Мы продолжаем серию публикаций, посвященную пятому международному форуму «Высокие технологии XXI века». Это уникальное мероприятие пройдет с 19 по 23 апреля в Москве и будет посвящено современным разработкам и исследованиям российских ученых и изобретателей. На предыдущем форуме отечественные специалисты предложили ряд новшеств, применимых в самых различных отраслях промышленного производства. Сегодня вы ознакомитесь с представленными в прошлом году высокими технологиями, созданными в интересах топливно-энергетического комплекса.

Новый способ утилизации нефтешламов

В условиях жестких правил лицензирования и землеотвода, предъявляемых органами надзора, проблема эффективной утилизации нефтешламов и ликвидации шламонакопителей для нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий особенно актуальна. Условия сбора и складирования нефтешламов определяются несколькими факторами, одним из которых является класс опасности согласно ГОСТ 12.1.007-76. Значительная разница в размерах нормативных платежей за размещение отходов в зависимости от класса их опасности вынуждает нефтедобывающее предприятие решать проблему не только в экологическом, но и в экономическом аспектах.

ОАО «РосНИПИтермнефть» планомерно проводит в ОАО «НК «Роснефть»–Туапсинский НПЗ» опытно-промышленные работы по утилизации как высокоокисленных шламов в земляных амбарах, так и донных отложений резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. При этом используется разработанная, запатентованная технология с применением химического реагента R.

На начальной стадии работ в лабораторных условиях определялся массовый состав донных отложений. Было установлено, что в донных отложениях преобладает нефтяная фаза (более 40%), элементный анализ которой показал высокое содержание парафина, асфальто-смолистых веществ, серы, а также наличие таких тяжелых металлов, как свинец, кадмий, цинк.

С целью определения оптимальной температуры экзотермической реакции утилизации нефтешламов, при которой бы обеспечивалась нейтрализующая способность смеси, были проведены лабораторные исследования нефтеотходов различного состава. В результате установлена зависимость температуры реакции утилизации от изменения массового содержания нефтепродуктов при постоянном содержании водной фазы для различных расходов химического реагента.

Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:
1. Увеличение содержания нефтепродуктов в нефтешламе приводит к снижению температуры реакции утилизации.
2. Оптимальное содержание воды в нефтешламе по отношению к температуре утилизации лежит в пределах 20-30 % массы при любом содержании нефтепродуктов в шламе.

Вторая стадия работ включила в себя практическое применение новой технологии.

В 2002 году непосредственно в производственных условиях на территории резервуарного парка было утилизировано в общей сложности порядка 500 м3 желеобразных осадков нефтяных и мазутных резервуаров.

Новая технология утилизации проста и доступна на ограниченной площадке, не требует дополнительных энергетических затрат, имеет невысокую стоимость (средняя стоимость утилизации 1 м3 донных отложений составила всего 3,97 тыс. руб.).

В. В. ЕВСЕЕВ,Ю. И. ЛИПЕРТ и др.




Использование сборно-разборных трубопроводов для перекачки нефти

Все более насущной сейчас становится проблема транспортирования нефти от вновь осваиваемых месторождений, расположенных на значительном удалении от основных промышленных зон, в районах с суровыми природно-климатическими условиями и практически неразвитой транспортной инфраструктурой (север Европейского региона, большинство районов Сибири и Дальнего Востока), до основных транспортных магистралей и нефтеперерабатывающих предприятий. В большинстве случаев отсутствие транспортных возможностей препятствует объективной оценке разведанных запасов и не позволяет перейти к промышленному освоению месторождений.

Использование автомобильных наливных средств подвоза, как правило, является сезонным, весьма неэффективно и зачастую приводит к большим транспортным расходам, что иногда делает нерентабельной и саму добычу нефти. Строительство же стационарных трубопроводов на этапе опытного освоения месторождений не всегда целесообразно и также связано со значительными денежными затратами.

