Ндірістік ааба суларды сорбциялы тазарту технологиясындаы жаа техникалы шешімдер

Кіріспе

Мунай жэне мунай eнiмдepiмeн ласта-нудын нeгiзгi кeздepi мунайeндipу кэсiпоpын-дары, мұнайды қайта айдау және тасымалдау жүйелері, мұнай терминалдары және мұнай базалары, мунайeнiмдepi коймалары, тeмip-жол көлігі, өзен және теңіз мұнай құйылатын танкерлер, автокeлiктepгe жанармай кую ке-шeндepi, жэне станциялары. Жеке нысандар-да жиналған мұнайөнімдері қалдықтарының кeлeмi 10000-100000 м3 курайды. Мунай шламдары және қалдықтарының қоймалары ластанған мұнай және мұнайөнімдерінен осындай тұрақты ластау көздеріне айнала бастады. Эрдайым тозыFы жеткен кубыр же-лiсiнiн жэне жабдыктардын эсepiнeн, соны-мен катар технологиялык талаптарды сакта-маудан мұнайдың апаттық жағдайда төгілуі жиі болады. Апаттық жағдайлардың және технологиялык талаптарды сактамаудын эсе-piнeн ^азакстанда мунай жэне мунайeнiм-дepiн жоFалту жыл сайын 4,8 млн. т. жeтeдi; мұнаймен ластанудың 57% тұрмыстық және өнеркәсіптік қалдықтарды құрайды; 12% танкерлердің және мұнай платформаларының апатынан, 7% - атмосфералык жауын - ша-шыннан, ластанудьщ 24% мухиттардын тYбi-не табиFи кездерден тYсeдi.

Мунаймен биосферанын ластануы ал-дымен биосфераны мұнаймен ластанудан қорғауда мұнайөндіруші компаниялар үшін арнайы epeжeлepдi жасауды талап eтeдi. Мун-дай шаралар жаңадан жасалатын техникалық реттемелерде, сонын iшiндe мунай сорбент-терін пайдалану жоспарланған. Ең қолжетімді отандық сорбенттер, әсіресе, мұнай өндіру немесе мұнай өңдеу аймақтарынан тікелей алуга болатын eсiмдiктeктi сорбенттер [1].

Мунаймен ластанудан мунайшыFаpу кэ-сіпорындары аймақтарында ақаба суларды мeзгiлiндe жэне тиiмдi тазарту осы кэсiп-орындардың негізгі экологиялық міндетіне жатады. Мұнай ластаушыларын жинау үшін сорбенттерді қолдану жолымен бұл міндет өз шeшiмiн табады.

Зерттеу әдістері және нысандары

Мұнайдан ақаба суларды тазартудың сорбциялық технологияларының негіздері. Қазіргі таңда әлемде төгілген мұнайды жою мақсатында шамамен екі жүзден аса әр түрлі бейорганикалық, табиғи органикалық және органоминералдык, сонымен катар синтети-калык сорбенттер eндipiлудe жэне пайдала-нуда. Соpбeнттepдiн сапасы мунаЙFа катына-сы бойынша сыйымдылыFымeн, гидрофобты-лык дэpeжeсiмeн, мунайдын соpбцияланFан-нан кейінгі қалқымалылығымен, мұнайдың десорбциялану мYмкiндiгiмeн, соpбeнттiн ре-генерациялануымен немесе қайта пайдаға асырылуымен аныкталады. Соpбeнттepдi кол-дану мунайды жинаудын механикалык эдiстe-ріне сәйкес келеді. Бұл ретте механикалық эдiстep мунайды бeлгiлeйтiн жэне эмульсия-ның түзілуін болдырмайтын сорбенттерді пайдалануга дeйiн жэне кeйiн де колда-нылады [2].

Бейорганикалык сорбенттер. Мундай сорбенттерге әр түрлі балшықтар, диатомитті жыныстар (нeгiзiнeн борпылдак диатомит -кизельгур), құм, цеолиттер, туфтар, пемза және т.б. жатады. Балшық пен диатомиттер құнының арзандығына және ауыр тонналы өндіріс мүмкіндігіне байланысты сорбенттер нарығында нақты негізгі тауарды құрайды. Дегенмен, бейорганикалык соpбeнттepдi кол-дану экологиялық факторлар тұрғысынан тиiмсiз. Ен алдымен олар ете темен сыйым-дылыкка ие (мунай бойынша 70-150% жэне бензин, керосин женш фракцияларын, дизель-ді отын түрлерін ұстамайды). Суда төгілген мұнайды тазарту баысында бейорганикалық сорбенттер мұнаймен бірге батып кетеді, сондықтан бұл сорбенттер ластаудан ақаба суды тазарту мэсeлeлepiн толык шеше алмай-ды. Бұл сорбенттерді қайта пайдаға асырудың бірден бір әдісі оларды экстрагенттермен шаю, сонымен бipгe оларды кYЙдipу.

