Способ очистки поверхности воды от пленок нефти и нефтепродуктов

 

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для ликвидации последствий нефтяных разливов на поверхности открытых водоемов. Для очистки поверхности воды от пленок нефти и нефтепродуктов подготавливают сорбент, в качестве которого используют пенографит с насыпной плотностью 2 - 5 г/л. Подготовку сорбента ведут непосредственно на месте сбора нефти путем вспенивания окисленного графита при 1100 - 1200°С. Сорбент наносят на поверхность воды горизонтально пульсирующим потоком воздуха, например распылением, с высоты 0,1 - 0,5 м в количестве 0,02 - 0,03 г/г нефти. На поверхности воды сорбент выдерживают 0,5 - 3 суток, а затем набухший сорбент собирают вакуумированием и отжимают. Технический результат изобретения заключается в расширении арсенала средств, предназначенных для очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к охране окружающей среды, техническим приемам очистки поверхности открытых водоемов от нефти и нефтепродуктов, а более конкретно к способам очистки поверхности открытых водоемов от пленок загущенной нефти, "свежих" нефтепроливов и плавающих слоев других гидрофобных жидкостей.

Известен способ очистки поверхности воды от пленок нефти или нефтепродуктов, включающий предварительную термообработку и нанесение на поверхность воды тонкой дисперсии пористого минерального сырья [1].

Основным недостатком известного способа является малая эффективность при сорбции загущенной нефти, использование в качестве сорбентов веществ высокой насыпной плотности, невозможность реализации способа получения сорбента непосредственно на месте применения и, как следствие этого, низкая удельная транспортная эффективность приемов очистки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки поверхности воды от пленок нефти или нефтепродуктов, включающий подготовку сорбента, нанесение сорбента на поверхность воды, выдержку сорбента на поверхности воды, сбор или снятие набухшего сорбента и последующий отжим [2].

Недостатком известного способа является малая сорбционная емкость при сборе тонких пленок загущенной нефти с поверхности воды и низкая удельная транспортная эффективность способа. Удельная транспортная эффективность способа определяется по количеству нефтепродуктов, поглощаемых единицей объема сорбента, доставляемого к открытому водоему.

Насыпная плотность сорбентов, используемых в известном способе, не превышает 200 г/л. Сорбционная емкость 1,5 - 3,5 г/г сорбента. Удельная транспортная эффективность составляет 0,3 - 7,0 кг/л сорбента.

Комплексная задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении способа, расширении диапазона сорбируемых веществ (загрязнителей), повышении технической и удельной транспортной эффективности способа удаления пленок загущенной нефти с поверхности открытых водоемов.

Технический результат достигается тем, что способ очистки поверхности воды от пленок нефти или нефтепродуктов включает подготовку сорбента непосредственно на месте сбора нефти вспениванием окисленного графита при температуре 1100-1200^oC до насыпной плотности пенографита 2-5 г/л, нанесение сорбента горизонтальным пульсирующим потоком воздуха с высоты 0,1-0,5 м, выдержку сорбента на поверхности воды 0,5-3 суток и сбор набухшего сорбента вакуумированием.

Применение вспененного (расширенного), предварительно окисленного различными путями графита для сорбции различных жидкостей известно [3]. Однако известные способы предусматривают предварительное получение червеобразного расширенного графита в стационарных муфельных печах и последующую доставку сорбента к водоему. Такой порядок операций существенно усложняет реализацию способа и еще в большей (чем у прототипа [2]) степени снижает техническую и удельную транспортную эффективность мероприятий по удалению тонких пленок загущенной нефти с поверхности открытых водоемов.

Насыпная плотность пенографитов, используемых в известном способе, составляет 5 г/л. Сорбционная емкость по "свежим" нефтепроливам 30-35 г/г сорбента. Удельная транспортная эффективность не превышает 0,15-1,75 кг/л сорбента.

Для сравнения оценим средние показатели предлагаемого способа. Насыпная плотность транспортируемого к водоему полуфабриката - окисленного графита - около 500 г/л. Сорбционная емкость получаемого в соответствии с изобретением пенографита по "свежим" нефтепроливам составляет 60 - 85 г/г сорбента.

Таким образом, удельная транспортная эффективность использования окисленного графита достигает 30 - 42,5 кг/л (полуфабриката сорбента), а положительный эффект, оцениваемый по данному важнейшему показателю, определяющему практическую применимость способа, составляет 60 - 100 крат.

Использование пенографита насыпной плотностью менее 2 г/л экономически нецелесообразно, т. к. существенно увеличивает себестоимость пенографита и усложняет технологию получения полуфабриката сорбента.

Использование пенографита насыпной плотностью более 5 г/л снижает техническую эффективность способа за счет резкого уменьшения поглощающей способности сорбента, в особенности при использовании предлагаемого способа для очистки воды от пленок нефтешлама (загущенной нефти).

Вспенивание графита термообработкой в потоке воздуха при температуре менее 1100 снижает сорбционную емкость сорбента по загущенным фракциям нефти.

