גישה חדשנית לטיפול במים מחוסנים נפט בתעשיות פטרוכימיות

זיהום הנפט במקורות מים נשאר אחד האתגרים הסביבתיים הדוחקים ביותר עבור תעשיית הפלרוכימיקלים. הידרופחמן שפך, תהליך שחרור מים, וריצה מזיקוק מציג תערובת מורכבות של שמן חופשי, טיפות מרשימות, וממסים פחמנים לתוך גופי מים טבעיים, במיוחד טיפול במים מסורתיים, אך לעתים קרובות נכשלים לעמוד בסטנדרטים רגולטוריים מחמירים עבור איכות, מוביל למוניטין אקולוגי, ואפקטיבי, עם אפקטים יעילים יותר, עם אפקטים סביבתיים, עם אפקטים.

שיטות מסורתיות של משקעים ומגבלותיהם

סיכוך אמנה, הידוע גם כ ⁇ כוח הכבידה, מסתמך על הנטייה הטבעית של טיפות שמן ו מוצקות לעלות או ליפול תחת השפעת הכבידה. בתוך מיכל התיישבות טיפוסי, מי פסולת שמן מותר לשבת ללא הפרעה לתקופה, המאפשר שמן חופשי לעלות על פני השטח ו מוצקות כבדות יותר כדי לשקוע לתחתית.

הסגירה העיקרית היא חוסר היעילות שלו בטיפול שמנים מחוסנים. תהליכים פטרוכימיים רבים מייצרים התגלמות של מים יציבים שבו טיפות קטנות מאוד (לעתים פחות מ 10 מיקרונים) ומצופה עם גולשים או סוכנים אחרים מייצבים. טיפות קנס אלה עולים לאט מאוד, ורבים נשארים מושעה לתקופות ארוכות, וכתוצאה מכך ביצועים נמוכים.

אתגרים נוספים כוללים זמני שימור ארוכים - לעתים קרובות מעל שעתיים עד ארבע שעות - הדורשים נפח גדול של טנק וטביעה משמעותית.זה בעייתי עבור מתקנים עם שטח מוגבל או אלה המבקשים רטרוfit קיימות צמחי טיפול, יתר על כן, ⁇ כוח הכבידה טבעית רגישה לריאציות בקצב זרימה, טמפרטורה ו- pH, מה שהופך ביצועים עקביים קשים לשמירה. כתוצאה מכך, אתרי פטרוכימיים רבים חייבים להוסיף שלבים משניים כגון פירוק אוויר (AF), הדבקה כימית, , , הדבקה , סגסוגת , סגסוגת כימיקליתולציה , , מורכבות , , כימיקלית , סגסוגת , , סגסוגת סגסוגת סגסוגת , , , סגסוגת כימיקלית , , הגדלת סגסוגת סגסוגת , , , סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת , סגסוגת סגסוגת סגסוגת , , , , , סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת כימיקלית סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת , סגסוגת , , סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת כימיקליתולטיבי

המגבלות של המשקעים הקונבנציונליים הובילו את החיפוש אחר גישות חדשניות שיכולות להתגבר על המחסומים הללו.הסעיפים הבאים מפורטים את ההתקדמות המבטיחה ביותר.

מערכות שיפור

הפחתת כוח הכבידה כוללת משפחה של טכנולוגיות המכפלות את כוח ההתיישבות הטבעי או מגבירות את אזור ההתנחלות היעיל כדי להאיץ את הפרדת מי הנפט.מערכות אלה שומרות על הפשטות של הכובד תוך שיפור דרמטי של יעילות.

Lamella Clarifiers & Inclined Plate Separators

מבהיל מבהרים, הידוע גם בשם מתכנני צלחת נטו, מורכב מסדרה של צלחות או צינורות מעוקלים הדוקים. הלוחות יוצרים אזור התנחלות יעיל גדול בתוך נפח קומפקטי. as oily water זורם למעלה בין הלוחות, טיפות שמן יורד לאסוף על התחתונות של הלוחות, פחם לתוך טיפות גדולות יותר כי אז עלייה במהירות אל פני השטח, בינתיים, צפוף מוצק על לוחות זמנים דומים כדי להפחית את העיצוב או ירידה טובה יותר על ידי 50-80%.

