способ получения сорбента для очистки от нефти твердых и водных поверхностей

Формула изобретения

Способ получения сорбента для очистки от нефти твердой и водной поверхностей, включающий пропитку органоминерального носителя углеродосодержащими гидрофобными агентами при термической обработке, отличающийся тем, что в качестве носителя используют фрезерный верховой торф малой степени разложения, предварительно подсушенный с 60 до 23 - 25% влажности и спрессованный под давлением 14,0 - 15,0 МПа в брикеты, в качестве гидрофобных агентов - водонерастворимые, углеродосодержащие продукты, выделяющиеся вместе с водой из твердого органического вещества торфа при его термообработке при температуре 250 - 280^oC без доступа воздуха до влажности 2,5 - 10%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения сорбентов и может быть использовано для очистки твердых и водных поверхностей от разливов нефти, особенно в зимних условиях, например, для ликвидации разливов на реках, в портах, на промышленных площадках предприятий, чья хозяйственная деятельность связана с использованием нефтепродуктов.

Целью изобретения является получение экологически чистого недорогого, простого в утилизации и регенерации отработанного сорбента, расширение возможностей использования сорбента при отрицательных температурах окружающего воздуха до -35^oС, увеличение нефтеемкости и скорости поглощения нефти.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе используют в качестве носителя фрезерный верховой торф малой степени разложения. Его предварительно подсушивают с 60% до 23-25% влажности и прессуют давлением в 14,0-15,0 МПа в брикеты. Твердое органическое вещество торфа пропитывают водонерастворимыми, углеродосодержащими дегтем, гуминовыми кислотами, которые входят в состав торфа и выделяются из твердого вещества вместе с водой при обработке торфа без доступа воздуха при температуре 250-280^oС, пропитку ведут до получения 2,5-10% влажности твердого вещества.

Известны способы получения сорбента из пористых материалов (шлак, вспученный перлют, кирпичная крошка, керамзит, каолин и другие) путем обработки этих материалов гидрофобными агентами, например, парами битума, мазута, дегтя или технических масел [1]. Сорбенты, полученные таким способом, обладают незначительной нефтеемкостью (40-60% от их веса) как на твердой, так и на водной поверхности. В связи с этим требуется большой расход сорбента.

Из-за высокого удельного веса исходного материала, удельный вес частиц сорбента с собранной сорбентом нефтью, становится выше удельного веса воды и частицы оседают на дно, не выполняя основной задачи по очистке.

Известен способ, осуществляемый путем пропитки вермикулита гидрофобным агентом - водным раствором лигносульфоната и последующей термообработки полученного продукта при температурах 550-700^oС [2]. Недостатком данного способа является то, что полученный сорбент имеет малую нефтеемкость (0,09-0,2 г/г) и вследствие этого большой расход сорбента как на твердой, так и на водной поверхности. В зимних условиях растворимый в воде гидрофобный агент - лигносульфонат, которым обрабатывают носитель сорбента, способствует образованию на поверхности носителя ледяной корки. Сорбент нефтяную пленку не впитывает, тонет.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ получения сорбента с использованием в качестве носителя сапропеля органического или органо-минерального типа [3]. Сапропель высушивают до показателя консистенции не более ноля и обрабатывают гидрофобным агентом - насыщенным раствором смеси высших жирных кислот с числом атомов углерода не менее 14 в летучих органических растворителях. Сорбент, полученный по данному способу, держится с собранной нефтью в летнее время на воде, но обладает незначительной нефтеемкостью (98% к собственному весу) как на твердой, так и на водной поверхности. Последнее увеличивает расход сорбента, время на ликвидацию разлива и материальные затраты. Основным недостатком способа получения сорбента является то, что в зимних условиях происходит промораживание сапропелей, которое сопровождается изменением содержания компонентов органической части сорбента за счет изменения структурных процессов, а это способствует формированию рыхлой структуры сапропеля с множеством макро- и микропор и поэтому носитель сорбента становится легко проницаемым для молекул воды. Вследствие чего частицы сопропеля, пропитавшись влагой, покрываются ледяной пленкой, нефтепродукты на твердой поверхности не впитывают, на водной поверхности тонут. Данный способ получения с использованием дополнительных гидрофобных агентов на базе кислот и растворителей не является экологически чистым. Предлагаемый способ получения сорбента позволяет устранить недостатки сорбентов, полученных по известным способам [1],[2],[3].

Способ получения сорбента для очистки от нефти и нефтепродуктов твердых и водных поверхностей при отрицательных температурах базируется на природном свойстве торфа, особенно ярко выраженном у торфа с малой степенью разложения, не менять в определенных пределах, при отрицательных температурах (-35^oС) физико-химических свойств, полученных при температурах от 100^oС и выше (900-1000^oС). В качестве носителя сорбента используют твердое органическое вещество фрезерного верхового торфа с малой степенью разложения (60% торфяных мировых запасов находится в России. Имеется высокоразвитая отрасль по его заготовке). Торф предварительно подсушивают с 60% до 23-25% влажности, прессуют давлением 14,0-15,0 МПа в брикеты. Этим достигается увеличение в несколько раз сроков сохранения сорбентом своих природных свойств вследствие уменьшения объемов материала и предотвращения саморазогревания. Твердое органическое вещество торфа пропитывают без применения дополнительных гидрофобных агентов, водонерастворимыми, углеродосодержащими дегтем, гуминовыми кислотами, которые входят в состав торфа и выделяются вместе с водой из твердого органического вещества торфа при его термической обработке при температуре 250-280^oС без доступа воздуха. Пропитку ведут до получения 2,5-10% влажности твердого вещества.

Твердое вещество торфа, пропитанное водонерастворимыми продуктами, становится гидрофобным для воды, имеет высокую удельную поверхность за счет образовавшихся макро- и микропор и низкую скорость впитывания воды.

Кроме того, твердое органическое вещество торфа приобретает новое свойство олеофильности для нефти вследствие испарения до 2,5-10% влажности, так называемой "связанной воды", удерживаемой молекулярным притяжением в твердой части органического вещества торфа и возникновения в связи с этим дополнительных сил притяжения Ван-дер-Ваальса, что обуславливает высокую нефтеемкость сорбента и скорость впитывания нефти сорбентом.

Предложенный способ позволил получить дешевый, экологически чистый (без применения дополнительных химических гидрофобных агентов), высокоэффективный сорбент с расширенной возможностью применения сорбента, как на водных, так и на твердых поверхностях за счет высокой скорости впитывания нефти (за 30-90 с), в зимних условиях при температуре до -35^oС.

Он обладает свойством неоднократной регенерации при температуре 250-280^oС.

При средней вязкости нефти и температуре +20 и -35^oС рабочая нефтеемкость в зависимости от толщины пленки нефти и нефтепродуктов - /х/ мм составляет:

0,2 мм 3,4 г/г при +20^oС и 1,1 г/г при -35^oС

0,4 мм 4,7 г/г при +20^oС 1,4 г/г при -35^oС

0,7 мм 6,1 г/г при +20^oС 1,8 при -35^oС

Время поглощения 0,5 мл воды 1 г сорбента при температуре плюс 20^oС более 360 ч.

Скорость поглощения нефти 0,15 (г/г)/с при +20^oС и 0,45 (г/г)/с при -35^oС

Скорость поглощения воды 0,0002 (г/г)/с при -+20^oС и 0,0002 (г/г)/с при -35^oС

Сорбент впитывает пленки нефти и нефтепродуктов толщиной до 1,5 мм за 30-90 с, находится на поверхности воды от нескольких недель до нескольких месяцев.

Сорбент, например, в виде порошка с размером частиц 0,5-1,5 мм, впитав разлитую нефть, независимо от химического состава представляет собой "густую кашицу", которую с водной поверхности легко собрать известными устройствами (сетками, насосами и др.). С твердой поверхности сорбент удобно собирается различной, подметающей площадки, техникой или вручную метлами, вакуум-машинками и т.д.

Отжатая до 60% из сорбента на стационарных или передвижных прессах нефть используется без дополнительной подработки (в сорбенте нет химических реагентов) по назначению, а брикеты могут быть регенерированы или использованы в качестве высококалорийного топлива, а могут быть переработаны с применением микробиологических технологий в экологически чистый грунт для выращивания сельхозпродукции.

Пример. Пропитку твердого органического вещества сорбента с тремя показателями его влажности после пропитки (0-2%; 2,5-10%; 10-25%) производят без применения дополнительных гидрофобных агентов, по предлагаемому способу, меняя только температуры термообработки твердого вещества (150-250^oС; 250-280^oС; 280-350^oС).

Результаты исследований трех видов образцов сорбента, полученных по предлагаемому способу в трех разных режимах обработки по отношению к нефти и воде, приведены в таблице.

Приведенные данные в таблице указывают на то, что снижение температуры пропитки (графа 7) и повышение влажности твердого вещества сорбента (графа 6) от предлагаемых температуры и влажности в способе (графы 5 и 8) значительно ухудшают все основные характеристики сорбента при температуре его испытаний +20^oС, а при температуре его испытаний свыше -35^oС сорбент не впитывает нефтяную пленку на твердой поверхности, а на поверхности воды покрывается льдом, тонет.

При повышении температуры пропитки (графа 9) и уменьшении влажности твердого органического вещества торфа после пропитки (графа 4), заметных улучшений характеристик сорбента по отношению к характеристикам, полученным по предлагаемому способу, получения сорбента (графы 5 и 8), не происходит.

При этом затраты на единицу получения сорбента по сравнению с сорбентом, полученным по режимам, предложенным в предлагаемом способе получения сорбента (графа 5 и 8), возросли в 1,8-2 раза за счет увеличения энергозатрат.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 1171585, кл. Е 02 В 15/04, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР N 1632946, кл. С 02 F 1/28, 1988.

3. Авторское свидетельство СССР N 1773873, кл. С 02 F 1/28, 1990.