Сибирские ученые предложили экологичный способ утилизации отходов нефтедобычи

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Института теплофизики им. С.С Кутателадзе СО РАН разработали способ утилизации отходов нефтяных предприятий с помощью «горючего» льда. Новый способ позволяет использовать полученную экологически чистую тепловую энергию для отопления.

В процессе добычи, переработки и транспортировки нефти образуется большое количество отходов. Они представляют угрозу для окружающей среды и здоровья человека, поскольку содержат углеводороды, тяжелые металлы и летучие органические соединения. На сегодняшний день существует несколько способов переработки таких отходов. Самыми популярными считаются сжигание, отверждение, окислительная и биологическая обработка. Однако каждый из них имеет ряд ограничений и недостатков — высокая стоимость, необходимость специального коррозионностойкого оборудования, риск утечек и многое другое.

Авторы разработали математическую модель, а затем собрали на ее основе экспериментальную установку, которая может сжигать нефтесодержащие отходы совместно с гидратным газом. Это газ, полученный в ходе регазификации газовых гидратов — соединений газа в ледяной и водной оболочке, которые также называют «горючим» льдом. Разработанная система учитывает стабильность, температуру и угол пламени, а также размеры подаваемых в камеру сгорания частиц. Это позволяет оценивать и в дальнейшем настраивать эффективность утилизации нефтяных отходов.

«Новую методику мы апробировали на утилизации типичного нефтяного шлама. Результаты экспериментальных исследований показали, что для эффективной работы системы необходимо до 0,5 кг/ч гидратного газа и около 12 кг/ч нефтяного шлама. Газовые гидраты при этом повышают эффективность сгорания нефтесодержащего шлама на 3 %», — рассказал один из авторов исследования, заведующий лабораторией тепломассопереноса ТПУ Павел Стрижак.

Ученые отмечают, что водяной пар, содержащийся в газовом гидрате, при сжигании снижает вредные выбросы. Так, концентрация оксида серы снизилась на 5 % (в 8,5 раза меньше, чем при других методах), угарного газа — на 11 % (в 7,8 раза меньше), оксида азота — на 15 %. Побочный продукт — чистая вода, пригодная для бытовых и промышленных нужд.

Также авторы рассчитали параметры системы, позволяющей использовать тепловую энергию, вырабатываемую в процессе утилизации отходов, в системах отопления. Они смоделировали системы отопления для отдаленных населенных пунктов с суровыми климатическими условиями (до -30 °C) и населением 150, 700 и 2 500 человек.

«Наша модель утилизации отходов одновременно может давать экологически чистую тепловую энергию. При этом дополнительные затраты на работу такой системы не нужны. Это решение особенно актуально для отдаленных районов и на нефтегазовых месторождениях, поскольку позволяет полностью эффективно замкнуть производственный цикл и самообеспечивать такой населенный пункт», — добавил Павел Стрижак.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации