Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, способ получения сорбента и способ сбора нефти и нефтепродуктов
Изобретение относится к области экологии. Предложен сорбент, полученный при щелочной обработке гидролизного лигнина с отделением твердых частиц примесей и нейтрализацией суспензии гидролизного лигнина, которую подвергают размолу, затем размолотую суспензию фильтруют до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, после чего гранулы отправляют на сушку до влажности не более 8%, затем подвергают измельчению до размера частиц не более 5 мм и получают целевой продукт с различным гранулометрическим составом - в виде нефракционированного порошка, гранул с размерами частиц 1-5 мм, мелкодисперсного порошка с размерами частиц менее 1 мм, при этом целевой продукт характеризуется нефтепоглотительной вместимостью от 300 до 600% и временем поглощения загрязнителя с поверхности от 15 до 30 секунд. Способ сбора нефти и нефтепродуктов заключается в том, что на загрязненную поверхность наносят полученный сорбент в виде нефракционированного порошка и/или мелкодисперсного порошка, и/или гранул при удельном расходе сорбента на твердой поверхности около 80% от объема нефти или нефтепродуктов и на водной поверхности до 20%. Технический результат заключается в получении сорбента для очистки поверхности от нефти и нефтепродуктов, обладающего повышенной нефтепоглощающей способностью при небольшом времени контакта с загрязненной поверхностью. 3 н. п. ф-лы, 10 табл.
Изобретения относятся к химической промышленности, а именно к сорбентам на основе гидролизного лигнина, предназначенным для сбора нефти и нефтепродуктов с водной и твердой поверхностей.
Известен способ обработки гидролизного лигнина (RU 2094052, А 61 К 35/78, 27.10.1997). Сущность способа: гидролизный лигнин, освобожденный от крупных частей, подвергают тонкому помолу, заливают водным раствором щелочи. После водно-щелочной обработки лигнин промывают от образующихся лигногуминовых веществ, остатков щелочи, доводят до нейтральной реакции и сушат. Предварительно размолотый лигнин перед водно-щелочной обработкой промывают от остатков, минеральной кислоты, песка и пр. Полученный сорбент используют в медицине в качестве энтеросорбента.
Сорбенты на основе гидролизного лигнина могут быть использованы в качестве сорбентов для очистки поверхности от нефти и нефтепродуктов. Требования, предъявляемые к таким сорбентам, сводятся к высокой эффективности сбора нефти и нефтепродуктов при небольшом времени поглощения загрязнения с поверхности. При этом сам сорбент не вносит загрязнений и отвечает экологической безопасности.
Известен способ обработки гидролизного лигнина ((SU 1813051, C 02 G 1/00, 04.04.1991). Сущность изобретения заключается в том, что гидролизный лигнин суспендируют в воде, измельчают при помощи серии электрогидравлических ударов и разделяют на твердый и жидкий компонент, позволяющий освободить целевой продукт от примесей. К недостаткам способа можно отнести то, что процесс измельчения требует сложного оборудования.
Известен сорбент для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов (RU 2146318, Е 02 B 15/04, 13.12.1995). Сорбент содержит гидролизный лигнин 45-50% с влажностью 7-12% и 40-50% золы теплоэлектростанций, остальное вода. Нефтепоглощающая способность сорбента равна 3,9 г/г, время контакта 10 минут.
Известен способ сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности при аварийных разливах (RU 2033389, C 02 F 1/28, E 02 B 15/04, 15.07.1991). На нефтяное пятно наносят сорбент - гидролизный лигнин влажностью 8-15% при объемном расходе 15-35% от объема разлитой нефти и нефтепродуктов. После впитывания нефти полученный пласт извлекают механическими средствами. Способ позволяет при поглотительной способности лигнина 3,3 л/кг длительное время удерживаться с нефтью на поверхности воды. К недостаткам известных сорбентов и способа их использования можно отнести невысокую нефтепоглащающую способность за счет повышенной влажности лигнина.
