Способ получения плавающего адсорбента нефтепродуктов из твердых остатков горения каменного и бурого углей

 

Изобретение относится к экологии и предназначено для получения недорогих, но очень эффективных адсорбентов углей, с помощью которых очищают загрязненную поверхность водоема нефтью или нефтепродуктами. В основе способа производства плавающего адсорбента лежит процесс реакции генераторного газа с углем при температуре 500-1000^oC в специальных генераторных установках. В результате такой реакции, которая идет при неполном сжигании каменного угля, образуется полукокс-адсорбент. Плавающий адсорбент получают из твердых остатков горения каменного угля или бурого угля, которые состоят из топливного шлака, золы и уловленных в аппаратах дымоочистки - циклонах уносов дымовых труб методом флотации в ваннах, наполненных растворами минеральных солей различной концентрации - рассолами. Изобретение может быть использовано на любой котельной, где сжигают твердое топливо растительного происхождения. Способ особенно эффективен на тех котельных, где имеются нарушения технологии сжигания топлива, при которых образуется много кокса и полукокса. Способ позволяет получить адсорбент с высокими эксплуатационными свойствами их отходов ТЭС. 1 табл.

Изобретение относится к экологии и предназначено для получения недорогих, но очень эффективных адсорбентов из активированных углей, с помощью которых очищают загрязненную поверхность водоема нефтью и нефтепродуктами.

В основе известного способа производства плавающего адсорбента лежит процесс реакции генераторного газа с углем при температуре 500-1000^oC в специальных генераторных установках. В результате такой реакции образуется полукокс - адсорбент, который после охлаждения не самовозгорается на воздухе и после разделения на фракции по крупности частиц (порошкообразный, зернистый) отправляется потребителю [1].

В изобретении плавающий адсорбент нефтепродуктов предлагается получать из твердых остатков горения каменного и бурого угля путем выделения из них плавающих в воде углеродсодержащих частиц методом флотации в рассолах, так как в твердых остатках всегда есть активный уголь-адсорбент, образовавшийся в процессе горения каменного угля.

Известно, что при сжигании каменного угля в качестве отходов производства тепловой энергии в котельных образуются топливные шлаки, зола и уносы дымовых труб, уловленные специальными аппаратами дымоочистки, циклонами.

И топливные шлаки, и зола, и уносы дымовых труб в той или иной степени концентрации содержат несгоревшие углеродсодержащие частицы различной крупности по геометрическим размерам, представляющие собой не что иное, как сажу, графит, кокс и полукокс.

По электрическим свойствам эти частицы электропроводны.

По химическим свойствам эти частицы являются прекрасными адсорбентами нефти и нефтепродуктов.

По механическим свойствам они имеют малый удельный вес и насыпную плотность, очень большую из-за пористой структуры площадь поверхности, адсорбирующей нефть и нефтепродукты. Так как поверхность этих частиц покрыта пленкой углерода, который является гидрофобным веществом, вода плохо проникает в поры этих частиц, благодаря чему они и сохраняют в течение длительного времени - нескольких часов и суток плавучесть на воде. Углеродсодержащая поверхность этих частиц нерастворима в воде и благодаря своей гидрофобности ограничивает контакт воды с водорастворимыми включениями, благодаря чему повторного загрязнения водоема от применения такого адсорбента не происходит.

Исходя из электрических, химических и механических свойств углеродсодержащих частиц применимы электрические, химические и механические способы их получения из твердых остатков горения каменного угля, а именно: либо способом электромагнитной сепарации, либо способом адсорбции какого-либо нефтепродукта с последующей очисткой в специальном регенераторе, либо способом флотации в ванне с водой.

Изобретение основано на способе получения плавающего адсорбента из твердых остатков горения угля в котельной г. Александровска-Сахалинского. Основную часть этого угля составляет уголь Арковского месторождения Сахалинской области.

Способ позволяет получать плавающий адсорбент нефтепродуктов способом флотации твердых остатков горения каменного угля в ваннах с водой. Флотация особенно эффективна, если она идет в процессе тушения и охлаждения топливного шлака, золы и уносов дыма водой.

В настоящее время в золошлакоотвалах скопилось несколько десятков тысяч тонн твердых остатков горения, смешанных между собой и насыщенных водой от атмосферных осадков. Получение плавающего адсорбента из такого сырья затруднительно, но возможно при выполнении следующих условий.

Исходный материал золошлакоотвала предварительно осушают в специальной сушилке посредством нагрева или осушают за счет энергии солнца в сухую погоду по технологии сушки торфа при получении его фрезерным способом. Затем сухую смесь твердых остатков горения подвергают флотации в ваннах с водой, снимая с их водной поверхности плавающий адсорбент.

