способ скоростной деструкции нефтяных остатков и загрязнений

Формула изобретения

1. Способ высокоскоростной деструкции нефтяных остатков и загрязнений, включающий их адсорбцию в порах углеродных сорбентов и обработку сверхвысокочастотным излучением в потоке газа, отличающийся тем, что в качестве газа используют Ar или CO_2, в качестве углеродных сорбентов - сорбенты, выбираемые из ряда: сорбенты из бурого угля, газового угля, костры льна или древесных отходов, а указанную обработку проводят при индуцированной температуре 300-600°С в течение 5-10 мин до получения в качестве продукта деструкции газа, в составе которого преобладает Н₂ .

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродных сорбентов используют сорбенты, обладающие тангенсом угла диэлектрических потерь, равным или выше 8.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтяной, нефтехимической, газовой, химической промышленности и к области охраны окружающей среды, и более конкретно, к способам утилизации нефтяных остатков и загрязнений, удаленных с водной или твердой поверхностей, а также из сточных вод, и может быть использовано для осуществления природоохранных мероприятий с получением ценных энергоносителей.

Разработка эффективных способов утилизации нефтяных остатков и загрязнителей является одной из важнейших экологических проблем современности. Нефтяная и нефтехимическая промышленность по масштабам и степени воздействия на природную среду относятся к числу отраслей, обладающих исключительно высокой экологической опасностью, что в большей степени объясняется привнесением в природную среду вредных углеводородных загрязнителей. Среди них наибольшую опасность представляют сырая нефть, нефтешламы, гудроны и другие вредные и токсичные вещества [1, 2].

Известно, что огромные объемы нефти и нефтепродуктов ежегодно выливаются при авариях на нефтепромыслах, нефтехранилищах, нефтепроводах, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, а также на объектах потребления нефтепродуктов - морских и речных портах, железнодорожных узлах, автохозяйствах, АЗС и т.д. [3].

Из отходов нефтеперерабатывающей промышленности наиболее многочисленными являются нефтешламы, на втором месте - гудроны, включая прямогонный гудрон - остаток после прямой перегонки нефти на горючие и смазочные компоненты и кислый гудрон - многотоннажный трудноутилизируемый отход нефтеперерабатывающей промышленности, образующийся при очистке масел (трансформаторных, конденсаторных, медицинских, парфюмерных и др.) концентрированной серной кислотой или олеумом. Кислый гудрон разной степени кислотности сбрасывают в пруды-накопители, где с течением времени происходит вымывание кислоты атмосферными осадками, а также выделение SO₂ и SO₃, в результате чего загрязняются водный и воздушный бассейны. Пруды занимают большие площади, содержащие многие тысячи тонн отходов, их общая масса в России и за рубежом достигает миллионов тонн, при этом кислые гудроны фильтруются сквозь почву, попадая в источники водоснабжения, что представляет реальную угрозу для населения. Поэтому решение проблемы утилизации гудрона будет способствовать созданию безотходного производства и охране окружающей среды [4].

Все отмеченное выше обусловливает высокую актуальность разработки процессов исчерпывающей деструкции нефтяных остатков и загрязнений, как одной из составляющей важнейших проблем сегодняшнего дня - проблемы разработки эффективных подходов к утилизации техногенных выбросов и промышленных отходов.

Известно, что наиболее эффективным, широко используемым методом фиксации и поглощения нефтепродуктов при очистке поверхности акваторий от нефтяных разливов, а также при очистке загрязненных почв и других твердых поверхностей является сорбция углеродными сорбентами, полученными на основе ископаемого угля, а также возобновляемой биомассы, по известным технологиям [5-8]. Образовавшийся при этом конгломерат «сорбент-нефтепродукт» чаще всего сжигают в котельных установках.

Известен метод очистки загрязненной водной поверхности с использованием гидрофобных углеродных сорбентов, которыми обрабатывают загрязненную поверхность воды, описанный в RU № 2160632, B01J 20/20, С01В 31/08, 20.12.2000.