Именно в таких условиях уже нашли применение сборно-разборные трубопроводы (СРТ), состоящие на вооружении трубопроводных войск Министерства обороны Российской Федерации. К положительным качествам СРТ, обусловливающим возможность их эффективного использования в отрасли нефтедобычи, можно отнести высокие темпы сооружения при относительно малых капиталовложениях; возможность прокладки и эксплуатации в любых природно-климатических условиях, на местности с рельефом различной степени сложности, при минимальном объеме проектно-изыскательских и земляных работ; автономность эксплуатации вне зависимости от внешних источников энергоснабжения; высокая техническая надежность; модульность и простота конструкции; низкая себестоимость транспортной работы, быстрая самоокупаемость. К тому же комплекты СРТ представляют собой готовые к применению инженерно-технические комплексы, включающие трубы, трубопроводное и вспомогательное оборудование, запорную и регулирующую арматуру, монтажный инструмент, компрессорные станции и передвижные средства перекачки.

Наглядным примером успешного использования ПМТ в указанных выше условиях является эксплуатация в Якутии (с 1996 г. по настоящее время) полевого магистрального трубопровода ПМТП-150 протяженностью 110 км для подачи нефти от Талаканского газонефтяного месторождения к терминалу на реке Лене. В период 1996-2002 г. по трубопроводу подано свыше 1 200 000 т нефти.

В 2000 г. с использованием оборудования трубопровода ПМТП-150 сооружен временный нефтепровод в Ненецком автономном округе «Мусюршор – Сандивей» протяженностью 50 км. Для создания внутрипромысловой системы сбора и транспорта нефти Ярактинского и Марковского месторождений (Иркутская обл.) в 2002 г. сооружен временный нефтепровод от Ярактинского месторождения к поселку Верхнемарково протяженностью 112 км. На стадии рассмотрения находятся проекты сооружения временных нефтепроводов в Красноярском крае, Ненецком автономном округе и в Иркутской области.

Госгортехнадзор России утвердил временные технические нормы по использованию СРТ для сооружения нефтепроводов.

Имеющийся опыт использования СРТ МО РФ для подачи нефти доказывает эффективность их применения, особенно при сооружении промысловых и распределительных сетей, а в некоторых случаях и при строительстве технологических сетей объектов нефтяного комплекса страны.

В. В. СЕРЕДА, Д. И. МЕЛЬНИКОВ, А. И.ГОЛЕНИЦКИЙ,
25 ГосНИИ Министерства обороны РФ




Система слива вязких нефтепродуктов

В последние годы коллективами 25 ГосНИИ МО РФ и предприятиями промышленности проведен ряд совместных работ по разработке и внедрению системы слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн с использованием циркуляционного подогрева. В частности, такая система была внедрена в 1997 г. на нефтебазе ОАО НК «Роснефть - Севернефтесервис» (г. Архангельск), в 2001 г. – на нефтебазе ОАО «ПТК-Терминал» (г. Санкт-Петербург), в настоящее время проводятся работы на нефтебазе ОАО «Роснефть-Находканефтепродукт» (г. Находка, Приморского края).

Система позволяет механизировать наиболее тяжелые операции по подогреву и сливу нефти и вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, сократить время обработки цистерн при подогреве и сливе, осуществить слив продукта из железнодорожных цистерн без остатков и без его обводнения, обеспечить экологическую чистоту процесса слива, повысить экономичность и культуру труда.

В основу работы системы положен принцип циркуляционного подогрева нефтепродукта в железнодорожных цистернах горячей струей нефтепродукта той же марки, нагретого в теплообменнике и подаваемого в цистерну насосом через нижний сливной прибор.

Отсутствие в стране типовых проектных решений по системе слива мазутов с использованием циркуляционного подогрева в целом требует индивидуальной разработки системы с учетом особенностей конкретного объекта и условий поставки нефтепродуктов. Как правило, система разрабатывается в рамках реально существующего объекта и требует соответствующей доработки и адаптации технологической схемы объекта.

Кроме того, для создания и эксплуатации системы необходимы:
* использование специального программного обеспечения для определения и оптимизации характеристик применяемого технологического оборудования;
* определение оптимального варианта состава системы в целом, обеспечивающего решение задачи слива мазутов в соответствии с используемыми марками мазутов;
* оптимизация типовых режимов работы основного технологического оборудования системы (установок для слива (налива) циркуляционных и сливных насосов, теплообменников и др.).