ביישומים קטנוכימיים, מ מבהירים lamella יעילים במיוחד לטיפול בשמן חופשי ו טיפות גדולות יותר ממחמאות.הם משמשים לעתים קרובות כצעד טיפול ראשוני לפני הליטוש מתקדם יותר.עיצוב נכון של ספיגה, זווית, חומר הוא קריטי למנוע מטעייה של פיקדונות שמן דבק או קנה מידה.

המונחים: high-Density Clarifiers

הבהרה גבוהה של הבהרת דיוק (HDCs) לנצל את הרקורד הפנימי של סלפא מיושב כדי לשפר את הריצוף התיישבות ויישב. במערכות אלה, חלק של מזחלת התחתית הוא חזר אל תוך המבוא, שבו הוא מתערבב עם מים מלוכדים שמן נכנס.

עבור זרמי פסולת שמנים, HDCs יכול להיות משולב עם coagulants כימי ו flocculants כדי לשפר ביצועים נוספים. צפיפות מוגברת של שמיכה סלדג'ר עוזר גם מלכודות emulsified שמן טיפות, השגת יעילות הסרת הגישה 90% או יותר עבור שמן מוחלט ו grease. מערכות אלה מתאימים היטב עבור יישומים גבוהים בזיקוקאין וצמחים קטנוכימיים שבו שטח הוא פרמיה.

Centrifugal ו- Hydrocyclone Sedimentation

למרות שמאוד שונה מ ⁇ הכבידה, צנטריפוגה צנטריפוגה משתמשת באותם עקרונות אבל עם כוחות כבידה משופרים. הידרוציקלונים ו צנטריפוגות דיסק-סטפוגות ליישם כוחות צנטריפוגה מאות או אלפי פעמים גדול יותר מאשר כוח הכבידה של כדור הארץ.ב הידרוציקלונים, מים שמנים מוזרקים באופן טנגני לתוך תא קונפירי, ומייצרים מערבול.

מכשירים אלה הם קומפקטיים מאוד ויכולים להתמודד עם שיעורי זרימה גבוהים עם זמני מגורים קצרים.הם יעילים במיוחד להסרת טיפות שמן חינם גדול יותר מ 10-20 מיקרונים.עם זאת, הם פחות יעילים עבור מלוטשים או מאוד טיפות קנסות. בפועל, הידרוקליזון משמשים לעתים קרובות כצעד טרום טיפול להסרת כמות שמן חינם לפני לוטש עם שיטות אחרות. הם גם מועסקים נרחבים על מים בשל פלטפורמות נמוכות ושפל שלהם.

אלקטרוקוגניציה - Assised Sedimentation

אלקטרוקוגניציה (EC) היא תהליך אלקטרוכימי אשר צברה מערכת טיפולית כדרך לשיפור המשקעים של מים מחוסנים שמן.העיקרון כרוך עובר זרם חשמלי באמצעות אלקטרודות מתכת הקרביות (אלומיניום זמני או ברזל) שהושעה במי שפכים שמנים שמנים שמנים ונקיים חזקים.הזרם גורם לאלקטרודות לשחרר מתכות, אשר לאחר מכן טופס תחמוצת חמצני לתוך משטחים חזקים יותר, לפחים חזקים יותר, לפחמי שמן.

הסינרגיה עם סימנטציה היא עוצמתית: אלקטרוקוגניציה שוברת משקעים יציבים על ידי פיזור ממשק המים שמן שמן, ומאפשר טיפות לפחם.מסונדית, flocs מתכת hydroxide flocs לספק שטח גדול משטח כי ללכוד גם חינם וגם מנפח שמן.