Известно использование для очистки жидких сред от нефти и нефтепродуктов сорбента, являющегося продуктом термообработки лузги зерен риса (RU № 2259875, B01J 20/24, C02F 1/28, 10.09.2005).

Также известно использование для очистки воды от нефтепродуктов сорбента, содержащего обуглероженную льняную костру и сапропель (RU № 2198987, Е02В 15/04, C02F 1/28, B01J 20/22, В09С 1/00, 20.02.2003).

Общим недостатком описанных способов является возникающая проблема сбора и утилизации сорбентов после адсорбции нефтяных продуктов, а также деструкции самих адсорбированных нефтяных продуктов.

Известен способ удаления и деструкции нефтяных загрязнений из воды и почвы, в котором загрязнения адсорбируют измельченным углем, например бурым, после чего подвергают деструкции с помощью микроорганизмов (DE 4303842, A62D 3/00, C02F 1/28, C12S 9/00, C09K 3/32, Е02В 15/04, 17.02.1994).

Недостатком данного способа является его сложность и длительность (несколько суток и более), связанная с необходимостью культивирования микроорганизмов.

В этом же источнике указана возможность сжигания адсорбированных загрязнений, но лишь для случая удаления их с твердых гладких поверхностей, таких как бетонные и асфальтовые покрытия, тогда как при авариях наиболее важной задачей является очистка водоемов и загрязненных почв.

Кроме того, в обоих случаях подвергнутые деструкции нефтяные загрязнения не используют в дальнейшем как полезные продукты и их состав не регулируют.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ скоростной деструкции нефтяных остатков и загрязнений, включающий их адсорбцию в порах углеродных сорбентов и обработку сверхвысокочастотным излучением при индуцированной температуре 200-1200°С менее 1 мин в потоке инертного газа (RU № 2381256, C10G 15/08, C10G 25/00, C10G 25/08, C10G 32/02, B01J 19/08, 10.02.2010). Известный способ позволяет провести скоростную обработку нефтяных остатков с получением легких углеводородов, но не дает возможности получить в качестве продуктов деструкции синтез-газ, в котором преобладают водород и, в меньшей степени, СО.

Задача предлагаемого изобретения заключается в разработке способа скоростной деструкции нефтяных остатков и загрязнений, позволяющего быстро и эффективно утилизировать нефтяные остатки и загрязнения - продукты техногенных выбросов, катастроф и промышленных отходов - с получением водородсодержащего газа.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ высокоскоростной деструкции нефтяных остатков и загрязнений, включающий их адсорбцию в порах углеродных сорбентов и обработку сверхвысокочастотным излучением в потоке газа, в качестве которого используют Ar или CO₂, в качестве углеродных сорбентов - сорбенты, выбираемые из ряда: сорбенты из бурого угля, газового угля, костры льна или древесных отходов. Указанную обработку проводят при индуцированной температуре 300-600°С в течение 5-10 мин до получения в качестве продукта деструкции газа, в составе которого преобладает H₂.

Согласно предлагаемому способу в качестве углеродных сорбентов используют сорбенты, обладающие тангенсом угла диэлектрических потерь, равным выше 8.

Технический результат, который может быть получен от использования предлагаемого изобретения, заключается в:

- быстром и эффективном получении дешевого высококалорийного водородсодержащего газа из нефтяных продуктов техногенных выбросов, катастроф и промышленных отходов;

- возможности управлять процессом деструкции и получать продукты деструкции того или иного состава путем выбора потока газа (Ar или CO₂).

