Уникальная электроогневая технология экологически чистой переработки и утилизации нефтешламов

Сущность данной технологии состоит в комплексном подходе к переработке и утилизации любых нефтешламов, включающей последовательные операции отделения и изъятие из них верхнего слоя чистых нефтепродуктов, и последующее чистое электроогневое сжигание прочих тяжелых фракций нефтешламов в сильном электрическом поле.
Данная технология может быть использована для чистого превращения энергии токсичных нефтешламов в полезные продукты – топливо, тепло и электроэнергию.

  Так в чем же собственно состоит сложность эффективной и чистой утилизации нефтешламов. И почему эта проблема так до сих пор и не решена полностью?

  Дело в том, что химический состав нефтешламов предельно сложен- по сути половина таблицы Менделеева и далеко не все их фракции легко сжечь или переработать... В них присутствуют и нефть, и вода и нефтяные эмульсии, и асфальтены, гудроны и ионы металлов, и различные механические примеси, а иногда даже радиоактивные элементы. Кроме того, нефтяные шламы имеют три ярко выраженных фракции :водную, нефтяную и твердую.

  Причем нефтешламы зачастую существенно различаются по своему составу и свойствам в зависимости от качества и состава исходной сырой нефти.

  Проведем краткий анализ существующих технологий утилизации и переработки нефтешламов и их недостатков, препятствующих полному решению этой задачи.

  Их вкратце можно разделить на биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические и чисто огневые технологии, а также комбинированные технологии.

  Каждая из этих известных технологий имеет свои преимущества и недостатки.

  Тем не менее, уже сейчас реально из нефтешламов получают много полезных продуктов, в частности товарную нефть, топливо для котельных установок, некоторые строительные материалы. Общим недостатком всех известных технологий утилизации и переработки нефтешламов является их низкая производительность и высокие материальные, энергетические и финансовые затраты на их реализацию. Кроме того, они не позволяют осуществить полную и интенсивную переработку и утилизацию нефтешламов, тем более с предельной экологической безопасностью для окружающей среды.

  Именно эти недостатки и не позволяют эффективно решить проблему полной и интенсивной утилизации различных нефтешламов.

  Наша изобретательская задача состояла в разработке нового высокопроизводительного и дешевого способа полной утилизации нефтешламов, использующего разработанную автором ранее экологически чистую электроогневую технологию горения любых отходов для утилизации тяжелых фракций нефтешламов и для эффективной переработки их нефтяной и водо-нефте-эмульсионной составляющих..

  Суть такой электроогневой технологии сжигания любых веществ состоит в создании практически идеальных условий экологически чистого горения пламени сжигаемых любых токсичных отходов, в связи с чем значительно облегчается задача окончательной очистки отходящих газов. Электрическое поле чрезвычайно тонко взаимодействует (на атомарно-молекулярном уровне) с радикалами любых углеводородных веществ и одновременно мощно воздействует налюбые углеводородные цепочки, в частности на бензоперен, что все они эффективно расщепляются на водород, сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в электрическом поле до безвредного углекислого газа. Электроогневая технология чистого горения пламени ранее ужезапатентована автором статьи (пат РФ № 2071219,2125682,2125168 – горение и пат РФ №2117870- сжигание отходов) и уже достаточно подробно описывалась им ранеев журнале ЭКиП (№№3,11/97 г.).

  Поставленная задача решается в предлагаемой технологии чистой утилизации и переработки нефтешламов следующим образом.

  Вначале отделяют от нефтешламов верхний слой отстоявшейся нефти, ректифицируют ее в тепловом поле от одновременного электроогневого сжигания прочих остатков нефтешламов в сильном электрическом поле.