Синтетикалык сорбенттер. Синтетика-лык материалдарды мунайхимия eнepкэсiп-тері жоғары дамыған мемлекеттерде жиі пайдаланады (АҚШ, ЕЭО елдері, Жапония). Нeгiзiнeн оларды тYpлi калындыкта токылма-ған орамды материалдарды қалыптайтын, полипропиленді талшықтардан жасайды. Одан басқа, кеуекті немесе түйіршіктелген түрде полиуретан, полимермен толтырылған полиэтилен және пластиктердің басқа түрлері де пайдаланылады.

ТабиFи органикалык жэне органомине-ралды сорбенттер. Сорбенттердің бұл түрі мунай ластаушыларынан белу Yшiн ец перс-пeктивтi. Агаш жоцкалары, модификациялан-ған шымтезек, кептірілген астық өнімдері, жYн, макулатура жиi колданылады. Модифи-кацияланган шымтезекпен езшщ мунай сы-йымдылығы бойынша салыстырғанда бірден –бір жақсы табиғи сорбентке жүн жатады. Бір килограмм жYн 8-10 кг-га дeйiн мунайды жутады, сонымен катар жYн табиги тыгыз-дығы төмен мұнай фракцияларының үлкен белiгiн сыгады. 0кiнiшкe орай, осындай бiр-неше сыгылудан кeйiн жYн битуммен ка-нығады да, ары қарай пайдалануға жарамсыз болып калады. ЖYн куныныц кымбаттылы-ғына және оның аздығына, жүнді сақтаудың катац талабына байланысты (жYн кeмiргiш-тердр жэндiктeрдi тартады, биохимиялык ай-налымдарға ұшырайды) жүнді перспективті сорбенттердің қатарына жатқызуға болмайды. ЖYннeн баска мунайенiмдeрiнiц тиiмдi сор-бенттері қазіргі таңда негізінен күйдіретін, зыгыр ендiрiсiнiн, калдыктары болып табылады. Сондыктан, зыгырдан мунай сорбент-тeрiн жэне бeлсeндi кемiрдi алу технология-сын жасау перспективы багыт табылады. Му-най сорбенттерін және белсенді көмір өндірісі Yшiн нeгiзгi шикiзат-дiцшeлeр, казiргi уакыт- та шамамен жылына 195 мың т. құрайды. Құрылыс қажеттіліктеріне және отын ретінде шамамен 40% пайдаланылады. Егер қалған 60% (120 мыц т.) тецдей мунай сорбeнтiн жэне белсенді көмірді өндірсе, онда өндірілген өнімнің құндылығы 42 млн долларға жетеді. (1 кесте). Егер мунай сорбент жэне белсен-дірілген көмір өндірісі құрылғының жалпы куны 10 млн АКШ долларын кураса, бул баг-дарлама зыгыр енiмдeрiн толыгымен пайда-лануга мYмкiндiк бeрeдi жэне зыгыр зауыт-тары ауданында дiцшeлeр Yйiндiлeрiн кыс-картудан экологиялык жагдайын eдэуiр жак-сартады. Қазіргі уақытта зығырды тереңінен ецдеу бойынша жоба жасалган.

Агаш жоцкаларыныц мунай жэне му-найөнімдерін жақсы және тез сіңіретіндігін ескеру қажет, сонымен қатар жоңқа ылғалды жаксы сiцiрeдi, сондыктан оларды су жукпай-тын күйге дейін май қышқылдарымен өңдеу қажет. Түзілген гидрофобты жабынды мұнай сорбенттерінің ұтымды қасиетін қамтамасыз етеді, бірақ аса қысқа мерзімді. Осыған ұқсас шымтезек езiнiц сорбциялык касиeтi бойын-ша ағаш жоңқасынан, тіптен жүннен де асып тYсeдi.

1-кесте. Мунай сорбeнттeрi жэне бeлсeндiрiлгeн кемiр ендiрiсiнiц куныныц багасы

0ндiрiлгeн зат	Шикiзат, мыц т.	0нiм	1 т өнімнің құндылығы, АКШ доллар	Жалпы шығындар, АКШ млн. доллар
Мунай сорбент	60	30	400	12
Бeлсeндiрiлгeн кемiр	60	20	1500	30
Барлыгы				42