С целью определения пригодности углеродных сорбентов (УС) различной природы для высокоскоростной переработки нефтяных отходов и загрязнений тестировали ряд типовых УС, применяемых для сорбции углеводородов, на способность поглощать сверхвысокочастотное излучение. Для этого исследовали кинетику разогрева образцов УС при установленных оптимальных условиях облучения: плотность тока I=200 мA, мощность 540 Вт [9]. Для исследований использовали углеродные сорбенты: мелкодисперсные из древесных отходов (СДО)* и костры льна (СКЛ) [5-6]; сферический из газового угля (СГС) и дробленый (неправильная форма частиц) из бурого угля (СБД) [7, 8].

В табл.1 представлена характеристика пористой структуры исследуемых сорбентов, их насыпная плотность, зольность, содержание железа в минеральной части и электрофизические характеристики:

диэлектрическая проницаемость ( ) и тангенс угла диэлектрических потерь (tg ).

Таблица 1.
Физико-химические и структурные характеристики УС
№ образца	Обозначение УС	Ad, %	, г/см3	Объем пор, см3/г		tg
V	Ws	Vма
1	СДО	2.5	0.22	1.29	0.27	1.02	2.10	8,60
2	СКЛ	13.4	0.16	2.52	0.23	2.29	2.07	9.00
3	СГС	25.1	0.43	0.97	0.48	0.49	1.86	12.72
4	СБД	24.0	0.34	1.00	0.47	0.53	3.31	9.43
Обозначения:
СДО - сорбент из древесных отходов (стружка, опилки в любом соотношении) и порода дерева не влияют на качество сорбента СДО [5];
СКЛ - сорбент из костры льна;
СГС - сорбент из газового угля, сферический; СБД - сорбент из бурого угля, дробленый; Ad - зольность; - насыпная масса;
V - суммарный объем пор; Ws - объем сорбирующих пор; Vма - объем макропор; - диэлектрическая проницаемость; tg - тангенс угла диэлектрических потерь.

Нами было установлено, что структура пор и состав углеродных сорбентов в значительной степени оказывают влияние на уровень поглощения сверхвысокочастотного излучения. Динамика разогрева УС существенно зависит от наличия пор определенной структуры и содержания минеральных примесей (зольности) [10]. В зависимости от структуры, плотности и зольности углеродные сорбенты имеют разные электрофизические показатели.

Как видно из табл.1, снижение сорбирующих пор (Ws) и зольности (A^d) резко снижает диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь сорбентов, что обусловливает снижение их способности к поглощению сверхвысокочастотного излучения.

Кинетика разогрева УС при обработке сверхвысокочастотным излучением при плотности тока 200 мА и мощности облучения по сечению реактора до 4 мВт приведена в табл.2.

Таблица 2.
Кинетика разогрева УС при обработке сверхвысокочастотным облучением
№ образца, обозначение	Температура, °С за время разогрева, с
5	10	15	20	25	30
№ 1, СДО	80	190	310	420	520	610
№ 2, СКЛ	100	210	330	440	560	630
№ 3, СГС	380	500	610	700	810	920
№ 4, СБД	500	660	760	830	820	940

Как видно из результатов таблицы, сорбенты № 3 и № 4 с высокими электрофизическими показателями за 25-30 с обработки сверхвысокочастотным излучением разогреваются до 800-950°С. Мелкодисперсные сорбенты из древесных отходов (обр. № 1) и из костры льна (обр. № 2), характеризующиеся значительно более низкими электрофизическими показателями, при обработке сверхвысокочастотным излучением в течение 30 с разогреваются только до 610 и 630°С соответственно.

Приведенные в табл.1 и 2 данные наглядно показывают, что углеродные сорбенты, полученные из бурого и газового углей, с развитой структурой сорбирующих пор и высокой зольностью обладают высокой способностью к поглощению сверхвысокочастотного излучения. Было установлено, что за первые 5 с в порах этих сорбентов протекают нестационарные пробойные явления, вызывающие образование нестационарной плазмы.

