Способ очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов

 

Изобретение относится к способам удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности почвы или воды, а также очистки воды от различных промышленных источников. В качестве вещества, использующегося для удаления нефти используют линейный полимер, неограниченно набухающий в нефти, и нефтепродуктах, нанесенный на легкий минеральный или органический инертный наполнитель. Способ обеспечивает повышение эффективности очистки поверхностей. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к удалению проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности почвы или воды, а также очистке воды от различных промышленных источников.

Известен способ удаления проливов нефти путем использования композиций, состоящих из полимера и сшивающего агента (Техническая информация фирмы, "BP Chemicals" об очистке воды от нефти, 1987).

Однако известный способ малоэффективен и требует большого расхода композиции.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается путем создания средства, состоящего из дисперсных частиц с наружным полимерным слоем. В качестве полимера используют линейные полимеры с неограниченной степенью набухания. При контакте ультрадисперсного полимера с отделяемой жидкостью достаточно быстро образуется гелеобразная масса, которую можно легко удалить с помощью простых механических средств.

Для обеспечения плавучести гелеобразной массы необходимо использовать инертный (не взаимодействующий химически) наполнитель с плотностью, меньшей, чем плотность отделяемой жидкости.

Для исключения расслоения набухшего полимера и легкого наполнителя полимер наносят на поверхность наполнителя. Микрочастицы полимера со средним размером 5·10^-8 5·10^-7 м из латекса осаждают на поверхность полых частиц наполнителя, что обеспечивает физическое сращивание полимера с наполнителем. Полученный таким образом порошкообразный композиционный материал (сорбент) помещают на поверхность отделяемой жидкости, где полимер набухает, поглощая полностью отделяемую жидкость, образуя при этом практически мгновенно сплошную гелеобразную массу, которую собирают и утилизируют в следующих возможных направлениях с учетом местных условий: возврат отработанного продукта после очистки, например в местах нефтедобычи, в резервуар с сырой нефтью, где полимерный слой полностью растворяется в соответствии с природой такого полимера, а загущенная нефть возвращается в исходное состояние; дисперсные частицы после их отслаивания удаляют и используют для повторного приготовления композиционного полимерного материала; смешение отработанного продукта с песчано-гравийной смесью и применение смеси для устройства несущего основания автомобильных дорог (гидроизоляции дорог); смешение отработанного продукта с дорожным битумом и применение смеси как дорожного асфальтобетона; смешение отработанного продукта с кровельным битумом и использование смеси для устройства мягкой кровли зданий и сооружений; использование отработанного продукта в производстве керамзита; использование отработанного продукта в качестве топлива.

Для решаемой задачи может быть использован широкий ассортимент полимеров: полибутилакрилат, сополимеры этилена и пропилена, бутадиена и стирола, бутила и изопрена и им подобные.

Для решения некоторых задача по отделению жидких продуктов возможно использование для загущения порошкообразного полимера без наполнителя.

Наполнитель должен обеспечивать надежную плавучесть загущаемой полимером нефти.

Подходящим наполнителем служат полые сферические материалы, например стеклянные, силикатные, фенолформальдегидные, полистирольные, желатиновые или полиэтиленовые капсулы, имеющие удельный вес меньше, чем плотность отделяемой жидкости.

Кроме того, для того чтобы уменьшить расход композиционного материала и уменьшить его себестоимость, в качестве наполнителя можно использовать легкие дисперсные частицы, такие как зольные микросферы, приготовляемые из отходов золы, образующиеся при работе тепловых электростанций, полые минеральные микросферы из отложений лавы, вермикулит, перлит, измельченная шелуха гречи, риса и другие легкие доступные и дешевые материалы, способные дополнительно поглощать отделяемую жидкость.

Например 1. Испытаниям по очистке воды от пролитой нефти подвергались 14 образцов нефтей месторождений России и СНГ и 8 образцов месторождений Аргентины, Кувейтская нефть, газовый конденсат и различные нефтепродукты.