  В основе предложенного и разрабатываемого автором ранее электроогневого метода интенсификации лежит мощное каталитическое воздействие электрического поля на процесс горения любых веществ и газов. В результате внедрения указанного метода можно разработать и создать принципиально новую установку для утилизации отходов, мусора и нефтешламов. Ее преимущества: - экономичность в эксплуатации (расход топлива и электроэнергии снижен в несколько раз), дешевизна при производстве, и высокое качество экологической очистки отходящих газов вообще без внешней каталитической очистки. Так при сжигании нефтепродуктов, включая нефтешламы, достигается резкое снижение всех токсичных компонент в отходящих газах в среднемна 70-80% от первоначальной их концентрации.. Практически полностью удаляется дымность (сажа) – до 90-95%. И что наиболее важно, в процессе такого электроогневого горения активно разрушаются при таком методе сжигании любых отходов, включая нефтешламы исчезают в пламени практически все токсичные компоненты не только такие простые, как СО, СН, NO, но и многие канцерогенные вещества, типа бензопирена, резко снижаются - в несколько рази практически исчезаютзапахи,что и подтверждает дожиг всех ароматических углеводородов. Наш метод в реализации намного дешевле по сравнению с аналогами. Поскольку в нашем случае нет необходимости в использовании дорогих внешних системах каталитической очистки.

  Т.е. наша технология позволяет дешево и просто осуществить разрушающее воздействие практически на весь спектр токсичных компонентов горящих отходов, в т. ч. и нефтешламов.

  Развитие предлагаемой технологии применительно к нефтешламам состоит в том, что в процессе такого экологически чистого электроогневого послойного сжигания остатков конкретных по составу нефтешламов регулируют параметры данного активизирующего горение электрического поля(напряженность, частоту высокого напряжения) в зависимости от состава и количества нефтешламов на оптимум по скорости горения и минимума токсичности отходящих газов .
Развитие данной технологии состоит и в том, что в ряде случаев для максимальной интенсификации данного процесса, остатки нефтешламов сжигают в переменном электрическом поле с определенной частотой, выбранной по критерию максимального чистого их сжигания.

  Целесообразен также в ряде случаев процесс сжигания остатков нефтешламовв постоянном электрическом поле, с вектором напряженности поля, ориентированном в направлении, перпендикулярном к поверхности нефтешламов, с предельно высокой напряженностью, выбранной в зависимости от состава нефтешламов, по критерию максимальной интенсивности горения при минимуме токсичности отходящих газов.

  Развитие этой технологии переработки нефтяной и водо-нефте-эмульсионной составляющей нефтешламов состоит в том, что параллельно со сжиганием остатков нефтешламов осуществляют ректификацию собранной с поверхности нефтешламов этих компонент на товарные фракции(бензин, керосин, соляра,…) путем использования тепловой энергии от чистого сжигания остатков нефтешламов.

ОПИСАНИЕ НОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

  Кратко изложим основы нашей новой технологии по утилизации нефтешламами последовательности этапов всего предлагаемого нами этого технологического процесса подготовки, переработки и утилизации нефтешламов ..

Последовательность этапов новой технологии
утилизации и переработки нефтешпамов

  Вначале, безусловно, необходимо откачать большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров, причем и ее иа остаток нефтешламов переработать в полезные товарные продукты – товарное топливо, тепло и электроэнергию –например, непосредственно возле шламохранилища, именно посредством предлагаемой нами эффективной электроогневой технологии путем ректификации. Причем термическую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо в зоне размещения нефтяного амбара с нефтешламами или непосредственно в нем самом. Последний вариант возможен в случае создания плавучей ректификационной колонны , размещенной в зоне сжигания нефтшламов. Рассмотрим эту технологию более подробно. Вслед последовательно за нефтяным слоем или параллельно с ним надо откачивать и перерабатывать осушением в центрифугах и затем интенсивным смешиванием например, акустическими методами, последующие слои нефтешламов -относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии , превращая их в эффективное печное топливо для теплоэнергетики. Далее необходимо последовательно или параллельно откачивать слой воды, которая присутствует во всех нефтяных амбарах. Ведь это просто балласт и его необходимо удалить.