В процессе нестационарного пробоя в течение 10-15 мин происходит деструкция устойчивых металлокомплексных и органических соединений [11]. Макро- и крупные мезопоры представляют собой псевдоконденсаторы, в объеме которых зарождаются нелинейные пробойные явления [10]. В неравновесных условиях пробойных явлений при индуцированном нагреве до температур 300-600°С разложение органических субстратов, адсорбированных в микро- и мезопорах, происходит значительно быстрее, чем их диффузия и последующая десорбция.

Было также установлено, что при обработке сверхвысокочастотным излучением в среде Ar и CO₂ в течение 5-10 мин при 300-600°С в составе образующегося газа преобладает H₂, при этом применение CO₂ повышает глубину разложения и содержание синтез-газа в составе газа.

На практике цели изобретения достигаются следующим образом.

На каждый из 4-х образцов УС, характеристика которых приведена в табл.1 и 2, методом пропитки из раствора органического растворителя наносили нефтепродукт в различных концентрациях, далее из образцов отгоняли растворитель сначала при комнатной температуре, затем в вакуумном шкафу при пониженном давлении 10 мм рт.ст. и температуре 40°С в течение 5 ч. В качестве нефтепродукта использовали два вида гудрона, полученных из западно-сибирской нефти (I) и битуминозной нефти Московского нефтеперерабатывающего завода (II). Гудрон наносили из раствора в петролейном эфире с концентрацией относительно массы сорбента: 10, 20 и 30 мас.%.

Основные физико-химические параметры гудрона представлены в табл.3.

Таблица 3.
Характеристика гудрона из западно-сибирской (I) и битуминозной (II) нефти
Показатель	Нефтяные остатки
Гудрон западно-сибирской нефти - Гудрон I	Гудрон битуминозной нефти - Гудрон II
Плотность при 20°С, кг/м3	0.930	1.007
Условная вязкость при 80°С, мм2/с	1715	1760
Выход фракций, выкипающих до 500°С, мас.%	11.1	11.0
Выход фракций, выкипающих после 500°С, мас.%	88.9	88.8
Содержание воды, мас.%	отсутствие	отсутствие
Коксуемость по Конрадсону, мас.%	12.7	16.5
Содержание, мас.%
С	85.40	85.00
H	11.32	11.38
S	2.71	3.04
N	0.52	0.55
Зола	0.050	0.030

Углеродный сорбент (УС) с адсорбированным в порах гудроном помещают в кварцевый проточный реактор, установленный в рабочую камеру сверхвысокочастотной установки, и воздействуют сверхвысокочастотным излучением в потоке аргона и углекислого газа.

Затем газ, выходящий из реактора, проходит через микросепаратор, охлаждаемый до -50÷-70°С, и поступает в приемную емкость, из которой подается на анализ в хроматограф. Скорость газового потока составляет 8-12 см ³/мин. Опыты проводят при индуцируемой излучением постоянной температуре 300 и 600°С. После окончания опыта и охлаждения системы УС выгружают и анализируют на остаточное количество содержащихся в нем нефтяных остатков.

В качестве источника сверхвысокочастотного излучения используют применяющийся в бытовых микроволновых печах магнетрон М-140 (частота генерации 2,40-2,50 ГГц), имеющий полную взаимозаменяемость с иностранными аналогами. Питание цепи анода магнетрона осуществляется с выхода однополупериодного выпрямителя с удвоением напряжения, блок питается от сети переменного тока напряжением 220 Вт (50 Гц). Напряжение на первичной обмотке высоковольтного трансформатора регулируют с помощью ЛАТР'а - лабораторного автотрансформатора, что позволяет управлять уровнем генерируемой мощности в широких пределах. В блоке питания магнетрона предусмотрено автоматическое выключение напряжения анода в случае отклонения задаваемых принудительно режимов технологического процесса и самопроизвольного нарушения установленного режима питания магнетрона по цепи анода.