יתרונות מרכזיים של המשקעים המונעים אלקטרוקוגניציה כוללים שימוש כימי מופחת בהשוואה לקידוד קונבנציונלי, נפח סלדג נמוך יותר, ואת היכולת להתמודד עם זרימה משתנה וקומפוזיציה.התהליך גם לא מציג מושגים נוספים, אשר יכול להיות מועיל לשימוש במים.עם זאת, עלויות התפעול כוללות חשמל והחלפת אלקטרודה תקופתית.

כמה מתקנים בקנה מידה גדול בזיקוקים ומורכבות פטרוכימיים הפגינו את האפשרות של מערכות EC-Sedimentation. לדוגמה, מחקר בזיקוקציה במזרח התיכון דיווח על צמצום שמן ורווח מ -200 ppm עד מתחת 10 ppm באמצעות יחידת EC קומפקטית ואחריו מנקה lamella.

פיזור אוויר - גישה משלימה

בעוד שתהליך המחיקה בלבד, ולא תהליך של הפחתת האוויר (DAF) נדונ לעתים קרובות לצד סימנטציה כי הוא משמש פונקציה דומה: הסרת שמן ו מוצקים מן המים. ב DAF, האוויר מומס לתוך המים פסולת תחת לחץ, ולאחר מכן שוחרר כמובועות זעירות.בועות אלה מצמדות טיפות שמן חלקיקים וחלקיקים מושעה, הסרתם אל פני השטח שבו הם יכולים להיות מתמוססים לשמן נמוך מאוד יעיל עבור ריכוזים.

בתחנות טיפול טבוליות מודרניות רבות, DAF משמש בשילוב עם משקעים.לדוגמה, מערכת משולבת חדשנית עשויה לעבור לראשונה מים שמנים באמצעות מיכל משקעים גבוה כדי להסיר שמן גדול גדול מוצק מוצק מוצק, ואחריו DAF כדי ללטש את הפעוט כדי לעמוד במגבלות מחמירות של פריקה. גישה היברידית זו ממנת את החוזק של שתי הטכנולוגיות: סינדידת מטפלות גבוהה, תוך הסרת שמנים קטנים וקטים בכבדות.

ההתקדמות האחרונה ב DAF כוללת את השימוש במיקרו-בולטים (בדרך כלל 30-50 מיקרונים) שנוצר על ידי nozzles מעוצבים במיוחד או אלקטרודות אלקטרופלציה אלקטרודות.בועות קטנות אלה לשפר את יעילות ההחזקה ולהפחית את זמן השימור הנדרש.בנוסף, כמה מערכות DAF משלבות ערכות צלחת או lamella פנימיים כדי לשפר עוד יותר את ההפרדה, מטושטש את הקו בין הנפיחות לבין משקעים.

Innovative Media-Assisted Sedimentation

מגמה נוספת היא השימוש באמצעי תקשורת מיוחדים או בחומרים כדי לסייע להפרדה במים של שמן בתוך מיכלי השמדה.חומרים אלה יכולים להיות מסווגים באופן רחב לתוך מדיה ופרסומות.

Coalescing Media

אמצעי תקשורת, שבדרך כלל עשויים מחומרים אואוליפיליים כגון פוליפרופילן או פוליסטר, מספקים אזור משטח גדול המקדמת את מיזוג של טיפות שמן קטנות לתוך גדולות יותר.כאשר מים שמנים עוברים דרך מסנן פחם או מיטה, טיפות מתנגשים עם התקשורת לדבוק, גדל עד שהם מכוונים מספיק כדי detach ולהגדיל במהירות את Coales יכול להיות משולב לתוך כלי מזחלות או מברשות מדיה.

מערכות אלה יעילות במיוחד לטיפול בשמן הידראולי, lubricants, ופחמימנים אחרים שאינם מחוסנים.הם דורשים קלט אנרגיה מינימלי ויש להם עלויות הפעלה נמוכות. עם זאת, הם יכולים להיות מופרעים אם מוצקים או צמיחה ביולוגית מצטברים, כך הקרנה במעלה הזרם או סינון הוא לעתים קרובות הכרחי. כמה עיצובים חדשים יותר לשלב תכונות ניקוי עצמי כגון שטיפת גב או ריגוש מכני.

מיטת מדיה הידרופילית / Oleophilic Media Beds

אמצעי בקרה רטובים, כגון אוניברסאליים או חולות מעוקלות, ניתן להשתמש כדי ללכוד שמן באופן סלקטיבי, תוך מתן מים לעבור. בהקשר של סימנטציה, שכבת מדיה כזו בתחתית טנק יכול לשמש צעד מלוטש, לכידת טיפות שמן שאריות שלא נפרדו על ידי הכבידה.

סימנטציה מחוספסת מדיה נותרה תחום של פיתוח פעיל, עם פוטנציאל להשתלב ליחידות טיפול קומפקטיות, מודולריות המתאימות למתקנים פטרוכימיים מרוחקים או בחלל.

ניתוח השוואתי של טכניקות הערכה חדשניות

כדי לסייע למהנדסי המתקן ומקבלי ההחלטות בבחירת הטכנולוגיה הנכונה, השולחן הבא מסכם את המאפיינים העיקריים של השיטות שנדונו (הערה: ייצוג כרשימה עם תת-ראשים לבהירות שכן השולחן לא יכול להיות טוב בכל הפורמטים; באמצעות טקסט מובנה).

לכל טכניקה יש סחר- offs. הפתרון האופטימלי לעתים קרובות כרוך רכבת טיפול רב-שלב המשלבת שניים או יותר של שיטות אלה כדי להשיג את האיכות הרצויה של יעילות עלות מחזור החיים הנמוכה ביותר.

דרישות למתקנים פטרוכימיים

אימוץ גישות של סימנטציה חדשניות דורש הערכה זהירה של גורמים ספציפיים לאתר.השיקולים הבאים הם קריטיים ליישום מוצלח.

(FLT:0Wastewater Characterization: FLT:1) האופי של זיהום הנפט - בין אם זה חינם, מאומת או מתמוסס - קובע את הטכנולוגיה היעילה ביותר.ניתוח מעמיק של חלוקת גודל שמן, שמן מוחלט וריכוז מחוספס, תוכן משופר, pH, נוכחות של גולשים היא חיונית, למשל, אם הם שולטים שמן מזהמים בלבד, אלקטרו-פרנציומים, או כוח הכבידה, חומר משופר, חומר משופר, חומר משופר, טמפרטורה, טמפרטורה, ונוכחות של גולשים הוא חיוני.

(FLT:0)Flow Rate and Variability:FLT:1 מתקני זרימה גבוהים עשויים לטובת מבהרים lamella או מבהירים גבוהים בשל העיצוב הקומפקטי שלהם ויכולת לטפל בגלקים. Batch או iתהליכים לסירוגין עשויים ליהנות ממערכות אלקטרוקוגניציה שניתן בקלות לכבות ולהסיר.

(FLT:0)Footprint ו-Reverse Constraints:FLT ( 1:1 צמחי פטרוכיניים קיימים יש מרחב מוגבל ליחידות טיפול חדשות.Lamella מבהירים, הידרוציקלונים, ותאים אלקטרוקוגניציה הם קומפקטיים יחסית, ולעתים קרובות ניתן לסגת לתוך מיכל קיים או אזורים פתוחים.

(FLT:0) ,Sludge Handling and Disposal:cioFLT:1) הפעוט שנוצר על ידי תהליכי המשקעים משופרים משתנה בהרכב ובנפח. לוחות אלקטרוקוגלציה הם בדרך כלל צפופים יותר ויש להם תוכן מים נמוך יותר מאשר סדקים כימיים coagulation coagulation, צמצום עלויות ההפחתת כמות המתכת הדורשות שפכים מסוכנים אם ריכוזים גבוהים של נפט או תחליפי פחם.

(FLT:0)אנרגיה ועלויות כימיות: FIRLT:1 בעוד שיטות חדשניות לעתים קרובות להפחית צריכת כימית, הם עשויים להגדיל את השימוש באנרגיה. ניתוח עלות מחזור חיים צריך להשוות את ההוצאות התפעוליות של חשמל, החלפת אלקטרודה ותחזוקה נגד חיסכון מרכישות כימיות מופחתות, נפחי סליטה נמוכים יותר, ושיפור השימוש במים.

דרישות פיזור:0 (Regulatory דרישות:FLT:1 הגבלות תשלום עבור שמן ורווחה בתחומים רבים סמכות השיפוט הופכת מחמירה יותר, לפעמים דורש ריכוזים מלוטשים מתחת 10 מ"ג / L. Technologies כגון אלקטרוקוגניציה ואחריו מלוטש עדין יכול להשיג רמות כאלה.מתקנים חייבים גם לשקול דרישות להזרקה מים או שחרור לגופים רגישים.

כמה חברות פטרוכימיות הצליחו להפיץ את המערכות הללו.לדוגמה, מורכב גדול באסיה התקין שילוב של מערכי lamella ויחידות אלקטרוקוגציה לטיפול בשפכים מפצח אתלין, צמצום תכולת הנפט מ-150 ppm לפחות מ- 5 ppm ומאפשר שימוש חוזר של מים למגדלי קירור.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

אימוץ גישות של סימנטציה חדשנית מניב יתרונות רבים מעבר לציות.

• (FLT:0)השפעת הסביבה: יעילות הפחתה של שמן גבוה יותר מונעת שחרור פחמימן לנהרות, אגמים ואוקיאנוסים, הגנה על מערכות אקולוגיות מימיות נמוכה יותר גם מפחיתה את טביעת הרגל האקולוגית של פעולות טיפול.
• (FLT:0) מקורות שימוש במים: 1FLT:1 תהליכי הפחתת מזון יעיל מייצרים יותר יעילות איכות גבוהה מתאים למיחזור בתוך המתקן, כגון מים קירור, מזון רותח, או ניקוי תהליכים.
• (FLT:0)Lower Sludge Generation:FLT:1evolved שיטות, במיוחד אלקטרוקוגניציה, לייצר פחות מקידוד כימי קונבנציונלי, סלדג'ל הוא עלות גדולה בצמחים רבים; צמצום נפחו משפר ישירות את השורה התחתונה.
• (FLT:0) ,מבצעיות: מערכות המשקעים המתקדמות של FLT:1 הן פחות רגישות לשינויים בזרימה ובקומפוזיציה, ומספקות ביצועים עקביים.אמינות זו מפחיתה את הסיכון להפרות היתר והפסקתיות לא מתוכננות.
• (FLT:0)Compact Designmia: FLT:1 טביעת רגל קטנה מאפשרת למתקנים להרחיב את יכולת הטיפול ללא עבודות אזרחיות גדולות.זה חשוב במיוחד באזורים תעשייתיים מחוסנים או בעת שדרוג הצמחים הקיימים.
• (FLT:0) שיפור הבריאות והבטיחות: FIRLT:1 מופחת טיפול כימי ופחות שלבים בתהליך ממזערים את החשיפה העובד לחומרים מסוכנים.

מנקודת מבט פיננסית, בעוד ההשקעה הון עבור השמדה חדשנית עשויה להיות גבוהה יותר מאשר עבור טנקים קונבנציונליים, ההחזר על ההשקעה הוא לעתים קרובות נוח עקב עלויות הפעלה נמוכות יותר, עונשים מופחתים, ואת הפוטנציאל של הטבות מים. ממשלות רבות וסוכנויות סביבתיות מציעים גם תמריצים או סובסידיות לאמץ טכנולוגיות נקיות.

כיוונים עתידיים בSedmentation Technology

תחום הטיפול במים שמנים ממשיך להתפתח, עם כמה כיוונים מחקריים מבטיחים באופק.

(FLT:0)Nanoטכנולוגיה וחומרים מתקדמים:FLT:1 , משטחים ננודור עם תכונות superoleophobic או superhydrophilic מפותחים כדי ליצור אמצעי לחימה יעילים מאוד פחמן ננוtubes, ציפויים גרף סגסוגת, ומסגרות מתכת-אורגניות (MOFs) עשויים להציע ביצועים חסרי תקדים, אפילו עבור טיפות שמן תת-מיקרונית.

