Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий Вас вопрос.

Технология биоцидной обработки MOL®Clean - современный метод борьбы с биообрастанием оборудования

Одна из основных проблем, возникающих при эксплуатации оборотных систем водоснабжения нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий - биологическое обрастание внутренних поверхностей подводящих трубопроводов, фильтров, теплообменников и т.д. Биологические обрастания представляют собой совокупность различных микроорганизмов (бактерии, грибы, амёбы, легионеллы и т.д.), которые проникают в систему как с подпиточной водой, так и из воздуха при прохождении воды через градирни.

Микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности образуют на внутренних поверхностях оборудования липкую клейкую пленку слизи, которая снижает теплопередачу, уменьшая эффективность работы оборудования; способствует питтинговой коррозии под пленкой; препятствует действию ингибиторов коррозии и солеотложения. Так, например, пленка толщиной 250 мкм может снизить теплопередачу до 25%. В биоплёнках микроорганизмы питаются, защищаются (от биоцидов, колебаний рН и т.д.) и размножаются.

Биообрастание- это главный источник и основа микробиологической жизни в водных системах: 98-99% микроорганизмов живут в биообрастаниях. Непосредственно же в воде содержится только 1-2% общего количества микроорганизмов, имеющихся в системе. Нет биообрастания - нет основы для интенсивного размножения микробиологии в воде. Из этого следует, что "классический" подход к борьбе с биообрастаниями, т.е. обеззараживание воды с применением биоцидов, может действовать только в том случае, если биоциды в состоянии отщеплять и в дальнейшем препятствовать развитию биопленок (диспергаторы, ПАВ и т.п.). Обеззараживание воды с помощью классических биоцидов (хлор, бром, гипохлорит и др.) с уничтожением максимум 1-2% общей микробиологии в водной системе не решает вопрос борьбы с биоплёнками.

В нефтеперерабатывающей промышленности есть ещё один серьезный усложняющий фактор для борьбы с биоплёнками - это содержание нефтепродуктов в водной системе. Самое распространённое средство борьбы с биообрастанием - обработка воды гипсхлоритом натрия или хлор/бром-органическими соединениями.

В условиях присутствия нефтепродуктов эти реагенты существенно теряют свою эффективность. Значительные их доли нейтрализуются в реакции с нефтепродуктами или экстрагируются из водной фазы в органическую. Особенно это важно при аварийном попадании нефтепродуктов или других органических соединений в водную систему, когда требуется обеспечить очень сильную ударную дозировку вышеуказанных реагентов, чтобы поддерживать или восстанавливать определенный (заданный) уровень обеззараживания. Но в любом случае это сопровождается большими экономическими и экологическими потерями, прежде всего, по расходу реагентов, увеличению скорости коррозии и затратам на очистку оборотной воды от нефтепродуктов.

С 2008 года научно-производственной компанией Аqua-mol GmbH (Германия) предложен и внедрен на ряде российских предприятий, в том числе нефтеперерабатывающих и химических, принципиально новый метод борьбы с биообрастаниями - технология MOL®Clean.

Существенное отличие этой технологии состоит в том, что она позволяет при использовании одного реагента в присутствии специального металлического катализатора удалить не только уже имеющиеся отложения, но и препятствовать их возникновению, т.е. постепенно производить полную очистку теплообменного оборудования в процессе эксплуатации без его остановки. Это существенно влияет на экономическую эффективность процессов нефтепереработки.

Основы предложенного метода заключаются в следующем. В поток охлаждающей воды помещается ячейка со специальным металлическим нерасходуемым катализатором, куда порционно дозируется реагент MOL® aktiv ЕЗО (в состав входит перекись водорода) в зависимости от наличия определённого количества определённого вида бактерий.

При взаимодействии с катализатором молекулы Н2О2 за счёт перехода электронов активируются, а сама поверхность катализатора приобретает положительный заряд. Имеющие слабый отрицательный заряд клетки микроорганизмов в течение очень короткого времени (до секунды) притягиваются к поверхности катализатора, где под воздействием активных высокореакционноспособных молекул Н2О2 клеточные мембраны микроорганизмов разрушаются, вследствие чего клетки микроорганизмов полностью деструктурируются и частично окисляются.

В результате этих реакций в воде образуются вещества, подобные поверхностно-активным веществам (ПАВ) биологического происхождения (биоПАВ), так называемые "биотензиды".

Биотензиды, в отличие от синтетических ПАВ (СПАВ), нетоксичны, проявляют свою активность только на поверхности раздела фаз жидкость/твёрдое тело и малоактивны на разделе фаз жидкость/газ, т.е. не образуют пены и, главное, по своей структуре очень схожи с мембранами клеток микроорганизмов, поскольку являются продуктами их частичного распада.

Процесс происходит по схеме, представленной на рис. 1.

Рис. 1. Механизм технологии MOL®Clean
Рис. 1. Механизм технологии MOL®Clean

Продвигаясь с потоком воды, биотензиды отщепляют соединенные с металлической поверхностью слои биоотложений (рис. 2), что вызывает гибель внутренней анаэробной части биослоя с постепенным их отщеплением. Таким образом, происходит полная очистка поверхности оборудования и трубопроводов.

