Разработка электрохимической технологии и лабораторного оборудования доочистки отработанных буровых растворов электрохимическим способом

Главная » Литература » Тезисы » Разработка электрохимической технологии и лабораторного оборудования доочистки отработанных буровых растворов электрохимическим способом
Автор: Куприна Е.Э., Бобылев В.С., Наумов И.А.

АО «Гипрорыбфлот, Санкт-Петербург

Для доочистки отработанных буровых растворов после стадии их грубой очистки применение стандартных процессов, таких как коагуляция, окисление и мембранные процессы не позволяет получить сбросные растворы приемлемого уровня очистки. Для отделения от буровых растворов нефтепродуктов, минеральных примесей, поверхностно активных веществ (ПАВ) и других органических веществ на стадии глубокой очистки используются электрокоагуляция, адсорбция, ультрафильтрация, нанофильтрация [1]. Наиболее популярными методами переработки являются обратный осмос и ультрафильтрация [2], [3]. Однако применение этих процессов предъявляет существенные требования к подготовке растворов. Предварительная обработка растворов для их осветления, удаления избыточных макрокомпонентов может осуществляться с помощью сепарации,  флотации, коагуляции, фильтрации, ионообменной сорбции и др. В настоящий момент разрабатываются альтернативные методы подготовки растворов – электрокоагуляция [4], микробиологическое разложение [5] и очистка с помощью экстракции сверхкритическим углекислым газом. Для проведения электрохимической обработки бурового раствора были разработаны несколько типов электролизных ячеек бездиафрагменного типа, принцип действия которых содержал ноу-хау, и заключался в разрушении устойчивой системы коллоидная нефть-ПАВ-минеральные примеси путем нейтрализации их заряда,  активном окислении на аноде с развитой  и постоянно обновляющейся в процессе электролиза поверхностью. Кроме того на аноде осуществлялся синтез биоцида для обеззараживания раствора, а  минеральные примеси удалялись с потоком пены под вакуумом.  В качестве материала анода использовался графитовый бой с предприятий электрохимического профиля, дополнительно измельченный до размера частиц не более 50*50*50 мм. Токоподводом служила шина из  графита, материалом катода служила нержавеющая сталь марки  Ст.3.    Были созданы 2 типа конструкции электролизеров, представленные на Рис.1.,2  и  изготовлена лабораторная установка, имитирующая опытно-промышленную установку, включающую электролизный блок, нуч-фильтр и монтежю.

Рис.1. Лабораторная электрохимическая установка конструкции № 1, имитирующая блок электрохимической  обработки создаваемой  опытно-промышленной установки.

Рис.2.  Лабораторная установка конструкции № 2.

Обработку отработанного и механически очищенного бурового раствора проводили путем его прокачивания через электролизную ячейку при различных электрохимических параметрах и с разным расходом в следующих условиях:

  • расход 1000, 700 и 300 мл/мин (объем раствора 10л );
  • Ток: 30А, 25А, 20 А;
  • Напряжение: 20В,15В,10В;

Образующаяся над электродным пространством пена  с минеральными микропримесями в электролизере конструкции № 1 Рис. 1 периодически удалялась в монтежю под вакуумом. Также часть раствора была дополнительно очищена от минеральных примесей, путем пропускания через нуч-фильтр под вакуумом от водоструйного насоса. Установлено, что при электрохимической обработке окисляется в 2,5 раза больше органического вещества при меньшем расходе гипохлорита, чем при обработке химическим реагентом гипохлоритом натрия, что свидетельствует о наличии прямого окисления органики на аноде, что и было целью предлагаемого метода очистки.              Также показано, что при увеличении скорости протока в электролизере увеличиваются эффективность очистки по нефтепродуктам в 2 раза  и концентрация активного хлора  при снижении энергозатрат на 48%, что обусловлено гидродинамическими факторами и обновлением окислительной поверхности графитовой крошки.

Литература

  1. Ягафарова Г.Г., Барахнина В.Б. Утилизация экологически опасных буровых отходов.Нефтегазовое дело. 2006. № 2, C. 48–61.
  2. Santos M.R.G. et al. The application of electrochemical technology to the remediation of oily wastewater. Chemosphere. Elsevier, 2006. Vol. 64, № 3. P. 393–399.
  3. Santos I.D., Dezotti M., Dutra A.J.B. Electrochemical treatment of effluents from petroleum industry using a Ti/RuO2 anode. Chem. Eng. J. Elsevier B.V., 2013. Vol. 226. P. 293–299.
  4. Yavuz Y., Koparal A.S., Ö?ütveren Ü.B. Treatment of petroleum refinery wastewater by electrochemical methods. Desalination. Elsevier, 2010.Vol. 258, № 1. P. 201–205.
  5. Патин С А. Нефть и экология континентального шельфа = Oilandcontinentalshelfecology. М: Изд-во ВНИРО, 2001. P. 247.