Способ непрерывного производства торфоминерального гидрофобного нефтяного сорбента

Изобретение относится к области производства сорбентов из торфа. Способ включает гидрофобизацию торфа при пиролизе в атмосфере выделившихся продуктов пиролиза, без внешнего доступа воздуха. Условия проведения процесса: давление 0,8-1 атм., температура 250-300°С, время 40-60 мин. Технический результат состоит в том, что весь сорбент, полученный данным способом, имеет одинаковые, заданные заранее свойства и высокую нефтеемкость. Способ непрерывного производства сорбента позволяет снизить энергозатраты. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области производства нефтяных сорбентов из торфа.

Известны способы получения гидрофобного сорбента из торфа, защищенные патентами на изобретения РФ №2185236 и №2214859.

Согласно патенту №2185236 способ получения сорбента включает сушку и термообработку верхового торфа без доступа воздуха. Термообработку осуществляют в две стадии, в герметичной емкости. Первую стадию производят при 120÷150°С, вторую стадию - при 250÷300°С. Выделившуюся газовую фазу охлаждают, собирают раздельно образующийся при охлаждении газовой фазы конденсат и неконденсированные газы.

По окончании последней стадии термообработки торф охлаждают до 50-100°С в той же емкости при подаче в нее неконденсированных газов до компенсации падения давления в емкости при охлаждении торфа, при этом каждую стадию термообработки проводят в течение времени, после которого зафиксировано снижение скорости конденсации газовой фазы при охлаждении.

Дополнительная - третья стадия термообработки, предназначенная для получения сорбента для удаления нефтепродуктов с водной поверхности, может проводиться при 340÷350°С.

Торф предварительно уплотняют до уменьшения его объема не более чем в три раза и укладывают послойно в герметичную емкость. Нагрев емкости с торфом осуществляют дымовыми газами от сжигания исходного торфа и отходящих газов второй и/или третьей стадий термообработки торфа.

Недостатками данного способа являются:

1. цикличность данного способа производства сорбента, требующая различных условий работы установки (температуры и давления);

2. непроизводительная трата энергии, направленной на разогрев и охлаждение установки в каждом цикле, и времени.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения гидрофобного сорбента для очистки нефти, или нефтепродуктов по способу, запатентованному в РФ - патент на изобретение №2214859, 27.10.2003. Данный способ производства нефтяного сорбента, включающий получение брикетов размером 4-6 см, их загрузку на горизонтально установленные поддоны, пиролиз в течение 3,5-5 часов при 270÷300°С в атмосфере выделившихся при пиролизе газов и летучих смол без внешнего доступа воздуха, охлаждение брикетов и размол с выделением фракции 3 мм.

Нефтеемкость полученного данным способом сорбента, находящегося в различных местах камеры, имеет различные характеристики - нефтеемкость сорбента, расположенного внутри брикета ниже нефтеемкости во внешних слоях, что после измельчения брикетов приводит к существенному - на 25÷30% снижению качества сорбента по основному показателю.

Описанный выше способ осуществлялся в герметичной емкости, которую последовательно нагревали и охлаждали при помощи электротэнов и электровентиляторов, что требует значительных, экономически необоснованных энергозатрат.

Отличиями предложенного способа от известного являются: размер частиц загружаемого торфа, наличие специальной конструкции гидрофобизатора, обеспечивающей возможность загрузки торфа и выгрузки сорбента без остановки вращения колбы гидрофобизатора и ее охлаждения, равномерное перемещение частиц во вращающейся колбе от бункера-дозатора - к узлу выгрузки в атмосфере газов и летучих смол, выделившихся в процессе пиролиза, а также то, что сорбент охлаждают после выгрузки из колбы.

Технический результат заявляемого технического решения выражается в том, что весь сорбент, полученный данным способом, имеет одинаковые, заданные заранее свойства, например, нефтеемкость, равную 6÷8 уд.ед. (или 600÷800%) - за счет суммарного теплового воздействия на торф. Также то, что имеется возможность непрерывного производства сорбента без остановки работы установки, что позволяет исключить непроизводительные энергозатраты и повысить производительность производства. За счет исключения необходимости предварительного прогрева и последующего охлаждения гидрофобизатора в каждом цикле непрерывный способ при равной загрузке торфа позволяет увеличить объем производства сорбента не менее чем в 2 раза по сравнению с периодическим способом.

Взаимосвязь выявленных отличительных признаков с достигаемым техническим результатом не обнаружена в источниках информации, касающихся уровня техники.

Для осуществления заявляемого способа необходимо:

- наличие подготовленного торфа, частицы которого имеют размер 1÷3 мм,

- возможность загрузки подготовленного торфа и выгрузки сорбента без влияния на процесс гидрофобизации торфа внутри колбы;

- наличие установки непрерывного действия, в которой происходит термическая обработка торфа при температуре 250÷300°С в условиях отсутствия внешнего доступа воздуха, с давлением внутри рабочей камеры - 0,8÷1 атм.

