Способ получения сорбента для очистки твердых поверхностей от нефти и жидких нефтепродуктов
Владельцы патента RU 2396112:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) (RU)
Изобретение относится к природным сорбентам. Предложен способ получения сорбента из опоки. Природную опоку измельчают, выделяют частицы с размером от 0,001 до 2 мм, подсушивают потоком воздуха с температурой 90-100°С до влажности 4%. Фракция размолотой опоки, рекомендуемой в качестве сорбента, должна содержать 75% частиц размером от 0,001 до 0,1 мм. Технический результат: повышение сорбционной емкости опоки по нефти и нефтепродуктам. 2 табл.
Изобретение относится к способам получения сорбентов и может быть использовано для быстрого и полного удаления нефтяных загрязнений с твердой поверхности.
Такие сорбенты предпочтительны при очистке и удалении нефтесодержащих жидкостей, когда неэффективно применение тяжелого оборудования, или в сочетании с последним для доочистки поверхностей.
Предлагаемый сорбент может использоваться в качестве превентивных средств на потенциально опасных объектах (нефтебазах, автопредприятиях, предприятиях воздушного и морского транспорта, магистральных трубопроводах, в районе железнодорожных путей, на территории, прилегающей к нефтегазовым буровым установкам).
Известен способ получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов на основе гидролизного лигнина. Способ получения сорбента включает щелочную обработку гидролизного лигнина. В процессе щелочной обработки отделяют твердые частицы примесей, полученную суспензию подвергают размолу и фильтрации до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, 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 [1].
К недостаткам данного способа можно отнести расход реагентов и отсутствие регламента по регенерации отработанного сорбента. Нет четкого обоснования, куда девать большие количества солей, образующихся в результате щелочной и кислотной обработки лигнина.
Известен также способ получения сорбента для очистки от нефти твердых и водных поверхностей. Для получения сорбента в качестве носителя используют фрезерный верховой торф малой степени разложения, предварительно подсушенный с 60% до 23-25% влажности и спрессованный под давлением 140-150 МПа в брикеты, который гидрофобизуется при термообработке. В качестве гидрофобных агентов при этом выступают водонерастворимые углеродосодержащие продукты, выделяющиеся вместе с водой из твердого органического вещества торфа при температуре 250-280°C без доступа воздуха. Процесс ведут до влажности продукта 2,5-10% [2].
К недостаткам данного способа получения сорбента можно отнести его ограниченные возможности, связанные с использованием в качестве носителя только одного из видов торфа - фрезерного верхового торфа малой степени разложения. Кроме того, термообработку торфа ведут при температуре 250-280°C без доступа воздуха, что требует соответствующей аппаратуры и расхода энергии.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки от нефти и нефтепродуктов твердых поверхностей. Способ получения сорбента заключается в том, что торф с влажностью 35-40% термообрабатывают при температуре 800-1200°C до влажности 10-20%, затем его сепарируют и торф с размером фракций от 0,5 до 3,0 мм прессуют под давлением 16,0-18,0 МПа в брикеты до влажности 10-15%, при этом используют низинный торф и/или переходный и верховой [3].
Недостатком данного способа является то, что термообработку торфа проводят при температуре 800-1200°C, что требует использования трудоемкого технологического оформления активации сорбента и большого расхода энергии.
Целью заявляемого изобретения является создание способа получения недорогого, экологически чистого, простого в утилизации и регенерации сорбента для очистки твердых поверхностей от нефти и жидких нефтепродуктов.
Сырьем для получения предлагаемого сорбента служит природный альмосиликат (опока), имеющий следующий состав: SiO2 - 75-80%, Al2O3 - 22-18%, Fe2O3 - 0,5-1%, H2O - 0,2-0,5%, CaSO4 - 0,3-0,5%, CaCO3 - 0,12-0,8%. Опока обладает высокой сорбционной емкостью по отношению к большой группе органических и неорганических соединений.
Сорбирующая способность опок для удаления с твердых поверхностей тяжелых углеводородов и различных органических соединений зависит от степени дисперсности частиц.