Тепловое разжижение вязких и твёрдых фракций нефтешпамов

  Что делать с теми фракциями нефтешламов, которые невозможно сразу откачивать их амбаров. Их необходимо размягчить теплом от сжигания части нефтешламов прямо в амбарах. Для этих целей целесообразно часть сырой нефти все же оставлять в этих нефтешламовых амбарах и сжигать ее на поверхности амбаров для использования тепла от ее экологически чистого сжигания в электрическом поле вместе с остальными фракциями нефтешламов, для существенно разжижения вязких и твердых фракций. Это позволит повысить интенсивность их чистого сжигания в электрополе и переработки. В процессе такого теплового разжижения этих густых, вязких и твердых фракций нефтешламов появляется также возможность их частичной перекачки вне амбаров и последующей расфасовки в энергетические капсулы и брикеты из наиболее твердых смолистых фракций нефтешламов для последующего использования в качестве топлива. Делать такие горючие капсулы и брикеты из густых и твердых наиболее энергоемких фракций нефтешламов весьма перспективно, и выгодно с позиции коммерции... Эти брикеты далее необходимо подсушивать дармовым теплом от сжигания части более легких фракций нефтешламовых эмульсий, а потом упаковывать и складировать.

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕФТЕШЛАМОВ В КАЧЕСТВЕ ЧИСТОГО ТОПЛИВА
ДЛЯ КОТЕЛЬНЫХ И ПРОЧИХ ОГНЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

  А можно ли использовать такие энергетические капсулы некоторых фракций нефтешламов в котельных и в прочих энергозатратных огневых технорлогиях, например, при получении асфальтов, цементов в качестве высококалорийного «чистого» топлива, причем чисто горящего. Вначале такая постановка задачи кажется абсурдной. Но не торопитесь с выводами.. Да, оказывается, можно, если на помощь привлечь электрическое поле. В этом случае их можно с пользой чисто сжигать в специальных электрифицированных топках котельных установок. Т.е. появляется огромный резерв топлива из нефтешламов(наш патент № 2079786 « Способ интенсификации горения факела пламени в топке котельной установки»). Этот способ интенсификации позволяет использовать в качестве топлива котельных вообще любые горючие отходы, и одновременно резко упрощает конструкцию, повышает тепловую эффективность котлов за счет формирования теплового потока от факела по вектору электрического поля прямо на водопаровой котел. Эту установку преобразования химической энергии нефтешламов в тепло целесообразно устанавливать непосредственно возле нефтешламо-хранилища.

Зачем и как получать энергетические топливные брикеты из некоторых
горючих фракцийнефтешламов

  Вполне логично получать из нефтешламов полезный продукт –высокоэнергетическое топливо в виде высушенных брикетов густых фракций нефтешламов.

  Причем предлагаем доставать из амбаров и затем высушивать и брикетировать в полиэтиленовые упаковки эти готовые к употреблению твердые «горючие»смолистые фракции нефтешламов– либо в размягченном теплом виде с последующим их остыванием и затвердеванием в специальных формах, либо вынимать их сразу в твердом виде например специальным фрезерно-многоковшовым экскаватором -как торф или руду вынимают из открытого пласта. Причем, летом ( или в южных районах России и мира - эти горючие брикеты наиболее просто по-моему нужно и проще всего «подсушивать» - прямо под естественным теплоисточником - под солнцем- как саманные кирпичи в деревнях, потом упаковывать и тем самым превращать их в ходовой товар для наших "электрифицировнных" котельных... А почему бы и нет-. ведь это выгодно- превратить отходы в доходы …..

  Особенность нашей электроогневой технологии чистого и интенсивного сжигания любых горящих отходов состоит в гибкости управления процессом сжигания путем регулирования параметров электрического поля ( частоты тока, напряженности поля).

  В результате внедрения данной технологии, появляется уникальная возможность интенсивного и чистого сжигания вообще любых фракций нефтешламов в электрическом поле как в самом амбаре, так и в электрифицированных котельных путем управления параметрами поля по информации с датчиков токсичности отходящих газов и светимости факела.

  Стоит отметить также то полезное ее достоинство, что предложенная технология позволяет реализовать различные технологические задачи. В случае переполнения нефтешламовых амбаров появляется возможность их быстрого чистого электроогневого очищения.