Система герметизированного слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн с использованием циркуляционного подогрева включает: устройства слива–налива типа УСНГМ-175 с гидромониторами телескопического типа, размещенными внутри присоединительных головок; теплообменники; циркуляционные (напорные) насосы; откачивающие (сливные) насосы; сливной и напорный коллекторы; запорно-регулирующую арматуру; средства автоматизации процесса слива.

Создание системы осуществляется, как правило, на базе отечественного технологического оборудования. Состав основного технологического оборудования и технологическая схема системы рассчитываются и оптимизируются, исходя из условий обеспечения слива проектного количества железнодорожных цистерн с любой маркой мазута без обводнения в требуемые сроки.

Имеющийся опыт использования системы подтверждает ее высокую эффективность при применении на предприятиях нефтепродуктообеспечения, осуществляющих слив вязких нефтепродуктов при низких температурах продукта и окружающей среды.

В. Д. ЩЕРБИН и др.,
25 ГосНИИ Министерства обороны РФ




Мобильный лазерный комплекс

Лазерные технологические установки на базе СО2 лазеров большой мощности в последнюю четверть века находят применение в ряде отраслей промышленности при решении таких задач, как сварка, резка и поверхностная термообработка различных материалов. Все известные такие установки - стационарного исполнения и предназначены для работы в производственных помещениях. Создание мобильных лазерных установок на базе мощных СО2 лазеров открывает широкий круг принципиально новых технологий в различных областях.

Применение таких установок актуально при проведении аварийно-восстановительных работ на объектах атомной промышленности, газовых и нефтяных скважинах, при экологических катастрофах - когда приближаться к объекту опасно или затруднительно. Мобильный лазерный комплекс может быть доставлен в заданную местность и в течение нескольких часов быть подготовлен к решению поставленных задач.

В основу создания мобильного лазерного комплекса, созданного Троицким институтом инновационных и термоядерных исследований совместно с НИИЭФА им. Д. В. Ефремова и ЦКБ «Алмаз», положено оригинальное техническое решение, состоящее в использовании электроионизационного СО2 лазера импульсно–периодического действия, работающего на смеси атмосферного воздуха с углекислым газом. В его работе используется схема с открытым газовым циклом. Главное преимущество этой схемы, по сравнению с традиционным замкнутым циклом, - отсутствие систем охлаждения и регенерации газовой смеси. Второй принципиальной особенностью лазера является дешевая и простая рабочая среда - атмосферный воздух с небольшой примесью углекислого газа, что особенно важно для работы в экстремальных полевых условиях.

Оборудование комплекса располагается на двух автомобильных прицепах. При этом средство прокачки располагается на одной платформе, а собственно лазер с системой наведения луча – на другой. Это обеспечивает развязку оптической системы лазерного комплекса от вибраций, создаваемых двигателем, что способствует достижению высокой точности наведения луча. Система охлаждения теплонагруженного оборудования - автономная, водяная. Для функционирования комплекса необходимо подключение внешнего электропитания. Автономный запас топлива для двигателя и углекислоты достаточен для работы в течение одного дня.

С использованием комплекса проведен целый ряд технологических экспериментов, выполненных как в условиях лабораторного стенда, так и в полигонных условиях. Проведено более 800 пусков, в ходе которых комплекс показал надежность в работе и удобство в эксплуатации.

Кроме того, была проведена отработка технологии дистанционной резки различных металлоконструкций, в том числе труб различного диаметра.

Совместно с ООО «Газобезопасность» были осуществлены полигонные испытания лазерного комплекса. Осуществлена резка фрагментов газовой запорной арматуры диаметром до 150 мм с толщиной стенки до 20 мм с расстояния 50 метров за один пуск, в том числе и при прохождении лазерного излучения через фронт пламени глубиной до 5 метров.

Лазерный комплекс позволил провести исследования и сделать выводы и о других его возможных применениях, в частности утилизации и дезактивации оборудования объектов атомной промышленности, эффективного удаления тонких нефтяных пленок с поверхности воды.

В. Г. ВОСТРИКОВ, В. Д. ГАВРИЛЮК и др.,
ГНЦ РФ Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований




Нетканые сорбенты как защита от нефтезагрязнений

Сложившаяся на сегодняшний день в стране экологическая ситуация обуславливает весьма интенсивный спрос на создание современных технологий, обеспечивающих предотвращение и ликвидацию последствий разливов нефти и нефтепродуктов в окружающую среду и диктует необходимость развития для этих целей рынка эффективных, мобильных и доступных по стоимости экологических услуг.