Задача, на решение которой направлены изобретения, заключается в получении сорбента для очистки поверхности от нефти и нефтепродуктов, обладающего повышенной нефтепоглощающей способностью при небольшом времени контакта с загрязненной поверхностью.
Поставленная задача решена следующим образом. Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, полученный в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина в виде частиц размером не более 5 мм, характеризуется тем, что он выполнен в виде нефракционного порошка и/или гранул с размером частиц 1-5 мм, и/или мелкодисперсного порошка размером частиц менее 1 мм, имеющих нефтепоглотительную вместимость 300-600% при времени поглощения 15-30 секунд, при чем при получении сорбента в процессе щелочной обработки лигнина отделяют твердые частицы примесей, суспензию подвергают размолу и фильтрации с получением осадка с влажностью не более 70%, гранулированием осадка, сушкой гранул до влажности не более 8% и их измельчением с получением целевого продукта. Способ получения сорбента включает щелочную обработку гидролизного лигнина, сушку и отличается тем, что в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина отделяют твердые частицы примесей, полученную суспензию подвергают размолу и фильтрации до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, полученные гранулы сушат до влажности не более 8%, подвергают измельчению до размера частиц не более 5 мм и получают целевой продукт с различным гранулометрическим составом - в виде нефракционированного порошка, гранул с размерами частиц 1-5 мм, мелкодисперсного порошка с размерами частиц менее 1 мм, при этом целевой продукт характеризуется нефтепоглотительной вместимостью от 300-600% и временем поглощения 15-30 секунд. Способ сбора нефти и нефтепродуктов с загрязненной поверхности включает нанесение на нее сорбента и отличается тем, что на поверхность наносят полученный сорбент при его удельном расходе, равном 80% от объема нефти или нефтепродуктов, разлитых на твердой поверхности, или равным 20% от объема нефти и нефтепродуктов на водной поверхности.
Гидролизный лигнин является водонерастворимым веществом сложного состава, включающим конденсированные производные природного полимера лигнина, поли- и олигосахариды, органические кислоты, смолы, зольные элементы. Развитая внутренняя поверхность обуславливает проявление сорбционных свойств.
По гранулометрическому составу сорбент (СОРГ) выпускают в виде трех модификаций: нефракционированный порошок (СОРГ-Л), мелкодисперсный порошок с размерами частиц менее 1 мм (СОРГ-П), гранулы с размером частиц 1-5 мм (СОРГ-Г).
Способ получения сорбента содержит следующую последовательность операций.
- Гидролизный лигнин подают на вибросортировку, где происходит отсев крупной фракции размером свыше 10 мм. Просеянный лигнин шнеком подают в емкость для нейтрализации.
- В емкость для нейтрализации подают горячую воду и раствор едкого натра. Сюда же порционно подают отсортированный лигнин с размерами частиц не менее 10 мм. Загрузку лигнина проводят при включенной мешалке реактора. Тяжелые частицы в полученной суспензии осаждаются на дно и далее их удаляют в отвал.
- Нейтрализацию остаточной серной кислоты, содержащейся в лигнине, осуществляют до достижения рН=6-8, затем процесс прекращают.
- Производят размол суспензии лигнина за счет работы насоса измельчителя. Нейтральная суспензия из емкости подается на измельчитель и вновь возвращается в сборник.
- Размолотую суспензию лигнина из емкости подают насосом на фильтрующие центрифуги. Сгущают до влажности осадка на фильтре не более 70%. По окончании фильтрации осадок влажного прессованного сорбента снимают.
- Обезвоженный сорбент порционно подают в шнековый гранулятор. Гранулированные влажные гранулы отправляют на сушку.
- Влажные гранулы сушат до влажности не более 8% путем продувки воздухом, нагретым до температуры 110-120°С. По окончании сушки гранулы измельчают и фракционируют.
- Измельчение сухого сорбента осуществляют до размера частиц не более 5 мм. Размолотые гранулы и порошок подают на сортировку.
- Пылевидная фракция, отделяемая в процессе сортирования, используется в качестве модификации сорбента СОРГ-П, а гранулы - СОРГ-Г.
- Сорбент фасуют, взвешивают и отправляют на хранение.
Полученный сорбент характеризуется следующими физико-химическими характеристикам. СОРГ - аморфный рыхлый порошок или гранулы темно-коричневого цвета без посторонних примесей, нерастворимый в воде, разлагается при температуре свыше 140°С, не токсичен.
В процессе гидролиза и последующей щелочной активации сорбент приобретает пористую структуру и по сорбционным характеристикам является макропористым сорбентом со средним размером пор порядка 1,0 мкм и удельной поверхностью порядка 40 м2/г. Эти особенности определяют хорошую сорбционную емкость сорбента по отношению к нефти и нефтепродуктам.
Нами были проведены испытания СОРГа различных модификаций по показателю нефтепоглотительная вместимость (способность) при комнатной температуре на различных модельных составах: дизельное топливо, масло трансмиссионное, керосин, мазут.
Полученные в ходе испытаний на водной поверхности результаты представлены в таблицах.
Определение сорбционных свойств различных модификаций сорбента
| Таблица 1 | ||||
| Сорбционная емкость различных модификаций сорбентов, % | ||||
| Вид загрязнителя | Толщина пленки, мм | СОРГ-Л | СОРГ-П | СОРГ-Г |
| Дизельное топливо | 0,1 | 122 | 142 | 35 |
| 1 | 161 | 259 | 122 | |
| 2 | 214 | 161 | 153 | |
| 5 | 222 | 202 | 189 | |
| Трансмиссионное масло ТМ5-18 | 0,1 | 35 | 44 | 13 |
| 1 | 210 | 268 | 138 | |
| 2 | 224 | 443 | 214 | |
| 5 | 379 | 422 | 256 |
| Таблица 2 | ||||
| Сорбционная емкость различных модификаций сорбентов, % | ||||
| Вид загрязнителя | Толщина пленки, мм | СОРГ-Л | СОРГ-П | СОРГ-Г |
| ТАД-17 | 1 | 320 | 310-460 | 150-180 |
| 3 | 290 | 310-430 | 170-260 | |
| 5 | 300 | 360-600 | 180-220 | |
| Керосин | 1 | 170 | 220-520 | 170-180 |
| 3 | 240 | 220-260 | 140-240 | |
| 5 | 250 | 230-260 | 160-250 |
Нефтепродукт - дизельное топливо
| Таблица 3 Модификация сорбента - СОРГ-Л | ||||
| № | Толщина пленки, мм | Кол-во масла, см3 | Кол-во израсх. Сорбента, г | Сорбционная емкость, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 0,1 | 19,7 | 14 | 122 |
| 2 | 1 | 197 | 106 | 161 |
| 3 | 2 | 394 | 160 | 214 |
| 4 | 5 | 985 | 386 | 222 |
| Таблица 4 Модификация сорбента - СОРГ-П | ||||
| № | Толщина пленки, мм | Кол-во масла, см3 | Кол-во израсх. сорбента, г | Сорбционная емкость, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 0,1 | 19,7 | 12 | 142 |
| 2 | 1 | 197 | 66 | 259 |
| 3 | 2 | 394 | 212 | 161 |
| 4 | 5 | 985 | 424 | 202 |
| Таблица 5 Модификация сорбента - СОРГ-Г | ||||
| № | Толщина пленки, мм | Кол-во масла, см3 | Кол-во израсх. сорбента, г | Сорбционная емкость, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 0,1 | 19,7 | 48 | 35 |
| 2 | 1 | 197 | 140 | 122 |
| 3 | 2 | 394 | 224 | 153 |
| 4 | 5 | 985 | 452 | 189 |
Нефтепродукт - масло трансмиссионное ТМ5-18
| Таблица 6 Модификация сорбента - СОРГ-Л | ||||
| № | Толщина пленки, мм | Кол-во масла, см3 | Кол-во израсх. Сорбента, г | Сорбционная емкость, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 0,1 | 19,7 | 48 | 35 |
| 2 | 1 | 197 | 84 | 210 |
| 3 | 2 | 394 | 158 | 224 |
| 4 | 5 | 985 | 234 | 379 |
| Таблица 7 Модификация сорбента - СОРГ-П | ||||
