GEA в России
+7(495) 787-20-20
Перезвоните мне
GEA Refrigeration RUS
Статьи

Переработка нефтешламов с использованием центробежного оборудования ГЕА

Переработка нефтешламов с использованием центробежного оборудования ГЕА

1. Переработка нефтешламов - насущная задача, требующая решения

По уровню переработки нефтешламов, отходов и вторичных продуктов НГК Россия существенно отстаёт от многих стран. Импорто-технологическая зависимость страны в этом секторе, по многим оценкам, находится в «коридоре» 80-90%. Исправление такой ситуации зависит от роли экологических приоритетов в деятельности добывающих компаний и нефтепереработчиков.

По разным оценкам ежегодно в России образуется от 4 до 7 млн тонн нефтешламов. На добывающий сектор приходится преобладающая доля в этом объеме - минимум 50%; на нефтепереработку – от 20% до 30%. Остальное дают нефтяные терминалы, энергетика и транспортный сектор. Потери нефти и нефтепродуктов в РФ ежегодно достигают, соответственно, 26 млн. и 12 млн. тонн. Но совокупный уровень сбора и переработки этих потерь – не больше 10%, в отличие от 30% и выше - в развитых странах.

В большинстве нефтеносных провинций РФ главный способ утилизации нефтяных отходов, нефтесодержащих вод и т.п. – это не комплексная их переработка, а захоронение в специальных «могильниках». Количество отходов такого рода фактически удваивается каждые 7 - 9 лет. Поэтому такое решение проблемы не является приемлемым. Основные регионы сосредоточения нефтешламов - Западная Сибирь, Башкортостан, Татарстан и Оренбургская область.

В России и за рубежом разработаны высокотехнологичные и природосберегающие процессы комплексной переработки отходов, например, в моторные масла, котельно-печное топливо, нефтехимические полуфабрикаты.

Переработка нефтешлама решает сразу несколько задач. Наиболее значимые из них это экологические (сокращение выбросов в природную среду опасных веществ и уменьшение площадей уже загрязненных земельных и водных ресурсов), а также экономические, такие как возврат в оборот сырой нефти и нефтепродуктов

Преследуя решение экологических задач, переработка нефтешламов позволяет получить очищенный от н\п грунт и воду. Рекультивация замазученных грунтов, ликвидация нефтяных озер и восстановление природной среды в первоначальном виде безопасном для живых существ и человека являются все более актуальными задачами, решаемыми при переработке и утилизации нефтешламов.

Не менее важна и экономическая задача – получить в оборот дополнительное кол-во утерянных нефтепродуктов, сокращая потери добывающих и перерабатывающих компаний. Чаще всего целью переработки нефтешлама является получение очищенного нефтепродукта, который в дальнейшем, в зависимости от срока хранения (свежие шламы или застарелые) и источника (разлив нефти, шлам после флотации, РВС, прочее), может или возвращаться в трубу, или использоваться для производства топлива (мазут) или как битумные добавки к асфальту при строительстве дорог и пр.

Решение обеих задач одинаково важно, как на государственном уровне, так и в рамках отдельных компаний, а потребность в их решении со временем только возрастает.

К сожалению, в мировой истории и истории России были периоды, когда значению решения этих проблем не уделялось должное внимание. Тем более актуальным эти проблемы становятся сейчас результатом чего является увеличение затрат на оборудование для переработки нефтешламов.

Спрос рождает предложение и сегодня многочисленные компании предлагают обширный выбор технологий и оборудования.

Существует несколько основных методов переработки нефтешламов: складирование, термическое воздействие, химическое воздействие, физико-химическое и механическое воздействие, биоремедиация. Каждый из методов имеет свои плюсы и минусы, однако с точки зрения минимального воздействия на окружающую среду и затрат времени и средств наиболее эффективной является технология механического воздействия посредством центрифугирования. Технология центрифугирования дает более высокий процент выделения товарной нефти и чистых нефтепродуктов, что делает ее более привлекательной для нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих компаний, на которые приходится большая часть затрат на переработку нефтешламов.

