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:
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