WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Экологические аспекты обезвреживания и утилизации углеводородсодержащих отходов нефтегазового комплекса

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Литвинова Татьяна Андреевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ

И УТИЛИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА

Специальность: 03.02.08 – Экология (в нефтегазовой отрасли)

(технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (КубГТУ)

Научный руководитель: доктор химических наук, старший

научный сотрудник

Косулина Татьяна Петровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кунина Полина Семеновна

доктор химических наук, профессор

Буков Николай Николаевич

Ведущая организация: Северо-Кавказский государственный

технический университет, г. Ставрополь

Защита состоится «23» декабря 2011 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.100.08 Кубанского государственного технологического университета по адресу: г. Краснодар, ул. Красная, 135, ауд. 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета по адресу: г. Краснодар, ул. Московская, 2.

Автореферат разослан «22» ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат химических наук Попова Г.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы В настоящее время бурно развивается направление в области исследований углеводородсодержащих отходов и разработки эффективных способов их обезвреживания и утилизации, что приводит не только к снижению техногенной нагрузки на биосферу, но и к экономической выгоде для предприятий нефтегазовой отрасли. Тем не менее, проблема негативного влияния на окружающую среду отходов, образующихся при добыче, транспортировке, хранении, решается недостаточно. В результате миграции вредных веществ происходит загрязнение окружающей среды. Предприятия зачастую вынуждены накапливать отходы и платить за их хранение на своей территории из-за недостатка в полигонах, предназначенных для приема нефтесодержащих отходов, и отсутствия установок по их утилизации. В связи со сложным компонентным составом нефтесодержащих отходов выбор способа переработки затруднен. Наметилась тенденция по раздельной их переработке в зависимости от условий образования, глубины залегания и срока хранения в шламовых амбарах. Такой подход соответствует рациональному использованию отходов в качестве вторичных материальных ресурсов. В связи с этим исследования компонентного состава загрязнений и поиск эффективных способов обезвреживания отходов для снижения негативного воздействия на природные экосистемы являются актуальными.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры технологии нефти и экологии Кубанского государственного технологического университета и в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы по направлению «Переработка и утилизация техногенных образований и отходов» (ГК №П207 от 22.07.2009, ГК №П1051 от 20.08.2009).

Цель работы Исследование углеводородсодержащих отходов нефтегазовой отрасли как источников загрязнения окружающей среды; научное обоснование их экологической опасности и разработка способов их обезвреживания и утилизации для минимизации воздействия загрязнений в отходах на живую природу.

В соответствии с поставленной целью определены основные задачи исследований:

1. Определение состава, структуры и количества загрязняющих веществ в нефтешламах (НШ) и образующихся на поверхности цеолитсодержащих катализаторов и силикагелей; анализ общих тенденций обезвреживания и утилизации отходов для определения универсального критерия их применимости как вторичных материальных ресурсов (ВМР).

2. Научное обоснование экологической опасности отходов разработкой метода определения количества загрязняющих веществ, поступающих из отходов и продуктов обезвреживания в водную среду и расчетом класса опасности отходов.

3. Разработка обезвреживающей НШ композиции, состоящей из оксида кальция и отработанного силикагеля в качестве кремнеземсодержащего компонента, для получения экологически безопасной органоминеральной добавки в керамические материалы.

4. Разработка методов обезвреживания нефтешламов и кремнеземсодержащих отходов: отработанных силикагелей и цеолитсодержащих катализаторов, для получения строительных материалов.

5. Разработка технологических линий для утилизации отходов.

Методы исследования выбирались, исходя из постановок решаемых задач, с учетом особенностей исследуемых объектов и включают: экстракцию отходов органическими растворителями, анализ состава и количества загрязняющих веществ методами тонкослойной хроматографии, инфракрасной спектроскопии, хромато-масс-спектрометрии, атомно-абсорбционного анализа, дериватографии, рентгено-фазового анализа; испытание опытных образцов на прочность при сжатии и изгибе. Использовались стандартные и специально разработанные алгоритмы и программы.



Научная новизна

1. Установлен состав мигрирующих в водную среду углеводородов и их производных из нефтешламов, отработанных силикагелей и цеолитсодержащих катализаторов и продуктов обезвреживания отходов по данным спектрального анализа и хроматографии. При этом впервые определены количества этих загрязнений в водной среде доступным методом на основе тонкослойной хроматографии (ТСХ) с применением денситометра Сорбфил. Выявлено удерживание малополярных соединений силикагелем, цеолитами и миграция в водную среду преимущественно более полярных.

2. Впервые предложена кремнеземсодержащая обезвреживающая НШ композиция: смесь из негашеной извести и отработанного силикагеля с содержанием от 9 до 52 %, при смешении которой с НШ получена экологически безопасная органоминеральная добавка (ОМД).

3. Разработан способ применения ОМД в производстве керамзита для получения готовой продукции с низкой насыпной плотностью и требуемой прочностью при более низких температурах обжига глины.

4. Научно обосновано обезвреживание отработанных силикагелей и катализаторов использованием их в качестве кремнеземсодержащей добавки при получении керамических кирпичей.

Практическая ценность работы

1. В результате расширения номенклатуры вредных веществ в составе отходов расчетным методом определены 2 и 3 классы опасности, что явилось предпосылкой для разработки методов обезвреживания и утилизации НШ, отработанных силикагеля и цеолитсодержащих катализаторов.

2. Разработаны технологические линии для обезвреживания НШ и отработанного силикагеля с получением ОМД для использования в качестве комплексной добавки в строительные материалы.