Вспенивание графита термообработкой в потоке воздуха при температуре более 1200 снижает выход готового сорбента и увеличивает его стоимость.

Выдержка сорбента на поверхности воды менее 0,5 суток не позволяет полностью очистить поверхность водоема от загущенной нефти. Выдержка сорбента на поверхности воды более 3 суток не улучшает показатели чистоты воды, но осложняет процесс сбора набухшего сорбента.

Нанесение сорбента потоком воздуха с высоты менее 0,1 м существенно снижает производительность процесса. Увеличение высоты напыления сорбента на поверхность водоема более 0,5 м приводит к потерям легкого пенографита за счет уноса ветром.

Изобретение иллюстрируется примерами осуществления способа.

Пример 1.

Очищают поверхность воды от нефтяной пленки толщиной около 1 мм. На поверхность естественного водоема площадью 10000 м² в результате аварии пролито 8000 кг нефти вязкостью 10 сСт. К моменту очистки водоема через 45 дней после аварии вязкость образовавшейся пленки нефти 50 сСт. Перед очисткой поверхность водоема была разделена на два равных участка с помощью боновых заграждений.

Подготовку сорбента осуществляли непосредственно на месте аварии путем вспенивания окисленного графита марки ГТО при 1100-1200^oC. Температура окружающей среды 20^oC. Количество сорбента, необходимое для очистки поверхности воды, составляет 160 кг, что соответствует удельному расходу сорбента 0,02 г/г нефти. Сорбционная емкость вспененного графита насыпной плотностью 4 г/л, определенная по нефти вязкостью 10 сСт, составляет 56 г/г. Нанесение пенографита на поверхность воды осуществляют по мере его получения в течение 16 часов. Одновременная подготовка сорбента и нанесение готового пенографита на воду увеличивают производительность процесса очистки водоема. Нанесение пенографита на поверхность воды осуществляют пульсирующим потоком воздуха горизонтально на высоте 0,4 м. Сбор набухшего сорбента начинают через 0,5 суток после выдержки его на поверхности воды и стягивания с помощью боновых заграждений к месту извлечения из водоема. Сбор набухшего сорбента осуществляют вакуумированием. Продукты очистки собирают в накопительную емкость для последующего разделения и утилизации. Общее время полной очистки поверхности водоема составляет 78 часов.

Результаты натурных испытаний приведены в таблице.

Пример 2.

Очищают поверхность открытого водоема, загрязненного загущенной нефтяной пленкой толщиной около 1 мм и вязкостью 1500 сСт. Способ реализуют по примеру 1, но в качестве сорбента используют пенографит насыпной плотностью 5 г/л, который выдерживают на поверхности воды 1 сутки (24 часа). Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3.

Очищают поверхность открытого водоема, загрязненного вязкой нефтяной пленкой, по примеру 2 при температуре воды 5^oC. Удельный расход сорбента составляет 0,03 г/г нефти. Результаты испытаний в таблице.

Пример 4.

Очищают поверхность открытого водоема, загрязненного нефтяной пленкой, по примеру 1, но используют сорбент насыпной плотностью 5 г/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 5.

Очищают поверхность открытого водоема, загрязненного керосином, по примеру 2, но используют сорбент насыпной плотностью 5 г/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Примеры 6-8.

Очищают поверхность открытого водоема, загрязненного нефтяной пленкой, по примеру 1, но варьируют время выдержки и высоту нанесения пенографита на воду различной температуры. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 9 (контрольный). Очищают поверхность открытого водоема, загрязненного вязкой нефтяной пленкой, по примеру 1, но используют сорбент насыпной плотностью 10 г/л, который наносят на поверхность воды с высоты 0,6 м. Результаты испытаний приведены в таблице.

Литература 1. Патент США 3607741, кл. НКИ 20-36, 1995.

2. Патент РФ 2050972, МКИ B 01 J 20/20, 1995.

3. Патент США 3357929, кл. НКИ 252-444, 1993.

Формула изобретения

1. Способ очистки поверхности воды от пленок нефти и нефтепродуктов, включающий подготовку сорбента, нанесение сорбента на поверхность воды, выдержку сорбента на поверхности воды, сбор набухшего сорбента и отжим, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют пенографит с насыпной плотностью 2 - 5 г/л, подготовку сорбента ведут непосредственно на месте сбора нефти путем вспенивания окисленного графита при 1100 - 1200^oC, нанесение сорбента осуществляют горизонтально пульсирующим потоком воздуха, сорбент выдерживают на поверхности воды 0,5 - 3 суток, а затем собирают вакуумированием.

2. Способ очистки поверхности воды от пленок нефти и нефтепродуктов по п. 1, отличающийся тем, что нанесение сорбента на поверхность воды потоком воздуха осуществляют распылением с высоты 0,1 - 0,5 м в количестве 0,02 - 0,03 г/г нефти.

РИСУНКИ

Рисунок 1