ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

Термодесорбционная система обработки твердых нефтеотходов

Система “трехфазного” центрифугирования позволяет достаточно полно выделить жидкотекучие составляющие нефти в товарный продукт. Выделенная твердая фаза загрязнена, тем не менее, углеводородами, значительная часть которых приходится на те нефтяные фракции, которые находятся в шламах в твердом состоянии, такие как: асфальтены, парафины и битумы.

Термодесорбционная система может быть представлена как мобильная (энергонезависимая система) так система для размещения в производственном помещении взрыво-пожаро-защищенного типа, включающая блок термодесорбции и блок регенерации паров углеводородов и пылеулавливания.

Твердая фаза с помощью шнекового транспортера подается в приемный бункер-питатель термодесорбера, а из него с помощью системы шнековых транспортеров непосредственно во вращающийся барабан (печь) термодесорбера, где через стенку барабана нагревается до температуры примерно 500 – 5200С.

При содержании в исходном питании термодесорбера углеводородов в пределах 15 - 20% и воды 5%, процесс термодесорбции протекает практически в автотермичном режиме, т. е. тепла от сжигания утилизируемых в процессе термодесорбции углеводородов достаточно для нагрева вновь поступающего материала. Если тепла для поддержания необходимой температуры недостаточно, автоматически включается газовая горелка.

В результате нагрева из материала испаряются углеводороды. Пары углеводородов из термодесорбера по газоходу поступают в узел их регенерации, где конденсируются циркулирующим в узле охлажденным маслом (сконденсированными в скруббере нефтепродуктами) и выводятся из системы на вторичное использование. Несконденсированные газы направляются в дожигатель термодесорбера для обогрева последнего.

Очищенная в термодесорбере твердая фаза охлаждается в выгружном шнековом конвейере (через стенку) водой до температуры 1000С и подается в контейнеры объемом 2,0 м3 как описано выше.

При производительности термодесорбера 2,0 м3/час (или 2,8 т/час) по исходному питанию, выход обработанного материала составит примерно (2,8 х 0,75 ) = 2,1 т/час.

Заполненный контейнер автопогрузчиком подается в приемный бункер брикетирующей установки, оборудованный встряхивающим виброустройством и снабженный в нижней части шнековым питателем или в приемный бункер системы приемки твердых нефтеотходов как оборотный материал.

Краткое описание технологической части

Предлагаемая комплектная установка поставляется в виде трех стационарных модулей рамного исполнения и включает: питающую систему; термодесорбцию; регенерацию паров углеводородов и пылеулавливание; узел окисления – дожигания в камере сгорания термодесорбера углеводородов, несконденсировавшихся при регенерации; узел охлаждения обработанного материала и фильтрацию газов, выходящих из него, а также систему контроля за выбросами в атмосферу (см. рисунок.).

Подача шлама на обработку

Кек после «трехфазной» центрифуги, «замазученная» земля и прочие твердые нефтеотходы, подаются с помощью шнекового конвейера в бункер – питатель термодесорбера.

В системе питания имеется возможность изменения скорости загрузки материала в термодесорбер за счет частотного преобразователя, установленного на моторе шнекового питателя. Узел загрузки сконструирован таким образом, чтобы исключить попадание воздуха в рабочую зону термодесорбера.

Для дозированной подачи шлама из бункера-питателя используется расположенный в его донной части двухшнековый питатель, который дозирует и уплотняет обрабатываемый материал.

Этот материал поступает на второй – транспортирующий шнек, который подает уплотненный материал на третий – короткий шнековый питатель, осуществляющий подачу материала непосредственно в барабан термодесорбера.

В период начального пуска системы должна быть использована сухая земля или песок для организации рециркуляции твёрдого материала, т.е. до тех пор, пока в термодесорбере не будет достигнута рабочая температура и не будет выгружаться заданное количество конечного продукта.

Опционно термодесорбционная система может быть снабжена узлом дозирования в исходный материал извести, которая позволяет химически связать серу (если она имеется в исходном материале).

