способ удаления углеводородных продуктов с поверхности водной среды

Формула изобретения

1. Способ удаления углеводородных продуктов с поверхности водной среды, включающий контакт углеводородных продуктов с эластомерным материалом, отличающийся тем, что эластомерный материал состоит из сополимера этилена с линейным альфа-олефином, содержащим от 3 до 10 атомов углерода, содержащего в качестве термономера диен с сопряженными двойными связями, неконъюгированный диен, диен циклического или ациклического типа при массовом соотношении эластомерного материала и углеводородного продукта 1 1 25, эластомерный материал используют в форме порошка, состоящего из частиц с диаметром в интервале 0,1 3,0 мм или в форме вспученных гранул с диаметром 2 10 мм, а образующуюся в результате абсорбции плавающую на поверхности воды желеобразную гомогенную массу собирают и удаляют посредством обычных механических устройств.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что массовое соотношение эластомерного материала и углеводородного продукта составляет 1 5 20.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что массовое соотношение этилена и альфа-олефина в эластомерном материале составляет 10 90 90 10.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что соотношение этилена и альфа-олефина в эластомерном материале составляет 20 80 40 60.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что эластомерный материал содержит в качестве термонометра диен в количестве 1 - 20 мас.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что эластомерный материал имеет вязкость по вискозиметру Муни 20 150 ML (1 + 4) и удельную массу 0,860 0,900 г/см³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу удаления углеводородных продуктов с поверхности водной среды, в частности с поверхности водных масс, таких как море, реки, пруды и т.п.

Большие потребности в нефтепродуктах со стороны промышленных стран вызвали необходимость в исключительно больших количествах нефти и ее производных, перевозимых морем. Принятие эффективных мер безопасности, хотя и сделало возможным уменьшение опасности загрязнения окружающей среды, к сожалению, не исключает того, что случайно могут иметь место распространение более или менее значительных количеств нефтепродуктов в море. Эти распространения могут нанести вред окружающей среде, который может даже быть очень серьезным в связи с тем, что углеводородные вещества, более легкие по сравнению с водой, имеют тенденцию к распространению по большим поверхностным площадям, образуя на этой же самой водяной поверхности слой, который предотвращает взаимодействие кислорода с атмосферой, с нанесением в результате вреда жизни морских организмов. Кроме того, загрязнение может также нанести удар по побережью, вызывая серьезные нарушения как экологического равновесия пляжей, так и человеческой деятельности, на побережье (достаточно будет подумать о портовых перевозках и туризме).

Удаление углеводородных продуктов, диспергированных в воде, связано со значительными трудностями, главным образом связанные с тем, обстоятельством, что более летучие компоненты испаряются, в то время как более тяжелые фракции и клейкую эмульсию, трудно удаляемую с помощью известных методов.

Для решения такой проблемы было предложено использовать различные абсорбирующие материалы, которые при приведении в контакт с жидкими углеводородами способны абсорбировать их и которые можно легко удалить.

Основные характерные свойства, которые делают абсорбционный материал пригодным для такого применения, следующие:

высокие сродство к углеводородам и в результате высокая поглотительная эффективность, выраженная в количестве углеводородного вещества, абсорбированного на единицу массы абсорбционного материала (абсорбента);

высокая удельная поверхность материала, способствующая его контакту с загрязняющим продуктом и в результате увеличивающая эффективность поглощения;

низкая удельная масса, позволяющая гарантировать то, что материал всплывет на поверхность воды до и после его импрегирования с нефтяными веществами;

низкая склеиваемость и хорошая консистенция материала, как только последний абсорбировал нефтяной продукт, что способствует его удалению;

низкая стоимость абсорбента, что гарантирует дешевизну способа;

возможность рециркуляции материала после его использования, или повторного использования материала, импрегированного углеводородами, для других целей, с целью предотвращения проблем, связанных с удалением извлеченного продукта.

В патенте ДЕ-2845975 описывается использование перлитовых и/или вермикулитовых гранул, подвергнутых вспучиванию и обработанных силиконами, парафиновыми углеводородами и мылами для повышения их стойкости к распылению и снижения их удельной массы.

В патенте Великобритании N 1417960 описывается использование целлюлозных волокон, импрегированных гидрофобным веществом.

Для удаления нефти и ее производных с поверхности водных масс известно также использование стирольных каучуков. В частности, в патенте США N 3265616 описывается латекс бутадиенстирольного каучука, а в патенте США N 4941978 используется блоксополимер стирола, этилена и бутилена в гранулированном виде.

Одним из основных недостатков, присущих абсорбентам, описанным в технике, которые делают их не очень подходящими для поставленной цели, является их ограниченное сродство с углеводородами, а следовательно, их плохая поглотительная способность.

Из вышеизложенного вытекает, что для обеспечения полного удаления загрязняющих атмосферу продуктов, необходимо использовать большие количества абсорбционного материала. Кроме того, что касается стирольных эластомеров, это вызвано тем, что их трудно получить в раздробленном виде с такими характеристиками, с тем чтобы обеспечить их эффективный контакт с углеводородным продуктом.

Заявитель обнаружил, что вышеупомянутые недостатки можно устранить путем использования в качестве абсорбционного материала эластомерный соплимер этилена и альфа-олефина, сополимеризованный с диеном, в раздробленном виде. Такой материал, отличающийся высокой поглотительной способностью низкой удельной массой, после абсорбирования углеводородного продукта образует желеобразную, гомогенную массу, которая плавает на поверхности воды и, следовательно, может быть легко удалена с помощью обычных механических устройств.

Массовое соотношение этилена к альфа-олефину обычно находится в пределах 10:90 до 90:10, предпочтительно от 20:80 до 40:60.

Следовательно, целью настоящего изобретения является способ удаления углеводородных продуктов с поверхности водной среды, который заключается в следующем:

а) углеводородные продукты приводят в контакт с эластомерным материалом в раздробленном виде, в частности, состоящим из сополимера этилена и альфа-олефина, содержащим в качестве термонометра диен, с массовым отношением эластомерного материала и углеводородным продуктом, находящимся в диапазоне от 1:1 до 1:25;

б) упомянутому эластомерному материалу дают возможность абсорбировать углеводородные продукты, при этом образуется желеобразная масса, которая является гомогенной и не очень клейкой, и плавает на поверхности, и

в) сбор желеобразной массы и удаление ее с упомянутой водной массы с помощью обычного механического устройства.

Эластомерные материалы, которые преимущественно пригодны в способе, предусмотренном настоящим изобретением, включают сополимеры этилена и альфа-олефина с неразветвленной цепью из 3-10 атомов углерода, характеризуются вязкостью по вискозиметру Муни в пределах от 20 до 150 ML (I + 4) при температуре 100^oC и удельной массой в пределах 0,860 0,900 г/см³.

Наиболее предпочтительны сополимеры этилена и пропилена, возможно содержащие в качестве термонометра либо диен с сопряженными двойными связями, либо неконъюгированный диен, либо циклического, либо ациклического типа. Обычно для такой цели используются такие диены, как 5-этилиден-2-норборнен, дициклопентадиен, 1,4-гексадиен, винил- норборнен, 1,3-бутадиен и т.п. Содержание диена обычно составляет 1 20 мас. и предпочтительно 2 6 мас. диеновых мономерных элементарных звеньев в указанном терполимере.

Для увеличения поверхности контакта между абсорбционным материалом и углеводородным продуктом, эластомер используют в раздробленном виде, например в виде порошка, состоящего из частиц диаметром 0,1 0,3 мм, или в виде вспученных гранул диаметром в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 10 мм. Для этой цели предпочтительно можно использовать вспученные гранулы, которые непосредственно получают с отделочных линий оборудования по производству этиленового каучука. Вспучивание гранул вызвано градиентами давления и температуры, воздействию которых подвергается эластомерный материал, когда он выходит из экструдера/сушилки.

