ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ СБОРА НЕФТИ, МАСЕЛ И ДРУГИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/28 B01J20/20 

Изобретение относится к сорбентам, применяемым в способах очистки водных сред от нефти, масел и иных углеводородов с использованием магнитного поля
Известно использование при очистке от нефти в качестве связующего намагничивающегося порошка в виде стальных опилок [1]
Известен способ обработки содержащих масла сточных вод с использованием в качестве адсорбента смеси неорганического мелкодисперсного материала, содержащего оксиды и гидроксиды металлов типа Mg, Zn, Fe, Co, Ni, Cu и высокомолекулярного мелкодисперсного волокнистого материала с гидрофильными свойствами [2]
Известен способ очистки воды от неорганических примесей, масел, нефти и нефтепродуктов с использованием в качестве ферромагнитного материала сухого магнетитового концентрата с размером частиц 50 70 мкм в количестве 65 70 мас. (содержание общего железа 64 66) [3]
Известен способ очистки сточных вод от масел и смол, в котором в качестве адсорбента используется магнитовосприимчивый порошок, например магнетит. Для приготовления порошка магнетита используют обогащенную магнитную руду. Гидрофобные свойства порошка достигаются обработкой его кремнийорганическими жидкостями, например полиметилсилоксаном. При введении гидрофобилизированного порошка в загрязненную маслами воду частицы масла и смолы прилипают к частицам порошка, которые удаляют из воды магнитной сепарацией. Порошок вводят в количестве 4 20 г/г масла и смолы, содержащейся в воде. После извлечения из воды порошок легко регенирируется путем обработки веществами, растворяющими смолу и масла. [4]
Проблематично использование известных сорбентов для извлечения нефти и других нефтепродуктов, находящихся в виде эмульсии. Подача сорбентов в водную фазу под пленки или эмульсии обеспечивает более эффективное связывание сорбента с углеводородной фазой.

Известные сорбенты не дают возможности наиболее полного извлечения нефти или нефтепродуктов, т. е. не обладают достаточно высокими сорбционными свойствами. Высокое содержание известных сорбентов в собранной смеси не позволяет использовать эту смесь для получения бензиновых или иных фракций.

Задачей изобретения является повышение сорбционной способности гидрофобного ферромагнитного порошка.

Задача достигается химическим составом порошка, соотношением углерода к водороду 30-60, а также сферической формой частиц порошка при размере частиц в 0,015 0,5 мкм.

Предлагаемый порошок имеет следующий химический состав, мас.

Ферромагнетики 60 90
Углерод 8 45
Водород 0,15 1,1
Соотношение количества углерода к водороду составляет 30-60, чем определяется гидрофобность порошка.

Ферромагнетики могут быть представлены железом, никелем, кобальтом. Причем в состав порошка могут входить как один из казанных металлов, так и несколько одновременно. Удельная намагниченность составляет 30 70 emu/g и определяется содержанием ферромагнетиков в порошке.

Частицы порошка имеют сферическую форму и размер 0,015 0,5 мкм.

Порошок обладает высокой сорбционной способностью. Один грамм порошка обладает способностью связывать 100 г нефти, масла или других нефтепродуктов.

Порошок получают плазмохимическим способом. При распылении ферромагнитного материала в плазменной дуге производят подачу углеводородов в область распыления. В результате образуется композит ферромагнитного порошка. Введение углеводорода (при соотношении углерод/водород равном 30-60) в область распыления обеспечивает гидрофобность получаемого порошка.

Гидрофобность и мелкодисперсность порошка позволяют подавать в водную фазу под пленкой нефти, масел или углеводородов, а также использовать порошок для извлечения указанных веществ, находящихся в виде эмульсии.

Предлагаемый порошок обладает высокой сорбционной способностью.

Исследования по использованию предлагаемого порошка для сбора нефти с поверхности воды проводили на демонстрационной установке, состоящей из резервуара, заполненного водой, вращающегося барабана, внутри которого расположены постоянные магниты, создающие на поверхности барабана неоднородное магнитное поле с напряженностью 2000 2500 Э, устройство для удаления собранной смеси нефти и порошка, коллектора для сбора собранной смеси и устройства для ввода порошка с потоком воды.

