Способ очистки поверхностей от жидких углеводородов

 

Изобретение предназначено для удаления проливов нефти и нефтепродуктов с поверхностей воды или почвы, а также для очистки воды от загрязнений нефтепродуктами. Способ включает обработку поверхностей сорбентом в виде порошкообразного линейного полимера с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте и последующую утилизацию отработанного продукта. В качестве сорбента используют пористые губчатые частицы полимера с концентрацией частиц, эквивалентный диаметр которых не более 0,05 мм, не превышающей 50%. В качестве сорбента могут быть использованы пористые губчатые частицы линейного полимера, полученные коагуляцией раствора линейного полимера с добавлением пенообразующих агентов, или пористые губчатые гранулы линейного полимера, полученные распылением раствора линейного полимера в потоке горячего воздуха. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей способа путем повышения плавучести частиц и за счет этого очистки поверхностей как от легких, так и от тяжелых фракций углеводородов, а также повышение экономичности способа. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к удалению проливов нефти и нефтепродуктов с поверхностей воды или почвы, а также очистке воды от загрязнений нефтепродуктами.

В целом ряде областей народного хозяйства приходится решать задачи разделения воды и нефти, а также удаления нефти с поверхностей, в частности, почвы, стенок резервуаров и емкостей. Нефтяные пленки, образовавшиеся за счет разлива нефти и нефтепродуктов на поверхности водоемов, углеводородные жидкости и эмульсии, используемые при резании металлов, промывочные жидкости, образовавшиеся при удалении углеводородных загрязнений с поверхности земли, стенок резервуаров и емкостей. Все это представляет собой лишь неполный перечень технических объектов, генерирующих подлежащие разделению или очистке углеводороды и воду.

Известен способ очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов, включающий обработку поверхностей сорбентом в виде дисперсного полимерсодержащего композиционного материала с последующей регенерацией или утилизацией отработанного продукта, в котором в качестве полимера используют линейный полимер с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте, нанесенный на инертный минеральный или органический наполнитель [1].

Порошкообразный композиционный материал (сорбент) рассыпают на поверхность воды, например, водоема с углеводородным загрязнением. Вследствие гидрофобности и малой плотности сорбент всплывает на поверхность. При контакте дисперсного полимера с отделяемой жидкостью происходит набухание частиц сорбента за счет поглощения ими углеводородных загрязнениий. В результате образуется практически сплошная гелеобразная масса, которую механически удаляют с поверхности, например сетями или насосами, отделяют от воды на сите и утилизируют. Таким образом, возможен возврат отработанного продукта после очистки, например, в местах нефтедобычи в резервуар с сырой нефтью, где полимерный слой полностью растворяется в соответствии с природой такого полимера, а загущенная нефть возвращается в исходное состояние. При этом дисперсные частицы наполнителя после их отстаивания удаляют и используют для повторного приготовления композиционного полимерного материала. Отработанный продукт может быть использован также для приготовления смесей для устройства несущего основания автомобильных дорог для их гидроизоляции, дорожного асфальтобетона и в других отраслях народного хозяйства.

Недостатком данного способа является то, что использование композиционного материала в качестве сорбента приводит к необходимости отделения наполнителя и последующей его утилизации, что делает способ трудоемким.

Наиболее близким к заявляемому способу, взятым в качестве прототипа, является способ очистки поверхностей от жидких углеводородов, включающий обработку поверхностей сорбентом в виде порошкообразного линейного полимера с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте и последующую утилизацию отработанного продукта [2].

Рассматриваемый способ имеет следующие недостатки.

Порошкообразный линейный полимер по известному способу представляет собой дисперсную среду, то есть статистическую совокупность частиц различных размеров, дисперсный состав которой не установлен. При этом степень дисперсности зависит от многих причин, в частности от способа получения материала и его прочности. Однако способ получения сорбента в способе не определен.

Между тем дисперсный состав сорбента оказывает решающее влияние на процесс очистки поверхностей от жидких углеводородов.

Так, при подавляющем содержании в составе сорбента частиц малого размера неизбежны потери сорбента при распылении его на поверхность за счет пыления порошка и уноса его ветром, что снижает экономичность способа и приводит к загрязнению окружающей среды.

Применение известных частиц дисперсного порошка без наполнителя в качестве сорбента приводит к уменьшению плавучести сорбента, как указано в описании к патенту самими авторами, а это создает сложности при отделении тяжелых фракций нефти от воды и повышает трудоемкость способа.