Как уже упомянуто выше, в значительной степени высокое сродство между эластомерным материалом и углеводородным продуктом определяет высокую поглотительную способность и, в результате, делает возможным низкие соотношения массовые между эластомерным материалом и используемым загрязняющим продуктом, а именно находящиеся в диапазоне от 1:1 до 1:25, предпочтительно от 1:5 до 1:20.

Эластомерный материал как сухой, так и уже смоченный, может быть распределен на поверхности воды, загрязненной углеводородами, с помощью любых устройств, пригодных для обеспечения насколько возможного равномерного распределения; выбор будет зависеть, конечно, от протяженности зоны, подлежащей восстановлению. Для достижения наивысшей эффективности обработку необходимо благоразумно осуществлять до образования твердых, битуминозных агломератов, чье поглощение было бы более затруднительным по сравнению с углеводородами в жидком состоянии.

Абсорбция (поглощение) углеводородных продуктов эластомерным материалом является быстрым и обычно завершается в течение периодов времени, меньших 1 ч, в случае, когда абсорбирующий материал находится в виде порошка; и в течение 12-24 ч, когда упомянутый эластомерный материал находится в гранулированном виде. Абсорбция может быть усилена незначительным перемешиванием, которое в любом случае не представляет существенное условие для удовлетворительного достигаемого конечного результата.

Сразу после абсорбирования углеводородных продуктов эластомерный материал превращается в желеобразную, гомогенную и не очень клейкую массу, которую можно легко собрать с помощью обычных плавающих преград, и удалить с помощью обычных механических устройств.

В соответствии с другой формой практического воплощения настоящего изобретения, вместо свободного диспергирования в воде, эластомерный материал можно поместить внутрь трубчатого сосуда, например, из волокон полипропилена или другого термопластичного материала. Этим способом с помощью подходящего балласта можно получить плавучие барьеры, которые обеспечивают высокую поглотительную способность и могут предпочтительно использоваться во всех тех случаях, когда необходимо предотвратить случайно диспергированные нефтепродукты (например, в результате аварии или при операциях по загрузке и разгрузке танкеров) от полного распределения по всей водной поверхности.

Для лучшей иллюстрации настоящего изобретения представлены следующие примеры практического воплощения, и они никоим образом не будут рассматриваться как ограничивающие сферу действия того же самого изобретения.

Пример 1. Металлический барабан приблизительной емкостью 100 л заполнили 50 л воды, 8 кг транспортного газойля и 2 кг тяжелого топлива. На слой углеводородов, который образовался на водной поверхности, нанесли 1 кг эластомерного материала Dutral⁽⁾ Ter 038/FF в виде вспученных гранул диаметром приблизительно 5-8 мм. Это промышленный продукт, который состоит из терполимера этилена, пропилена и этилиден-норборнена (ENB) в массовом соотношении 68,5/27/4,5 соответственно, обладающего удельной массой 0,865 г/см³ и вязкостью по вискозиметру Муни 60 ML (I + 4) при температуре 125^oC. Приблизительно через 24 ч вся углеводородная жидкость была абсорбирована эластомером, с образованием желеобразной массы хорошей консистенции и не очень клейкой, легко удаляемой. Находящаяся ниже вода в результате этого практически не содержит углеводородных остатков.

Примеры 2 8. Абсорбирующая эффективность была подтверждена каучуками нескольких типов (А Д), свойства которых приведены в табл. I. Полученные результаты приведены в табл. II.

Опыты проводили внутри стеклянного сосуда емкостью 600 мл при комнатной температуре и без перемешивания.

При использовании абсорбентов в виде порошка через несколько минут образуется желевидная масса с умеренно низкой вязкостью, и не очень клейкая, которая является гомогенной и резко отделяется от нижележащей водной фазы.

Когда абсорбент находится в гранулированной форме, полная абсорбция завершается через приблизительно 12 14 ч. В обоих случаях желевидный слой можно легко собрать и удалить, оставляя водную фазу практически свободной от остатков.