  Таким образом, в случае внедрения в полной мере описанной выше более развитой технологии появляется уникальная возможность полезной переработки многих фракций нефтешламов в полезные товарные продукты, в частности в топливо энергетические капсулы и брикеты.

  По-видимому, в недалеком будущем данная перспективная технология переработки нефтешламов в удобное для транспортировки и сжигания в любой теплоэнергетической установке. Высококалорийное топливо с использованием электроогневой технологии Дудышева, приведет к революционным сдвигам в тупиковом деле утилизации и переработки многочисленных нефтяных амбаров с нефтешламами.

  Такая прогрессивная предлагаемая технология утилизации и переработки нефтешламов может быть использована и непосредственно вблизи нефтяных амбаров, как альтернативная энергетика, для превращения огромной химической энергии нефтешламов– например в тепло и электроэнергию, посредством передвижных или стационарных теплоэнергетических установок - автономных котельных, с теплоэлектрогенераторами - что в итоге принесет немалую выгоду и прибыль ее разработчикам, поскольку она существенно проще и менее затратна, чем все существующие аналогические технологии утилизации и переработки нефтешламов.

  Преимущество данной технологии состоит в том, что она позволяет осуществить интенсивное чистое электроогневое сжигание остатков нефтешламов как непосредственно в амбаре с нефтешламами, так и в производственном цикле безотходной переработки нефти на предприятии..

  Естественно, данная новая технология применима и для чистой переработки и чистого сжигания остатков нефтешламов в рамках самого технологического процесса переработки нефти на самом предприятии. В таком варианте безотходной технологии переработки нефти полезную утилизацию нефтешламов осуществляют на нижнем выходе ректификационных колонн, соединенных специальными трубопроводами со специальными электрифицированными отходо-сжигающими печами (рис.1)

КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТО СЖЕЧЬ НЕФТЕШЛАМЫ ?

  Устройства для чистого сжигания любой фракции нефтешламов показана на (рис. 1-4). В последнем варианте устройство сжигания остатков нефтешламов выполнено в виде специальной электрифицированной печи с устройством подачи нефтешламов в зону горения, и выгрузки золы, а также с чашей для сжигания нефтешламов, над которой размещен электроизолированный электрод с коронирующими иглами, причем этот электрод присоединен электрически к одному из выходов высоковольтного блока напряжения, второй выход которого присоединен к чаше со сжигаемыми нефтешламами. Оно может быть применено для сжигания любых токсичных отходов и более подробно это устройство сжигания описано автором в статье «Как спасти цивилизацию и природу от глобального экологического загрязнения» (ЭкиП, №11/97 г.).

  Нами предложено также комбинированное устройство (рис. 2) для реализации комплексной технологии чистой и полезной утилизации нефтешламов из нефтяных амбаров. Оно содержит нефтеулавливающее приспособление, содержащее погружной насос, губчатый валик, отжимное устройство и сепарационную емкость для сепарации и сбора собранной нефти, и ректификационную колонну, размещенную над печью чистого сжигания прочих остатков нефтешламов, а также содержащее само устройство экологически чистого электроогневого сжигания остатка нефтешламов.

  Предлагается также мобильный вариант устройства чистого электроогневого сжигания нефтешламов как непосредственно в нефтяных амбарах, так и в местах разливов нефтяных пятен на почве (рис.3), содержащее транспортное средство, высоковольтный регулируемый преобразователь напряжения( источник электрического поля), несколько электроизолированных выдвижных электродов, размещаемые по периметру места предполагаемого сжигания нефтешламов (амбара с нефтешламами), два оригинальных относительно легких поверхностных металлических электрода в виде тонких металлических термостойких сеток, с регулируемой площадью. Достаточной для покрытия ею части или полной площади поверхности места нефтяного загрязнения или амбара с остатками нефтешламов, причем первый сетчатый электрод размещают с нулевой плавучестью на поверхности нефтешламов и прикрепляют его металлическими тросами к основаниям этих электроизолированных электродов, а второй сетчатый электрод натягивают наверху этих электроизолированных электродов, причем электрически соединяют оба сетчатых металлических электрода с выходами регулируемого высоковольтного преобразователя напряжения.

