Физико-химические методы удаления нефти

жүктеу/скачать 25,56 Kb.

бет	1/2
Дата	07.11.2022
өлшемі	25,56 Kb.
	#48302
түрі	Реферат

1 2

Байланысты:
Реферат ЭКОЛОГИЯ Зиангиров Сайдаш ГРЗ-19-16

Физико-химические методы удаления нефти.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Октябрьском

Кафедра «Информационных технологий, математических естественных наук»

CАМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

(в виде реферата)

По дисциплине «ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ»

Студент гр. ГРЗ-19-16 С.А. Зиангиров

Доцент., канд. техн. наук Р.Р. Шангараеев
Оценка защиты:

г. Октябрьский

2022
Физико-химические методы удаления нефти.
Одна из основных задач при добыче нефти и газа, не допускать загрязнения окружающий среды. Поэтому очень много целей ставится для минимизации вредного воздействия на природу.
Рассмотрим метод удаление нефти на примере очистки водоемов, и сочных вод.
Загрязнение водной среды в результате утечки нефти при авариях на морских (речных) объектах приносит значительный вред экологии. Вне зависимости от масштаба и характера аварии необходимо: во-первых, локализовать нефтяное пятно, во-вторых, ликвидировать последствия разлива сырья. Процедура локализации и ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов предполагает комплексное решение проблемы с использованием различных технических средств и методических подходов, которые позволяют уменьшить потери сырья и снизить до минимума экологический вред
Для препятствия распространению нефти и нефтепродуктов, как правило, применяются боновые заграждения. Тип данных заграждений определяется исходя из характера аварийного разлива сырья.
После локализации проблемы, необходимо приступить к ликвидации последствий разлива нефти. Существует несколько методов ликвидации катастрофы, которые зависят от масштабов аварии. Среди них основными являются:
1)механический
2)термический
3)физико-химический
4)биологический
Нами будет более подробно рассмотрен физико-химический метод ликвидации
аварийных разливов нефти.

Физико-химический метод основан на использовании диспергентов и сорбентов. Данный способ эффективен в случае, когда невозможен механический сбор.
Применение диспергентов.
Химические реагенты (диспергенты) сами по себе не очищают водоем от нефти, а только ускоряют процесс ее разложения с образованием прямой эмульсии (нефть в воде), а также путем сбора увеличивают толщину пленки нефти или переводят ее в полутвердое состояние и ограничивают ее растекаемость. Наибольший эффект дают комплексоны — поверхностно-активные вещества, обладающие одновременно диспергирующими, стабилизирующими, моющими, смачивающими, пептизирующими, флокулирующими и другими свойствами. Наиболее распространенными из них являются водорастворимые диспергенты — ДН-75, ЭПН-5, Корексит 7664 и маслорастворимые диспергенты — Корексит 3667, Корексит 9527, Корексит ОС-5, ОМ-6, ОМ-82 и другие, из которых наиболее эффективны маслорастворимые (эффективность возрастает слева направо).
Водорастворимые диспергенты менее токсичны, имеют меньший расход (0.1-0.6%) и способствуют самоочищению водоемов. При вводе диспергента в виде пены (ввод воздуха в раствор диспергента) его расход сокращается в 2.5-5.0 раз. Маслорастворимые диспергенты лучше диспергируют пленку нефти на капли, но они токсичны.
Их не рекомендуется применять на мелководье и глубинах менее 10 м. Они могут наноситься с судов, вертолетов и самолетов, при этом распыление с самолета представляет наилучший метод при больших разливах нефти. Применение диспергентов с воздуха позволяет распылять их в штормовую погоду, когда невозможно использование средств механического сбора нефти. Ключевым соображением является обработка наиболее утолщенных частей нефтяного пятна применением достаточного количества диспергента.
В случае малых загрязнений водоема рыбохозяйственного значения, пленку нефти лучше удалять сорбентами. При избытке раствора диспергента размеры капель уменьшаются, что крайне нежелательно.[4]
Применение сорбентов.
Применение сорбентов возможно при толщине пленки нефти 1 мм и более. Сорбенты могут быть природными и синтетическими, тонущими и плавающими, минеральными и органическими. Наибольшее распространение получили нефтепоглощающие сорбенты, способные плавать на поверхности воды при отсутствии нефтяной пленки и при поглощении нефти. К природным сорбентам относятся солома, торф, мох, вермикулит, гидрофобизованный кремний органическими жидкостями, опилки и другие вещества, которые поглощают 8-19-кратное количество нефти, превышающее их собственную массу. Природные материалы не всегда удовлетворяют требованиям качества и технологии очистки, поэтому их иногда подвергают специальной обработке (для повышения нефтепоглощающей способности) или применяют пористые материалы (пенополиуретан, пенополистирол), фенолформальдегидную смолу с продуктом пиролиза твердых остатков сточных вод (наполнитель), пластмассовые микробаллоны (пламилон), поглощающие 40-кратное количество нефти выше собственного веса.
Пламилон представляет собой легкий порошкообразный сорбент. В качестве такого материала используют пластмассовые микробаллоны, которые представляют собой полые микросферические частицы из пластмассы, заполненные азотом и имеющие размеры от 10 до 40 мкм, плотность 80-200 кг/м³, нерастворимые в агрессивных и органических средах. Высокая сорбционная способность пламилона обусловлена большой удельной поверхностью данного сорбента (более 10 м²/г) и гидрофобным характером его смачиваемости. Для сбора 1 тонны нефти необходимо от 40 до 130 кг пламилона со степенью очистки до 27%.
Основными проблемами при использовании сорбентов являются их распыление за пределы зоны очистки и плохое проникновение в толщу нефтяного загрязнения из-за низкой объемной массы. Поэтому ввод таких сорбентов эффективнее производить из-под воды, где под действием выталкивающей силы сорбент всплывает на поверхность, таким образом, поглощая нефть. [3]
Рассмотрим удаление нефти на примере очистки сточных вод. Основная цель водоохранных мероприятий на предприятиях нефтегазового комплекса – минимизация вредного воздействия на водную среду путем эффективной очистки бытовых и производственных сточных вод.
Для устранения загрязнения сточных вод применяют различные методы очистки, которые классифицируют: 1) по типу процесса очистки:

механические;
физико-химические;
химические;
термические;
биологические методы.

Более подробнее рассмотрим физико-химически метод
К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся методы флотации, коагуляции. Физико-химические методы позволяют интенсифицировать отделение взвешенных частиц минеральных и органических загрязняющих веществ, позволяют извлекать из стоков необходимые компоненты (экстракция, сорбция и др.). Флотация – способ удаления из сточных вод загрязняющих веществ (эмульгированной нефти, нефтепродуктов, твердых минеральных загрязнителей, которые не задерживаются в нефтеловушках) за счет прилипания частиц примесей к пузырькам воздуха и выносу загрязненных веществ вместе с ними. В зависимости от способа образования пузырьков различают флотацию: компрессионную (напорную), пенную, химическую, вибро-, био- и электрофлотацию. Компрессионная – образование пузырьков газа в газонасыщенной воде в аппарате по мере снижения давления. Время пребывания во флотационной зоне – 20 мин., а в отстойной зоне – 3 ч. Количество газа (при снятии давления) не менее 15 л / м3; содержание нефти и механических примесей не более 250–300 мг / л, деэмульгатор – нежелателен, т. к. снижает эффективность очистки. При таком способе очистки воды возникает проблема обработки и утилизации шлама. За рубежом данный метод нашел широкое распространение.
При физико-химической очистке из сточных вод удаляются тонкодисперсные взвешенные частицы, минеральные и органические вещества. Процесс укрупнения мелких частиц (1–100 мкм) с последующим удалением их 85 под действием силы тяжести называют коагуляцией. Если же удельный вес этих частиц ниже удельного веса воды (эмульгированные частицы масел, жира и т. д.), то процесс называют флокуляцией. По аналогии с отстойником и нефтеловушкой в коагуляторах и флокуляторах удаление вредных примесей происходит соответственно из нижней или верхней части аппарата. При коагуляции в воду добавляют коагулянты (соли алюминия, железа или их смеси), которые образуют хлопья гидроксидов металлов, осаждающие частицы под действием силы тяжести. Флокулянтами служат крахмал, декстрин, эфир, диоксид кремния. Флотацию применяют для удаления частиц, которые плохо отстаиваются, а также для удаления растворенных веществ, в том числе поверхностноактивных, отходов нефтепереработки, производства искусственного волокна и целлюлозно-бумажного производства и т. д. Размер удаляемых частиц составляет 0,2–1,5 мм. В качестве пенообразователей в воду добавляют сосновое масло, креозол, фенолы. Они способствуют прилипанию частиц к пузырькам пены, которая затем выводится из аппарата. Флотация имеет высокую степень очистки (95–98 %), снижает концентрацию легкоокисляемых веществ, уменьшает количество бактерий и микроорганизмов. Недостатком флотации является применение в процессе вредных веществ (например, фенолов).
Адсорбцию применяют для глубокой очистки сточных вод от фенолов, пестицидов, ароматических соединений, красителей и т. д. Адсорбция – это прилипание частиц, находящихся в очищаемой среде, к твёрдым веществам – сорбентам. В качестве сорбентов применяют активированные угли, синтетические сорбенты, некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки). Процесс происходит в адсорбционных установках при перемешивании адсорбента с водой, при фильтровании её через слой адсорбента или в кипящем слое. При этом размер частиц адсорбента составляет 0,1 мм. Проблемой является последующая очистка (регенерация) сорбента. Этот метод имеет ряд преимуществ, в том числе высокую степень очистки (80–95 %), возможность улавливания токсичных веществ 86 при невысокой их концентрации, очистки сточных вод, содержащих несколько вредных веществ, а также их рекуперации (до использования). Ионный обмен применяют для очистки сточных вод от металлов и соединений мышьяка, фосфора, цианидов и радиоактивных веществ, а также для обессоливания и подготовки воды для нужд энергетики.