Рис.1. Принципиальная схема установки скоростной деструкции нефтяных остатков и загрязнений с применением сверхвысокочастотного излучения (1 - микроволновый генератор (магнетрон); 2 - волноводный тракт; 3 - поглощающая керамика; 4 - камера поглощения; 5 - термопара; 6 - ловушка для жидкости; 7 - хроматограф; 8 - ваттметр (энергия до поглощения); 9 - ваттметр (энергия после поглощения)).

Определение остаточного количества нефтяных остатков в образцах УС проводят с помощью ускоренной жидкостной экстракции с последующим анализом полученных экстрактов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Для экстракции образцов применяют автоматический экстрактор фирмы Dionex модели ASE200.

Хроматографический анализ проводят на приборе фирмы GILSON с детектором UV2000. Растворитель - гексан/изопропиловый спирт в соотношении 95:5, температура экстракционной ячейки - 90°С, давление -200 атм, время экстракции - 30 мин. Аналитическая колонка - Zorbax Sil: L=250 мм, внутренний диаметр - 4,6 мм, размер частиц неподвижной фазы - 5 мкм, подвижная фаза (элюент) гексан/изопропиловый спирт в соотношении 95:5, скорость подачи элюента 2 мл/мин, объем вводимой пробы 20 мкл, длина волны - 254 нм. Для калибровки используют стандартные растворы исходных гудронов с концентрацией от 0,1 мг/мл до 0,001 мг/мл.

Анализ газовой пробы осуществляют методом газожидкостной хроматографии - ГЖХ на хроматографе "Кристалл" с использованием пламенно-ионизационного детектора (для определения углеводородов) и катарометра (для определения кислородсодержащих компонентов). Анализ жидких фракций, образующихся в результате воздействия сверхвысокочастотного излучения, исследуют методом хромато-масс-спектрометрии.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение, но никоим образом не ограничивают область его применения.

Пример 1.

На углеродный сорбент СБД (табл.1, № 4), взятый в количестве 1000 мг, наносят методом пропитки нефтяные остатки в виде раствора гудрона I в петролейном эфире, взятого в количестве 100 мг, т.е в концентрации 10 мас.%, далее сорбент с нанесенным гудроном сушат при комнатной температуре, затем в вакуумном шкафу при пониженном давлении 10 мм рт.ст. и температуре 40°С в течение 5 ч.

Подготовленный сорбент с нанесенными гудроном I обрабатывают сверхвысокочастотным излучением при температуре 300°С и времени экспозиции 10 мин в среде аргона.

Определяют оставшееся в сорбенте после обработки сверхвысокочастотным излучением количество гудрона и рассчитывают глубину его переработки.

Результаты представлены в табл.4.

Пример 2.

Опыт проводят по примеру 1 с той разницей, что в качестве нефтяных остатков используют гудрон II.

Пример 3.

Опыт проводят по примеру 1 при температуре опыта 600°С.

Пример 4.

Опыт проводят по примеру 3, но используют гудрон II.

Пример 5.

Опыт проводили по примеру 3, но используют углеродный сорбент СГС (табл.1, № 3).

Пример 6.

Опыт проводят по примеру 5, но используют гудрон II.

Пример 7.

Опыт проводят по примеру 3 с той разницей, что количество нанесенного гудрона I составляет 200 мг, т.е. в концентрации 20 мас.%.

Пример 8.

Опыт проводят по примеру 3 с той разницей, что количество нанесенного гудрона I составляет 300 мг, т.е. в концентрации 30 мас.%.

Пример 9.

Опыт проводят по примеру 1 с той разницей, что обработку сверхвысокочастотным излучением проводят в среде CO₂.

Пример 10.

Опыт проводят по примеру 9 с той разницей, что используют гудрон II.

Пример 11.

Опыт проводят по примеру 3 с той разницей, что обработку сверхвысокочастотным излучением проводят в среде CO₂.

Пример 12.

Опыт проводят по примеру 4 с той разницей, что используют углеродный сорбент СГС (табл.1, № 3).

Пример 13.

Опыт проводят по примеру 3 с той разницей, что используют углеродный сорбент СДО (табл.1, № 1).

Пример 14.

Опыт проводят по примеру 3 с той разницей, что используют углеродный сорбент СКЛ (табл.1, № 2).

Было проведено также несколько сравнительных экспериментов по деструкции нефтяных остатков в электропечи конвекционного нагрева. Кварцевый реактор с сорбентом с адсорбированным гудроном помещают в печь, нагретую до 300 или 600°С, и после достижения заданной температуры выдерживают 10 мин, как и в опытах при обработке сверхвысокочастотным излучением.

Деструкция нефтяных остатков и загрязнений адсорбированных в порах УС при конвекционном нагреве происходит за более длительный срок, при этом в составе газа преобладает метан.

Пример 15.

Опыт проводят по примеру 5 с той разницей, что термообработку проводят конвекционным нагревом.

Пример 16.

Опыт проводят по примеру 15 с той разницей, что термообработку проводят в среде CO₂.

Пример 17.

Опыт проводят по примеру 16 с той разницей, что обработку проводят при 300°С.

Пример 18.

Опыт проводят по примеру 17 с той разницей, что термообработку проводят в среде аргона.

Результаты опытов по примерам 1-18 представлены в табл.4.

Таблица 4.
Результаты опытов по примерам 1-18
№ примера	Условия проведения опыта	Продукты, мас.%	Конверсия гудрона, %
Температура, Т°С	тип гудрона	концентрация гудрона, мас.%	№ УС по табл.1**	газ элюент	газообразные	жидкие
1	300	I	10	4	Ar	5.64	следы	>99
2	300	II	10	4	Ar	5.5	следы	>99
3	600	I	10	4	Ar	6.0	10	>99
4	600	II	10	4	Ar	6.2	следы	>99
5	600	I	10	3	Ar	18.00	20.97	>99
6	600	II	10	3	Ar	14.02	20.13	>99
7	600	I	20	3	Ar	14.85	1.23	96
8	600	I	30	3	Ar	5.83	7.94	91
9	300	I	10	4	CO2	4.07	следы	>99
10	300	II	10	4	CO2	4.5	следы	>99
11	600	I	10	4	CO2	15.54	23.64	>99
12	600	II	10	3	CO2	18.25	25.62	>99
13	600	I	10	1	Ar	32.94	следы	>99
14	600	I	10	2	Ar	67.50	следы	>99
15*	600	I	10	3	Ar	5.8	-	60
16*	600	I	10	3	CO2	7.5	-	70
17*	300	I	10	3	CO2	-	-	10
18*	300	I	10	3	Ar	следы	-	10
Пояснения к таблице: * конвекционный нагрев; **УС: № 1 - из древесных отходов, № 2 - из костры льна, № 3 - из газового угля, № 4 - из бурого угля;

Деструкция нефтяных остатков, адсорбированных в порах УС, в электропечи конвекционного нагрева (примеры 15-18) протекает иначе, чем при обработке сверхвысокочастотным излучением. Так, при 300°С деструктирует незначительная часть гудрона, при 600°С конверсия гудрона также остается существенно более низкой по сравнению со степенью его разложения под воздействием сверхвысокочастотного излучения.

Представлен сравнительный график скорости нагрева в среде СО₂ сорбента № 3 с адсорбированным в порах гудроном при обработке сверхвысокочастотным излучением и в режиме конвекционного нагрева.

Рис.2. Сравнительный график скорости нагрева сорбента СБД с гудроном при обработке сверхвысокочастотным излучением и конвекционном нагреве в среде СО_2..

Как видно из рис.2, скорость повышения температуры при конвекционном нагреве примерно в 7 раз меньше, чем при селективном нагреве сорбента под воздействием сверхвысокочастотного излучения.