Рис. 2. Механизм образования и действия биотензидов
Рис. 2. Механизм образования и действия биотензидов

На рис. 3 представлен пример использования технологии MOL®Clean на НПЗ.

Рис. 3. Область орошения градирни в обычном режиме работы (до очистки) и после очистки по технологии MOL®Clean
Рис. 3. Область орошения градирни в обычном режиме работы (до очистки) и после очистки по технологии MOL®Clean

Полное разложение биомассы также особенно интересно для процессов обратного осмоса. В отличие от других альтернативных технологий (классические биоциды, ультрафиолетовый свет), в процессе MOL®Clean возникающие биотензиды проходят микрофильтрацию и действуют прямо на поверхностях мембран. Там они разлагают биоплёнки и, тем самым, увеличивают проходимость мембран.

Эффект разложения микробиологических частей Micrococcus luteus и Escherischia coli показан на фотографиях (рис. 4).

Рис. 4. Micrococcus luteus и Escherischia coli без обработки и после обработки по технологии MOL®Clean
Рис. 4. Micrococcus luteus и Escherischia coli без обработки и после обработки по технологии MOL®Clean

Результаты и замечания по технологии MOL®CLEAN, внедрённой на объектах Казани и Перми

ПОКАЗАТЕЛЬ ОАО "Казаньоргсинтез", насосная станция 2051
ООО "ЛУКОЙЛ -Пермнефтеоргсинтез", БОВ-6
ТЕХНОЛОГИЯ
ВОДООБРАБОТКИ
Обеззараживание MOL®Clean; ингибиторная система от Aqua-mol GmbH (MOL®stabilТ404) Обеззараживание MOL®Clean; ингибиторная система от GE Water Technologies
ОСОБЕННОСТИ
Наличие нефтеотделителя на конце оборотного цикла
ПОДПИТОЧНАЯ
ВОДА
Речная, подготовленная, хлорированная Речная и вторичного применения (очищенные стоки)
ОБЪЕМ ОБОРОТНОЙ
ВОДЫ, тыс м3
10 12
ОБЪЕМ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ
ВОДЫ, тыс м3

9 2,8
КОЭФФИЦИЕНТ
УПАРИВАНИЯ
1,5-2,5 1,1-1,2
ОБРАБОТКА ВОДЫ
ДО MOL®CLEAN
Полифосфат Гипохлорит натрия
Ингибиторы GE Water Technologies
НАЧАЛО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
MOL®CLEAN
Апрель, 2008 года Ноябрь, 2009 года
РАСХОД РЕАГЕНТОВ, т/год
MOL®aktiv Е30
MOL®stabilТ404
3
1,5
2,75 (вместо 36 т гипохлорита натрия)

В системах оборотного водоснабжения, особенно на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, технология MOL®Clean имеет следующие основные преимущества:

  • эффективное обеззараживание водных оборотных систем и полная очистка поверхностей (градирни, теплообменники, трубы и т.д.) от существующих биопленок без применения ядовитых веществ при использовании металлического (наноструктурированный Cr-Ni-Fe сплав) нерасходуемого катализатора и одного реагента на основе раствора перекиси водорода (единственный расходный материал);
  • технология работает полностью без внесения солей, токсичных галогенов и их производных;
  • высокая эффективность, независимо от величины рН водной системы;
  • эффективное обеззараживание, даже при наличии значительных количеств нефтепродуктов в воде;
  • реагент не расходуется в реакциях с нефтепродуктами; он селективно воздействует на микроорганизмы;
  • экологически безупречная технология (отсутствие галоген-органики, солей в стоках, последствий и вреда для флоры и фауны);
  • снижение скорости коррозии в системах;
  • снижение возникновения шлама в обрабатываемых системах;
  • совместимость со всеми известными на российском рынке технологиями по ингибированию коррозии и солеотложения (GE Water Techпologies, Nalco, Jurby и др.), в то же время по желанию клиента может быть применён высокоэффективный ингибитор коррозии MOL®stabilТ404;
  • минимум 5 лет гарантии на активность катализатора при соблюдении рекомендаций;
  • для подготовки воды обратного осмоса технология MOL®Clean - единственная в настоящее время известная промышленная технология, которая значительно компенсирует забивку мембран без дополнительной обработки химическими реагентами.

Все применяемые по технологии MOL®Clean реагенты имеют действующие международные и российские сертификаты1.

Данная технология применяется в десятках проектов в Европе. Начиная с 2008 года научно-производственная компания Аqua-mol GmbH (Германия) приступила к внедрению пилотного проекта по внедрению технологии на российских предприятиях ОАО "Казаньоргсинтез" и ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез".

Внедрение технологии на установках ультрафильтрации и обратного осмоса позволило увеличить продолжительность работы мембран установок обратного осмоса более чем в три раза.

Объект в Казани работает по технологии MOL®Clean с апреля 2008 года, объекты в Перми (блок оборотного водоснабжения, установка обратного осмоса) - с ноября 2009 года (табл. 1).