| № | Толщина пленки, мм | Кол-во масла, см3 | Кол-во израсх. сорбента, г | Сорбционная емкость, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 0,1 | 19,7 | 40 | 44 |
| 2 | 1 | 197 | 66 | 268 |
| 3 | 2 | 394 | 80 | 443 |
| 4 | 5 | 985 | 210 | 422 |
| Таблица 8 Модификация сорбента - СОРГ-Г | ||||
| № | Толщина пленки, мм | Кол-во масла, см3 | Кол-во израсх. Сорбента, г | Сорбционная емкость, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 0,1 | - | - | - |
| 2 | 1 | 197 | 128 | 138 |
| 3 | 2 | 394 | 166 | 214 |
| 4 | 5 | 985 | 346 | 256 |
| Таблица 9 Удельный расход сорбента СОРГ-П для полного поглощения пятна загрязнителя на твердой поверхности | |
| Вид загрязнителя | Удельный расход сорбента на твердой поверхности, масс.% |
| Керосин | 126 |
| ТАД-17 | 130 |
| Таблица 10 Нефтепоглотительная вместимость сорбента СОРГ-Л при сорбции масла трансмиссионного ТАД-17 и мазута | |
| Вид загрязнителя | Нефтепоглотительная вместимость, масс.% |
| ТАД-17 | 254 |
| Мазут | 521 |
Сорбент СОРГ может быть использован для очистки пресных и соленых водоемов, а также почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. Сорбент наносят на загрязненную поверхность известными способами (например, вручную, с помощью залпового выброса и т.п.) и после окончания процесса сорбции отработанный сорбент с загрязнениями удаляют с поверхности. Нефтепоглотительная вместимость сорбента в зависимости от его модификации и вида загрязнения колеблется от 300 до 600%. Время поглощения с поверхности составляет 15-30 секунд (при температуре +20°С).
1. Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, полученный в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина в виде частиц размером не более 5 мм, отличающийся тем, что сорбент выполнен в виде нефракционного порошка, и/или гранул с размером частиц 1-5 мм, и/или мелкодисперсного порошка размером частиц менее 1 мм, имеющих нефтепоглотительную вместимость 300-600% при времени поглощения 15-30 с, причем при получении сорбента в процессе щелочной обработки лигнина отделяют твердые частицы примесей, суспензию подвергают размолу и фильтрации с получением осадка с влажностью не более 70%, гранулированием осадка, сушкой гранул до влажности не более 8% и их измельчением с получением целевого продукта.
2. Способ получения сорбента, включающий щелочную обработку гидролизного лигнина, сушку, отличающийся тем, что в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина отделяют твердые частицы примесей, полученную суспензию подвергают размолу и фильтрации до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, полученные гранулы сушат до влажности не более 8%, подвергают измельчению до размера частиц не более 5 мм и получают целевой продукт с различным гранулометрическим составом в виде нефракционированного порошка, гранул с размерами частиц 1-5 мм, мелкодисперсного порошка с размерами частиц менее 1 мм, при этом целевой продукт характеризуется нефтепоглотительной вместимостью от 300-600% и временем поглощения 15-30 с.
3. Способ сбора нефти и нефтепродуктов с загрязненной поверхности, включающий нанесение на нее сорбента, отличающийся тем, что на поверхность наносят сорбент, охарактеризованный в п.1, при его удельном расходе, равном 80% от объема нефти или нефтепродуктов, разлитых на твердой поверхности, или равным 20% от объема нефти и нефтепродуктов на водной поверхности.