3. Разработаны основы энергосберегающей технологии получения керамзита с низкой насыпной плотностью и требуемой прочностью при более низкой температуре процесса.

4. Предложена утилизация промышленных отходов: отработанных цеолитсодержащих катализаторов и силикагелей, в качестве вторичных материальных ресурсов при производстве кирпича.

Достоверность полученных результатов и выводов диссертации определяется корректностью поставленных задач, точностью показаний поверенных измерительных приборов, используемых в экспериментальных исследованиях при регистрации параметров при взвешивании, титровании, оценке физико-механических параметров образцов.

Апробация работы Основные положения работы докладывались на ежегодных V, VI и VII Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» в секции «Экология и природопользование» (г. Анапа, 2008-2010 г.), научно-практической конференции по вопросам охраны окружающей, посвященной 20-летию образования природоохранной службы Краснодарского края (г. Краснодар, 2008 г.), Всероссийской конференции с элементами школы для молодых ученых «Исследования в области переработки и утилизации техногенных образований и отходов» (г. Екатеринбург, 2009 г.), Международной конференции «Проблемы экологии в современном мире в свете учения В.М Вернадского» (г. Тамбов, 2010 г.), I Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы охраны природы, окружающей природной среды и рационального природопользования» (г. Чебоксары, 2010 г.), II Научно-практической молодежной конференции «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность» (г. Москва, 2010 г.), региональной конференции, посвященной Дню эколога и Всемирному дню охраны окружающей среды (г. Краснодар, 2011 г.). Результаты исследований отмечены золотыми медалями на XIII и XIV Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2010, 2011».

Публикации результатов работы Основное содержание диссертационной работы представлено в 23 научных работах, в том числе 9 статьях, 3 из которых в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 10 тезисах докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях, получено 2 патента РФ на изобретение и 2 патента РФ на полезную модель.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка использованных источников (217 наименований). Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, содержит 60 таблиц, 47 рисунков и 7 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи работы, показаны ее научная новизна, достоверность результатов и их практическая ценность.

В первой главе дан обзор по литературным источникам и рассмотрены проблемы образования отходов нефтегазовой отрасли, систематизированы способы утилизации и обезвреживания отходов на примере нефтяных шламов, отработанных силикагелей и катализаторов. Проанализированы направления использования отходов в качестве вторичных материальных ресурсов в промышленности.

Во второй главе охарактеризованы объекты исследований, используемые приборы и методы анализа и контроля; приведены методики определения физико-химических и физико-механических свойств и состава отходов и продуктов обезвреживания, установления их экологической опасности; описаны способы получения органоминеральных добавок, керамзита и керамического кирпича с введением отходов нефтегазовой отрасли и продуктов их обезвреживания.

В третьей главе обоснована необходимость обезвреживания отходов нефтегазовой отрасли и использования их в качестве ВМР.

В работе исследованы образцы нефтешламов различного вида и происхождения, хранящиеся в шламовых амбарах (образцы 1, 2, 3), и изучены фазовый состав, вымываемость загрязнений в водную среду, pH среды (таблица 1).

Для выяснения экологической опасности отходов, обнаружения и идентификации экотоксикантов применялись методы хромато-масс-спектрометрии, ИК-спектроскопии и тонкослойной хроматографии, позволившие установить структуры загрязняющих веществ (ЗВ), содержащихся в НШ и водных вытяжках. Экстракты из НШ в хлористом метилене, гексане, ацетоне и хлороформе, представляют собой сложные смеси углеводородов различного строения, включающие предельные углеводороды от тридекана (С13Н28) до триаконтана (С30Н62), циклопарафины, алкилбензолы, нафталины, ПАУ, кислородсодержащие соединения. Вещества идентифицированы с вероятностью 90-95 % по масс-спектрам с использованием информационно-поисковых систем на основе компьютерных баз данных и подтверждены первоначальной масс-фрагментацией. Установлено в НШ атомно-абсорбционным методом превышение допустимых по ГН 2041-06 норм для таких тяжелых металлов, как Ni, Cu, Pb в образце 1 и Ni, Zn, Cu в образце 2. Содержание серы в образцах НШ составляет от 0,50 до 0,75 %.

Таблица 1 – Характеристика образцов нефтешламов

Образец НШ Физико-химическая характеристика Усредненный фазовый состав, % масс рН водной вытяжки
внешний вид агрегатное состояние плотность, г/см3 вода механические примеси органические вещества
1 вязкая масса глинисто – коричневого цвета вязкопластичный 1,327 26,2 40,0 33,8 8,25
2 вязкая масса коричневого цвета вязко-текучая жидкость 1,118 31,5 2,8 65,7 6,78
3 вязкая масса черного цвета вязко-текучая жидкость 1,019 54,8 23,3 21,9 7,21




Для образцов силикагеля Sorbead H (Germany) после эксплуатации его в течение двух лет в адсорберах для осушки природного газа и цеолитсодержащих катализаторов, использованных в процессе облагораживания низкооктанового углеводородного сырья, установлены их состав и физико-химические свойства (таблица 2).

Таблица 2 – Характеристика образцов твердых отходов НГК

Вид отхода Внешний вид Физико-химическая характеристика Коксовые отложения, % рН водной вытяжки
водопогло-щение, % насыпная плотность, г/см3
отработанный силикагель чёрные шарики dср. = 3,0 мм 15,10 0,704 2,40 7,18
отработанные цеолитсодержащие катализаторы темно-серые гранулы lср. = 3,5 мм 27,17 0,755 9,29 7,0


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.