СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ И СПОСОБ ОЧИСТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБЕНТА Российский патент 2003 года по МПК B01J20/28 C02F1/28 

Описание патента на изобретение RU2197321C1

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для сбора нефти и нефтепродуктов - масел, мазута, топлив и углеводородов с поверхности воды и/или грунта, при ликвидации последствий разлива последних, а также их утилизации.

Известно, что нефть является одним из самых существенных загрязнителей, нарушающих экологию мирового океана и внутренних водоемов, а также почвенных покровов суши.

Одним из направлений защиты окружающей среды является локализация пролитой нефти, сорбирование и сбор ее с помощью различных сорбентов, например древесных стружек, древесной муки, пеньки, торфа, а также глины, золы, керамзита, других минеральных компонентов. Используются также синтетические материалы на основе вискозы, синтетических волокон, термопластических материалов и др.

Для придания сорбентам гидрофобных свойств их обрабатывают парафином, силиконовым или нефтяным маслами, моноалкиловыми эфрами полиэтиленгликоля и т.д. (А.Д. Смирнов "Сорбционная очистка воды", Л., Химия, 1982, стр.92-94).

При этом сорбционные методы очистки воды от нефтепродуктов в основном развиваются в следующих направлениях:
а) распределение тонкодисперсных материалов на большой поверхности с последующим сбором;
б) обработка загрязненных поверхностей воды или почвы сорбционными материалами вне судна или установки;
в) очистка в специальных установках или судах (тот же источник информации, стр.93-94).

Общим недостатком используемых материалов является их недостаточно высокая сорбционная емкость по жидким углеводородам, а зачастую и невозможность их многократного использования.

Перспективным является использование различных волокнистых материалов, пропитанных активным веществом и выполненных в виде матов, многослойных блоков и т.п. (см., например, RU 2071829, 2071828, 2152250). Фиксированные сорбенты из таких материалов можно использовать многократно, регенерируя их на месте путем механического отжима.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сорбент для очистки и способ очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов, описанные в RU 2132225, B 01 J 20/28, 1999 г.

Известный сорбент содержит нетканый волокнистый материал, пропитанный смесью фракций алкил-карбоновых кислот от С9 до С27 и алифатическими эфирами алкил-карбоновых кислот, армирующие элементы из полиэтиленовых нитей в эпоксидной смоле или из термоволокон в термопластичных полимерах и противоусадочные элементы из стекловолокна.

Известный способ очистки поверхностей включает контактирование полученного сорбента с очищаемой средой и его регенерацию.

Емкость полученного сорбента составляет в среднем 42-46 кг/кг при числе циклов сорбция-регенерация 23-36, при этом в каждом цикле сорбция-регенерация наблюдается снижение емкости на 2-5%.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение повышения способности сорбента к многократному циклическому использованию, особенно при сборе густых нефтей.

Поставленная задача решается описываемым сорбентом для очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов, содержащим чередующиеся слои волокнистой основы из базальтовых волокон с диаметром 0,2-2 мкм и удельной поверхностью 700-1400 м2/кг, пропитанной активным веществом из класса алкил-карбоновых кислот и гидрофобизатором из класса алифатических эфиров алкил-карбоновых кислот, противоусадочные элементы из базальтовой ткани, армирующие элементы из базальтовой ткани и с внешней стороны сорбента термопароустойчивые элементы в виде сплетенных жгутов или лент из базальтовой ткани с удельной поверхностью 200-700 м2/кг, при этом сорбент содержит вышеуказанные компоненты при следующем их содержании, мас.%:
Активное вещество - 1,0 - 5,0
Гидрофобизатор - 1,0 - 5,0
Базальтовая волокнистая основа с Vуд 700-1400 м2/кг - 70,0 - 93,0
Армирующие элементы - 1,0 - 5,0
Противоусадочные элементы - 3,0 - 5,0
Термопароустойчивые элементы - 1,0 - 10,0
Поставленная задача также решается описываемым способом очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов с помощью описанного выше сорбента и включает контактирование очищаемой среды с сорбентом, предпочтительно в сепараторе, регенерацию сорбента острым паром и дополнительное введение в него активного вещества и гидрофобизатора, предпочтительно в количестве 0,7-1,4 мас.% за один цикл сорбция-регенерация.

Заявленный сорбент изготавливают следующим образом.

Берут базальтовое волокно с удельной поверхностью 700-1400 м2/г при диаметре волокон 0,2-2,0 мкм и помещают его в раствор, содержащий смесь алкил-карбоновых кислот, фракции от С9 до С27 в органическом растворителе и алифатический эфир алкил-карбоновых кислот. Выдерживают волокно в растворе 1,0-1,5 часа и сушат его в потоке воздуха.

Далее, на слой высушенного материала накладывают противоусадочные элементы из базальтовой ткани с удельной поверхностью 200-300 м2/г и далее вновь слой пропитанного базальтового волокна, затем слой армирующих элементов из базальтовой ткани. Полученные слои прошивают для прочного соединения их друг с другом.

