книги / Нефтяные сорбенты

вательно входят капилляры меньших диаметров, что обеспечи­ вает максимальный подъем нефти по высоте. Капиллярное пе­ ремещение жидкости по горизонтали также определяется ат­ мосферным давлением; при этом, для того чтобы происходил данный процесс, толщина слоя нефтепродукта, контактирую­ щего с абсорбентом, должна быть больше, чем мономолекулярный слой. При этом атмосферное давление и давление слоя нефти суммируют вне зоны сорбента и в сорбенте. Разница этих давлений обуславливает появление горизонтальной составля­ ющей, под действием которой происходит начальное заполне­ ние структурных пустот абсорбента. Макропоры и микропоры в структуре данного материала выступают в качестве дополни­ тельных капилляров, имеющих меньший диаметр, вследствие чего суммарная капиллярная структура абсорбента осуществ­ ляет впитывание нефти по принципу капиллярного насоса.

Классификация нефтяных сорбентов [54, 56, 189] может быть осуществлена и по другим признакам, в частности по ис­ ходному сырью, табл. 4.2; по дисперсности, табл. 4.3; по порис­ той структуре, табл. 4.4; по характеру смачивания водой, табл. 4.5; по назначению, табл. 4.6; по специальным свойствам, табл. 4.7;

Таблица 4.2 Классификация нефтяных сорбентов по исходному сырью

Неорганические

Таблица 4 3 Классификация сорбентов по дисперсности

по плавучести, табл. 4.8; по преимущественному способу ути­ лизации, табл. 4.9; по структуре, табл. 4.10, рис. 4.1.

В целом они все заслуживают внимания и приводятся в данном разделе. Все сорбенты, упомянутые в этих таблицах, приведены в качестве примера и не отражают всю полноту их ассортимента.

Классификация нефтяных сорбентов по исходному сырью приведена в табл. 4.2.

Принципиальные схемы взаимодействия нефти с поглоти­ телями с различной структурой приведены на рис. 4.1.

4.5* Влияние ф изико-химических свойств нефти на поглотительную способность сорбентов

Поглотительная способность сорбентов зависит как от свойств непосредственно самого сорбента, так и от условий его применения. Максимальная поглотительная способность сор­ бентов проявляется при избыточном количестве поглощаемого нефтепродукта [181, 188, 189]. На практике, в зависимости от площади водной поверхности, вязкости, поверхностного натя­ жения и количества разлитой нефти, толщина пленки будет

Таблица 4.5 Классификация сорбентов по характеру смачивания водой

Таблица 4.6 Классификация сорбентов по назначению

Таблица 4.7 Классификация сорбентов по специальным свойствам

Таблица 4.8 Классификация сорбентов по плавучести

Таблица 4.9 Классификация сорбентов по преимущественному способу регенерации и утилизации

Таблица 4.10 Классификация сорбентов по структуре

в

Рис. 4.1. Принципиальные схемы взаимодействия нефти с поглотителями [189]:

а) закрытая структура; б) открытая структура; в) волокнистая структура.

1 — нефть в пространстве порозности слоя сорбента;

2 — сорбент глобулярного или волокнистого строения;

3 — нефть, адсорбированная в объеме глобул-адсорбента.

различная в каждом конкретном случае. Поэтому поглотитель­ ная способность сорбентов будет непосредственно зависеть от толщины поглощаемого слоя нефти. Такие исследования на нефтях месторождений Нефтяные Камни и Грязевая Сопка были проведены в Н И П И Гипроморнефтегаз [181]. Результаты ис­ следований представлены в табл. 4.11.

Приведенные в таблице данные убедительно доказывают существование четкой зависимости увеличения, поглотительной способности гидрофобных материалов от толщины нефтяной пленки.

Таблица 4.11 Поглотительная способность гидрофобных материалов

По данным работы [189], нефтепоглощающая способность синтетических органических сорбентов с нарастанием толщи­ ны слоя нефти увеличивается. На рис. 4.2 представлены зави­ симости нефтеемкости гранулированного пенополистирола, кус­ ков карбамидоформальдегидной смолы и каучуковой крошки от толщины слоя нефти.

Поглотительная способность сорбентов на основе раститель­ ных отходов также зависит от толщины поглощаемого слоя не­ фти [188]. Данная зависимость для отходов растительного про­ исхождения без специальной их обработки приведена на рис. 4.3.

Все рассматриваемые поглотители насыщаются нефтью почти до предельной величины за 5... 10 мин. Увеличение тол­ щины нефтяной пленки повышает нефтепоглощающую способ­ ность сорбента.

На поглотительную способность сорбентов существенное влияние оказывает вязкость собираемых с водной поверхности нефтепродуктов. Проведенными исследованиями [181] установ­ лено, что поглотительная способность сорбентов с ростом вязко­ сти нефтепродуктов возрастает.. Помимо этого фактора, на неф-

тепоглощающую способность сорбента влияет процесс измене­ ния содержания в нефти газа, легких фракций и эмульгирован­ ной воды [63], который неизбежно наблюдается при длительном нахождении нефти на водной поверхности под действием испа­ рения и дегазации. Например, 15-суточное нахождение нефти, содержащей 12% эмульгированной воды, на водной поверхности приводит к изменению ее физико-химической характеристики и характера взаимодействия с сорбентом, табл. 4 .12.

Таблица 4.12 Поглотительная способность сорбентов в зависимости от характеристики нефти [63]

Из таблицы следует, что повышенное содержание в нефти газа, легких фракций и эмульгированной воды приводит к уве­ личению расхода сорбента для ее удаления с поверхности воды.

Исследованиями, проведенными в БашНИПИнефти, уста­ новлено, что с увеличением толщины пленки нефти удельный расход сорбентов на основе поливинилхлордов увеличивается, а нефтеемкость снижается, табл. 4.13.

Одним из требований, предъявляемых к сорбентам, явля­ ется их многократное использование. Зависимость поглотитель­ ной способности сорбентов от кратности их использования при­ ведена в табл. 4.14.

Таким образом, для промышленного использования необ­ ходимо подбирать материалы в соответствии с максимальной поглотительной и кратной способностью их использования.

Таблица 4.13 Поглотительная способность поливинилхлоридов

Таблица 4.14 Поглотительная способность сорбентов при кратном использовании

По результатам исследований этим критериям в полной мере отвечают пористо-эластичные материалы —пенополиуретан и волокнистый материал из целлюлозы. Данные материалы мо­ гут с успехом использоваться в устройствах для сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности.