Способ получения сорбента для очистки вод и твердых поверхностей от нефти

 

Изобретение относится к области экологии. Способ получения сорбента для очистки воды и твердых поверхностей от нефти и нефтепродуктов включает предварительное обезвоживание носителя влажностью не выше 60% до влажности 20-48%. Оно может быть механическим - носитель прессуют с усилием до 10 МПа или влагу из органоминерального носителя удаляют путем формования и естественной сушки. В качестве носителя влажностью не выше 60% используется, например, торф (верховой или переходный), а также отходы переработки древесины, например лигнин. Пропитывают носитель без доступа кислорода воздуха входящими в его материал водонерастворимыми углеродосодержащими смолами, выделяющимися совместно с двуокисью углерода из носителя при термообработке в течение 20-90 мин при температуре на 15-30^oC выше температуры выделения водонерастворимых смол из носителя, затем носитель охлаждают до температуры не выше 30°С. Технический результат - получение недорогих сорбентов, обеспечивающих 100%-ную механизацию работ при ликвидации разливов нефти. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу получения сорбента для очистки воды и твердых поверхностей от нефти и нефтепродуктов.

Полученный предлагаемым способом сорбент может применяться для очистки воды и твердых поверхностей при нанесении сорбента и сборе отработанного сорбента механизированным способом в портах, на реках, на промплощадках предприятий и улицах населенных пунктов и, что очень важно, при очистке сточных вод в очистных сооружениях с прогрессивной конструкцией, предусматривающей удаление из воды нефтепродуктов дисперсными, свободно плавающими сорбентами.

Известны способы получения сорбентов, в которых материал носителя предварительно подвергается тепловой искусственной сушке [1, 2].

Недостатком этих способов является предварительная тепловая искусственная сушка материала, связанная с большими затратами тепловой энергии на фазовые превращения воды в пар (до 5200 кДж на 1 кг испаренной влаги), которая испаряется до 0,5 т на тонну материала носителя.

Известен способ получения сорбента [3], осуществляющийся при термической обработке носителя в среде инертного газа - азота - для повышения нефтеемкости сорбента.

Недостатком данного способа является наличие дополнительных инженерных коммуникаций для подачи азота в рабочую зону устройства, дозирование его в заданных объемах, контроль за наличием азота в устройстве, а также складские и транспортные расходы при использовании в качестве инертного газа - азота.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ получения сорбента [4]. В нем в качестве носителя использован торф, который доводится до влажности 25% предварительной тепловой искусственной сушкой (далее по тексту сушонка) и прессуется на прессе в брикеты с последующей гидрофобизацией без доступа воздуха термическим способом водонерастворимыми агентами, входящими в состав материала носителя.

Одним из основных недостатков способа [4] являются большие затраты тепловой энергии (0,25 т жидкого топлива на 1 т сушонки), расходуемой на фазовые превращения свободной (капиллярной) воды в пар (0,5 т воды на 1 т сушонки), а также затраты электрической энергии - 250 кВт/ч на прессование 1 т брикетов из сушонки. Также существенным недостатком способа [4] является высокая остаточная температура получаемого сорбента при завершении процесса, вследствие чего при соприкосновении с кислородом воздуха увеличивается зольность сушонки и получается сорбент с низкой нефтеемкостью.

Предлагаемый способ получения сорбента позволяет устранить недостатки известных способов.

Цели предлагаемого изобретения: 1. Сокращение затрат на удаление из исходного материала носителя влаги, присутствующей в носителе в виде свободной (капиллярной) воды, не требующей для ее удаления фазовых превращений в пар, благодаря исключению тепловой искусственной сушки.

2. Получение сорбента, имеющего повышенную сорбционную способность, позволяющего механизировать его применение.

3. Создание взрывобезопасного производства по выпуску сорбента путем исключения из процесса аэрозоли торфяной пыли, образующейся при искусственной сушке торфа.

Поставленные цели достигаются благодаря использованию органо-минеральных носителей влажностью не выше 60% со сходными физико-химическими свойствами (торфа верхового или переходного, либо отходов переработки древесины - лигнина). Из носителя предварительно удаляют влагу методом формования и естественной сушки или прессованием (механическим обезвоживанием) с усилием до 10 МПа, в результате получают твердый кусковой промежуточный продукт влажностью до 20-48%, материал которого пропитывают при термообработке водонерастворимыми углеродосодежащими смолами без доступа кислорода воздуха в течение 20-90 мин при температуре на 15-30^oC выше температуры выделения водонерастворимых смол в среде двуокиси углерода, выделяющейся под действием температуры из носителя совместно со смолами.