В табл.5 приведен состав газов, образующихся при деструкции гудрона I (10 мас.%) в порах УС № 3 в среде CO₂ при температуре 600-650°С в течение 10 мин при воздействии сверхвысокочастотного излучения и конвекционном нагреве.

Таблица 5.
Состав газов разложения гудрона I при воздействии сверхвысокочастотного излучения и конвекционном нагреве.
Состав продуктов	Выход продуктов в зависимости от вида обработки
СВЧ	конвекционный нагрев
Суммарный выход газообразных продуктов, мас.%	15.85	11.50
Состав неорганических компонентов газа, мол.%
H2	63.85	12.15
CO	29.24	10.07
CO2	0	0
Состав углеводородных компонентов газа, мол.%
Метан	3.44	35.78
Этан	2.22	7.31
Этилен	0.13	2.81
Пропан	0.72	2.59
Пропилен	0.18	1.13
Бутаны	0.14	1.42
Бутены	0.06	7.72
Пентены	0.02	1.02
Суммарный выход жидких продуктов, мас.%	14.56 (С6-С12)	следы
Остаточный углерод (кокс), мас.%	69.59	88.5

Как видно из таблицы, основными компонентами газа разложения гудрона под воздействием сверхвысокочастотного излучения являются Н₂ и СО, суммарное содержание которых в газе выше 93%.

Содержание этих компонентов в газе деструкции гудрона конвекционным нагревом составляет 22,2%.

Из таблиц 4 и 5 видно, что при конвекционном нагреве степень превращения гудрона за 10 мин при 600°С составляет 70%, при этом в составе газа преобладает метан; основным компонентом газа при обработке сверхвысокочастотным излучением при этих же условиях является водород.

Это впервые установленное принципиальное отличие в механизме деструкции нефтяных остатков и загрязнений, адсорбированных в порах углеродного сорбента.

При обработке сверхвысокочастотным излучением в течение 5-10 мин при 300-600°С в потоке Ar или CO₂ активируется и подвергается деструкции главным образом С-Н связь, что приводит к преимущественному образованию водорода. При конвекционном нагреве, как известно, подвергается термолизу, главным образом, С-С связь и основным продуктом является метан. При обработке сверхвысокочастотным излучением в условиях по прототипу - в течение 1 мин при 700-800°С в потоке инертного газа - основным продуктом деструкции являются жидкие и газообразные углеводороды с числом атомов углерода от 1 до 15.

Природа ионизирующегося газа, который в процессе деструкции нефтяных остатков является элюентом, оказывает влияние на состав образуемых продуктов деструкции, а именно на состав компонентов газа, что в большей степени относится к СО₂.

В среде Ar также проявляется отмеченная выше закономерность, однако, в меньшей степени. Подтверждением этому служит состав газообразных продуктов деструкции гудрона, адсорбированного в порах гидрофобных сорбентов из древесных отходов (обр. № 1) и костры льна (обр. № 2), полученных по примерам 13 и 14, представленный на Рис.3. Состав газообразных продуктов деструкции гудрона, адсорбированного в обр. № 1 (СДО) и № 2 (СКЛ), при обработке сверхвысокочастотным излучением (T=600°C, Ar).

Большее содержание H ₂ и CO в газообразных продуктах деструкции гудрона при обработке сверхвысокочастотным излучением в среде CO₂ вероятней всего происходит в результате дополнительного протекания реакции углекислотного риформинга углеводородной части гудрона. В табл.6 представлен состав жидкой фракции, образованной при разложении гудрона II по примеру 12.