Пример 1. Исследования по применению порошка для сбора нефти, распределенной на поверхности воды в виде слоя (пленки).

Нефть в количестве 100 см³ наносили на поверхность воды, помещенной в емкость. Порошок в количестве 1 г вводили под слой нефти с помощью потока воды. В исследовании использовался порошок со следующими характеристиками: содержание железа 61,9 углерода 37 водорода 1,1 удельная намагниченность 36 emu/g, диаметр индивидуальных частиц порошка 0,2 - 0,25 мкм, отношение углерод/водород 34.

Частицы порошка введенные в водную среду, вследствие своей гидрофобности, определяемой отношением углерод/водород, флотируют и равномерно распределяются в слое нефти. Субмикронный размер частиц используемого порошка обеспечивает высокую сорбционную способность в отношении нефти. Вращающийся барабан, на поверхности которого создается неоднородное магнитное поле напряженностью 2000 2500 Э передвигается относительно смеси нефти и порошка контактируя с ней. На смесь со стороны барабана действует магнитная пондеромоторная сила, обеспечивающая фиксирование и перемещение ее вместе с барабаном за счет магнитных характеристик порошка и создаваемого неоднородного магнитного поля. С противоположной стороны барабана, навстречу направлению вращения собранная смесь удаляется с барабана и накапливается в коллекторе. Собранную смесь взвешивают и оценивают эффективность сбора нефти в вышеописанных условиях. Для предлагаемого порошка эффективность сбора нефти при соотношении порошок/нефть 1/100 составила 95 100
Пример 2. Исследование по использованию порошка для сбора нефти, распределенной в виде эмульсии. Готовят эмульсию нефть/вода с весовым соотношением 100 г нефти и 10 г воды, полученную эмульсию наносят на поверхность воды в резервуар демонстрационного устройства, описанного в примере 1, и проводят аналогичную процедуру. Исследования показали, что и в отношении эмульсии используемый порошок извлекает нефть на 95
Низкое содержание сорбента в собранной смеси дает возможность использовать собранную смесь для получения бензиновых или других фракций нефти.

Пример 3. Исследование по использованию порошка для сбора нефти, распределенной по поверхности воды в виде слоя (пленки) как в примере 1.

В исследовании использовали порошок со следующими характеристиками: содержание железа 88 углерода 11,8 водорода 0,2 удельная намагниченность 69 emu/g, диаметр индивидуальных частиц порошка 0,2 0,25 мкм, отношение углерод/водород 59. Эффективность сбора нефти составила 95 - 100
Пример 4. Исследование по использованию порошка для сбора нефти, распределенной в виде эмульсии, как в примере 2. Характеристика порошка, как в примере 3. Эффективность сбора составила 95 100

Использование: очистка водных сред от нефти, масел и иных углеводородов с использованием порошкообразных ферромагнитных сорбентов. Порошок для сбора нефти, масел и иных углеводородов, имеющий сферическую форму частиц, содержащих ферромагнетики, углерод и водород. Отношение масс углерода к водороду составляет 30-60. Частицы порошка имеют размер 0,015 - 0,5 мкм. Сорбент имеет следующее содержание компонентов, мас.%: ферромагнетики 60,0 - 80,0; углерод 8,8 - 38,8; водород 0,2 - 1,2. Используемый сорбент позволяет извлекать нефть из эмульсий на 95% и собирает нефти с поверхности воды на 95 - 100%. Низкое содержание сорбента в собранной смеси дает возможность использовать собранную смесь для получения бензиновых и других фракций нефти.

Порошкообразный сорбент для сбора нефти, масел и других углеводородов, содержащий ферромагнетики, углерод и водород, отличающийся тем, что сорбент имеет следующее содержание компонентов, мас.

Ферромагнетики 60 90
Углерод 8,8 38,8
Водород 0,2 1,2,
при этом массовое соотношение углерода к водороду составляет 30 60, частицы порошка имеют сферическую форму с размером 0,015 0,5 мкм.