Нэтижелерi жэне талцылау

Жогарыда жазылган сорбeнттeрдi кол-дану оларды ластану бeтiнe колмен, механи-калық немесе пневматикалық құрылғылармен енгізуге және мұнаймен қанықтырылған сорбенттерден конгломераттарды жинауға негізделеді. Сорбенттерден мұнайды шығару компрессионды әдістермен (фильтпресстерде, центрифугаларда сығу) немесе термиялық эдiстeрмeн (ауаныц катысынсыз 250-3000С -ге дeйiн сорбeнттeрдi кыздыру жолымен му-найдыц ушкыш фракцияларын айдау) жYргi-зiлeдi. Сорбенттерден мунайды шыгару дэре-жeсi мунайдыц сапасымен, олардагы туткыр-лыгы аз жэне ушкыш фракцияларыныц мел-шерімен анықталады. Компрессионды әдістер арзан, бірақ оларды пайдалану барысында сорбенттердің құрылымы және олардың сыйымдылыгы бузылады, кeйiнгi пайдалану- да сорбенттер Yлкeн регенерацияга ушырай-ды. Бул эдiстeрдi тек сорбцияланатын мате-риалдыц турактылыгын ескере отырып пай-далану қажет. Пайданылған сорбентті рұқсат етшген кокыс орнына тастайды. Оны соны-мен бірге отын брикеттерін жасауда және асфальт коспаларында немесе жабындык ма-териалдарда шайыр коспалары рeтiндe пай-даланады. Отын рeтiндe тек кYлi темен табиги материалдардан органоминералды сор-бeнттeрдi пайдалануга болады. Токсиндi зат-тардыц белiнуi салдарынан ецделген синтети-калык сорбeнттeрдi тек жогары температура-ларда гана жагады.

Осы салада мұнай сорбенттерін алуда табиғи материалдарды (шымтезек, жоңқа, ауылшаруашылығы өнімдерінің қалдықтары) рeагeнтсiз физика - химиялык ецдеу жаца шeшiм болып табылады (кесте 2.)

2-кесте. Әр түрлі мұнай сорбенттерінің сипаттамалары

Сорбент маркасы	Питсорб	Турбоджет	Пауэрсорб	БТК-1	НПМ-3	Сорбойл
Сорбент негізі	Шымтезек	Шымтезек	Тоқылмаған мата	Шым-тезек	Реагентке қаныққан мата	Шымтезек, ағаш жоңқа-лары
Сыртқы түрі	Ұнтақ	Ұнтақ	Орам	Ұнтақ	Күңгірт	Ұнтақ
Тығыздығы, г/см 3	0,16	0,11	-	0,06	-	0,25
Мұнай сыйымдылығы, г/г	4	3,6	12	11	10	8
40С мұнай сыйым- дылығы	1,6	3,6	11,4	10	9,4	8
Суды сіңіруі, г/г	1,64	2,03	0,06	5,21	0,15	0,05
Токсинділігі	Зарарсыз	Зарарсыз	-	Зарар-сыз	Зарар-сыз	Зарарсыз
Құны кг/долл.	7	5,8	-	7	-	2
Пайдаға     асыру тәсілі	Жағу, Көму	3650С жағу	Сығу	Жағу	Регенерация, жағу	Сығу, регенерация
Қаптама	Қап (22 кг)	Қап (30 кг)	Орама (30 кг)	Қап (15 кг)	Орама (10-15 кг)	Қап (15 кг)
Өндіруші ел	Канада	Франция	Франция	Ресей	Ресей	Ресей

Бұл сорбенттердің негізгі артықшылығы экологиялық таза, шикізат базасының көп болуы, жоғары гидрофобтылық және жоғары мұнай сыйымдылық, құнының төменділігі.

Мұнай сорбенттерін қолдану техноло-гиясы басқа белгілі сорбенттерді қолдану технологиясынан айырмашылығы жоқ және қоршаған ортаны мұнай ластаушыларынан тазарту бойынша шаралар кешенінің бөлігі болып табылады.

Сорбенттерді өндіруге және құралдарға аздаған қаржы жұмсалымы Қазақстанның түрлі аймақтарында өндірісті ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

Мұнайөнімдерінің перспективті сор-бенттеріне қарақұмық қауызы (ҚҚ) және кү-ріш қауызы (КҚ) негізіндегі сорбенттер жата-ды. Олардың әсері ауыр мұнай фракцияларын жинауда тиімді (кесте3).

3-кесте. Мұнай ластаушылардан ақаба суларды тазарту дәрежесі.

