Ликвидация нефтяных разливов с разделением нефти и воды

О. В. Богомолов, доктор технических наук, генеральный директор ЗАО «Инженерная компания «ИнтерБлок» (г. Москва)
О. В. Богомолов, доктор технических наук, генеральный директор ЗАО «Инженерная компания «ИнтерБлок» (г. Москва)

Защита окружающей среды от вредного воздействия при разливах нефти в процессе её добычи и транспортировки является одним из важнейших международных экологических требований.

Аварийные разливы нефти могут иметь катастрофические последствия для живой природы.

Загрязнения, возникающие в процессе эксплуатации буровой платформы, образуются и сбрасываются в воду постоянно, при этом происходит систематическое загрязнение акватории морей.

Применяемые в настоящее время технологии ликвидации разливов нефти известными способами — механическим, химическим, сжиганием — не обеспечивают выполнение современных требований стандартов очистки и не в полной мере уменьшают ущерб природным ресурсам, а привлечение для этих целей технических средств различного назначения, включая суда вспомогательного назначения, обуславливают высокую стоимость этих работ.

В связи с активным освоением арктического шельфа, оперативная ликвидация разливов нефти (далее ЛРН) в экстремальных природно-климатических условиях акватории Северного Ледовитого океана становится ещё более актуальной научно-технической задачей.

Быстрая, качественная и экономически эффективная ЛРН в условиях полярной ночи, короткого полярного дня, низких температур воздуха, дрейфа льда, сильных ветров является сложной инженерной задачей.

Мировой опыт показывает, что даже в более простых природно-климатических условиях пока не удаётся эффективно бороться с последствиями таких разливов.

В целях оперативной ликвидации аварийных или эксплуатационных разливов нефти на ледяной или водной поверхности Инженерная компания «ИНТЕРБЛОК» в сотрудничестве с лабораторией «Криброл» разработала автоматизированный комплекс ликвидации разливов нефти универсального назначения (АЛПК «ИНТЕРБЛОК-Криброл») корабельного или наземного базирования, не имеющий аналогов в мире, что подтверждено соответствующими патентными исследованиями.

Новизна технологии «ИНТЕРБЛОК» заключается в применении способа скоростного плавления льда, нагрева загрязнённой нефтепродуктами воды технологическим паром, получении водонефтяной эмульсии, эффективном отделении нефти от воды.

Рис.1. Промышленный парогенератор ИнтерБлок
Рис.1. Промышленный парогенератор ИнтерБлок

Основные функции АЛПК «ИНТЕРБЛОК-Криброл»:

Рис. 2. Результаты технологического процесса разделения водонефтяной эмульсии
Рис. 2. Результаты технологического процесса разделения водонефтяной эмульсии

— сбор, накопление и плавление загрязнённого льда, нагрев загрязнённой воды, собранных в ходе ликвидации аварийного разлива нефти;

— эффективное разделение нефти и воды из водонефтяной эмульсии, образовавшейся при плавлении загрязнённого льда и при нагреве воды, загрязнённой нефтепродуктами;

— хранение и перекачка нефти и воды в соответствующие приёмные танки с удна или другие ёмкости.

АЛПК «ИНТЕРБЛОК-Криброл» размещается в 20-футовом морском контейнере. Состоит из трёх отсеков:

— парогенераторного,

— ледоплавильного,

— фильтросепараторного.

Парогенераторный отсек предназначен для производства технологического пара температурой 150-1600С и давлением не более 0,05 МПа, обеспечения эффективного плавления льда или нагрева воды, загрязнённых нефтепродуктами, в ледоплавильном отсеке. В состав парогенераторного отсека входят:

— дизельный парогенератор «ИнтерБлок ST-302H» тепловой мощностью 870 кВт или дизельный парогенератор «ИнтерБлок ST-102H» тепловой мощностью 290 кВт (рис.1);

— топливный бак объёмом 800 л;

— система управления АЛПК «ИНТЕРБЛОК-Криброл».

Преимущества промышленных парогенераторов «ИнтерБлок»:

— быстрота пуска и останова — 15 секунд;

— отсутствие дымовой трубы;

— высокий КПД — 97%;

— независимость температуры пара от давления;

— небольшие размеры и вес;

— не требуется постоянное присутствие обслуживающего персонала.

№ п/пОпределяемые показателиРезультаты исследованийПогрешность результатов измерения ±Норма ПДКНД на методы испытаний
1Нефтепродукты, мг/дм32562,5256,20,05П НДФ 14.1:2.5-95

СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

Ледоплавильный отсек предназначен для приёма и плавления льда или нагрева воды, загрязнённых нефтепродуктами, и получения водонефтяной эмульсии. В состав отсека входят:

— загрузочный бункер специальной конструкции объёмом 9 м3. Конструкция загрузочного бункера рассчитана на его эксплуатацию в условиях повышенной влажности, солёности воды и максимальных механических ударных нагрузок. Загрузочный бункер изготовлен из нержавеющей стали с усиленными стенками. Для загрузки льда или загрязнённой воды он оборудован подвижной крышкой, в рабочем положении крышка открыта, в транспортном положении — закрыта.

№ п/пОпределяемые показателиРезультаты исследованийПогрешность результатов измерения ±Норма ПДКНД на методы испытаний
1Нефтепродукты, мг/дм31,290,310,05П НДФ 14.1:2.5-95

СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

— система паропроводов, обеспечивающих приём пара из парогенераторного отсека для плавления льда и нагрева воды, загрязнённых нефтью, и получение водонефтяной эмульсии в загрузочном бункере;

— трубопровод для передачи водонефтяной эмульсии в фильтросепараторный отсек.

Фильтросепараторный отсек предназначен для эффективного отделения нефти от воды в водонефтяных эмульсиях любой степени загрязнения. Состоит из насосного агрегата и технических средств фильтрации и сепарации. Насосный агрегат обеспечивает эффективное перекачивание вязких жидкостей с механическими включениями. По показателям надёжности и износоустойчивости он превосходит все известные типы насосов, требует меньше электроэнергии, обладает уникальными эксплуатационными свойствами. Технические средства фильтрации и сепарации обеспечивают высококачественное разделение нефти и воды. Их основные характеристики:

• площадь фильтрации — 1,7 м2;

• период эксплуатации фильтроэлемента — более 3 лет;

• автоматическая регенерация фильтроэлемента без его демонтажа из корпуса;

• диаметр отверстий фильтроэлементов от 5 д о 500 мкм.

• непрерывность фильтрации — обеспечивается за счёт установки двух фильтроэлементов — основного и резервного. В случае засорения основного фильтроэлемента поток водонефтяной эмульсии автоматически перенаправляется на резервный фильтроэлемент. После очистки основного фильтроэлемента он становится резервным.

Примечание:

а) дизельный парогенератор «ИнтерБлок ST-302H» применяется для ЛРН на поверхности льда,

б) дизельный парогенератор «ИнтерБлок ST-102H» применяется для ЛРН на водной поверхности.

Корабельный АЛПК «ИНТЕР-БЛОК-Криброл» в контейнерном исполнении устанавливается на палубе судна аварийно-спасательного дежурства (АСД). ЛРН начинается с загрузки загрязнённых нефтью льда или загрязнённой воды в загрузочный бункер ледоплавильного отсека. Одновременно парогенератор «ИнтерБлок ST-302H» (ST-102H) вырабатывает пар и подаёт его через греющие регистры в загрузочный бункер.

В загрузочном бункере под действием пара происходит образование водонефтяной эмульсии, которая поступает в отсек фильтрации и сепарации для отделения нефти от воды.

Время плавления льда объёмом 8 м3 с одновременным отделением нефти от воды не превышает 1 часа. Время очистки воды от нефтепродуктов объёмом 8 м3, собранной с поверхности моря, с одновременным отделением нефти от воды не превышает 30 минут.

После обработки разделённые нефть и очищенная вода с помощью насосной станции поступают в соответствующие судовые танки.