Ионный обмен – процесс взаимодействия раствора с твёрдой фазой, обладающей способностью обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. В качестве твёрдой фазы (ионитов) применяют алюмосиликаты, фторапатит, силикогели, гидроксиды алюминия, хрома и т. д. Преимуществами процесса являются возможность рекуперировать ценные вещества из загрязнений, высокая степень очистки, удаление высокотоксичных веществ, в том числе суперэкотоксикантов. Это метод дорогой, он требует решения проблемы регенерации ионитов. Экстракцию применяют при относительно высокой концентрации вредных веществ (фенолов, масел, органических кислот, ионов металлов); концентрация должна составлять не менее 3–4 г / л. При меньшей концентрации экономически выгоднее применять адсорбцию. Процесс экстракции состоит из трёх стадий: интенсивного смешивания сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем), разделения чистой воды и загрязнений, регенерации загрязнений. Этот метод применяют тогда, когда стоимость удаляемых веществ (например, ценных металлов) компенсирует затраты на проведение процесса.
Обратный осмос – это процесс фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны; происходит на молекулярном уровне и требует значительных затрат, но обеспечивает глубокую очистку от высокотоксичных вредных веществ.
Десорбция, дезодорация и дегазация – это процессы очистки сточных вод от летучих примесей (сероводорода, аммиака, диоксида углерода), осуществляемые продувкой воды воздухом или инертным газом. Дезодорация 87 очищает воду от меркаптанов, аминов, альдегидов; с помощью дегазации из воды удаляют вещества, вызывающие коррозию
При очистке нефтепродуктов, нежелательных компонентов, сернистых и азотостых соединений физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (сжиженные газы — пропан и бутан) применяются для удаления из остатков после переработки нефти (гудронов и полугудронов) асфальтово-смолистых веществ, попициклических (тяжёлых) ароматических углеводородов (процесс деасфальтизации). Полярные растворители используются для удаления полициклических ароматических и нефтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, непредельных углеводородов, сернистых и азотистых соединений, смолистых веществ из масляных дистиллятов и деасфальтизата. Кетоны в смеси с толуолом, хлорпроизводные углеводородов в смеси с бензолом и др. полярные и неполярные растворители и их смеси используются в процессе депарафинизации для удаления твёрдых углеводородов из рафинадов (продуктов селективной очистки масляных дистиллятов и остатков). Удаление твёрдых парафинов производится кристаллизацией их из растворов очищаемого продукта. Для очистки дизельных топлив, керосинов, тяжёлых бензинов и маловязких нефтяных масел применяют также карбидную депарафинизацию, основанную на комплекс образовании нормальных парафиновых углеводородов с карбамидом (мочевиной).
При адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др., а также полициклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды. Адсорбционную очистку осуществляют при контактировали нагретого продукта с тонкодисперсными адсорбентами (контактная очистка) или фильтрацией продукта через зёрна адсорбента. Избирательная адсорбция при помощи молекулярных сит (цеолитов) позволяет выделить нормальные парафины из лёгких бензиновых и керосиногазойлевых фракций.
После сравнения методов очистки, общая оценка степени очистки сточных вод по процессам следующая: механические методы–50–70 %, физико-химические – 90–95 %, химические – 80–90 %, биохимические – 85–95 %. [6]

Вывод
Таким образом мы установили при вводе диспергента в виде пены его расход сокращается в 2.5-5.0 раз. что делает мероприятия очистки менее затратным. Диспергенты наиболее эффективны, если с момента разлива нефти прошло не более 72 часов и температура окружающей среды выше 5 °С. В случае малых загрязнений водоема, пленку нефти лучше удалять сорбентами. Сорбентов эффективнее производить из-под воды, где под действием выталкивающей силы сорбент всплывает на поверхность, таким образом, поглощая нефть.
И так существуют много методов и средств для ликвидаций нефти загрязнения объектов природной среды. Но их выбор в каждом конкретном случае индивидуален в зависимости от природных и климатических условий. Рассмотренные методы удаления нефти с водных поверхностей показали, что наиболее эффективными средствами являются физико-химическая сорбция и микробиологическое разложение. Эти методы наиболее перспективны для борьбы с нефтяными загрязнениями окружающей среды при строительстве скважин.

жүктеу/скачать 25,56 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2