Таблица 6.
Состав жидких продуктов, образованных в примере 12.
№ пп	Соединение	Коцентрация, мас.%	№ пп	Соединение	Коцентрация, мас.%
1	Изобутены	1,3	12	Гептан	3.9
2	Бутен-2	0,9	13	Октан	4.5
3	Бутен	0,8	14	Этилбензол	8.0
4	Изопентан	0,8	15	0-ксилол	12.3
5	Пентен-2	1,1	16	М-ксилол	8.5
6	Пентен-1	0,7	17	Изопропилбензол	3.1
7	Пентан	2,0	18	Пропилбензол	3.4
8	2-пентен	2,9	19	о-метилэтилбензол	1.1
9	Диметилпентан	1,1	20	1,2,3-триметилбензол	4.3
10	гексан	3,4	21	Триметилбензол	2.4
11	Бензол	15,0	Всего	81.5
			Неидентифицированные	19.5

Как видно из данных таблицы, в процессе термолиза гудрона под воздействием сверхвысокочастотного излучения помимо водорода и СО образуется углеводородная фракция, содержащая ценные продукты.

В целом, проведение процесса утилизации нефтяных остатков и загрязнений в среде диоксида углерода дает лучшие результаты и позволяет при повышенной индуцируемой температуре выделять водород, а также легкие углеводородные фракции.

Важно отметить, что исчерпывающая конверсия гудрона, адсорбированного в порах гидрофобных сорбентов № 1 и № 2 по примерам 13, 14, а также высокоэнергетический состав газообразных продуктов деструкции при воздействии сверхвысокочастотного излучения подтверждают эффективность использования предлагаемого способа сбора и утилизации нефтепродуктов с поверхности акваторий с получением ценных энергоносителей.

Таким образом, предлагаемый способ скоростной деструкции нефтяных остатков и загрязнений под воздействием сверхвысокочастотного излучения отличается от традиционных термических способов деструкции высокой эффективностью и экологической чистотой и позволяет провести в короткое время утилизацию нефтяных выбросов с получением ценных компонентов, являющихся в настоящее время основными химическими энергоносителями - в водород и синтез-газ, что может стать наиболее эффективным, дешевым и экологически чистым методом утилизации многотоннажных отходов нефтяного гудрона и нефтяных разливов, количество которых в настоящее время достигает десятки миллионов тонн.

Источники информации

1. Арене В.Ж., Гридин О.М., Яшин А.Л. // Экология и промышленность РФ. № 9. 1999. С.33.

2. Шимкович В.В. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. Сер. "Охрана окружающей среды". 1996. ЦНИИТЭнефтехим. Вып.2. С.110.

3. Гридин О.М. // Мат-лы научно-технич. конф. по проблемам ликвидации нефтяных загрязнений. Нефтеюганск: 2003. С.38.

4. Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973. С 157.

5. Передерий М.А., Скрябин А.В., Суворов В.Н. Способ получения гидрофобного олеофильного сорбента. Пат. РФ № 2205065. 2002 г. БИ № 15. 2003.

6. Передерий М.А., Носкова Ю.А. Получение углеродных сорбентов из некоторых видов биомассы. М.: Химия твердого топлива. 2008. № 4. С.30.

7. Передерий М.А., Маликов И.Н., Карасева М.С. Способ получения гранулированного углеродного сорбента. Патент 2331580 РФ, 2006. БИ № 23. 2008.

8. Передерий М.А., Сиротин П.А., Казаков В.А. Переработка бурых углей в пористые углеродные сорбенты различного назначения. // ХТТ. № 6. 2002. С.19.

9. Цодиков М.В., Передерий М.А., Карасева М.С. и др. Воздействие СВЧ-излучения на углеродные носители природного и техногенного происхождения. // Наукоемкие технологии. 2007. № 4. С.49.

10. Цодиков М.В., Передерий М.А., Максимов Ю.В. и др. Формирование нанокластерных железосодержащих катализаторов на углеродных носителях под воздействием СВЧ-излучения. // Российские нанотехнологии. 2007. T.1. № 1-2. С.153.

11. Цодиков М.В., Нехаев А.И., Бухтенко О.В., Максимов Ю.В., Суздалев И.П. // Российские нанотехнологии. 2008. № 1. С.34.