации тяжелых нефтесодержащих отходов с целью снижения антропогенной нагрузки на окружающую природную среду. В качестве типичных представителей такого вида нефтешламов были выбраны отходы предприятия ОАО «Славнефть-ЯНОС»: шлам после центрифугирования на установке «Альфа-Лаваль» текущей выработки и донный осадок прудов- шламонакопителей (срок хранения - 10-15 лет).

Работа проводилась в соответствии с областной целевой программой «Отходы». Цель работы: Изучение свойств и состава тяжелых нефтесодержащих отходов с целью разработки эффективных способов их утилизации во вторичные материальные ресурсы, позволяющие снизить техногенную нагрузку на окружающую природную среду. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе были решены следующие задачи:

1. Исследованы физико-химические свойства и состав тяжелых нефтесодержащих отходов предприятия ОАО «Славнефть-ЯНОС»;

2. Проведена оценка воздействия нефтешлама «Альфа-Лаваль» и донного осадка прудов-шламонакопителей на окружающую природную среду расчетным методом и экспериментальным методом биотестирования на различных биологических тест-организмах: низших ракообразных цериодафний вида Ceriodaphnia affinis и лабораторной культуре зеленой протококковой водоросли Scenedesmus quadricauda (Turp) Breb;

3. Предложены способы переработки нефтешламов в качестве порообразующей добавки в производстве керамзита, компонентов резиновых смесей и в качестве твердого эмульгатора для битумных паст, которые позволят снизить техногенную нагрузку на окружающую природную среду. Подобраны параметры процессов переработки;

4. Проведена оценка по снижению негативного воздействия на окружающую природную среду за счет переработки нефтешламов «Альфа-Лаваль» и донного осадка во вторичные материальные ресурсы методом биотестирования.

Научная новизна

1) Впервые проведена оценка негативного воздействия на окружающую природную среду и возможность его снижения путем переработки нефтешламов установки

«Альфа-Лаваль» и донного осадка прудов-шламонакопителей предприятия ОАО «Славнефть-ЯНОС» г. Ярославля во вторичные материальные ресурсы. Определены классы опасности, летальная кратность разбавления (ЛКР₅₀) и безопасная кратность разбавления (БКР₁₀);

4. 1. Методом биотестирования впервые установлено, что в зависимости от вида нефте- содержащего отхода, шлам «Альфа-Лаваль» относится к 3 классу опасности (ЛКР₅₀=32,2; БКР₁₀=158), донный осадок прудов-шламонакопителей относится ко 2 классу опасности (ЛКР₅₀=158; БКР₁₀=3333) , а вторичные материальные ресурсы, полученные с применением отходов, к 4 классу опасности (ЛКР₅₀= 1,1-10; БКР₁₀= 19,6-63,3);

   2. Впервые определены дисперсионные характеристики исследуемых нефтешламов (распределение частиц минеральной части по размерам, удельная поверхность) и установлено, что эмульгирующие свойства нефтешламов проявляются при дисперсности минеральной части с преимущественным размером частиц не более 10 мкм, что позволило создать научные предпосылки для применения нефтешламов в качестве эмульгатора для битумных паст и комплексного ингредиента для производства резиновых смесей;

   3. Впервые установлено, что битумные пасты, полученные с применением в качестве твердого эмульгатора нефтешлама «Альфа-Лаваль», по реологическим характеристикам являются бингамовскими жидкостями с псевдопластичным характером течения.

   Практическая значимость

   4. 3. 1. В результате переработки нефтешлама «Альфа-Лаваль» и донного осадка предприятия ОАО «Славнефть-ЯНОС» по предложенной нами технологии происходит снижение класса опасности со 2-3 (высокоопасные и умеренно опасные отходы) до 4 (малоопасные отходы);

         2. Показана возможность использования крупнотоннажного отхода нефтяной промышленности нефтешлама «Альфа-Лаваль» в качестве твердого эмульгатора для производства битумных паст, применяемых в дорожном строительстве, что позволяет снизить антропогенное воздействие их на окружающую природную среду. Предложен новый способ переработки нефтесодержащих отходов предприятия ОАО «Славнефть-ЯНОС», заключающийся в том, что энергоемкий процесс обезвоживания исключен. Определены технологические параметры проведения процесса;

