СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБНОГО СОРБЕНТА Российский патент 2003 года по МПК B01J20/24 B01J20/30 

Изобретение относится к области получения сорбентов из природного сырья и может быть использовано для очистки твердых и водных поверхностей от нефти.

Известен способ получения сорбента, по которому верховой торф сушат, термообрабатывают в 2-3 стадии при 120-150, 250-300, и 340-350^oС соответственно без доступа воздуха в герметичной емкости и охлаждают до 50-100^oС, выделяющуюся при термообработке газовую фазу охлаждают и раздельно собирают конденсат и несконденсированные газы с подачей последних в емкость на стадию охлаждения торфа для компенсации падения давления (RU 2185236, 20.07.2002).

Известен также способ получения гидрофобного сорбента, по которому фрезерный верховой торф малой степени разложения предварительно подсушивают с 60% до 23-25% влажности и прессуют давлением в 14,0-15,0 МПа в брикеты. Твердое органическое вещество торфа пропитывают водонерастворимыми, углеродосодержащими дегтем, гуминовыми кислотами, которые входят в состав торфа и выделяются из твердого вещества вместе с водой при обработке торфа без доступа воздуха при температуре 250-280^oС, пропитку ведут до получения 2,5-10% влажности твердого вещества в ней (RU 2116128, 27.07.1998).

Недостатком известных способов является неоднородность качества получаемого сорбента при большом объеме сырья, подвергаемого прогреву, вследствие низкой интенсивности процесса прогрева.

Задачей настоящего изобретения является интенсификация процесса получения гидрофобного сорбента.

Поставленная задача решается описываемым способом получения гидрофобного сорбента для очистки от нефти и нефтепродуктов, включающим сушку торфа, изготовление торфяных брикетов, их укладывание слоями на горизонтально установленные в герметичной камере поддоны, термообработку без доступа воздуха при 270-300^oС в течение 3,5-5 ч с осуществлением принудительной циркуляции выделяющихся газов в горизонтальном направлении со скоростью 3-5 м/с, охлаждение брикетов до 90-100^oС в камере при подаче в последнюю инертных газов или паров воды до компенсации падения давления в камере и размол брикетов с выделением фракции -3 мм. Предложенный способ предусматривает также, что отходящие газы процесса через водяной затвор направляют на дожигание.

При соблюдении вышеизложенной совокупности признаков способ обеспечивает получение эффективного сорбента и интенсификацию процесса.

Под действием высокой температуры происходит прогрев слоя торфа и в зонах с температурой свыше 150^oС начинается термическое разложение торфа с выделением как связанной, так и вторичной влаги, смол, легко гидролизуемых веществ, углекислоты, при этом в отсутствие воздуха не происходит окисления поверхности торфа и она после удаления гидрофильных функциональных групп (гидроксилов и карбоксилов) приобретает гидрофобные, то есть водоотталкивающие свойства. Процесс термического разложения происходит в кинетической области и ускоряется с ростом температуры, наиболее быстрое разложение начинается при температуре свыше 270^oС, но при повышении температуры свыше 300-350^oС начинается разложение собственно органических углеводородных молекул, что приводит к изменению структуры торфа. В идеале наиболее быстрый прогрев происходит при смывании потоком греющего газа каждой частицы торфа, но технически это трудноосуществимо, так как эти частицы становятся очень хрупкими и при взаимном их трении образуется большое количество торфяной пыли. Слоевой прогрев обеспечивает наибольшую сохранность частиц торфа, однако его скорость ограничивается низкой теплопроводностью торфа и условиями отвода образующихся газов. Таким образом, необходима принудительная циркуляция греющего газа. Естественная конвективная циркуляция направлена снизу вверх, что приводит к перегреву верхних слоев и недогреву нижних. В горизонтальном направлении необходимо перемещать греющий газ принудительно для обеспечения равномерной температуры по всему объему. Принудительная конвекция становится определяющей при скорости газа свыше 3 м/с, однако уже при скорости свыше 5 м/с легкие частицы начинают уноситься с потоком газа.

Кинетический характер разложения торфа определяет длительность процесса гидрофобизации. Экспериментально показано, что достаточно полная гидрофобизация торфа, оцениваемая по его нефтеемкости и плавучести, происходит в указанном интервале скоростей газа при температуре 270-300^oС в течение 3,5-5 ч, что подтверждается табл. 1 и 2.

Выделяемые при термическом разложении торфа газы содержат горючие компоненты, поэтому их необходимо нейтрализовать или дожигать, пропуская избыток газов, например, через гидрозатвор для исключения попадания в торф кислорода воздуха. Процесс охлаждения сырья после термической обработки сопровождается изохорным снижением давления газовой атмосферы, поэтому во избежание притока воздуха через возможные неплотности соединений камеры необходимо поддерживать в ней атмосферное или даже избыточное давление, например, путем вдува инертного газа или водяного пара до момента охлаждения торфа до температуры ниже температуры его воспламенения на воздухе.

Пример
На фиг.1 и 2 представлены схемы установки для осуществления способа.

Исходный торф, преимущественно верховой моховой группы, сушат и прессуют в плиты толщиной 4-6 см по известной технологии производства торфоплит сухого прессования. Плиты укладывают на полочную тележку 2 и помещают в герметичную камеру 1. Нагрев газовой атмосферы в камере производят нагревателем 4 любого типа, а принудительную циркуляцию газа осуществляют вентилятором 5. Для равномерного распределения потока газа в поперечном направлении камера 1 может быть снабжена газоотбойниками 3. Выходящий газ через гидрозатвор 6 направляют на дожигание. Регулирование температуры производят путем включения и выключения нагревателя 4. Через 3,5-5 ч обработки нагреватель 4 выключают и при работающем вентиляторе 5 производят охлаждение камеры до 90-100^oС. Затем тележки разгружают и брикеты размалывают с выделением фракции -3 мм.

В результате получен сорбент со следующими характеристиками.

- Нефтеемкость 7,5-8,0 кг/кг по нефти с вязкостью 50 сСт.

- Плавучесть 100% за 24 ч.

- Пылеунос при обработке сырья не более 1,6 г/кг.

Изобретение относится к области получения сорбентов из природного сырья. Способ получения дисперсного гидрофобного нефтяного сорбента из торфа включает предварительную сушку торфа, прессование в брикеты, укладку брикетов на поддоны в герметичную камеру, последующую термическую обработку без доступа воздуха при температуре 270-300^oС в течение 3,5-5 ч, охлаждение сорбента, при этом падение давления в камере после прекращения нагрева компенсируют подачей в камеру инертных газов или воды, которую прекращают при снижении температуры внутри камеры до 90-100^oС, после чего термообработанные брикеты размалываются с выделением фракции -3 мм. Способ позволяет получить плавучий сорбент с высокой нефтеемкостью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Способ получения гидрофобного сорбента для очистки от нефти и нефтепродуктов, включающий сушку торфа, изготовление торфяных брикетов, их термообработку без доступа воздуха в среде выделяющихся газов и охлаждение, отличающийся тем, что торфяные брикеты укладывают слоями на горизонтально установленные в герметичной камере поддоны, термообработку ведут при 270-300^oС в течение 3,5-5 ч с осуществлением принудительной циркуляции выделяющихся газов в горизонтальном направлении со скоростью 3-5 м/с, охлаждение брикетов проводят до 90-100^oС в камере при подаче в последнюю инертных газов или паров воды до компенсации падения давления в камере, затем осуществляют размол брикетов с выделением фракции - 3 мм. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отходящие газы через водяной затвор направляют на дожигание.