Для каждого исследуемого образца нефти в стакан объемом 200 мл наливают 150 мл воды, на поверхность которой прикапывают 1 г нефти. Далее на нефтяную пленку наносят порошкообразный композиционный материал (сорбент), отмечал при этом изменение показания веса по мере внесения сорбента. Различные навески сорбента наносятся на нефтяную пленку и выдерживаются при комнатной температуре (20^o C), при охлаждении (5^o C) и при термостатировании (50^o C). Время выдержки образца зависит от индивидуальных свойств нефти или от термодинамического средства пары полимер-растворитель. Образец нефти считается полностью собранным, если при перемешивании не появляется визуально видимой нефтяной пленки и не связанных с нефтью частиц сорбента, а из необходимого для этого количества сорбента расчитывается его расход.

После обработки сорбентом нефтяного пятна на поверхности воды практически мгновенно образуется вязкоупругая масса, легко удаляемая с чистой поверхности воды. После ее удаления с поверхности воды хроматографическим методом анализировать остаточное содержание нефти в воде. Определение проводилось на хроматографе с плазменно-ионным детектором при температуре колонок 200^o C и температуре испарителя 150^o C, газ-носитель-аргон 3 л.ч. для набивки колонок использовался хроматон N-AW (фр. 0,200^oC0,250), пропитанный 5% Silicone SE-30.

Объект испытаний 1. Дистиллированная вода, морская вода с исходным содержанием нефти в воде 0.

2. Нефти месторождений России и СНГ: Приозерская (Ханты-Мансийск), Усть-Балык, Тазовская, Вань-Еган, Эмбинская, Мартышинская, Мангышлакская, Шаимская и промстоки г. Туапсе; месторождений Аргентины:
Canadon Secoi, Palmar Largo, Malargue Mendoz Tierra Del Fuego, Mendoza Nacional, Neuguen, Rio Negro, Rio Gallgos;
и легкая Кувейтская нефть.

3. Сорбент легкий носитель (стеклянные микросферы МСО А9, силикатные микросферы "Q-Cell", перлит, вермикулит, зольные микросферы), обработанный линейный полимером из латексной формы (бутилкаучуку, смесь бутил и изопренового каучука, смесь изопренового и бутадиенстирольного, бутадиенстирольный).

4. Результаты испытаний (во всех опытах):
время загущения нефти, мин: 1 40;
расход собрента, г/г: 0,08 0,2;
остаточное содержание нефти в воде, мг/л: 0 0,15 (для справки): допустимое содержание нефтепродуктов в питьевой воде по ГОСТу 2874-82 составляет 0,3 мг/л).

Пример 2. Проводят испытания по очистке воды от нефтепродуктов (по примеру 1)
Объект испытаний,
1. Дистиллированная и морская вода;
2. Нефтепродукты: бензин, дизельное топливо, мазут, газовый конденсат, керосин, масла (моторное, трансформаторное);
3. Сорбент: легкий носитель (полые стеклянные микросферы IG-101, силикатные микросферы "Q-Cell"), обработанные линейным полимером из латексной формы (бутилакрилатный каучук с акрилонитрилом, гексилакрилатный каучук, диэтилгексилакрилатный каучук).

4. Результаты испытаний:
время загущения, мин: 5;
расход сорбента, г/г: 0,1;
остаточное содержание нефтепродукта в воде, мг/л: 0 0,1.

Пример 3. Проводят испытания по очистке воды от нефти в бассейне из нержавеющей стали размером 1,6·1,5 м, установленном под открытым небом. Заполняют бассейн водой с pH=0,8. Температура окружающей среды 26^o C. На поверхность воды выливают 2,5 л нефти Rio Grande (Аргентина). Нефтяное пятно под действием ветра соприкасается со стенками бассейна и налипает на них. После обработки сорбентом нефтяного пятна с расходом примерно 0,1 г/г его выдерживают в течение 20 ч, после чего удаляют загущенную нефть с поверхности воды перфорированной лопатой.

Результаты испытаний
1. Боковая металлическая поверхность бассейна (место соприкосновения с нефтью) чистая, что установлено протиркой белой тканью.

2. Остаточное содержание нефти в воде 0,3 мг/л.