Поскольку образующаяся масса должна обладать достаточной плавучестью в воде для легкого ее отделения, применение порошкообразного линейного полимера в чистом виде без наполнителя целесообразно для отделения только легких отделяемых жидких углеводородов, что сужает технологические возможности способа.

Из вышеизложенного следует, что частицы известного сорбента имеют удельный вес, сопоставимый с плотностью тяжелых фракций отделяемых углеводородов, что может быть вызвано тем, что частицы не имеют выраженной пористой структуры, позволяющей увеличить их плавучесть.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа путем повышения плавучести частиц сорбента благодаря пористой и губчатой структуре частиц сорбента и обеспечения за счет этого очистки поверхностей как от легких, так и от тяжелых фракций углеводородов, а также повышение экономичности способа за счет оптимизации степени дисперсности сорбента.

Для решения поставленной задачи в известном способе очистки поверхностей от жидких углеводородов, включающем обработку поверхностей сорбентом в виде порошкообразного линейного полимера с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте и последующую утилизацию отработанного продукта, согласно изобретению в качестве сорбента используют пористые губчатые частицы полимера с концентрацией частиц, эквивалентный диаметр которых не более 0,05 мм, не превышающей 50%.

В частных случаях исполнения способа присутствуют следующие отличительные признаки.

Согласно изобретению в качестве сорбента используют пористые губчатые частицы линейного полимера, полученные коагуляцией раствора линейного полимера с добавлением пенообразующих агентов.

Согласно изобретению в качестве сорбента используют пористые губчатые гранулы линейного полимера, полученные распылением раствора линейного полимера в потоке горячего воздуха.

Пористые губчатые частицы полимера имеют более развитую удельную поверхность по сравнению с прототипом и обеспечивают более надежную плавучесть. Такие частицы могут использоваться для отделения как легких, так и тяжелых фракций, так как образующаяся масса будет обладать средней плотностью, меньшей 1 г/см³, вследствие присутствия в ней пористых губчатых частиц. В результате расширяются технологические возможности способа.

Из-за неправильности геометрической формы размеры частиц затруднительно определить путем измерений. Наиболее целесообразным понятием для совместной характеристики размера и формы частицы принято понятие эквивалентного диметра частиц. Согласно ГОСТу 17216-2001, под эквивалентным диаметром частиц следует понимать диаметр сферической частицы с известными свойствами, оказывающей такое же воздействие на средство измерений, что и измеряемая частица.

Экспериментально установлено, что целесообразным является применение пористых губчатых частиц полимера, эквивалентный диаметр которых не менее 0,05 мм, поскольку при эквивалентном диаметре частиц менее 0,05 мм, соизмеримом с размером пор, свойства частиц начинают резко ухудшаться, а именно уменьшаются их сорбционные возможности.

Для наиболее полной оценки степени дисперсности сорбента использована такая характеристика, как дисперсный состав (распределение частиц по размерам), определяющий собой многие важные свойства сорбента. Дисперсный состав отражается процентным содержанием частиц пограничного размера, за пределами которого свойства сорбента резко ухудшаются и его применение становится нецелесообразным.

Экспериментально установлено, что концентрация частиц полимера, эквивалентный диаметр которых не более 0,05 мм, не должна превышать 50%. Частицы с эквивалентным диаметром не более 0,05 мм представляют собой по сути дела частицы-загрязнители, присутствие которых в сорбенте ухудшает его свойства. (Характеристика состава сорбента может быть определена по результатам ситового анализа.)

За счет оптимизации дисперсного состава сорбента уменьшаются потери сорбента при распылении, увеличиваются сорбционные свойства сорбента, что повышает экономичность способа.

Использование в качестве сорбента пористых губчатых частиц линейного полимера, полученных коагуляцией раствора линейного полимера с добавлением пенообразующих агентов, является частным случаем осуществления способа. Для получения сорбента смешивают раствор линейного полимера, пенообразующих агентов и соляной кислоты с образованием творожистого осадка в виде отдельных пористых губчатых частиц, отделяют осадок от раствора, сушат сорбент и осуществляют последующий отсев частиц с эквивалентным диаметром не менее 0,05 мм.

Другим частным случаем осуществления способа является использование в качестве сорбента пористых губчатых гранул линейного полимера, полученных распылением раствора линейного полимера в потоке горячего воздуха. Этот способ позволяет получить частицы сорбента с эквивалентным диаметром, лежащем в заданном диапазоне - не менее 0,05 мм.

Осуществление способа показано на следующих примерах конкретного исполнения. В качестве линейного полимера в данном способе может быть использован широкий ассортимент полимеров, в частности, таких как полибутилакрит, сополимеры этилена и пропилена, бутадиена и стирола, бутила и изопрена и им подобные.

В качестве сорбента использовались дисперсные среды из пористых губчатых частиц полимера, в которых содержание частиц с эквивалентным диаметром не более 0,05 мм не превышало 50%, полученные коагуляцией раствора линейного полимера с добавлением пенообразующих агентов, и аналогичные среды, полученные распылением раствора линейного полимера в потоке горячего воздуха, в которых не содержалось частиц с эквивалентным диаметром менее 0,05 мм.

Пример 1. Очистка поверхности воды от загрязнений жидкими углеводородами.

В качестве загрязнителей использовались образцы нефти ГОСТ 9965-76, турбинного масла, трансформаторного масла, бензина. Каждый исследуемый образец жидких углеводородов разливался в емкость с дистиллированной водой. Пятно загрязнений засыпалось сорбентом в соотношении 1:10 мг/мл. В качестве сорбента использовались дисперсные среды из пористых губчатых частиц полимера, в которых содержание частиц с эквивалентным диаметром не более 0,05 мм составило 50%, полученные коагуляцией раствора линейного полимера с добавлением пенообразующих агентов. В течение двух часов образовывалась гелеобразная масса, легко отделяемая от воды при помощи сита.

Пример 2. Очистка воды от нефтепродуктов.

Проба воды с концентрацией нефтепродуктов 1мг/л пропускалась через колонку, заполненную сорбентом. В качестве сорбента использовались дисперсные среды из пористых губчатых частиц полимера, в которых содержание частиц с эквивалентным диаметром не более 0,05 мм составило 25%, полученные коагуляцией раствора линейного полимера с добавлением пенообразующих агентов. Концентрация нефтепродуктов на выходе составила 0,1 мг/л. Концентрация нефтепродуктов определялась при помощи анализатора нефтепродуктов КН-2 по методике ПНДФ 14.1:2.5-95.

Пример 3. Очистка поверхностей емкости от нефтепродуктов.

Пролив мазута в стеклянную кювету засыпался сорбентом. В качестве сорбента использовались дисперсные среды из пористых губчатых частиц полимера с содержанием частиц с эквивалентным диаметром не менее 0,05 мм, полученные распылением раствора линейного полимера в потоке горячего воздуха. Через 4 часа образовавшуюся гелеобразную массу удалили. Дно и стенки кюветы остались чистыми.

Таким образом, заявляемое изобретение может быть использовано для очистки воды и других поверхностей от загрязнений жидкими углеводородами, такими как нефть и нефтепродукты. Благодаря тому, что заявляемый сорбент имеет большую плавучесть по сравнению с прототипом, возможно отделение как легких, так и тяжелых фракций углеводородов. Более развитая удельная поверхность активного слоя сорбента по сравнению с прототипом увеличивает степень насыщения сорбента и происходит связывание и загущение большего количества нефти и нефтепродуктов на единицу веса сорбента, что повышает экономичность способа. Отработанный продукт после очистки помещается в резервуар с сырой нефтью, где полимерный слой полностью растворяется в соответствии с природой такого полимера, а загущенная нефть возвращается в исходное состояние.

Источники информации

[1] Патент РФ №2080298, кл. Е 02 В 15/04, С 02 F 1/28 от 18.08.1994.

[2] Патент РФ №1837417 (с. 2 описания), кл. Е 02 В 15/04, В 01 D 15/00 от 21.03.1991.

Формула изобретения

1. Способ очистки поверхностей от жидких углеводородов, включающий обработку поверхностей сорбентом в виде порошкообразного линейного полимера с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте и последующую утилизацию отработанного продукта, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют пористые губчатые частицы полимера с концентрацией частиц, эквивалентный диаметр которых не более 0,05 мм, не превышающей 50%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют пористые губчатые частицы линейного полимера, полученные коагуляцией раствора линейного полимера с добавлением пенообразующих агентов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют пористые губчатые гранулы линейного полимера, полученные распылением раствора линейного полимера в потоке горячего воздуха.