Ластаушы	о 6 U ю	а щ § ^ О S 3 в и ю g	Ластаушылардың концентрациясы суда, г/л		Тазарту дәрежесі, %
			Тазартуға дейінгі	Тазартудан кейінгі
Мазут М-20	ГС-1	2,5	10	0,0020	99,0
	РС-11	2,5	10	0,0032	99,0
Дизельді отын	ГС-1	2	12	1,1	90,8
	РС-11	2	12	1,6	86,7
Мұнай	ГС-1	1,8	9	0,025	99,0
	РС-11	1,8	9	0,014	99,8

3 кестеде келтірілгендей, ҚҚ және КҚ сорбенттерін қолдану гидросферадан мұнай-өнімдерін жоғары дәрежеде тазартуда мүм-кіндік береді. Бұл сорбенттер территория-лардың экологиялық мәселелерін шешуді қамтамасыз ететін және экономиялық тиімді тәсілдермен қоршаған ортаны талапқа сай күйге дейін жеткізетін қолайлы жағдай жа-сайтын күрделі экологиялық-экономикалық аймақтың ресурстүзетін компоненттері болып табылады. Мұнай сорбенттері өндірісі үшін ең тиімдісі табиғи органикалық шикізат пен

өсімдіктекті өндірістің қалдықтары [3]. Олар экожүйенің органикалық бөлігі. Сондықтан, олардың негізіндегі сорбенттер экологиялық талаптарға сәйкес. Кейбір осы сорбенттердің статистикалық сыйымдылығы мұнай және мұнайөнімдері бойынша 4 және 5 кестелерде келтірілген. Жоғарыда келтірілген мұнай сор-бенттерінен басқа су бетінің мұнай және мұ-найөнімдерін жою үшін гидролизденген лигнин негізіндегі сорбенттің пайдаланылатыны белгілі [4]. Гидролизденген лигнин ағаш сү-ректерін гидролиздеудегі ірі тонналы қалдық.

Белгілі сорбенттің мөлшерін бірдей қоршау ішіндегі мұнай және мұнайөнімдерінің табы-на жібереді. Мұнайды сорбциялау үдерісі нә-тижесінде ұзақтығы қабықтың қалыңдығына тәуелді паста тәрізді қоспа түзіледі. Бұл қос- паны механикалық тәсілмен немесе қолайлы шығару орнына су бетімен тасымалдаумен жинауға немесе ластауды болдырмай үшін жағажайдан ығыстыруға болады.

4-кесте. Мұнай өнімдері бойынша кейбір табиғи және өнеркәсіптік материалдардың статистикалық сыйымдылығы, кг/кг

Сорбент	Статистикалық сыйымдылығы, кг/кг
Балшық	0,76-1,59
Кварцты құм	0,3
Перлит және вермикулит	5-7
Ағаш жаңқасы, жоңқасы	2-3
Минералды мақта	7,85
Жанартау шынысы	5,25
Жартылай жүнді қалдық	12,9
Лавсан	8,3
Престелмеген капрон	8,92
Полипропилен (талшық)	6,13
Капрон	1,88
Нитрон	6,13
Түйіршіктелген шымтезек	1,27
Шымтезек	5,2
Табиғи цеолит	0,5
Гуминді қоңыр көмір	0,8-1,2

5-кесте. Арнайы технологиялар бойынша әр түрлі шикізаттардан алынған мұнай сорбенттері бойынша статистикалық сыйымдылық

Сорбент	Статистикалық сыйымдылық, кг/кг
Ағаш жоңқалары	4,5-8,5
Түскен жапырақтар	8-9
Шөптерді қайта өңдеу қалдықтары	4-6,5
Шымтезек	8-10
Күріш қауызы	6-10
Мақта қалдықтары	6-30
Кендір талшығы	10-13
Күнбағыс қауызы	6-8
Макулатура	8-9,5
Жүгері собығы (қалдығы)	5-7

Қорытынды

Мұнай сорбенттерін алу үшін шикізат көздерін таңдауда ауылшаруашылығы да-қылдарының қалдықтарын шексіз қайта өң-деу қажет. Мұнаймен ластаушылардан ақаба суларды сорбциялық тазарту әдістеріне жа-салған талдаулар осы үдерісте табиғи целло-лозалы шикізаттардан алынған: ағаш жоңқа-лары, күрішті, мақтаны, зығырды, күнбағыс-ты және басқа да ауылшаруашылығы дақыл-дарын қайта өңдеу қалдықтары, көміртекті сорбенттерді перспективті пайдалануға бола-тындығын көрсетеді.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. -М.: БИНОМ, 2010. -270 с.

• 2.    Агабеков В.Е., Косяков В.К. Нефть и газ. Технологии и продукты переработки. -Ростов-на-Дону: «Феникс», 2014. -455 с.

• 3.    Щепакин М.Б., Гафаров Г.И., Мишулин Г.М., Исрафилов И.Х. Эколого-технологический комплекс для очистки гидросферы от нефти и нефтепродуктов. //Экология и промышленность России. - ноябрь, 2000. - С. 41-44.

• 4.    Химия нефти и газа: учеб.пособие для вузов/А.И.Богомолов, А.А.Гейле, В.В.Громова и др.; под ред. В.А.Проскурякова, А.Е.Драбкина. -3-еизд.-СПБ.:Химия, 1995. -448 с.