Такую технологию и оборудование для ее реализации предлагает компания ГЕА, которая уже более 120 лет выпускает центробежное сепарационное оборудование, используемое в том числе для механической сепарации жидких смесей нефтепродуктов, воды и мехпримесей.

Исходный нефтешлам

Водная фаза (фугат) Нефтяная фаза (н/п) Твердая фаза (кек)

2. Закон Стокса

В основе процесса механической центробежной сепарации лежит закон Стокса, описывающий механизм ускоренного по сравнению со статической сепарацией оседания более плотных частиц в жидких смесях, состоящих из жидкостей разных плотностей и мехпримесей. При этом чем больше размер капель/частиц, разница в плотностях жидкостей и угловая скорость, тем быстрее происходит разделение смеси на н/п, воду и мехпримеси.

3. Центрифуги ГЕА

ГЕА предлагает решение проблем переработки нефтешламов с использованием центробежных декантеров и сепараторов, представляющих собой горизонтальные и вертикальные центрифуги.

Компания ГЕА выпускает центрифуги с 1896 г. Тогда они применялись в основном для молочной промышленности, однако, начиная со второй половины 20 века, в связи с бурным развитием нефтегазодобычи этот же принцип разделения под воздействием центробежных сил стал использоваться для ускоренного разделения нефтепродуктов и нефтешламов. На сегодняшний день практически все НПЗ и компании, имеющие дело с переработкой нефтешламов, используют центробежные декантеры и сепараторы.

Центробежные декантеры ГЕА

Несмотря на различные источники происхождения нефтешламов (после флотаторов на НПЗ, из РВС, открытые лагуны и пр.), всех их объединяет повышенное содержание мехпримесей, составляющее от 2 до 50—60%. На первой стадии переработки с таким исходным продуктом могут справиться только декантерные центрифуги, основная цель которых максимально отделить мехпримеси.

Декантеры petromaster серии CF представляют собой горизонтальные шнековые центрифуги с монолитным барабаном для непрерывного режима работы, специально разработанные в соответствии с требованиями нефтяной промышленности. Рама имеет открытую конструкцию с самотечным выпуском осветленной фазы. Мехпримеси выгружаются при помощи шнека, находящегося внутри барабана и вращающегося в том же направлении, но с большей скоростью.

В свою очередь декантеры делятся на двух фазные (разделение жидкую и твердую фазы) и трехфазые (н\п, вода и мехпримеси).

Современная линейка типоразмеров декантеров серии petromaster CF, пришедшая на смену серии CD, позволяет перерабатывать от 1 до 25 м3\час. нефтешлама различного состава и свойств. Типоразмеры декантеров отличаются в зависимости от внутреннего диаметра барабанов, угла наклона конуса, соотношения длины барабана к ширине, мощности основного и вспомогательного эл. привода

Самый маленький декантер petromaster CF2000 имеет массо-габаритные характеристики ДхШхВ 2400х675х1000 мм, сухой вес1500 кг, а самый большой petromaster СF8000 6700х1870х2700 мм и сухой вес 11 т.

При этом все декантеры серии CF отличают следующие характеристики: -детали, соприкасающиеся с продуктом, выполнены из CrNiMo- нержавеющей стали -концепция глубокого «пруда» -высокий g-фактор для достижения максимальной эффективности -сварная несущая рама жесткой конструкции -монолитный барабан из дуплексной стали -шнек с карбидо-вольфрамовым напылением (твердый сплав) для увеличения срока службы шнека -сменные износостойкие втулки в окнах выгрузки твердой фазы -постоянный автоматический контроль крутящего момента привода -автоматическая настройка дифференциальной скорости -возможно взрывобезопасное исполнение (инертизация азотом)

Отличительной инновационной особенностью серии CF является привод GEA Westfalia Separator summationdrive, который обеспечивает передачу максимального крутящего момента во всем диапазоне скоростей. Он передает только ту мощность, которая действительно необходима, потому что вторичный двигатель работает как «чистый» двигатель, без эффекта торможения. Таким образом, привод не нуждается в реверсе, что обеспечивает экономию благодаря отсутствию потерь, связанных с ненужными преобразованиями энергии, и также в отличие от ременного привода снижается нагрузка на вал при высокой компактности привода.

