معرفی روش های بازیافت و دفع لجن های نفتی

صنایع پالایش نفت مقادیر نسبتا زیادی زباله از منابع مختلف از جمله فاضلاب، کف مخازن، مواد جامد امولسیونی تفاله نفت و لجن های مختلف از جداسازی نفت، آب و جامد تولید می کنند. ته نشین شدن ماسه، زنگ زدگی و بخش های سنگین نفت خام منجر به از دست رفتن آب فاضلاب در مخازن ذخیره سازی نفت خام پالایشگاه می شود و در نهایت می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در پالایشگاه با ورود لجن یا اسلج به کارخانه شود. این می تواند باعث خروجی کمتر از حد مطلوب نفت خام و رسوب مبدل های حرارتی شود. از آنجایی که لجن قبلا در مکان‌های دفن زباله و تالاب‌ها دفع می‌شد، هیدروکربن‌های با ارزش از بین رفته‌اند که پیامدهای زیست‌محیطی و مالی دارد. از آنجایی که روش دفع لجن های نفتی به طور گسترده ای غیرقابل قبول می شود، راه حل های جایگزین برای بازیافت اسلج های نفتی و استفاده مجدد از آن ها ضروری است. در این مقاله به بررسی روش های دفع و تصفیه لجن های نفتی، می پردازیم.

لجن یا اسلج نفتی چیست؟

در تولید و اکتشاف نفت، پسماندهایی تولید می شود که شامل سیال حفاری، فاضلاب نفتی، لجن تصفیه خانه پساب نفتی و لجن کف مخزن می شود. یک پالایشگاه نفت با ظرفیت تولید 105000 بشکه در روز تقریبا 50 تن لجن نفتی در سال تولید می کند. بقایای یافت شده در پایه مخزن و سایر تأسیسات ذخیره سازی عموما لجن نامیده می شود. برای مخازن ذخیره نفت خام، این نوع لجن که در پایه آن یافت می شود از هیدروکربن ها، آسفالتین ها، پارافین، آب و جامدات معدنی مانند ماسه، سولفیدهای آهن و اکسیدهای آهن تشکیل شده است.

لجن نفتی چگونه تشکیل می شود؟

هیدروکربن جزء اصلی لجن نفتی است و زمانی تشکیل می شود که خواص نفت خام در نتیجه تغییرات شرایط خارجی تغییر کند. تشکیل لجن نفتی معمولا به دلیل سرد شدن در زیر نقطه ابری، تبخیر انتهای نور، مخلوط شدن با مواد ناسازگار و ورود آب برای تشکیل امولسیون ایجاد می شود. ترکیب عنصری لجن نفتی عبارت است از نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهن، مس، کلسیم، منیزیم، کادمیوم، فسفات، کروم، روی، سدیم و سرب.

⇐مقالات مرتبط⇒

♣ شیرین سازی مشتقات نفت و گاز

♣ گوگردزدایی فرآورده های نفتی در صنعت پتروشیمی

♣ بایوساید ها در صنعت نفت و گاز و کاربردهای آن

ضرورت بازیافت اسلج های نفتی و مخاطرات محیط زیستی آن ها

لجن نفتی خام یک مشکل همیشگی است که منجر به اثرات خورنده و کاهش ظرفیت ذخیره سازی نفت می شود. اثر اقتصادی شامل هزینه حذف و دفع لجن است، که در آن هزینه بیشتر، هزینه دفع مواد ناسازگار با محیط زیست است. در صورت عدم دفع لجن های نفتی، مخاطرات لجن های نفتی به شرح زیر است:

• این آلاینده‌ها شامل هیدروکربن‌های نفتی، مانند هیدروکربن‌های آلیفاتیک و هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای هستند. هر مخزن ذخیره سازی، لجن را در طول زمان جمع می کند، اما مخزن ذخیره سازی نفت مشکلات بزرگتری در مکان های تولید ایجاد می کند.
• دفع نادرست لجن نفتی به محیط زیست، تهدید بزرگی از جمله تغییرات قابل توجه در خواص شیمیایی و فیزیکی خاک های اطراف و در نتیجه تغییرات مورفولوژیکی ایجاد می کند.
• کمبود عناصر غذایی و توقف رشد در پوشش گیاهی خاک های پذیرنده
• ویسکوزیته بالای لجن، آن را در منافذ خاک تثبیت می کند و منجر به پوشش پیوسته ایرفویل زمین می شود.
• کاهش رطوبت، هدایت هیدرولیکی و قدرت ترشوندگی خاک در حضور لجن نفتی توصیف شده است.
• عناصری با وزن مولکولی بالا مشاهده شده اند که پوسته های آبگریز را تشکیل می دهند و بنابراین دسترسی آب و تبادل آب-هوا در خاک را کاهش می دهند.
• درمان ناکارآمد و دفع نادرست نفت در محیط یک نگرانی عمده برای سلامتی است، زیرا حاوی هیدروکربن های نفتی است که برای انسان و حیوانات، ژنوتوکسیک هستند.
• هیدروکربن های نفتی می توانند نیمرخ خاک را به داخل آب های زیرزمینی نفوذ کنند و تهدیدی جدی برای سیستم های آبی ایجاد کنند.
• وجود هیدروکربن های نفتی در خاک تنوع میکروارگانیسم های خاک را کاهش می دهد.
• ترکیب لجن نفتی شامل کنسانتره سنگین هیدروکربن های نفتی است. بیشتر این اجزا به دلیل پیوندهای مولکولی محکم، وزن مولکولی سنگین، آبگریزی و حلالیت کم در آب، مقاوم هستند.

روش های تصفیه لجن های نفتی

برخی از روش‌های مورد استفاده در بازیافت اسلج های نفتی عبارتند از: استخراج با حلال، عملیات سانتریفیوژ، بازیافت نفت افزایش یافته با سورفکتانت (EOR)، تصفیه یخ زدگی و مذاب، تجزیه در اثر حرارت (پیرولیز)، تابش مایکروویو، روش الکترومغناطیسی، تابش اولتراسونیک و شناورسازی کف.

در اکثر روش های تصفیه لجن های نفتی، از سه مرحله تکنیک مدیریت پسماند استفاده می شود:
1) کاهش تولید لجن نفتی با استفاده از فناوری ها
2) بازیافت نفت از لجن نفتی
3) دفع از لجن نفتی غیرقابل بازیافت
مرحله اول به جلوگیری و کاهش تولید لجن نفتی کمک می کند، در حالی که دو مرحله دیگر بر تصفیه لجن های نفتی خام تمرکز دارند.

روش های دفع لجن های نفتی

روش‌های دفع لجن های نفتی پس از بازیافت همه نفت مفید و هیدروکربن‌ها اعمال می‌شود. از جمله روش های مختلف مورد استفاده عبارتند از: سوزاندن، اکسیداسیون، انجماد/ تثبیت و تجزیه زیستی.

1) سوزاندن برای دفع لجن های نفتی:

فرآیندی است که طی آن لجن زباله های صنعت نفت در حضور هوای فراوان و سوخت کمکی احتراق، کامل می شود. دو نوع اصلی زباله سوز مورد استفاده عبارتند از: کوره دوار و بستر سیال. بستر سیال در تصفیه لجن با کیفیت پایین بهترین است، زیرا دارای راندمان اختلاط بالا، انعطاف پذیری سوخت، انتشار آلاینده کم و راندمان احتراق بالا است.

2) فرآیند تثبیت/ انجماد برای دفع لجن های نفتی:

تثبیت/ انجماد، فرآیندی برای کپسوله کردن یا آب بندی زباله ها با استفاده از بایندر است. تنها با هدف جلوگیری از شسته شدن زباله به محیط، چه از طریق وسایل فیزیکی یا شیمیایی و هم برای تبدیل محصولات به مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست. فرآیند تثبیت/ انجماد زباله های خطرناک سیمان شامل سه مرحله عمده است:

• اصلاح آلاینده های شیمیایی: که شامل فعل و انفعالات شیمیایی بین محصولات هیدراتاسیون سیمان و خود آلاینده ها می شود.
• جذب فیزیکی آلاینده های موجود در سطح محصولات هیدراته سیمان ها.
• کپسوله کردن ضایعات یا خاک آلوده (نفوذپذیری کم خمیرهای سخت شده)

3) فرآیند اکسیداسیون برای دفع لجن های نفتی:

تصفیه اکسیداسیون، یک فرآیند تخریب آلاینده های آلی با استفاده از مواد شیمیایی و سایر عوامل اکسیداسیون است. در فرآیند اکسیداسیون عوامل واکنشی وارد لجن نفتی می شوند و ترکیب آلی موجود در لجن نفتی به دی اکسید کربن و آب یا به مواد غیر خطرناک اکسید می شود.