  Естественно, что высоту этих электроизолированных электродов в таком мобильном устройстве выбирают по условию превышения их высоты по сравнению с высотой факела пламени сжигаемых отходов на величину расстояния, достаточную для устранения электрического разряда высоковольтного преобразователя напряжения через пламя сжигаемых остатков нефтешламов.

  Устройства чистого электроогневого сжигания нефтешламов дополнены датчиками токсичности отходящих газов (дымности, СО, СхНх и других параметров), выход которых электрически присоединен к устройству управления параметрами упомянутого регулируемого высоковольтного преобразователя напряжения( источника электрического поля на рис.1,2, онидля простоты рисунков не показаны).

Что делать с теми нефтешпамами, которые не выкачиваются из нефтеного
амбара - их надо сжигать в самом амбаре

  А вот твердые слои нефтешламов, трудно доставаемые из нижней части нефтяных амбаров из –за своей вязкости вполне возможно сжечь непосредственно в самом амбаре – на его дне или как то механически вынимать из амбара- подавать в сушилку - которую надо изготовить рядом с амбаром от тепла получаемого от сжигания того, что смогли откачать - и только потом превращать сформованные нефтешламы в горючие сухие топливные брикеты. Для этого надо после формования -подсушивать их теплом от сжигания части более легких фракций нефтешламовых эмульсий ... А потом упаковывать в полиэтилен и складировать- как готовое высококалорийное топливо будущего. Это уже готовая продукция. Причем первоначально вынимать твердые фракции стоит тоже по новому - например многоковшовым роторным экскаватором - по аналогии с добычей торфа и руды из открытого природного пласта.

  На рис. 3 показано более детально мобильное передвижное устройство для экологически чистого сжигания нефтешламов непосредственно в амбаре или нефтяного пятна на почве.

Рис. 2. Комбинированное устройство утилизации и переработки нефтешламов

  Комбинированное устройство (рис.2) переработки и чистой утилизации нефтешламов работает следующим образом. Насосы 4 подают раздельно по трубопроводам 5 нефтяную фракцию 2 и прочие тяжелые фракции нефтешламов 3 в соответствующие резервуары 6 и 8, причем по пути в резервуар 8 нефть отфильтровывают от воды в ротационном сепараторе 7. Резервуар 8 установлен на специальных опорах 9 с изоляторами 10. Далее поджигают остатки нефтешламов в устройстве их чистого сжигания 6, причем одновременно подают электрическое поле над этим пламенем от регулируемого блока высокого напряжения 13, запитанного от электросети 14. Причем в процессе реализации данного процесса подбирают напряженность этого поля по критерию оптимума интенсивности горения пламени и минимума токсичности отходящих газов от сгорания этих нефтешламов. В результате, полученная тепловая энергия от этого пламени полезно используется для испарения и ректификации по полезным фракциям этой нефти из резервуара 8 в колонне 11.

  Полезные фракции ректификационной нефти (бензин, керосин) отводят из колонны 11 по патрубкам 12и затем полезно используют. Остатки нефтешламов поступают по трубопроводу в нижнюю чашу с горящими отходами нефтешламами.

  В варианте реализации чистого сжигания нефтешламов непосредственно в амбаре или в месте нефтяного пятна (рис.3) процесс сжигания остатков нефтешламов аналогичен вышеописанному.

  На рис. 1,4 показаны установки экологически чистого сжигания нефтяных брикетов

Рис. 3. Установка экологически чистого сжигания нефтяных брикетов

Рис. 4

  На фото показана экспериментальная установка по чистому электроогневому сжиганию нефтешламов, например, в жидкой фракции и(или) в виде высушенного ранее нефтяного брикета их твердых фракций нефтешламов.

  Она состоит из самой печи и высоковольтного блока напряжения с электродами размещенными в самой печи и в колонне дожига токсичных газов (вертикальная колонна красного цвета ). Эта установка демонстрирует эффективность - электроогневой технологии сжигания любых токсичных отходов.