Обработка твердых нефтеотходов в термодесорбере

Термодесорбер служит для отгонки из исходного материала воды и углеводородов. Он оборудован системой сжигания жидкого (или газообразного) топлива и окисления – дожигания углеводородных фракций, выделенных из материала при термодесорбции и несконденсировавшихся в системе регенерации, а так же системой подачи топочных газов в зону нагрева, расположенную между наружным кожухом термодесорбера и стенкой его вращающегося барабана. Топочные газы при прохождении вдоль стенки барабана позволяют разогревать его до заданной температуры.

Таким образом, тепло к материалу передается путем его косвенного нагрева через стенку барабана термодесорбера и излучения горячих десорбированных газов .

Принципиальная схема термодесорбера ротационного типа.

Специальные направляющие лопатки внутри барабана обеспечивают эффективное неразрушающее перемешивание материала, что способствует максимальному удалению из него углеводородов и усреднению его температуры. Материал перемещается внутри барабана за счёт наклона последнего и его вращения. Выгрузка обработанного материала осуществляется шнековым конвейером из разгрузочного устройства термодесорбера. Для гарантированного удаления углеводородов из твердого материала, максимальный размер его кусков ограничен 50 мм. При попадании материала в печь может иметь место укрупнение кусков (агломерирование) за счет спекания. Удаление углеводородов из таких агломерированных кусков будет не полным.

Для предотвращения этого нежелательного явления используется специальная система дробления твердого материала непосредственно в барабане термодесорбера. Данная система позволяет не только раздробить агломери-рованные куски материала, но и отделить от него куски больше установленного размера (50 мм) с подачей их вновь в голову процесса.

Для указанных выше целей непосредственно в трубчатую вращающуюся печь загружается некоторое количество шаров диаметром около 2-х дюймов (50 мм).

Внутренняя конструкция трубы такова, что шары перемещаясь вдоль от загрузочной зоны к зоне выгрузки разбивают материал. В барабане термодесорбера имеется специальный механизм, который удерживает шары, не давая им попасть в зону выгрузки. Шары и крупные куски размером более 50 мм захватываются этим механизмом и подаются с помощью шнека вновь в загрузочную зону печи.

Данная система производит одновременно очистку стенок барабана от возможных налипаний материала. Она так же имеет еще одну важную функцию, а именно, рециркуляция части нагретого материала и шаров способствует улучшению показателей процесса удаления углеводородов и более высокой энергетической эффективности.

Поскольку непосредственно в барабан термодесорбера не подается факел и не поступает воздух за счет специальной системы уплотнений, в нем не происходит сжигания углеводородов, а только их испарение с переходом в газовую фазу. Для утилизации отходящих в процессе термодесорбции газов необходима их очистка.

Основные преимущества предлагаемой системы

- Низкий вес системы обусловлен использованием в ней легких волокнистых теплоизоляционных материалов.

- Минимальные приготовления для запуска системы – поскольку вся система смонтирована на двух - трех скидах рамного исполнения, подготовка места для ее размещения состоит из выравнивания площадки, где данная система будет установлена.

- Минимальное потребление энергоносителей и воды – поскольку значительное количество необходимого для процесса тепла образуется за счет сжигания десорбированных из нефтесодержащих материалов углеводородов, топливо используется в минимальных количествах.

- Минимальное время на пуск и остановку – Керамический волокнистый термоизолирующий материал, используемый для термодесорбера и термического окислителя, не испытывает термического шока, связанного с резким нагревом и охлаждением, как это имеет место в случае применения традиционных теплоизоляционных материалов. Это позволяет производить полное отключения системы в течение 2-х часов и включение с выходом на режим в течение 4-х часов.

Для традиционных термодесорберов с прямым нагревом требуется от 2-х до 3-х дней для выхода на рабочий режим.

- Высокая степень десорбции углеводородов – за счет измельчения материала и возврата крупной фракции в голову термодесорбционного процесса.