книги / Нефтяные сорбенты

Один из способов получения адсорбента, предназначенно­ го для поглощения нефтепродуктов, предусматривает исполь­ зование модифицированной смеси торфа с сапропелем [149]. По данному способу предполагается смесь торфа и сапропеля модифицировать гелеобразной солью гуминовой кислоты с двух­ валентным металлом.

Для получения модификатора необходимо извлечь из тор­ фа гуминовую кислоту, а из сапропеля — двухвалентные ме­ таллы. Гуминовые кислоты из торфа извлекаются раствором щелочи с pH, равным 11...13, а двухвалентные металлы из сап­ ропеля — раствором минеральной кислоты, например соляной, с pH, равным 2...3. При этом образуются хлористые соли каль­ ция, магния и железа.

В результате реакции взаимодействия гуминовых (алифа­ тических аминокислот) соединений с раствором солей двухва­ лентного металла образуются гидрофобные хелатные соедине­ ния аминокислот с металлами, представляющие собой гелеоб­ разный осадок, не растворяющийся в воде.

Остатки торфа и сапропеля смешивают, производят нейт­ рализацию до достижения pH, равного 7...8. Для получения ад­ сорбента к смеси торфа и сапропеля прибавляют модификатор, все тщательно перемешивают, сушат и измельчают. Сорбцион­ ная способность адсорбента по отношению к нефтепродуктам показана в табл. 5.40.

5.4. Сорбенты на основе сырья растительного и животного происхождения

5.4.1. Растительное сырье и отходы его переработки

В качестве материалов при производстве сорбентов для по­ глощения нефти и нефтепродуктов задействовано значитель­ ное множество видов растительного и природного сырья: лузга гречки и подсолнечника, шелуха овса и риса, черная скорлупа грецкого ореха, кукурузные початки (отходы), отходы перера­ ботки трав, опавшая листва, солома, камышовая сечка, соцве-

Таблица 5.40 Нефтеемкость композиций па основе торфа и сапропеля

тия тростника [75, 76,123, 159,178, 189, 191, 197]. Использова­ ние всех этих материалов, являющихся потенциальным мест­ ным сырьем для производства сорбентов, позволяет увязать ликвидацию отходов сельскохозяйственного производства с природоохранной деятельностью.

В связи с этим разработанные специалистами НПГ «Ренари» технология и установка переработки отходов рисового про­ изводства [197] являются показательными и могут быть при­ няты в качестве прообраза решения существующих отраслевых и региональных проблем обеспечения экологической безопас­ ности в нефтедобывающей отрасли.

Установка для получения сорбента производительностью 500 т в год, действующая по принципу термообработки [129], выполнена в блочно-модульном исполнении и представлена на рис. 5.5. Основной узел установки —вертикальная печь, в кото­ рой потоки сырья и продукты сгорания органического топлива

Рис. 5.5. Установка для производства экосорбента РС [197] 1 —приемный бункер, 2 —охладитель,

3 ,4 - нагревательный и распределительный элементы печи, 5 — горелка, 6 - смеситель, 7 —приемный бункер готовой продукции.

движутся навстречу друг другу по сопряженным каналам, раз­ деленным плотной перегородкой, имеющей высокую теплопро­ водность. Размеры поверхностей теплообмена определены с помощью термодинамических расчетов.

Печь состоит из нескольких нагревательных элементов, представляющих собой прямоугольные короба высотой 1,5, шириной 1,0 и длиной 1,5 м. Внутренний объем короба (по дли­ не) разделяется сплошными перегородками на три части - цен­ тральную и две боковые, расположенные симметрично. Боко­ вые полости соединены между собой проходящими через цент­ ральную часть газопроводами треугольной формы, располага­ ющимися в шахматном порядке по всему объему центральной части строго вверх одним из ребер. Каждая боковая полость герметично закрыта со стороны двух открытых торцов короба. Конструкция охладителя имеет два варианта. В первом - его конструкция идентична конструкции нагревателя, во втором -

Сорбенты, произведенные по технологии НПГ «Ренари», име­ ют небольшую насыпную плотность 80...150 кг/м3, удельную по­ верхность до 500 м2/кг, нефтеемкость 3...10 кг/кг. Экосорбенты РС и ГС предназначены для сбора нефтепродуктов с водной и земной поверхности. Насыщенный нефтепродуктами экосорбент может быть использован при производстве топливных брикетов.

Нефтеемкость сорбента, полученного по технологии [123] из гречичной лузги, обработанной при температуре 150...450 °С, достигает величины 3,34 кг/кг, табл. 5.41.

Нефтеемкость черной скорлупы грецкого ореха, обработан­ ной при 250 °С, составляет 1,67 кг/кг. Выход сорбента после термообработки составляет 78,6 %.

Как видно из приведенных данных, большинство раститель­ ных материалов, предназначенных для производства сорбентов, обрабатывают при повышенных температурах.

На основе соломы, обработанной высокомолекулярными со­ единениями, создано несколько сорбентов [76]. Обработку про­ водят либо погружением соломы в раствор полимера, либо рас­ пылением последнего над соломой. В качестве высокомолеку­ лярных соединений предложено использовать полиэтилен, по­ липропилен, полистирол, поливинилхлорид.