Экспериментально установлено, что размеры частиц должны находиться на уровне от 0,001 до 2 мм, хотя в смеси должно быть до 75% частиц с размером от 0,001 до 0,1 мм.
Получение фракций ниже 0,001 мм экономически нецелесообразно, они могут в материале присутствовать как включения, а применение фракций выше 2 мм нецелесообразно из-за их низкой поглотительной способности.
Влажность материала должна находиться на уровне не выше 4% и только в этом случае достигается максимальное поглощение органических соединений. Поэтому в качестве основного процесса должны быть не только дробление, но и одновременная сушка.
Следующий пример приведен для того, чтобы более полно проиллюстрировать изобретение.
Пример 1. Сырье из карьера - опоки - частицы с массой до нескольких килограммов размалывают на шаровой мельнице, рассеивают на ситах и выделяют частицы с размером от 0,001 до 2 мм. Подсушивают до влажности не выше 4% потоком воздуха с температурой 90-100°C.
Рекомендуемый в качестве сорбента фракционный состав размолотых опок представлен в табл.1.
| Таблица 1 | ||||
| Фракционный состав предлагаемого сорбента - размолотых опок | ||||
| Диаметр частиц, мм | 0,001…0,1 | 0,2…0,4 | 0,5…1,0 | 1,0…2,0 |
| Содержание, % | 75 | 20 | 3…4 | 1,0 |
Готовый сорбент представляет собой порошок светло-серого цвета без запаха и вкуса.
Предложенный способ позволяет получить дешевый, экологически чистый (без применения дополнительных химических реагентов) высокоэффективный сорбент.
Результаты испытаний способности опок к адсорбции легких углеводородов и к адгезии к тяжелым углеводородам следующие. Емкость данного сорбента по отношению к легким углеводородам составляет 15 г/кг, для соляра - 35…40 г/кг, нефти - 50…100 г/кг, мазутов - 100…250 г/кг; для углеводородов более густых - 0,5…1 кг/кг.
Результаты проведенных исследований по очистке от темных углеводородов различных твердых поверхностей (металлических, грунтовых, бетонных, асфальтовых) показали, что твердые поверхности легко и практически полностью очищаются от различных нефтепродуктов предложенным сорбентом (табл.2).
Для удаления нефтепродуктов сорбент равномерно рассыпают на загрязненной нефтепродуктами поверхности, растирают его вместе с нефтепродуктами и затем удаляют образовавшуюся массу скребком, совком или лопатой, а на больших поверхностях - с использованием мусороуборочных механизмов.
| Таблица 2 | ||||
| Эффективность удаления нефтепродуктов предложенным сорбентом с различных поверхностей | ||||
| Толщина слоя нефтепродукта, мм | Расход сорбента, кг на 1 м2 поверхности | Содержание нефтепродукта на поверхности, кг/м2 | Степень очистки, % | |
| До очистки | После очистки | |||
| Бетонная поверхность | ||||
| 0,05 | 0,20 | 0,045 | 0,005 | 80 |
| 0,10 | 0,50 | 0,090 | 0,006 | 93 |
| 0,50 | 0,75 | 0,450 | 0,103 | 93 |
| 1,00 | 0,80 | 0,900 | 0,050 | 94 |
| 5,00 | 2,00 | 4,500 | 0,220 | 95 |
| 10,00 | 4,00 | 9,000 | 0,450 | 95 |
| 20,00 | 5,00 | 18,000 | 0,800 | 96 |
| 50,00 | 10,00 | 45,000 | 1,200 | 97 |
| Асфальтовая поверхность | ||||