Решение данной проблемы требует концептуального подхода, который должен базироваться на новейших технических достижениях в области охраны окружающей среды, учитывать специфику источников загрязнения, а также финансовые возможности объектов загрязнения, в круг которых наряду с нефтедобывающими, транспортирующими и перерабатывающими комплексами входит большое количество мелких предприятий автосервиса.

Основным требованием к технологии очистки окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами является создание ресурсосберегающей замкнутой системы, исключающей образование вторичных источников загрязнений в процессе ликвидации разливов и протечек из окружающей среды.

Указанным требованиям удовлетворяют созданные нетканые сорбционно-защитные превентивные средства и разработанная на их основе ресурсосберегающая технология сбора нефтепродуктов с любой твердой поверхности, а также с поверхности воды.

Новое поколение средств защиты окружающей среды на основе нетканых сорбентов отличается многофункциональностью (сорбция, фильтрация, защита) и обладает комплексом необходимых потребительских свойств. Нетканый сорбент практически мгновенно впитывает разлитые нефтепродукты с любой поверхности, обладает неограниченной плавучестью, способен к многократной механической регенерации и утилизации известными способами (сжигание), что позволяет применить новые технические решения на основе сорбционного метода в технологии предупреждения и сбора нефтяных загрязнений.

Именно применение нетканых сорбентов с комплексом указанных свойств в технологиях ликвидации загрязнений нефтепродуктами позволяет осуществить принципиально новый подход к решению данной проблемы: сбор и возврат нефтепродуктов для дальнейшего их использования по прямому назначению и создание замкнутой ресурсосберегающей системы защиты. Такая система строится по схеме:
* локализация и сбор нефтяных разливов и протечек с поверхности земли или воды сорбирующими нефтепродукты превентивными средствами;
* многократная механическая регенерация превентивных средств простым в исполнении и доступным методом на мобильном отжимном устройстве с одновременным сбором нефтепродукта в специальную емкость;
* утилизация отработанных изделий на мобильной установке без образования отходов, являющихся вторичным источником загрязнения.

Как известно, основной причиной загрязнения территорий промышленных объектов нефтепродуктами наряду с аварийными ситуациями являются хронические протечки. Наиболее эффективными средствами борьбы с такого рода загрязнениями могут служить превентивные меры, позволяющие предупредить попадание нефтепродуктов на почву и в ливневые стоки предприятий и объектов загрязнения окружающей среды.

Отсутствие у нас в стране ассортимента превентивных средств и рынка ресурсосберегающих технологий не дает возможности поднять сервисное экологическое обеспечение промышленных объектов до уровня, соответствующего современным требованиям (доступность, мобильность, сравнительно низкая стоимость, комфортность в эксплуатации, безотходная технология сбора, регенерация и утилизация).

Применение нетканых сорбентов и изделий из них позволяет создать единую систему не только ликвидации аварийных разливов, но и в первую очередь – систему предупреждения попадания нефтепродуктов в виде разливов, проливов и протечек в окружающую среду от стационарных локальных источников загрязнений.

Создание централизованной службы оснащения предприятий превентивно-защитными средствами, а также техническими средствами для их утилизации и регенерации позволит значительно снизить стоимость экологических услуг и сделать их доступными и экономически целесообразными даже для небольших предприятий и автозаправочных комплексов.

Для создания ассортимента превентивных средств разработана технология и организовано производство нетканых материалов с комплексом специальных свойств. В настоящее время запатентованные нетканые волокнистые сорбенты выпускаются двух типов по разработанной технической документации на производственных мощностях ОАО «НИИ нетканых материалов». Создан ассортимент превентивных средств и на его основе разработан универсальный набор сорбционно-защитных изделий. В него входят: сорбционные маты и циновки, салфетки, заградительные бумы, фильтрпакеты.

Разработанная технология предназначена в основном для доочистки территорий и акваторий после сбора основной массы нефтепродуктов механическими средствами. Комплектация сорбирующими изделиями и технологические стадии процесса очистки подбираются в зависимости от природных условий реабилитируемой территории и вида загрязнения.