(FLT:0 ,Smart Control Systems: אינטגרציה של חיישנים למדידה בזמן אמת של ריכוז שמן, גודל טיפת טיפת, וגובה שמיכה מכווץ יכול לאפשר בקרת תהליכים הסתגלותיים. אלגוריתמים למידת מכונה יכולים לייעל את המינונים הכימיים, לאלקטרודה הנוכחית, או מחזור מחדש של יחסי מחזור, צמצום יכולת השימוש באנרגיה.

(FLT:0) תהליכי הייברידיד: FLT:1 משלבת סידנציה עם תהליכים פיזיים או ביולוגיים אחרים בכור יחיד הוא תחום פעיל של מחקר.לדוגמה, כור "זיכרון-ביופיל" יכול להשתמש בתקשורת מבולעת כדי לתמוך בצמיחה ביופילמה המ עיכול מימן השוה תוך טיהור שמן ו מוצקות.

(FLT:0) Membrane-Assisted Sedimentation:FLT:1 קומפקטי מערכות המשלבות משקעים עם סינון membrane (למשל, קרום קרמיקה) נבדקים עבור באיכות גבוהה של effluent.

(FLT:0) יחידות מודולריות:FIRLT:1 עבור צרכי טיפול זמניים או מיקומים מרוחקים, יחידות סינדימנט מודול נועדו שניתן לפרוס במהירות ולהיסגר.אלה עשויים לכלול הידרוקלונים, צלחות lamella ואלקטרוקוגן בחבילה מקוטבת.

הכונן לעבר קיימות וכלכלה מעגלית ימשיך לדחוף חדשנות בהפרדה בין מים לנפט.חברות פטרוכימיות שמשקיעות בטכנולוגיות מתקדמות של השמדה היום יהיו מוצבות היטב כדי לעמוד בסטנדרטים סביבתיים עתידיים ובמטרות יעילות משאבים.

מסקנה

גישות של השמדה חדשנית הופכות את האופן שבו תעשיית המטופח מתייחסת למים שמפוזרים שמן.מערכות כוח הכבידה משופרות כגון lamella מבהרות ובהירות בעלות ברית גבוהה מציעים טיפול ראשוני קומפקטי ויעיל, בעוד אלקטרוקוגניציה-אסדציה מוסחת מספקת פתרון רב עוצמה לפירוק משקעים והשגת שיעורי הסרה גבוהים.

היתרונות המשתרעים מעבר לציות: טביעת רגל סביבתית מופחתת, עלויות כימיות וסחרור, הזדמנויות לשימוש במים ויציבות תפעולית כולם תורמים למקרה עסקי משכנע.כפי שלחצים רגולטוריים מעצימים ומחסור במים הופכים להיות חמורים יותר, אימוץ טכנולוגיות מתקדמות אלה אינו אופציונלי אלא חיוני.

על ידי הבנת היכולות והמסחר של כל שיטה, מתקנים פטרוכימיים יכולים לעצב רכבות טיפול חזקות, כלכליות ובטיחות עתידיות.החידושים המתוארים במאמר זה מייצגים את הקצה המוביל של מדע המשקעים, ואת היישום הנרחב שלהם יעזור לתעשיית לנוע לכיוון אפס-לא-קיפא-ד-דיסק-דיסק-דיסק-דיסק-ד-דיסק-ד-ד-ד-ד-ד-ד-ד-דיסק וניהול מים מעגלי.

לקריאה נוספת על יסודות הפרדת כוח הכבידה ואלקטרוקוגציה, לשקול משאבים מן ה-FLT:0 מקורות מחקר מים קרן מחקר ווטרס 1FLT 1 ו-FLT:2U.S. Environmental Protection Agency EvolutionFLT 3: 3, מחקרים זמינים באמצעות ארגונים כגון FLT:4 המכון האמריקאי לנפט:5 ו-FLT 7FLT 7.