Разработка оборудования и процесса замораживания нефтяных загрязнений грунта с использованием жидкого азота

• Автор: Орловский, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Анализ информационного материала по проблеме очистки от нефтяных загрязнений различных природных сред
1.1. Состояние вопроса
1.2. Способы и устройства очистки грунта от нефтяных загрязнений
1.3. Способы и устройства очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений
1.4. Использование жидкого азота при пожаротушении
1.5. Использование жидкого азота для холодильной обработки пищевых продуктов
1.6. Результаты анализа информационного материала
Глава 2. Разработка установки для замораживания жидким азотом поверхности грунта, загрязненного нефтью
2.1. Состояние вопроса
2.2. Установка для криогенного замораживания нефтяных загрязнений грунта
2.3. Основные результаты 2-ой главы работы
Г лава 3. Научные основы процесса замораживания нефтяных загрязнений с использованием криогенной установки
3.1. Анализ аналитических исследований процесса замораживания
3.2. Этапы организации процесса замораживания нефтяных загрязнений с использованием криогенного модуля
3.3. Теплофизические характеристики нефтяных загрязнений и исходные параметры процесса замораживания
3.4. Аналитические модели расчета продолжительности замораживания нефтяных загрязнений грунта
3.5. Аналитическое определение коэффициента теплоотдачи
3.6. Результаты аналитических расчетов продолжительности замораживания нефтяных загрязнений с использованием криогенного модуля
3.7. Основные результаты 3-ей главы работы
Глава 4. Экспериментальные исследования процесса замораживания нефтяных загрязнений жидким азотом
4.1. Состояние вопроса
4.2. Опытная установка замораживания жидким азотом нефтя-
ных загрязнений
4.3. Методика проведения экспериментальных исследований
4.4. Результаты экспериментальных исследований
4.5. Проверка адекватности аналитических моделей
4.6. Исследование процесса размораживания предварительно замороженных нефтяных загрязнений
4.7. Основные результаты 4-ой главы работы
Глава 5. Практическая реализация результатов исследований
5.1. Разработка технологической линии криогенной обработки загрязненного нефтью грунта
5.2. Определение расходных характеристик азота для работы модуля криогенной установки
5.2.1. Состояние вопроса
5.2.2. Определение теплопритоков в модуль аппарата
5.2.3. Определение расходных характеристик жидкого азота
5.3. Экономическая и экологическая оценка установки для замораживания нефтяных загрязнений жидким азотом
5.3.1. Затраты на криогенный метод очистки загрязненного нефтью грунта
5.3.2. Расчет платы за ущерб от загрязнения земель разливом нефти
5.4. Испытания опытной установки для замораживания нефтяных загрязнений жидким азотом
5.5. Основные результаты 5-ой главы работы
Основные результаты работы и выводы
Список использованной литературы
Приложения,

Введение
Важной задачей в проблеме очистки различных природных сред от техногенных загрязнений является сбор нефти и нефтепродуктов, загрязняющих грунт в результате аварийного их разлива из емкостей при транспортировке, в процессе добычи или переработки. Угроза подобных происшествий существует на нефтеперерабатывающих заводах, вышках, нефтепроводах.
В отечественной практике для удаления нефтяных загрязнений из различных природных сред, в основном, используются следующие способы: химический с помощью поверхностно активного вещества -абсорбента; механический - скребками различной конфигурации; путем выжигания.
Основными недостатками данных способов являются: значительная трудоемкость, дороговизна, невысокая эффективность и ограниченность применения каждого отдельного способа в связи с различными физико-химическими свойствами загрязняющих жидкостей. В случае использования третьего способа - выжигания, необходим строгий контроль распространения огня, т. к. огонь губителен для флоры и фауны не только в выжигаемой зоне, но и в ее окрестностях.
В этом плане перспективен криогенный способ на базе жидкого азота, предусматривающий быстрое замораживание загрязненного слоя с последующей его утилизацией. Преимуществами данного способа являются: экологическая безопасность; значительное повышение эффективности процесса очистки; создание взрывобезопасной атмосферы над местом разлива, образованной газообразным азотом в результате испарения жидкого криоагента.
Кроме того, устройства, использующие криогенный способ, компактны, просты в эксплуатации и позволяют создать мобильную сис-

Глава 2. Разработка установки для замораживания жидким азотом поверхности грунта, загрязненного нефтью
2.1. Состояние вопроса
Анализ представленного патентного материала, обзор которого проведен в главе 1 данной диссертационной работы, показывает перспективность криогенного способа замораживания нефтяных загрязнений грунта. В России более 1200 промышленных предприятий от Уссурийска до Калининграда занимается производством жидкого азота. Повсеместная доступность криопродуктов - дополнительный аргумент в пользу развития отраслей российской промышленности, использующих криогенные технологии.
Однако в силу отсутствия исследований процесса замораживания нефтяных загрязнений жидким азотом, криогенный способ для ликвидации таких загрязнений в настоящее время в отечественной практике не используется.
При этом имеются ряд отечественных и зарубежных патентов, предназначенных для реализации данного способа. В этом плане представляют интерес следующие разработки.
Известно устройство для криогенного замораживания нефтяных загрязнений посредством массива трубок, вводимых одним концом внутрь загрязненного грунта [92]. Вторым концом они подсоединены, с помощью трубопроводов, к резервуару с криоагентом. Благодаря своей пористости, грунт позволяет подаваемому в него криоагенту распространяться подо всей площадью загрязнения. Промороженный грунт начинает отбирать теплоту у разлитого по нему нефтяного загрязнения. Процесс обработки завершается после того, как происходит полная кристаллизация нефтяного разлива.
В патенте РФ [63] предложено устройство для локализации и ликвидации последствий аварийных разливов нефти, представляющее