Расчёт затрат на энергоресурсы при ликвидации разлива 1000 тонн нефти на водной поверхности с отделением нефти от воды при использовании парогенератора «ИнтерБлок ST-102H» в составе АЛПК «ИНТЕРБЛОК–Криброл»

Основные технические характеристикиST-102HST-302H
Тепловая мощность, кВт290870
Диапазон рабочих температур пара, 0С100-160100-160
КПД,%9797
Давление пара, не более МПа0,050,05
Потребляемая мощность, кВт5,515
Расход воды, л/мин (м3/час)4 (0,24)12 (0,72)
Расход дизельного топлива, кг/час2369
Вес установки, т1,72,2

Исходные данные

1) Количество нефти, разлитой на водной поверхности — 1 0 00 тонн

2) Производительность АЛПК «ИНТЕРБЛОК-Криброл» по нагреву загрязнённой воды до температуры 15-20 °С, получению водонефтяной эмульсии и отделению нефти от воды — 16 м3/час

3) Объёмное соотношение «вода/нефть» принято 85%/15% или 13,8 т/час воды и 2 т /час нефти

4) Основные характеристики дизельного парогенератора «Интер-Блок ST-302H»:

— тепловая мощность — 290 кВт;

— максимальный расход топлива — 23 кг/час,

— максимальный расход воды для парообразования — 0,24 м3/час

5) Максимальный расход электроэнергии АЛПК «ИНТеРБЛОК-Криброл» — 40 кВт.

6) Производственная мощность АЛПК «ИНТеРБЛОК-Криброл» — 48 т о чищенной нефти в с утки.

Принятая для расчётов стоимость энергоресурсов:

— дизельного топлива — 40 руб/кг,

— воды — 40 руб/м3,

— электроэнергии — 3 руб. за 1кВт*час.

Расчётное время ликвидации разлива нефти Работа по ликвидации аварийного разлива нефти ведётся круглосуточно. Расчётное время ликвидации разлива 1 000 т нефти на водной поверхности приработе одного АЛПК «ИНТеРБЛОК-Криброл» с эффективной очисткой нефти от воды составит: Т = 1 000 т : 48 т /сутки = 20 суток.

Наименование оборудованияМодель, характеристики
1Парогенераторный отсек
1.1ПарогенераторИнтерБлок ST-102H
1.2ПаропроводØ108 мм
1.3Пульт управления АЛПК «ИНТЕРБЛОК-Криброл»(600х300х800) мм
1.4Электрошкаф(400х250х600) мм
1.5Бак для дизельного топлива0,8 м3
2Ледоплавильный отсек
2.1Ледоплавильный бункер9 м3, (2580х1880х2200) мм
2.2Паровые регистрыØ76 мм
2.3Трубопровод водонефтяной эмульсииДу50 мм
3Отсек фильтросепарации
3.1Насосный агрегатКриброл ЭП
3.2Узел сепарации и фильтрацииКриброл ЭВ-9/3
3.3Трубопровод очищенной водыДу125 мм
3.4Трубопровод очищенной нефтиДу125 мм
3.5Время плавления льда и отделения нефти от воды из 8 м3 водонефтяной эмульсии, не более1 час
3.6Время очистки воды от нефтепродуктов объёмом 8 м3, не более30 мин.

Выводы

1. Расчётные затраты на энергоресурсы при ликвидации разлива 1000 т нефти с эффективной очисткой нефти от воды при использовании одного АЛПК «ИНТЕРБЛОК-Криброл» составят около 500 000 рублей.

2. Удельные затраты на сбор 1 т нефти составят 503 руб./т.

Справочно

1. Проект приказа Министерства по природным ресурсам РФ «Об утверждении методики расчёта финансового обеспечения мероприятий, предусмотренных планом ЛРН» устанавливает лимиты финансового обеспечения для проведения операций по ликвидации разливов нефти:
— для разлива 500 тонн требуется 5 млн рублей;
— для разлива 5000 тонн — 44 млн рублей.

2. Удельные затраты на сбор 1 тонны нефти механическим способом оцениваются в диапазоне от 11 000 — до 22 000 руб./т. («Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов». Воробьев Ю.Л., Акимов В.А., Соколов Ю.И. Москва, 2005, стр.31).

Таким образом, технология ликвидации разливов нефти, разработанная Инженерной компанией «ИНТЕРБЛОК» имеет неоспоримые экологические, технологические и экономические преимущества перед всеми известными в настоящее время способами ЛРН.

Логотип компании Интерблок

.
Текст: Богомолов О. В., д.т.н., генеральный директор ЗАО «Инженерная компания «ИнтерБлок», академик РАЕН, Малышев А. А., к.х.н., заместитель генерального директора по научной работе.
www.interblock.ru
Инженерная компания «ИнтерБлок»
123592, г. москва, ул. Кулакова, 20
+7 (495) 728-9293
+7 (495) 149-8781
info@interblock.ru,

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2017
Союз горных инженеров

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.