Процесс термообработки оканчивают при температуре не выше 30^oC.

Пример 1. Способ получения сорбента.

Берут фрезерный верховой торф малой степени разложения влажностью не выше 60%, который обезвоживают до влажности 20-48% путем прессования с усилием до 10 МПа. Затраты на удаление влаги при этом составляют не более 30 кВт/ч на 1 т твердого продукта. (Для сравнения по известному способу [4] - на 1 т сушонки расходуется 0,25 т жидкого печного топлива. Кроме того, для брикетирования прессованием 1 т носителя необходимо 250 кВт/ч электроэнергии).

Сравнительные характеристики сорбента, полученного по заявляемому способу, и сорбента, полученного по известному способу [4], приведены в таблице.

Полученный твердый кусковой продукт нагревают в среде двуокиси углерода без доступа кислорода воздуха с 20-90-минутной выдержкой при температуре, большей на 15-30^oC температуры выделения водонерастворимых смол (деготь) из носителя, после чего его охлаждают до температуры не выше 30^oC (таблица - графы 4, 7, 10, 12). Меняя продолжительность выдержки (таблица - графы 9, 10, 11), температуру процесса (таблица - графы 6, 7, 8) и температуру окончания термообработки (графы 12, 13, 14) получают три варианта сорбентов, характеристики которых для удобства сведены в таблицу.

Из таблицы (графы 4 и 5) видно, что сорбент по предложенному способу в 1,1-1,15 раза превосходит по нефтеемкости известный.

Отклонения от предложенной в способе выдержки (графа 10), и от температуры 20-90-минутной выдержки (графа 7), а также от температуры окончания термообработки (графа 12) являются причинами получения сорбентов с худшими свойствами, не отвечающими целям предложенного способа (графы 6, 9, 13, 14).

При увеличении температуры и продолжительности выдержки обработки носителя (графы 6-11) свойства сорбента улучшаются незначительно, тогда как энергозатраты при этом увеличиваются в 2-3 раза от предложенного способа. В этой связи принимаем параметры получения сорбента по предложенному способу (графы 7, 10, 12).

Сорбент в виде порошка с размерами частиц до 1,5 мм, полученный по предлагаемому способу, длительное время сохраняет заданные свойства при воздействии на него изменяющихся внешних факторов.

При использовании сорбент наносится на поверхность собираемой нефти или вводится в воду в струе воды под давлением до 200 МПа или в струе сжатого воздуха (при отрицательной температуре окружающей среды до минус 35^oC). В течение 30-90 с 1 г сорбента впитывает в себя 1,29-6,7 г нефтепродуктов.

Собирают отработанный сорбент с твердой или водной поверхности различными механизмами с всасывающими вакуумными устройствами и фасуют в тару механическим способом.

Таким образом, решена актуальная проблема получения дешевого сорбента, в 1,1-1,15 раза превышающего нефтеемкость известного, позволяющего механизировать на 100% ручной труд ликвидаторов аварий при использовании дисперсных гидрофобных органоминеральных сорбентов, а также производить его регенерацию на месте ликвидации нефтеразливов, в полевых условиях.

Литература 1. RU 2058682 C1, B 01 J 20/30, 93.05.31.

2. SU 1773873 A1, C 02 F 1/28, 90.05.11.

3. RU 2036843 C1, C 02 F 1/28, 92.02.17.

4. RU 2116128 C1, B 01 J 20/24, 97.09.02.

Формула изобретения

1. Способ получения сорбента для очистки воды и твердых поверхностей от нефти, включающий удаление влаги из органоминерального носителя и термообработку в среде инертного газа без доступа кислорода для пропитки носителя углеродосодержащими водонерастворимыми смолами, отличающийся тем, что удаление влаги проводят из носителя с влажностью не выше 60% до 20 - 48% путем его прессования с усилием до 10 МПа или путем формования с последующей естественной сушкой, термообработку ведут в течение 20 - 90 мин при температуре на 15 - 30°С выше температуры выделения водонерастворимых смол из носителя, а после термообработки его охлаждают до температуры не выше 30°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве носителя с влажностью не выше 60% используют верховой или переходный торф, а также отходы переработки древесины, например лигнин.

РИСУНКИ

Рисунок 1