Количество слоев может меняться в зависимости от требуемых механических характеристик сорбента. На внешнюю сторону многослойного прошитого полотна накладывают жгуты или ленты из базальтовой ткани с удельной поверхностью 500-700 м2/г, формируя таким образом многослойное полотно, которое затем разрезают на определенной величины карты или полосы в зависимости от дальнейшего использования.

Использование в качестве основы материала из базальтовых волокон с характеристиками удельной поверхности от 700 до 1400 м2/кг в сочетании с целевыми функциональными компонентами - армирующими, противоусадочными и термопароустойчивыми элементами из базальтовых тканей с Vуд=200-700 м2/г, облегающих основу с внешних сторон и выполненных в виде сплетений жгутов и плетеных лент, позволяет обеспечить
- многократность проведения циклов сорбция-регенерация;
- повышенную скорость сорбирования нефти, масел, других углеводородов;
- устойчивость к поведению технологических операций, восстанавливающих сорбент (воздействию струй острого пара и воздушного потока, обеспечивающих быстрый смыв следов нефти и воды с основы и ее элементов).

Контактирование полученного сорбента с загрязненной поверхностью можно производить различными известными способами.

Проводить сбор нефтепродуктов с поверхности рекомендовано в следующем режиме:
- контакт сорбента с нефтью (доставка к месту сбора, опускание в среду и пропитки);
- сорбирование (обеспечение времени контакта);
- последующее отделение сорбента от собранных веществ (воздействие давлением или центробежными силами);
- обработка острым паром (для быстрой очистки сорбента от следов нефти) при t=100-105oС;
- осушение в воздушном потоке (для быстрой очистки сорбента от следов воды);
- добавлением в сорбент новых порций активного вещества и гидрофобных компонентов, завершающих восстановление сорбента к проведению сорбции в новых циклах.

Заявленный сорбент позволяет увеличить число циклов до 2000-4000 для одного образца сорбента. Пределом здесь может служить уменьшение механической прочности базальтовых волокон вследствие усталостных процессов. Сокращение характерного времени сорбции до интервалов 10-20 с, реализация полного времени ресурса, определяемого произведением характерного времени сорбции (10-20) с Х (2000-4000) ц = (20000-80000) с. Таким образом, время ресурса составит от 6 до 22 часов.

Исследования показали, что с уменьшением толщины нефтяной пленки, разлитой по поверхности воды, должно существенно уменьшиться и характерное время его сорбирования. Это особенно важно при ликвидации тонкопленочных загрязнений на больших площадях акватории.

При толщине пленки нефти от нескольких см до 20 см обычно необходимо введение в действие сложных устройств по сбору нефти, покрывающей водную поверхность пленкой такой толщины. Подобная ситуация системы "нефть-вода" может возникнуть либо на самых ранних этапах разлива нефти, либо когда нефть накапливается на берегу у обреза воды.

Эффективнее будут работать конструкции, работающие по типу всасывающих систем. Остается без изменений и последовательность технологических операций по сбору нефти, а сорбент работает не путем подачи его к месту разлива углеводородов вне инженерного устройства, а путем всасывания нефти с водой в сепарационный блок, где происходят все сорбционные процессы. При этом основная масса нефти сепарируется и отделяется от воды до контакта с сорбентом. Он же используется на завершающем этапе - после сепарации. Предварительная сепарация особенно необходима, когда происходит сбор нефти с грунта и необходимо дополнительное ее отделение от грунта и других примесей.

Для обеспечения непрерывности работы инженерного оборудования в конструктивных решениях также предусматриваются обработка сорбента острым паром, сушка в воздушном потоке и компенсационная подача активного вещества и гидрофобных компонентов.

Эффективно также использовать для очистки водной поверхности блоки сорбента, свернутые в виде полотен и установленные на подвижных ленточных транспортерах.

Судно, оснащаемое таким транспортером, осуществляет подачу подушечных блоков сорбента в воду с разлившейся нефтью по нижней ветви питателя за необходимое время контакта. Далее, в процессе движения подушечные блоки переходят на верхнюю ветвь питателя и попадают на борт судна-сборщика. Продолжая движение вспять с собранной нефтью, питатель последовательно проходит технологические камеры отжима/вальцевания или др./, промывки и просушки, дозированной добавки активного вещества для воспроизводства сорбирующей способности. Переходя на нижнюю ветвь питателя обновленный блок сорбента переправляется за борт - для повторения цикла сбора. На транспортере может находиться несколько десятков блоков сорбента, объединяемых на ленте питателя в виде обрамляющей арматуры, позволяющей осуществлять быструю смену блока по мере необходимости, без прекращения общего движения транспортера. За смену работы судна-подборщика количество циклов может измеряться несколькими тысячами.