Флотация возможно и насыщенных водой твердых остатков горения, содержащихся в золошлакоотвалах, если вместо пресной воды применить концентрированные растворы солей в воде - рассолы. Простейший способ - применить вместо пресной воды соленую морскую воду, если рассматривать ее как природный рассол. Оба эти условия могут быть объединены или применяться раздельно в зависимости от того, на каком водоеме предполагается использовать плавающий адсорбент. Очевидно, для применения адсорбента на пресных водоемах флотация должна проводиться в пресной воде. Если плавающий адсорбент будет применяться на море, что флотацию целесообразно проводить в морской воде.

После отделения плавающего адсорбента от минеральной части шлака, золы и твердых уносов его сушат, сортируют на фракции по курпности и отправляют потребителю.

По результатам обработки нескольких проб исходное сырье в шлакозолоотвале котельной, содержащее несколько тысяч тонн плавающего адсорбента, достигает 20% по массе сухого сырья, поэтому получение плавающего адсорбента способом флотации представляется по экономическим соображениям исключительно эффективным.

Данные по нефтеемкости и потопляемости различных адсорбентов приведены в таблице.

Адсорбент из шлака, полученный по данному изобретению, хуже полукокса, но по плавучести лучше торфа фрезерного. Показатели плавающего адсорбента из уловленных циклоном уносов дымовых труб, называемых в обиходе сажей, практически не отличаются от показателей полукокса.

Способ получения плавающего адсорбента осуществляют следующим образом: сжигают уголь в котельной; тушение и охлаждение твердых остатков горения угля проводят в ваннах, наполненных рассолом, при этом тяжелые частицы золы и шлака и гидрофильные, быстро наполняющиеся водой, тонут на дне ванны, а легкие, имеющие поверхность, покрытую пленкой углерода и гидрофобные по этой причине, частицы остаются на поверхности ванны; с водной поверхности ванны гидрофобные частицы плавающего адсорбента собирают с помощью специальных сит, черпаков или других известных устройств; собранный плавающий адсорбент сушат, просеивают, т.е. разделяют на фракции, определяют нефтеемкость, определяют плавучесть, насыпной вес, заполняют данные технического паспорта на партию поставки потребителю, упаковывают в тару и отправляют на реализацию.

Дополнительные операции: если исходное сырье в виде твердых остатков горения уже насыщено водой, то прежде чем загружать в ванну с водой для флотации это сырье, эти твердые остатки горения угля сушат каким-либо известным способом: на открытом воздухе в солнечную погоду, в специальных сушилках нагреванием и т.д.; если в процессе просеивания адсорбента на фракции по крупности собирается много крупных частиц, кусков, их подвергают дроблению и возвращают на новую сортировку; пылевидный, непригодный для использования адсорбент возвращают в котельную на дожигание.

Технология применения адсорбента.

Порошок адсорбента рассыпают на поверхность загрязненного водоема нефтью или нефтепродуктами. Так как поглощение нефти и нефтепродуктов идет очень быстро, то при соблюдении правильного соотношения количества адсорбента на количество загрязняющего нефтепродукта, поверхность водоема может очиститься в течение нескольких минут, после чего адсорбент собирают с поверхности водоема. Если водоем небольшой, то работу проводят вручную, применяя черпалки, сита для сбора насыщенного нефтепродуктами адсорбента. На большой акватории, например, на поверхности моря, адсорбент, насыщенный нефтепродуктами, собирают с помощью известных устройств соответственно конкретной обстановке.

Утилизация насыщенного нефтепродуктами адсорбента возможна путем регенерации адсорбента, путем возгонки светлых нефтепродуктов и конденсации и сбора, либо выжиганием, а также путем сжигания насыщенного адсорбента, если его регенерация невозможна.

Если исходное сырье насыщено водой и высушить его нет возможности, то флотацию проводят в ваннах с рассолами различной концентрации, например в ванне с морской водой.

Если адсорбент предполагается использовать на водоеме с соленой водой, то флотацию проводят в рассоле с плотностью, равной плотности воды данного водоема.

Применение рассолов расширяет температурный диапазон применения способа до температуры замерзания рассола, т.е. способ осуществим на открытом воздухе при отрицательных температурах.

Формула изобретения

Способ получения адсорбента нефтепродуктов, включающий сжигание каменного или бурого угля при 500 - 1000^oС, охлаждение образующегоcя продукта и разделение на фракции, отличающийся тем, что разделение ведут методом флотации в рассолах.

РИСУНКИ

Рисунок 1