| 0,05 | 0,20 | 0,045 | 0,010 | 78 |
| 0,10 | 0,50 | 0,090 | 0,015 | 83 |
| 0,50 | 0,75 | 0,450 | 0,080 | 82 |
| 1,00 | 0,80 | 0,900 | 0,100 | 89 |
| 5,00 | 2,00 | 4,500 | 0,500 | 89 |
| 10,00 | 4,00 | 9,000 | 0,900 | 90 |
| 20,00 | 5,00 | 18,000 | 1,500 | 92 |
| 50,00 | 10,00 | 45,000 | 2,500 | 94 |
| Металлическая поверхность (листовое железо, Ст3) | ||||
| 0,05 | 0,20 | 0,045 | 0,004 | 91 |
| 0,10 | 0,50 | 0,090 | 0,007 | 92 |
| 0,50 | 0,75 | 0,450 | 0,020 | 96 |
| 1,00 | 0,80 | 0,900 | 0,040 | 96 |
| 5,00 | 2,00 | 4,500 | 0,200 | 96 |
| 10,00 | 4,00 | 9,000 | 0,400 | 96 |
| 20,00 | 5,00 | 18,00 | 0,700 | 96 |
| 50,00 | 10,00 | 45,00 | 1,100 | 98 |
| Грунтовая поверхность (глина:песок 7:3) | ||||
| 0,05 | 0,20 | 0,045 | 0,006 | 87 |
| 0,10 | 0,50 | 0,090 | 0,009 | 90 |
| 0,50 | 0,75 | 0,450 | 0,040 | 91 |
| 1,00 | 0,80 | 0,900 | 0,080 | 91 |
| 5,00 | 2,00 | 4,500 | 0,400 | 91 |
| 10,00 | 4,00 | 9,000 | 0,700 | 92 |
| 20,00 | 5,00 | 18,00 | 1,000 | 94 |
| 50,00 | 10,00 | 45,00 | 2,500 | 94 |
| Песчаная поверхность (песок:глина 8:2) | ||||
| 0,05 | 0,20 | 0,045 | - * | 100 |
| 0,10 | 0,50 | 0,090 | - * | 100 |
| 0,50 | 0,75 | 0,450 | - * | 100 |
| 1,00 | 0,80 | 0,900 | - * | 100 |
| 5,00 | 2,00 | 4,500 | 0,2 | 96 |
| 10,00 | 4,00 | 9,000 | 0,4 | 96 |
| 20,00 | 5,00 | 18,00 | 0,8 | 96 |
| 50,00 | 10,00 | 45,00 | 2,0 | 96 |
| * При удалении сорбента с нефтепродуктом снимается и тонкий слой песка, налипший на сорбент и нефтепродукт. |
Данные, приведенные в табл.2, свидетельствуют о том, что предлагается новый экологически чистый сорбент, который может быть использован для удаления нефтепродуктов с поверхностей бетона, асфальта, металлов, грунта (глина, песок). После использования сорбент может быть использован как материал при производстве асфальта, а также в сочетании с глинистыми материалами для производства керамзита.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Успенский Г.Р., Сагалаев В.А., Мищук Д.С. / Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, способ получения сорбента и способ сбора нефти и нефтепродуктов: Патент РФ №2277437, МПК B01J 20/24, B01J 20/30, C02F 1/28; заявл. 2004.10.22; опубл. 2006.06.10.
2. Острецов В.И./ Способ получения сорбента для очистки от нефти твердых и водных поверхностей: Патент РФ №2116128, 02.09.1997, B01J 20/24, C02F 1/28; заявл. 1997.09.02; опубл. 1998.07.27.
3. Хохлов А.Л. / Способ получения сорбента для очистки от нефти и нефтепродуктов твердых поверхностей: Патент РФ №2191066, 20.10.2002, B01J 20/30, B01J 20/20; заявл. 2001.04.20; опубл. 2002.10.20.
Способ получения сорбента для очистки твердых поверхностей от нефти и жидких нефтепродуктов, включающий измельчение природного алюмосиликата и его высушивание, отличающийся тем, что в качестве природного алюмосиликата берут опоку, измельчение ведут до размеров частиц от 0,001 до 2 мм, после чего классифицируют таким образом, чтобы 75% фракции составляли частицы с размером от 0,001 до 0,1 мм, а высушивание ведут до влажности не выше 4%.