         3. Предложен способ использования нефтешлама «Альфа-Лаваль» и донного осадка совместно с отработанными маслами в качестве порообразующей добавки в производстве керамзита взамен дизельного топлива. Получены уравнения регрессии, позволяющие рассчитать состав суспензии: «нефтешлам-отработанное масло», который имеет динамическую вязкость, допускающую его дозирование перистальтическим насосом НП-50 в глиняную шихту для производства керамзита. Показатели качества керамзитовых гранул соответствуют требованиям ТУ 21-0284739-12-90 и ГОСТ 21-79-88 на данный строительный материал. Центром гигиены и эпидемиологии Ярославской области выдано положительное санитарно-гигиеническое заключение оценки керамзита в соответствие с МУ 2.1.674-97 и МР 2.1.7.2279-07. Согласно испытаниям на заводе ОАО «Керамзит» г. Ярославль, предложенную вспучивающую добавку можно отнести к классу высокоэффективных;

         4. Установлена возможность использования высокодисперсного нефтешлама в качестве многофункционального ингредиента в производстве резины. Замена пластификатора на нефтешлам «Альфа-Лаваль» приводит к увеличению скорости вулканизации резины в 1,2 раза, увеличению механической прочности в 1,4 раза и относительного удлинения в 1,1 раза;

         5. Рассчитан эколого-экономический эффект мероприятий по утилизации нефтешла- мов «Альфа-Лаваль» и донного осадка, который составляет 52,283 млн. рублей в год.

         Достоверность результатов обеспечивалась использованием современных методов исследований и обработки результатов, выполненных в соответствии с действующей нормативной документацией (ГОСТ, СанПиН, ВСН и др.), проверкой их на воспроизводимость, а так же отсутствием противоречий с данными литературных источников.

         Апробация работы. Основные положения работы были представлены и обсуждены на конференциях города Ярославля, Иваново, Воронежа, Тулы: на 11 Международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии» X Воронежское отделение Российской экологической академии, 14-16 мая 2008г., г. Воронеж; на Всероссийской научно-практической конференции «Принципы зеленой химии и органический синтез» г. Ярославль, 9-10 октября 2009г. Яросл. гос. ун-т. П. Г. Демидова; на Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологии» г. Тула, 2009; на конференции «Экологические проблемы нефтедобычи», г. Уфа, 22-25 ноября 2010 г., УГНТУ; на 6-ой Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики», ТулГУ, г. Тула, 2010, на конференции «Формирование и реализация экологической политики на региональном уровне», г. Ярославль, 2011, на Шестьдесят пятой всероссийской научно- технической конференции студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием, г. Ярославль, 18 апреля 2012 г, ЯГТУ.

         Личный вклад автора. Автором лично получены, обработаны и систематизированы экспериментальные данные, приведенные в данной работе. Постановка цели и задач исследования, анализ, обсуждение экспериментальных данных проведены совместно с научным руководителем. Подготовка публикаций и заявки на изобретение проведена с соавторами публикаций. Публикации

         По материалам диссертации опубликовано 28 печатных работ, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых журналах перечня ВАК. Объем и структура диссертации

         Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и 4 приложений. Диссертация изложена на 160 страницах, содержит 49 рисунков, 50 таблиц. Список литературы включает 184 наименования.

         Похожие диссертации на Снижение техногенной нагрузки на окружающую природную среду путем переработки нефтешламов

         Снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду путем переработки дистиллерной жидкости - отхода производства кальцинированной содыКурбангалеева, Лилия Рафаэлевна

         

         Снижение техногенной нагрузки на окружающую среду путем плазмохимической переработки отходов полимеровТазмеев Алмаз Харисович

         

         Снижение техногенной нагрузки на окружающую среду Западной Сибири путем утилизации нефтяных шламов газовых конденсатовАксанов Тимур Шамилевич

         

         Снижение пылегазовых выбросов в атмосферу путем переработки отходов производства капролактама в пластификаторГлазко Илья Леонидович

         

         Научные основы и способы снижения экологической нагрузки на окружающую среду в местах расположения фтороводородных производств Федорчук Юрий Митрофанович

         

         Снижение техногенной углеводородной нагрузки на воздушную среду посредством коронного разрядаЕрмоловский Алексей Владимирович

         

         Снижение антропогенной нагрузки при реализации технологии обращения с твердыми бытовыми отходамиГагарина Мария Васильевна

         

         Снижение антропогенной нагрузки при обращении с осадками механо-химической очистки сточных вод предприятий нефтегазохимического комплексаЗлобина Ольга Сергеевна

         

         Снижение экологической нагрузки полигонов ТБО на объекты гидросферы на завершающих этапах жизненного циклаШишкин Яков Сергеевич

         

         Оценка и пути снижения антропотехногенной нагрузки на население и территорию Мурманской областиПахомов Юрий Владимирович