сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, способ получения сорбента и способ сбора нефти и нефтепродуктов

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 м ²/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, см 3	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, см 3	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, см 3	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, см 3	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, см 3	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, см 3	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).