В версии, используемой для более высокой разности дифференциальной скорости, в приводе происходит сложение (суммирование) выходной мощности первичного и вторичного двигателя, что сводит к оптимальному потреблению энергии.

Привод summationdrive автоматически обеспечивает эффективную сепарацию и оптимальную влажность вещества даже при изменении концентрации на входе. Благодаря ему достигается максимальное обезвоживание твёрдой фазы, выгружаемой из декантера, и одновременно обеспечивается выгрузка максимального объёма твёрдой фракции при минимальной дифференциальной скорости.

Выгрузка твердой фазы всегда происходит в свободной форме под воздействием силы тяжести, а выгрузка жидкой фаз (нефть или вода) может происходить как в свободной форме, так и под давлением, что исключает необходимость установки дополнительного насосного оборудования для перекачки отделенной нефти или воды на след стадию технологического процесса.

Для переработки нефтешлама с небольшим содержанием до 1000 мг\л солей барабан обычно изготавливается из нерж. стали Duplex. Однако в случае, если концентрация солей в нефтешламе свыше 10 000 мг\л возможно изготовить барабан из стали Super Duplex.

Декантеры ГЕА стандартно пригодны для размещения во взрывоопасной зоне АТЕХ Ex-zone 1 (Категория 2G) класс температур Т3 согласно Европейским Стандартам.

Всех их отличает единый дизайн для всего модельного ряда, особая конструкция шнека и барабана, минимальное потребление энергии и новая концепция облегчения сервиса.

При этом практически все, за исключением электроприводов и некоторых КИП и ЗРА, компания ГЕА делает сама на своих заводах в Германии, Индии и Китае.

Центробежные сепараторы ГЕА

При двух стадийной переработке нефтешлама для доочистки отсепарированной нефтяной и водной фазы используются саморазгружающиеся центробежные сепараторы типа OSE/WSE, представляющие собой вертикальные центрифуги. Сепараторы позволяют удалить из нефтяной фазы, выходящей из декантера, наиболее мелкие мех. примеси, сводя их концентрацию до 0.05% и убирать несвязанную воду, доводя ее до 0.5%. Иными словами, использование центробежных сепараторов на второй стадии очистки нефтешлама позволяет получить на выходе нефть по требованиям ГОСТа.

Для доочистки водной фазы до качества, позволяющего закачивать ее в систему ППД, используется центробежный саморазгружающийся сепаратор типа WSE, аналогичный нефтяному сепаратору, но оснащенный другим комплектом сепарационных дисков, настроенным на очистку воды от нефтепродуктов. Универсальность центрифуг ГЕА позволяет Заказчику иметь один сепаратор, и, меняя в нем пакет дисков и перенастраивая его, использовать его как для очистки нефти, так и для очистки воды.

В зависимости от режима выгрузки саморазгружающиеся сепараторы разделяются на сепараторы с периодической разгрузкой (с раскрывающимся барабаном для выгрузки твердой фазы по мере ее накопления в шламовом пространстве внутри барабана, приводимой в действие гидравлической системой раскрытия барабана) и сепараторы с постоянной выгрузкой твердых частиц, происходящей через сопловые отверстия в крайних точках барабана –сопловые сепараторы.

Последние могут перерабатывать нефтепродукт с содержанием мех. примесей до 2-4 %, однако в отличие от декантеров из-за малого расстояния между сепарационными дисками сепаратора их размер должен быть до 1 мм.

Компания ГЕА выпускает широкую линейку типоразмеров саморазгружающихся сепараторов, способных пропускать через себя поток нефтепродукта от 1 до 40 м3/час в зависимости объема барабана сепаратора, мощности электропривода и, а также от плотности, вязкости, температуры и % состава перерабатываемой жидкости.

В отличие от декантеров, отсепарированные нефть и вода всегда выходят из сепаратора под давлением, создаваемым встроенными центростремительными насосами.

Центрифуги ГЕА стандартно пригодны для размещения во взрывоопасной зоне АТЕХ Ex-zone 1 (Категория 2G) класс температур Т3 согласно Европейским Стандартам.