• از معرف های اکسیداسیون مختلفی در این فرآیند برای تصفیه لجن های نفتی مانند فنتون، معرف، هیپوکلریت، ازن، تابش اولتراسونیک، پرمنگنات و پرسولفات استفاده شده است. استفاده از تابش اولتراسونیک بر روی فرآیند اکسیداسیون لجن نفتی نیز موثر بوده است.
• در طی فرآیند فراصوت که شامل استفاده از انرژی صوتی برای هم زدن ذرات در نمونه لجن نفتی است، رادیکال های واسطه ای مانند هیدروژن، هیدروکسیل، هیدروپراکسیل و پراکسید هیدروژن تولید می شود که تجزیه هیدروکربن های پیچیده به هیدروکربن های ساده با حلالیت بالا را افزایش می دهد.
• فرآیند تصفیه اکسیداسیون را می توان در مدت زمان نسبتا کوتاهی بر روی لجن نفتی انجام داد و می تواند سازگار با محیط زیست باشد (به عنوان مثال بارگذاری آلاینده، تغییر دما و وجود مواد بیوتوکسیک و غیره) و محصولات نهایی زیست تخریب پذیر هستند.

4) پالایش زیستی برای دفع لجن های نفتی:

استفاده از میکروارگانیسم‌ها در تجزیه زیستی و حذف آلاینده‌های محیطی برای تصفیه زمین، بیوپیل یا کمپوست زیستی و دوغاب زیستی استفاده شده است.

• تصفیه زمین: تصفیه زمین کشاورزی عبارت است از تخریب بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی آلاینده های لجن نفتی از طریق مخلوط کردن آن با خاک. تصفیه زمین به دلیل هزینه کم، مصرف انرژی پایین، پتانسیل پذیرش حجم زیادی از لجن و نیاز به روش عملیاتی ساده، نسبت به سایر روش های دفع ارجحیت دارد.
• بیوپیلBio pill: روش بازیافت اسلج های نفتی است که در آن پسماندهای نفتی به انبوهی برای تخریب از طریق میکروارگانیسم‌های بومی یا خارجی تبدیل می‌شوند. این فن آوری تصفیه می تواند جایگزین تصفیه زمین شود که به زمین های وسیعی نیاز دارد. این فناوری زمانی که مواد آلی برای بهبود کارایی آن اضافه می شود، کمپوست نامیده می شود.
• روش دوغاب زیستی: این روش تصفیه لجن های نفتی، شامل مخلوطی از جامدات مرتبط با لجن و آب است، آلاینده‌ها در فاز آبی حل می‌شوند، جایی که آلاینده‌های محلول در مقادیر زیادی به دست می‌آیند. تخریب میکروبی آلاینده ها باعث کاهش سمیت یا تبدیل محصول نهایی به دی اکسید کربن و آب می شود.

کلام آخر:

در صنعت نفت نمی توان از تولید لجن های نفتی اجتناب کرد و این امر به دلیل ماهیت خطرناک آن یک چالش جهانی در تصفیه و مدیریت آن است. از سوی دیگر، روش های دفع لجن های نفتی عموما به درستی انجام نمی شود. برخی از روش‌ها در بازیافت اسلج های نفتی بسیار خوب هستند، اما با هزینه عملیات بالا همراه هستند و کاربرد آنها در مقیاس وسیع ممکن است محدود باشد. با این حال، زمان بسیار طولانی برای تصفیه لجن های نفتی نیاز است و همچنین ممکن است به یک زمین بزرگ نیاز داشته باشد. اما با استفاده از روش های صحیح و استفاده از مواد زیست تخریب پذیر، می توان این عملیات را با کم ترین هزینه ی مالی و محیط زیستی، انجام داد.