Сжигание модельных и реальных нефтешламов в кипящем слое катализатора

Abstract

Актуальность исследования обусловлена ежегодным образованием огромного количества нефтяных отходов (в основном нефтяных шламов и кислых гудронов). Развитие технологий переработки такого вида сырья является актуальным направлением исследования для многих научных коллективов. Несмотря на значительный вред для окружающей среды, отходы нефтепереработки заключают в себе огромный энергетический потенциал, в связи с чем необходимо создавать технологии, которые будут сочетать в себе как экологически чистую утилизацию, так и эффективное использование этого потенциала. На данный момент существует множество различных по своей природе способов утилизации рассматриваемых материалов. Основным из них является прямое сжигание отходов. Тем не менее практически все существующие подходы являются дорогостоящими и сложными в реализации. Кроме того, большинство из них не обеспечивают требуемой экологической безопасности процесса. Цель: демонстрация применимости метода сжигания в кипящем слое катализатора к процессу эффективной утилизации отходов нефтепереработки. Объекты: смеси нефть/вода различного соотношения компонентов, моделирующие отходы, образующиеся в результате процессов нефтепереработки (добычи, хранения, переработки в товарные продукты). Кроме того, исследованы образцы реальных отходов нефтепереработки – нефтешламы различного происхождения. Методы: анализ литературных источников на предмет определения основных подходов к утилизации отходов нефтепереработки, используемых на практике; физические эксперименты по определению зольности, влажности и содержания летучих компонентов в исследуемых образцах; физический эксперимент по сжиганию модельных и реальных нефтяных отходов. Результаты. Проведен анализ существующих методов термической переработки с достаточно подробным рассмотрением отдельных методов, применяемых на практике. Кроме того, была проведена серия физических экспериментов по сжиганию как модельных смесей нефть/вода в различном соотношении, так и реальных нефтяных шламов различного происхождения. Авторами работы показано, что сжигание как модельных, так и реальных нефтешламов в условиях кипящего слоя катализатора обеспечивает высокую экологическую безопасность процесса - содержание вредных выбросов (. Кроме того, исследования показали возможность реализации автотермического режима горения рассматриваемых отходов, что позволяет максимально эффективно использовать их энергетический потенциал.

The relevance of the research is caused by generation of a huge amount of oil refinery waste (mainly oil sludge and acid tars). The development of technologies for processing such type of raw materials is an important area for many research teams. Despite the significant harm to the environment, refining waste contains a huge energy potential. Therefore, it is necessary to create technologies that will combine both environmentally friendly recycling and effective use of this potential. Now, there are many different ways of such materials utilization. The main one is direct combustion. However, almost all existing approaches are expensive and difficult in their implementation. In addition, most of them do not provide the required environmental safety of the process. The main aim of the research is to demonstrate the applicability of the fluidized bed combustion method for efficient refinery waste utilization. Objects of the research are the oil/water mixtures of various component ratio modeling waste resulting from refining processes (production, storage, processing into commodity products). In addition, samples of real oil refining waste (oil sludge of various origin) we- re investigated. Methods: analysis of literary sources in order to determine the main approaches to oil waste utilization; physical experiments to deter- mine ash, moisture and volatile content in the samples; physical experiment on combustion of model and real oil waste. Results. The paper analyzes the existing methods of thermal processing with a sufficiently detailed consideration of individual methods used in practice. In addition, a series of physical experiments on combustion of both model oil/water mixtures in various ratios and real oil sludges of various origin was carried out. The authors showed that the combustion of both model and real sludge under conditions of a fluidized bed of catalyst provides a high environmental safety of the process - the content of harmful emissions (CO, NOx, SO2) does not exceed 100 ppm. In addition, the studies have shown the possibility of implementing the autothermal mode of combustion, which allows one to use their energy potential in most efficient way.