По результатам эксплуатации ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез" приняла решение о внедрении технологии MOL®Clean на других аналогичных объектах.

1 Санитарно-эпидемиологическое заключение на реагент MOL® aktiv Е30 N77.01.16.249.ПО63543.08.07 от 20.07.2007.
Паспорт безопасности на реагент MOL® aktiv Е30 №РПБ 61646874 21 23382 от 29.07.2010.
Сертификат соответствия на катализатор №РОСС.DЕ.АЯ54.В 15376 от 17.12.2008.

Результаты сравнения работы БОВ-6 и БОВ-7 в ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез" после первого года эксплуатации

ПАРАМЕТР /
ХАРАКТЕРИСТИКИ
БОВ-6
MOL®Clean
БОВ-7
(гипохлорит натрия)
КОЛИЧЕСТВО
РЕАГЕНТА
5-7 кг/сут.
(2 раза в неделю по 20-40 кг)
100-130 кг/сут
(ежедневно 2 раза по 50-65 кг)
КОЛИЧЕСТВО
РЕАГЕНТОВ ИНГИБИТОРНОЙ
СИСТЕМЫ
ниже БОВ-7 на 10-15% выше БОВ-6 на 15-20%
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ
Эффективное

Отсутствие биообрастания в градирнях летом 2010 г.;
ОМЧ легко уnравляется в пределах норм (103-104 )
Неэффективное

Интенсивное биообрастание в градирнях летом 2010 г.;
ОМЧ сильно колеблется выше нормы (более 105)

КОРРОЗИЯ Отсутствие питтинговой коррозии.
Скорость коррозии в пределах нормативов
Иногда питтинговая коррозия.
Скорость коррозии несколько выше нормативов
ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА Не более 40% от содержания на БОВ-7 В 2 раза и выше, чем на БОВ-6
ЭКОЛОГИЯ Отсутствие внесения солей и др. вредных веществ в оборотную воду; экологически безопасные стоки Высокое содержание солей (ок.220 кг/т вносимого NaOCL); стоки потенциально опасны для последующего использования

Особенно интересные результаты для предприятий нефтеперерабатывающей промышленности были достигнуты в Перми в оборотной системе БОВ-6: во-первых, обрабатывали систему с достаточно высоким содержанием нефтепродуктов (до 10 мг/л); во-вторых, в этом цикле присутствовал нефтеотделитель отстойного типа большого объёма (что приводило к усложнению всех процессов обеззараживания и ингибирования в связи с большим временем пребывания оборотной воды - более 3 ч); в третьих, рядом работала установка, аналогичная БОВ-6, только с обеззараживанием на основе гипсхлорита натрия (БОВ-7).

Параллельная работа двух аналогичных систем на одном предприятии позволила объективно сравнить эффективность (табл. 2) сложных схем оборотного водоснабжения с идентичными системами ингибирования (GE Water Techпologies), но с разными методами обеззараживания: с одной стороны, с применением технологии MOL®Clean (БОВ-6) и с другой- с использованием гипсхлорита натрия (БОВ-7) .

В настоящее время идёт поставка реагентов и катализа­торов с последующей пусконаладкой трёх дополнительных блоков оборотного водоснабжения в ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез". Общий поток- около 9 тыс. м3 /ч. Кроме этого, осуществляются работы по обработке воды для ультрафильтрации и обратного осмоса с производительностью 400 м3/ч по исходной воде.

Экономические преимущества от применения технологии MOL®Clean можно определить как следующие:

  • значительное уменьшение скорости коррозии;
  • снижение расходов на транспорт, складирование и хранение реагентов для обеззараживания;
  • надёжное восстановление или сохранение КПД охлаждающих сооружений и, таким образом, основного производства;
  • увеличение срока службы по всему встроенному оборудованию (трубопроводы, теплообменники, насосы, поля орошения и т.д.);
  • уменьшение затрат на обслуживание и ремонт оборудования систем охлаждения;
  • уменьшение/ликвидация штрафов за некачественные стоки;
  • повышение возможностей по увеличению коэффициентов упаривания и на повторное использование сточных вод;
  • снижение расхода ингибиторов коррозии и солеотложения.

Статья опубликована "Мир нефтепродуктов", №2, 2011 год

Й. ТИЛЕМАНН, В.Б . ГУСЕВ, В.И. ЯКУНИН, В.С. ВРУБЛЕВСКИЙ, В.С. ЩЕРБЕЛЬ, Н.С. АФАНАСЬЕВА (Аqua-mol GmbH (Германия), ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез").

Галерея

  • Механизм технологии MOL®Clean
    1 / 5
  • Механизм образования и действия биотензидов
    2 / 5
  • Область орошения градирни <br>в обычном режиме работы <br>(до очистки) и после очистки <br>по технологии MOL®Clean
    3 / 5
  • Micrococcus luteus и Escherischia coli <br>без обработки и после обработки <br>по технологии MOL®Clean
    4 / 5
  • Технология биоцидной обработки MOL®Clean
    5 / 5
Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.
Вернуться к списку
Заказать звонок
Написать письмо