Недостатком такого сорбента является технологическая трудность с нанесением полимера на поверхность соломы, по­ скольку указанные полимеры нерастворимы в органических ра­ створителях и имеют высокие температуры плавления.

Нефтепоглощающая способность растительных отходов яв­ ляется главным критерием, который следует учитывать при про­ изводстве того или иного вида сорбента, поскольку нефтеемкость производимого сорбента напрямую зависит от изначаль­ ной нефтеемкости чистого сырья. Нефтепоглащающая способ­ ность растительного сырья приведена в табл. 5.42. В таблицу для сравнения включены и другие материалы растительного про­ исхождения.

После соответствующей специальной обработки нефтепог­ лощающая способность сорбентов, полученных из раститель­ ного сырья, может быть значительно повышена. Например, нефтеемкость сорбентов, полученных по технологии «Сорбест», воз­ растает в 2...7 раз [54], табл. 5.43.

Водопоглощение сорбентов. Многие растительные сорбен­ ты в той или иной степени впитывают влагу. Естественно, этот фактор отрицательно сказывается на нефтеемкости сорбентов, поскольку часть порового пространства сорбента оказывается занята водной фазой. Кроме того, за счет поглощенной воды увеличивается вес сорбента и ухудшается его плавучесть. В табл. 5.44 показана величина степени поглощения воды сор­ бентами на основе растительного сырья.

5.4.2. Сорбенты на основе животного сырья

Кожевенные отходы. Кожевенная пыль —многотоннажный отход кожевенного и мехового производства, образуемый в про­ цессе шлифования кож. Представляет собой тонкодисперсный гидрофобный порошок (степень дисперсности колеблется в пре­ делах 1...10 мкм) плотностью 820...850 кг/м3. По химическому составу кожевенная пыль состоит из смеси белков (до 80 %), липидов (жироподобных веществ), углеводов и ферментов.

Кожевенную пыль наносят на загрязненную водную поверх­ ность в количестве 3...10% объемной доли нефтепродуктов, со­ держащихся в воде, при этом нефтяные загрязнения адсорби­ руются, образуя плотную пастообразную массу, легко удаляе­ мую с очищаемой поверхности, например, механическим пу­ тем. Степень очистки составляет в среднем 95 %.

Таблица 5.43 Нефтеемкость сорбентов из растительного сырья

Таблица 5.44 Водопоглощение сорбентов на основе растительного сырья

Использование кожевенной пыли в качестве гидрофобного адсорбента [176] позволяет повысить эффективность и снизить стоимость очистки, утилизировать многотоннажный отход про­ изводства. Способ может быть использован для очистки амба­ ров от нефти и нефтепродуктов при бурении скважин, а также для очистки нефтеловушек на базах производственного обслу­ живания, в управлениях технологического транспорта, на неф­ теперерабатывающих заводах.

В качестве сорбента для сбора нефти может быть исполь­ зована не только кожевенная пыль, но и кожевенная стружка более крупных размеров [45]. Для этого используют стружку выдубленной кожи, образующейся в процессе переработки кожи после операции дубления перед красильно-жировальными опе­ рациями, а именно после обработки выдубленной кожи на стро­ гальной машине для удаления избытка толщины кожи. При этом стружка имеет довольно широкий диапазон разброса размеров фракций и имеет следующей состав, масс. %:

Сорбционная емкость кожевенной стружки зависит от раз­ мера фракций и времени контакта с нефтью. Результаты иссле­ дований по определению величины этих параметров приведе­ ны в табл. 5.45.

Как видно, фракция 0,1...0,5 мм обладает наибольшей нефтеемкостью и скоростью впитывания нефти, но ее применение весьма ограничено и нецелесообразно, поскольку при ветреной погоде она легко уносится ветром и не попадает на нефтяное пятно, что увеличивает расход материала и непроизводитель­ ные затраты.

После сорбции нефтяных загрязнений и сбора сорбента ме­ ханическими методами стружку сжигают.

Хитин. В качестве сорбента для поглощения нефтепродук­ тов из водной фазы предлагается использовать хитин или хитозан [10, 13].

Хитин и хитозан представляют собой высокомолекулярные природные полимеры. Хитин представляет собой полисахарид с неразветвленной цепью Ь = -» 4 соединенных 2-ацетамидо-2-де- зокси-Д-глюкозных остатков и поочередно повернутых на 180°. Эмпирическая формула хитина (СэН^ИС^х.

Хитин является важнейшей структурой в животном мире подобно целлюлозе в растительном мире. Оба полимера вы­ полняют однородные функции - функции опоры и защиты. Особенно широко хитин распространен в типе членистоно­ гих. Скелет и наружный покров крабов, раков, креветок и дру­ гих членистоногих в основном состоят из хитина. Хитин най­ ден и в кутикуле насекомых. Данные о количественном содер­ жании хитина в панцирях промысловых объектов [10] приве­ дены в табл. 5.46.

Выделенный хитин представляет собой жесткое волокнис­ тое вещество от белой окраски до желто-коричневой. Хитин не растворим в воде, в органических растворителях, мало набуха­ ет в щелочных растворах при комнатной температуре. Его можно