В 2013 году завершился один из самых крупных для СПбГТИ (ТУ) проектов опытно-технологических работ по разработке экологически безопасной технологии для переработки нефтесодержащих отходов: кислых гудронов и нефтешламов.

технологии экологического мониторинга, логотип Общее финансирование проекта составило 240 млн. руб. в равных долях из бюджетных и внебюджетных источников. Бюджетное финансирование проекта осуществлялось по госзаказу Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 – 2013 годы». Выполнение проекта осуществлялось под руководством проректора по научной работе, проф., д.х.н. А.В. Гарабаджиу, ответственным исполнителем работ являлся проф. кафедры нефтехимических и углехимических производств, д.х.н. А.М. Сыроежко. Проектные работы, включая разработку рабочей конструкторской документации, выполнялись сотрудниками кафедры процессов и аппаратов под руководством зав. кафедрой, д.т.н., проф. О.М. Флисюка. Сопровождение проекта осуществляло УНИ СПбГТИ (ТУ).

Для выполнении ряда работ были привлечены субподрядные организации, осуществлявшие в том числе внебюджетное финансирование. Среди них ГУПП «Полигон «Красный Бор», ООО «Инвест Проект», ОАО «Приморский комбинат коммунальных предприятий».

Государственный контракт 16.525.11.5009 по теме: «Разработка инновационных технологий и комплекса оборудования для переработки многотоннажных накоплений кислых гудронов и нефтешламов с целью минимизации загрязнения окружающей среды» (шифр 2011-2.5-525-027-006) заключен между Минобрнауки и СПбГТИ (ТУ) в конце 2011 года. Фактически за 2 месяца до его окончания были проведены работы по разработке и согласованию комплектности техдокументации, патентным исследованиям, анализу и обобщению данных в предметной области, обоснованию и выбору вариантов возможных технологических решений, разработке технической документации, эскизной проработке оборудования и предварительным расчетам материальных балансов, габаритов оборудования, производительности основных аппаратов.

В 2012 году большая часть работ посвящена разработке рабочей технической документации.

Этапы опытной эксплуатации и опытно-промышленных испытаний выполнялись в течение 2013 года. В середине августа 2013 г. состоялись государственные приемочные испытания, по результатам которых госкомиссией было принято решение о полном соответствии выполненных работ требованиям технического задания государственного контракта.

Кластер технологического оборудования переработки нефтесодержащих отходов включает в себя четыре модульных установки:

Комплексная технология переработки нефтесодержащих отходов

Технология производства гидрофобной добавки в асфальтобетонные смеси (ГД)

Отв. исполнитель: д.х.н., проф. А.М. Сыроежко

Продуктом переработки нефтесодержащих отходов по технологии ГД является минеральный порошок, который используется как компонент асфальтобетонной смеси, а также при строительстве автодорог не выше II категории, площадок и стоянок техники, ремонта дорог и др. Технологический процесс работы основан на применении сорбента для обезвреживания и утилизации токсичных нефтешламов (НШ) и кислых гудронов (КГ).

Разработанная технология и оборудование имеют следующие преимущества:

обеспечивают решение острейшей экологической проблемы – сбор и очистку от нефтеотходов территорий промышленных районов городов при полной экологической безопасности;
при необходимости могут быть развернуты и введены в эксплуатацию в самое короткое время практически в любом районе России;
являются рентабельными и окупаются при оптимальной производительности за 6-12 месяцев с начала производства работ;
являются безотходными;
предусматривают применение типового оборудования отечественного производства полной заводской готовности.

Технология основана на химическом взаимодействии кислого гудрона и негашеной извести с добавкой модификатора.

Продукт утилизации нефтемаслоотходов (ПУН) может применяться в качестве добавки или составной части в производстве следующих материалов и конструкций:

асфальтобетонные смеси II-III марки по ГОСТ 9128 для автомобильных дорог не выше II технической категории;
конструктивные элементы автодорог: теплоизоляционные, гидропрерывающие и дополнительные слои земляного полотна автомобильных дорог по СН 25-74 т.5 и СНиП 2.05.02.-85, так же для устройства площадок для стоянок техники и строительства внутриплощадных дорог, строительного материала для очистных сооружений, «прямочного» ремонта дорог, и др.;
порошок минеральный ПУН также применяется для профилирования поверхности полигонов твердых бытовых отходов.

Окупаемость установки, в среднем, составляет около года.

Технология получения водоэмульсионного топлива (ВТ)

Отв. исполнитель: к.т.н. Ю.А. Пименов

Технология ВТ предназначена для утилизации накоплений КГ и НШ методом нейтрализации КГ и последующего эмульгирования полученных продуктов в аппаратах виброкавитационного типа.

Получаемая по технологии ВТ водотопливная эмульсия с содержанием воды до 30% может быть использована в качестве печного топлива. При сжигании такого топлива уменьшаются вредные выбросы в атмосферу – окиси углерода в 2–3 раза, а окислов азота на 25–30%.

На разрабатываемой установке получения ВТ подлежат выполнению следующие технологические операции:

разделение жидкой и твердой фазы;
эмульгирование нейтрализованных КГ и НШ при температуре 60-85 °С с водой на аппаратах виброкавитационного действия (с выбором эмульгаторов).