Пример 4. Проводят испытания по очистке поверхности почвы от пролитой нефти. На поверхность почвы выливают 50 л легкой тюменской нефти и затем обрабатывают сорбентом с расходом 0,1 · 0,15 г/г. Загущенную нефть подручными механическими средствами легко удаляют с поверхности почвы. Практически мгновенно загущение нефти на поверхности почвы предотвращает ее проникновение в слой земли и позволяет легко и удобно удалить нефть с поверхности почвы.

Пример 5. Проводят испытания по очистке поверхности бетонного основания от пролитого авиационного керосина ТС-1. Сорбент крошка этиленпропиленового каучука.

Для предотвращения растекания керосина по бетонной поверхности устанавливают валик цилиндрической формы, наполненной сорбентом. Оболочкой такого валика служит перфорированная ткань. Выливают 30 л керосина ТС-1 и посыпают его сорбентом. Через 5 мин загущенный керосин собирают совком и удаляют. Поверхность бетонного основания чистая и сухая.

Проводят испытания по очистке поверхности металлического и бетонного оснований от пролитых нефтепродуктов.

Объект испытаний: ацетон, бензол, толуол, гексан, гептан, октан.

Результаты испытаний:
расход сорбента, г/г: 0,05 0,08;
время загущения, мин: 1^oC3;
обработанная поверхность после удаления загущенного продукта сухая и чистая.

Пример 6. Проводят испытания по очистке нефтесодержащих вод.

Нефтесодержащую воду с концентрацией нефти в воде 0,3 300 мг/л прокачивают насосом через рукавный фильтр, где в качестве набивки используют бутилкаучук с неограниченной степенью набухания, нанесенный из латексной формы на перлит. Расход обрабатываемой воды составлял в опытах до 25 м³/ч. Остаточное содержание нефти в обработанной воде не превышало 0,1 мг/л.

Пример 7. Проводят испытания по предотвращению загрязнения береговой зоны водного бассейна от выброса нефтяного пятна.

С подветренной стороны на водную поверхность озера вблизи береговой зоны (пляжа) выливают 50 л тюменской нефти. Береговую зону (место планируемого выброса нефтяного пятна галька, песок) посыпают достаточным слоем сорбента. После полного выброса нефтяного пятна волнами на берег "загуещнная" нефть смывается теми же волнами обратно на водную поверхность озера, либо поверхностный слой (место контакта) вместе с песком сдвигают в воду. Песок оседает на дно, а легкие частицы полимерного композиционного материала с загущенной нефтью всплывают на поверхность воды. После удаления загущенной нефти с поверхности воды остаточное содержание нефти в пробе воды с песком составило 0,02 мг/л.

Благодаря тому что активный слой сорбента обладает всеми видами сорбции: ад-, аб- и хемосорбцией, происходит связывание, "загущение" нефти. В таком состоянии она не представляет опасности загрязнения окружающей среды, связанная ли на водной поверхности и выброшенная на берег, либо "загущенная" на берегу и смытая обратно на воду.

Кроме того, существенный дополнительный экологический эффект привносит заявляемый способ. Специальными опытами установлено, что скорость горения "загущенного" бензина по данному способу снижается в 10 раз.

Формула изобретения

1. Способ очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов, включающий обработку поверхностей дисперсным полимеросодержащим композиционным материалом с последующей регенерацией или утилизацией отработанного продукта, отличающийся тем, что в качестве полимера используют линейный полимер с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте, нанесенный на инертный минеральный или органический наполнитель.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию ведут путем смешивания отработанного продукта с избытком исходной нефти или нефтепродукта.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем что утилизацию отработанного продукта ведут путем смешивания с песчано-гравийной смесью и используют в качестве несущего основания автомобильных дорог.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что утилизацию ведут путем смешивания отработанного продукта с дорожным битумом и используют смесь в качестве асфальтобетона.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что утилизацию ведут путем смешивания отработанного продукта с кровельным битумом и используют для устройства мягкой кровли зданий.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что утилизацию ведут путем использования отработанного продукта в производстве керамзита.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отработанный продукт используют в качестве топлива.