При работе с легкими нефтепродуктами для исключения возможности их возгорания при соприкосновении с горячими частями центрифуги ГЕА изготавливает центрифуги с наполнением полостей центрифуг нейтральным газом азотом. При этом вместе с оборудованием дополнительно поставляется панель распределения азота.

4. Подбор оборудования для решения конкретной задачи

Нефтешлам имеет различное происхождение и состав. Требования Заказчика к продукту после переработки тоже сильно отличаются. В одном случае необходимо очистить от нефтепродуктов загрязненный грунт, а в другом выделить очищенный нефтепродукт или нефть и пустить их в дальнейшее использование. В каждом отдельном случае для достижения поставленной задачи специалисты компании ГЕА подбирают центрифугу или оптимальный набор центрифуг, который позволяет добиться требуемых результатов.

В зависимости от требований Заказчика к отделенным твердым и жидким фазам переработка нефтешлама может проходить в одну или две стадии.

При одностадийной переработке нефтешлама используется только декантеры. Двухфазный декантер разделяет шлам на твердую (кек) и жидкую фазы (смесь н/п и воды). В этом случае основная цель Заказчика получить максимально сухой кек. Если же Заказчик более ориентирован на получение очищенного нефтепродукта или воды, то в этом случае используется трехфазный декантер, который не только отделяет мехпримеси от жидкости, но и разделяет жидкую фазу на нефть и воду. При этом в среднем на выходе из декантера нефть содержит около 1,0 % (масс.) воды и не более 0,2-0,25 % (масс.) механических примесей. В водной фазе содержание нефти составляет около 2,0 % (масс.), а механических примесей не более 0,5 % (масс.). Твердая фаза имеет среднюю влажность 80-85% и содержит до 1 % нефти.

Для получения нефтепродуктов более высокого качества или нефти по ГОСТу применяется двустадийная очистка нефтешлама, когда после декантера на одну или обе жидкие фазы устанавливается центробежный сепаратор.

После центробежного сепаратора типа OSE, установоленного на доочистку нефтяной фазы, нефть содержит до 0,5 % (масс.) воды и не более 0,05 % (масс.) механических примесей. При установке сепаратора типа WSE на водную фазу содержание нефти в очищенной воде составляет до 0.1 % без использования абсорбера, а мехпримесей –до 0.02% (масс).

В настоящее время наиболее востребованным вариантом сочетания декантера и сепаратора является использование трехфазного декантера и сепаратора для доочистки нефтяной фазы. Однако Заказчики все больше уделяют внимание и получению чистой водной фазы для дальнейшего ее использования в самой устанвоке в качестве оборотной воды или для заказчки в систему ППД.

Для достижения конкретной цели Заказчика в каждом отдельном случае комбинации центрифуг могут быть самыми разнообразными. Возможные сочетания приведены в таблице ниже.

5. Исполнение

Центрифуги ГЕА используются для переработки нефтесодержащих жидкостей (НСЖ) НСО и нефтешламов в нефтегазовой промышленности практически на всех стадиях, начиная с разведочного и промыслового бурения, включая плавучие платформы, и заканчивая очистными сооружениями НПЗ и нефтехимических предприятий, транспортировкой н/п и парками РВС и пр.

По мере увеличения содержания мехпримесей нефтешламы можно поделить на следующие большие группы:

Исполнение центробежного оборудования может быть стационарное или мобильное. Так для очистных сооружений нефтепереработки и нефтехимии компания ГЕА поставляет центробежное оборудование в основном для стационарного размещения в обогреваемых помещениях. То же самое относится к оборудованию для буровых платформ, портов и нефтеналивных терминалов. Однако для ликвидации нефтеразливов, переработки открытых лагун и небольших предприятий нефтепереработки обычно требуется оборудование в мобильном исполнении, которое устанавливается в стандартные морские контейнеры и может быть демонтировано и перевезено с одного объекта на другой.

Козлов Олег Викторович
Ведущий менеджер по продажам

Департамент Углеводородных Проектов

← к статьям