Заявляемый способ непрерывного производства гидрофобного нефтяного сорбента включает:

- предварительную подготовку - сепарирование торфа с получением частиц размером 1÷3 мм;

- подачу торфа на гидрофобизацию, при этом имеется возможность загрузки подготовленного торфа в колбу гидрофобизатора через открывающийся люк из бункера-дозатора без остановки вращения колбы;

- пиролиз частиц торфа в атмосфере выделившихся при пиролизе газов и летучих смол без внешнего доступа воздуха, при равномерном перемещении частиц от бункера дозатора к узлу выгрузки вращающейся колбы, установленной с углом наклона 2÷10 градусов к горизонтальной поверхности. Время прохождения частиц через колбу - 40÷60 минут при температуре 250÷300°С и давлении 0,8÷1 атм;

- выгрузку полученного сорбента, при этом имеется возможность выгрузки без остановки вращения колбы, и охлаждение сорбента после выгрузки - через бункер-сборник через герметично выполненную заслонку.

Необходимая температура внутри колбы гидрофобизатора создается за счет прогрева внутреннего пространства между рубашкой - внешней оболочкой, расположенной поверх колбы гидрофобизатора, и внешней поверхностью колбы гидрофобизатора. Поддержание необходимой температуры осуществляется за счет тепла от горения в топке гидрофобизатора пиролизного газа, выделяющегося при получении сорбента из торфа, отведенного из колбы гидрофобизатора в эту топку, и тепла от сжигания органических отходов торфа, полученных при предварительной подготовке загружаемого торфа.

Пиролизные газы удаляются из колбы гидрофобизатора при помощи насоса, при этом в колбе гидрофобизатора происходит небольшое разряжение, вследствие этого давление внутри этой колбы колеблется от 0,8 до 1 атм.

Равномерность прогрева торфа во время его нахождения в колбе гидрофобизатора осуществляется за счет постепенного равномерного продвижения обрабатываемого торфа внутри колбы гидрофобизатора.

Равномерность продвижения обрабатываемого торфа в сторону выгрузки достигается за счет постоянного вращения колбы, которая при этом наклонена под углом от 2 до 10 град. к горизонтальной поверхности. Это позволяет за счет силы тяжести перемещать обрабатываемый торф внутри колбы, при этом угол наклона колбы гидрофобизатора, а также скорость ее вращения могут быть изменены, что позволяет управлять временем нахождения торфа в гидрофобизаторе, достигая оптимального результата в зависимости от качественных характеристик используемого торфа.

Пример осуществления способа.

Установка, используемая для осуществления способа, изображена на чертеже и выполнена в виде бункера-дозатора 1, имеющего задвижку 12, через которую подается торф в колбу гидрофобизатора 2. Поверх колбы гидрофобизатора 2 установлена рубашка 3. Колба гидрофобизатора 2 установлена на опоре под углом 4 градуса к горизонтальной плоскости в сторону выгрузки сорбента. Это позволяет за счет наличия силы тяжести равномерно перемещать обрабатываемый торф внутри колбы, что экономит энергию на его перемещение. Колба гидрофобизатора 2 заканчивается бункером-сборником 6 готового сорбента, который через герметично выполненную заслонку 7 соединяется с узлом выгрузки 8. Из узла выгрузки 8 при посредстве насоса 9, который имеет соединение с узлом выгрузки 8, производится откачка пиролизных газов, а по трубе 10 осуществляется их транспортировка в топку гидрофобизатора 5. Нагрев колбы гидрофобизатора 2 осуществляется путем подачи продуктов сгорания из топки гидрофобизатора 5 в рубашку гидрофобизатора 2 по трубе 11. Температура внутри колбы поддерживается от 260 до 300°С. Объем загрузки торфа - 2,5-2,7 т, производительность до 700 кг/сут. Время непрерывной работы установки - до 40 суток.

В качестве топлива используются отходы, образующиеся при подготовке (сепарировании и просеивании) торфа, и пиролизный газ, поступающий из колбы гидрофобизатора. При недостаточном количестве этого топлива используют другое органическое топливо, в том числе торф.

1. Способ производства торфоминерального гидрофобного нефтяного сорбента, включающий предварительную подготовку торфа, его подачу на гидрофобизацию, осуществляемую при пиролизе торфа в атмосфере выделившихся из него газов и летучих смол без внешнего доступа воздуха, и охлаждение полученного сорбента, отличающийся тем, что предварительную подготовку торфа производят путем сепарирования с выделением частиц с размерами 1-3 мм, которые загружают в бункер-дозатор колбы гидрофобизации, пиролиз проводят при равномерном перемещении частиц торфа от бункера-дозатора вращающейся колбы к узлу выгрузки в течение 40-60 мин, при температуре 250÷300°С и давлении 0,8÷1 атм, а охлаждение полученного сорбента осуществляют после его выгрузки из колбы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что колба гидрофобизатора снабжена рубашкой для ее нагрева.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что крупные органические включения, полученные при сепарировании частиц торфа, используют в качестве топлива для нагрева колбы гидрофобизатора, снабженной рубашкой.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты сгорания пиролизного газа используют в качестве топлива для нагрева колбы гидрофобизатора, снабженной рубашкой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что колба гидрофобизатора наклонена под углом 2÷10°, к горизонтальной поверхности, в сторону выгрузки сорбента.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что производство сорбента осуществляют в непрерывном режиме при подаче подготовленного торфа через открывающийся люк из бункера-дозатора в непрерывно вращающуюся колбу гидрофобизатора, а выгрузку через бункер-сборник через герметично выполненную заслонку.