Похожие патенты RU2197321C1

название год авторы номер документа
СОРБЕНТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 1997
  • Ивлиев С.А.
  • Заитов И.Р.
  • Шуленин Г.Н.
  • Арте-Щербатов В.Д.
RU2132225C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОРБИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА И МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ СБОРА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ПО ЭТОМУ СПОСОБУ 2015
  • Цыбуля Леонид Юрьевич
  • Грановский Шай
  • Манов Вадим Юрьевич
RU2589189C1
СОРБЕНТ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ИЗ СРЕДЫ, ИХ СОДЕРЖАЩЕЙ, ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НЕФТИ И ВЫСШИХ УГЛЕВОДОРОДОВ 1999
  • Барелко В.В.
  • Кузнецова Н.П.
  • Бальжинимаев Б.С.
  • Кильдяшев С.П.
  • Макаренко М.Г.
  • Чумаченко В.А.
RU2169612C2
СОРБЕНТ 1999
  • Сафонов Г.А.
  • Бембель В.М.
  • Быков И.Н.
  • Шепель В.В.
  • Колмаков В.А.
RU2152250C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ РАЗЛИВОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1997
  • Иванов Виталий Давыдович
RU2107034C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПОЧВЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 2011
  • Сироткина Екатерина Егоровна
  • Борило Анатолий Владимирович
RU2463106C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 2017
  • Уразаев Михаил Николаевич
  • Теплоухов Владимир Леонидович
RU2638855C1
СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЧВ И ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ, ЗАГРЯЗНЁННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОРБЕНТА 2022
  • Газдиев Башир Гириханович
  • Султыгов Марат Амерханович
  • Грин Александр Александрович
RU2799568C1
Способ получения сорбента для очистки водных сред от нефтепродуктов 2018
  • Шапкин Николай Павлович
  • Сергиенко Валентин Иванович
  • Хальченко Ирина Григорьевна
  • Юдаков Александр Алексеевич
  • Гребенюков Виктор Геннадьевич
  • Перфильев Александр Владимирович
RU2696699C2
СОРБЕНТ НЕФТЕПРОДУКТОВ 1993
  • Дмитриева З.Т.
  • Быстрицкая М.А.
  • Былина И.В.
RU2071829C1

Реферат патента 2003 года СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ И СПОСОБ ОЧИСТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБЕНТА

Изобретение относится к охране окружающей среды. Предложен многослойный сорбент, содержащий пропитанную активным веществом и гидрофобизатором волокнистый материал из базальтовых волокон, снабженный армирующими, противоусадочными и термопароустойчивыми элементами из базальтовой ткани. Предложен состав материала и способ его использования в циклах сорбция-регенерация. Изобретение позволяет обеспечить многоцикличность процесса очистки, высокую скорость сорбции, высокую нефтеемкость и механическую прочность сорбента. 2 с. и 2 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 197 321 C1

1. Сорбент для очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов, содержащий чередующийся слой волокнистой основы, пропитанный активным веществом из класса алкилкарбоновых кислот и гидрофобизатором из класса алифатических эфиров алкилкарбоновых кислот, элементов из водоусадочного волокнистого материала, слой из армирующих элементов, отличающийся тем, что с внешней стороны сорбент дополнительно содержит термопароустойчивые элементы, выполненные в виде жгутов или лент из базальтовой ткани с удельной поверхностью 200-700 м2/кг, основа выполнена из базальтовых волокон с диаметром 0,2-2,0 мкм при удельной поверхности 700-1400 м2/кг, армирующий и противоусадочные элементы выполнены из базальтовой ткани, при этом сорбент содержит компоненты, мас. %:
Активное вещество - 1,0 - 5,0
Гидрофобизатор - 1,0 - 5,0
Базальтовая волокнистая основа с Vуд 700-1400, м2/кг - 70,0 - 93,0
Армирующие элементы - 1,0 - 5,0
Противоусадочные элементы - 3,0 - 5,0
Термопароустойчивые элементы - 1,0 - 10,0
2. Способ очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов, включающий контактирование очищаемой среды с сорбентом и его регенерацию, отличающийся тем, что используют сорбент по п. 1, регенерацию осуществляют острым паром, после чего сорбент сушат и дополнительно вводят в него активное вещество и гидрофобный компонент.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно вводят активное вещество и гидрофобизатор в количестве 0,7-1,4 мас. % за один цикл сорбция-регенерация. 4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что контактирование очищаемой среды с сорбентом осуществляют в сепараторе.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2197321C1

СОРБЕНТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 1997
  • Ивлиев С.А.
  • Заитов И.Р.
  • Шуленин Г.Н.
  • Арте-Щербатов В.Д.
RU2132225C1
СОРБЕНТ НЕФТЕПРОДУКТОВ 1993
  • Дмитриева З.Т.
  • Быстрицкая М.А.
  • Былина И.В.
RU2071829C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ, ПАВ И ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ 1996
  • Сироткина Е.Е.
  • Иванов В.Г.
  • Глазков О.В.
  • Глазкова Е.А.
RU2106898C1
US 5897951 А, 27.04.1999.

RU 2 197 321 C1

Авторы

Агеев С.В.

Ивлиев С.А.

Киселева А.С.

Топилин Н.Г.

Даты

2003-01-27Публикация

2001-08-09Подача