Установка получения ВТ имеет следующие особенности:

состоит из ряда отдельных аппаратов и машин, содержит емкостное оборудование;
монтируется по типу байпас, что позволяет осуществлять независимую сборку аппаратов при монтаже оборудования или его замене и не нарушает работу действующего оборудования;

для обеспечения работы установки использованное в технологической схеме емкостное оборудование, выполнено с паровой рубашкой для обогрева нефтешламов;
для перемещения и подачи в установку нефтешлама используется насос песковый, который широко применяются в различных отраслях промышленности для перемещения жидких шламов, содержащих пески и др. мелкие загрязнения;
для подачи мазута и ПАВ в схеме используется стандартный шестеренный насос;
установка выполнена в основном на базе стандартных, покупных и унифицированных изделий (аппаратов, емкостей, насосов, теплообменников);
в качестве нестандартного оборудования в установке используется виброкавитационный гомогенизатор непрерывного действия.

Окупаемость установки, в среднем, составляет около полугода.

Технология получения связующих для бытового твердого топлива и модифицированных битумов (СБ)

Отв. исполнитель: к.х.н., доц. С.В. Дронов

Назначение технологической установки СБ – получение связующих для бытового твердого топлива и модифицированных битумов из фракции КГ и НШ, выкипающей выше 350ºС.

Технологический процесс получение связующих для бытового твердого топлива и модифицированных битумов основан на предварительной деминерализации и обезвоживании нефтешламов, окислении деминерализованного продукта кислородом воздуха и модификации получаемого битума.

Установка по технологии СБ имеет следующие основные особенности:

для обеспечения устойчивой работы установки использованное в технологической схеме емкостное оборудование, выполнено с паровой рубашкой для обогрева нефтешламов;
для транспортировки нефтешлама в установке используются насосы песковые, которые широко применяются в различных отраслях промышленности для перемещения жидких шламов, содержащих пески и др. мелкие загрязнения;
для дополнительного подогрева нефтешлама в контуре с расходной емкостью установлен стандартный кожухотрубный теплообменник, в межтрубное пространство которого подается греющий пар;
аналогичные теплообменные аппараты установлены для конденсации паров после выпарного аппарата и после сепаратора, а также в качестве холодильника для охлаждения тяжелой фракции, получаемой после сепаратора;

для удаления из нефтешламов водяной фракции используется роторно–пленочный испаритель;
после роторно-пленочного испарителя нефтешламы подаются в печь для нагрева. Корпус печи обеспечивает легкий доступ к змеевику, который является разборным и состоящим из отдельных секций, что позволяет производить его очистку и замену отдельных секций в случае необходимости;
окисление продуктов происходит в окислительных колоннах, в которых тяжелые углеводородные фракции окисляются кислородом воздуха, подаваемым в колонну с помощью компрессора. Колонные аппараты конструктивно просты и легки в обслуживании;
схема установки выполнена таким образом, что позволяет осуществлять независимую сборку аппаратов при монтаже оборудования или его замене;

Окупаемость установки СБ составляет около 2 лет.

Технология получения нефтеугольной смолы и полукокса (технология термокрекинга) (ТК)

Отв. исполнитель: д.х.н., вед. н. с. В.А. Ицкович

Технология термокрекинга предназначена для утилизации накоплений КГ термохимической обработкой их смесей с горючим сланцем в реакторах непрерывного действия с механическим перемешиванием с получением компонентов моторных топлив, котельного топлива и твердого экологически чистого остатка, который может быть использован в производстве асфальтобетона и цемента.

Использование добавки горючего (в частности, прибалтийского) сланца как нейтрализующего агента позволяет решить следующие задачи:

на 5-10% увеличить выход жидких продуктов ТК;
резко сократить или полностью исключить выбросы диоксида серы.

Оборудование по технологии ТК имеет следующие отличительные особенности:

установка состоит из ряда отдельных аппаратов и машин, содержит емкостное оборудование;
для подготовки угля требуемой фракции используется валковая дробилка широко применяемая для дробления углей и других мягких пород;
для перемешивания нефтешламов с углем в установке используется двухвальный смеситель непрерывного действия;
для конденсации паров, образующихся в результате термокрекинга в схеме последовательно установлены два компактных кожухотрубных теплообменника, в межтрубное пространство которых подается вода;

для сушки смеси нефтешламов с углем используется сушилка со взвешенным слоем материала. В качестве теплоносителя в сушилке используются отработанные топочные газы, после обогрева реактора термокрекинга и получаемые в специальном теплогенераторе, работающем на газе, который выделяется при термокрекинге смеси;
реактор термокрекинга представляет собой барабан, внутри которого вращается ротор, снабженный лопастями, для интенсивного перемешивания материала;
для очистки отработанных топочных газов в схеме предусмотрен циклон и абсорбер, в котором происходит не только мокрая очистка газов от пыли, но и реакция нейтрализации двуокиси серы;
схема установки выполнена таким образом, что позволяет осуществлять независимую сборку аппаратов при монтаже оборудования или его замене.

Следует отметить, что данная технология, несмотря на все её преимущества, является одной из наиболее энерго- и ресурсозатратных. Срок её окупаемости составляет около 3 лет.

Заключение

Как показала практика сотрудничества СПбГТИ (ТУ) с природоохранными предприятиями Санкт-Петербурга и Ленинградской области, последние остро нуждаются в комплексе инжиниринговых услуг по разработке, продвижению и внедрению технологий переработки промышленных отходов. Технологические решения СПбГТИ (ТУ) уже используются, в частности, на ГУПП «Полигон «Красный Бор».

Исполнители проекта выражают глубокую благодарность генеральному директору Корпорации «Механобр-Техника», чл.-корр. РАН Л.А. Вайсбергу, ФГБНУ «Дирекция научно-технических программ» и лично Н.С. Власкиной, ЗАО Управляющая компания "ЦТТ Северо-Запад" и лично С.Б. Ковачу.