РЕЗЮМЕ

  Таким образом, как пояснено выше, мною предлагается по сути целый новый технологический процесс по переработке, утилизации и полезному использованию многих фракций нефтешламов посредством чистой электроогневой утилизации в тепло и электроэнергию, причем с полезным использованием густых высушенных и твердых фракций нефтешламов – в виде эффективных топливных брикетов. В случае использования данной революционной технологии появляется реальная перспектива обратить вред в пользу – эффективно и достаточно быстро утилизировать и полезно использовать нефтешламы –т.е. решить эту острую актуальную проблему нефтяной промышленности.

ВЫВОДЫ

1. Предложена перспективная новая технология эффективной экологически чистой утилизации нефтешламов и их полезного использования.

2. Предложены, запатентованы и апробированы в лабораторных условиях разнообразные новые устройства по чистому сжиганию токсичных нефтешламов.

3. Данная новая технология утилизации нефтешламов и устройства рекомендуются к освоению их на промышленной основе и последующему массовому внедрению.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дудышев В.Д. «Утилизация нефтешламов» «Экология и промышленность России «, май 2002г.

2. Дудышев В.Д. “Электроогневая технология - эффективный путь решения энергетических и экологических проблем” -“Экология и промышленность России”, №3/97

3. Дудышев В.Д., “Как спасти цивилизацию и природу от глобального экологического загрязнения ?” “Экология и промышленность России” №11/97г. (статья о применении электроогневой технологии для чистого сжигания любых отходов)

4. Дудышев В.Д. “Способ управления горением пламени”. Патент РФ № 2071219 с приоритетом от 19.04.94г., (базовый электроогневой метод)

5. Дудышев В.Д. Способ интенсификации и управления орением пламени “. Патент РФ № 2125682с приоритетом от 06.06.95г. (развитие электроогневого метода)

6. Дудышев В.Д. ”Способ электроогневого сжигания отходов и мусора”. Патент РФ №2117870 с приоритетом от 6 июня 95 г. (базовое изобретение по применению изобретений п.3,4данного списка)

7. Дудышев В.Д. ”Способэлектроогневойочистки отходящих газов”. Патент РФ № 2125168 с приоритетом от 15.11.95 г.

8. Дудышев В.Д. Способ интенсификации горения пламени в топке котельной установки. Патент РФ № 2079766 с приоритетом от 14.06.95 г.(электроогневой метод)

9. Дудышев В.Д. “Способ тушения пламени“ (электроогневой метод). Авт. св- во СССР № 1621234 с приор. от12.03.88 г.

10.  Дудышев В.Д.Новая технология бесконтактного пожаротушения электрическим полем – «Экология и промышленность России «,, декабрь 2003 г.

11. Дудышев В.Д. Новый метод экологически чистого сжигания веществ как радикальный путь решения глобальных экологических проблем - в сборн. докл на П Международном конгрессе “. Окружающая среда для нас и будущих поколений :экология, бизнес и права человека в новых условиях”, Россия, Самара ,1997 г

12. Дудышев В.Д. Новый электроогневой метод сжигания отходов -в сборн. докл на Ш Международном конгрессе. “Окружающая среда для нас и будущих поколений :экология, бизнес и права человека в новых условиях”, Россия, Самара ,1998 г.

13. Дудышев В.Д. Новая электроогневая технология интенсификации процессов горения -докл. на Междунар. Научно-практической конференции “Экология больших городов ”М.,1997 г.

14. Дудышев В.Д. «Способ интенсификации и управления горением пламени». Пат. РФ № 2125682 = электростатическое распыление топлива, в качестве катализаторов -продольное и поперечное вращающеся эл. Поля

15. Дудышев В.Д. «Электроогневые технологии» статья в ж-ле «Новые технологии» №3/2001 г. г. Самара

16. Дудышев В.Д. «Новые электроогневые технологии» продолжение статьи в ж-ле «Новые технологии» №4/2001 г., г. Самара

Автор: Дудышев Валерий Дмитриевич

Разместил статью: dudyshev
Дата публикации:  13-06-2012, 17:31

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Дудышев Валерий Дмитриевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!