СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2004 года по МПК C02F1/28 B01J20/30 

Изобретение относится к способам удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности вода, а также к очистке городских и промышленных сточных вод, содержащих пленки нефтепродуктов на своей поверхности, и может быть использовано при очистке загрязненных акваторий, в черной и цветной металлургии, машиностроении, строительной индустрии и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки жидкости от нефти и нефтепродуктов, включающий обработку жидкости сорбентами.

В качестве сорбентов используют гидрофобизированные парами мазута, дегтя, битума или технических масел пористые строительные материалы (керамзит, вспученный перлит, вермикулит, кирпичная крошка). После отделения нефти и нефтепродуктов от жидкости сорбент регенерируют пропусканием газообразного носителя при температуре 180-350°С за 30 мин (1).

Недостатком известного способа является сложность технологии получения самого строительного материала, необходимость его гидрофобизации и регенерации.

Известен способ очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов путем обработки поверхностей линейным полимером, неограниченно набухающим в нефти и нефтепродуктах. Полимер наносят на легкий минеральный или органический наполнитель. Отработанный продукт утилизируют (2).

Достоинством указанного изобретения является утилизация отработанного продукта, однако себестоимость адсорбента высока из-за дороговизны линейного полимера - латекса. Кроме того, латекс дефицитен.

Известен состав для удаления нефти с поверхности воды, содержащий следующие компоненты, вес.ч.: продукт пиролиза твердых осадков сточных вод 5,7-17,8, порообразователь 4Х3-57 1,6-1,8, отвердитель - уротропин 8,6-12,0, фенолформальдегидную смолу 72-82,5 (3).

Недостатком известного способа является высокая стоимость, обусловленная стоимостью составляющих компонентов за исключением продукта пиролиза твердых осадков сточных вод, однако содержание указанного продукта в составе незначительно. Кроме того, состав многокомпонентный, что усложняет технологию его получения и затрудняет его практическое использование.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов сорбентом. В качестве сорбента используют продукт пиролиза твердого осадка бытовых сточных вод. Пиролиз ведут при температуре 600-800°С в течение 2-4 ч (4).

В указанном способе в качестве сорбента используют многотоннажный отход, образующийся на водоочистных сооружениях при очистке бытовых сточных вод. Однако сорбционная способность указанного сорбента низка, так как при температурах 600-800°С происходит остекловывание поверхности частиц вследствие образования жидкой фазы из оксидов RO и R₂O.

При указанных температурах из осадка бытовых сточных вод выделяются токсичные газы СО и CO₂, загрязняя атмосферу. Использование сорбента в виде порошка затрудняет его дозирование при непрерывном процессе и ограничивает область применения в ветреную погоду и из-за заиливания межзерновых пустот при фильтрации через слой порошка нефтесодержащих промышленных стоков. Процесс получения сорбента энергоемок, т.к. необходимы энергоемкие распылительные сушилки, и длителен (2-4 ч), что увеличивает стоимость сорбента.

Утилизация отработанного сорбента в описании не раскрыта.

Задачей изобретения является разработка высокоэффективного и дешевого способа очистки как водных поверхностей, так и промышленных стоков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами с возможностью утилизации отработанного адсорбента.

Поставленная задача решается способом очистки жидкости от нефти и нефтепродуктов, включающим контактирование очищаемой среды с продуктом термообработки осадка городских сточных вод, который перед термообработкой гранулируют до размера 5-20 мм, а термообработку осуществляют при 300-400°С в течение 10-20 мин.

Твердый осадок очистки городских сточных вод представляет собой органоминеральную массу, подлежащую захоронению и сжиганию. Минеральная часть осадков городских сточных вод характеризуется следующим компонентным составом, мас.%: SiO₂ - 23,9-24,0; Al₂O₃ - 13,8-14,1; Fe₂O₃ - 13,1-13,8; MgO - 0,05-0,12; CaO - 5,3-5,8; K₂O - 0,76-0,81; Na₂O - 0,56-1,3; SO₃ - 3,8-4,1; ZnO - 6,3-7,8; СuО - 6,8-7,4; NiO - 1,9-6,2; MnO - 1,6-9,35; CdO - 0,6-5,5; п.п.п. 12,7-19,2. Органическая часть осадков имеет следующий компонентный состав, мас.%: С - 55,7; Н - 9,6; O - 28,6; S - 1,9; N - 4,2.

Гранулирование осадка городских сточных вод обеспечивает снижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз "жидкость-твердое тело^" и увеличение площади контакта (по сравнению с порошком) гранул адсорбента с нефтью и нефтесодержащими продуктами.

Гранулирование осадка городских сточных вод до размера гранул 5-20 мм обеспечивает оптимальную пустотность, при которой отсутствует заиливание пор между гранулами, использование адсорбента в ветреную погоду, а также использование для очистки сред фильтрацией, использование для термообработки менее энергоемких и простых в эксплуатации барабанных печей.

Термообработка гранул 5-20 мм при 300-400°С в течение 10-20 мин обеспечивает высокую поверхностную поризацию гранул, а значит, дополнительные адсорбционные поля, а также внутренний прогрев гранул до указанной температуры для их обезвоживания и протекания физико-химических процессов, таких как окисление органических веществ и образование внутри гранул коксового остатка (углерода органических веществ), который, имея сродство с углеводородами нефти, увеличивает адсорбционную способность гранул.

Кроме того, заявленные режимы термообработки обеспечивают обеззараживание осадка от гельментов и достаточную механическую прочность для их транспортировки и хранения.

При повышении температуры свыше 400°С происходит оплавление гранул и снижение их адсорбционной способности. При температуре ниже 300°С прочность гранул недостаточна для их транспортировки. Термообработка менее 10 мин недостаточна для прогрева гранул 5-20 мм до температуры 300-400°С, а увеличение времени свыше 20 мин экономически нецелесообразно.

При уменьшении или увеличении размера гранул снижается их адсорбционная способность.

Экспериментально установлено, что при использовании адсорбента, полученного по предложенному способу, процесс адсорбции сокращается с 13-15 сек до 2-3 сек по сравнению с прототипом.

Отработанный адсорбент, полученный по предложенному способу, утилизируют путем использования в следующих направлениях:

в качестве вспучивающей органоминеральной добавки при производстве керамзитового гравия;

в качестве гидрофобизирующей добавки при получении портландцементного клинкера, которая увеличивает гидрофобность и пластичность цемента;

смешение отработанного адсорбента с дорожным битумом и использование смеси в качестве асфальтобетона.

Примеры конкретного выполнения.

Во всех примерах для получения адсорбента использовали городские сточные воды следующего химического состава, мас.%:

SiO₂ 24,0; Al₂O₃ 14,1; Fe₂O₃ 13,1; CaO 5,8; MgO 0,12; K₂O 0,80; Na₂O 1,3; SO₃ 3,8; CdO 0,6; NiO 1,9; ZnO 6,3; CuO 6,9; MnO 2,8; п.п.п. 18,48. Контактирование жидкости с адсорбентом осуществляли нанесением на нефтяное пятно, расположенное на водной поверхности, адсорбента и фильтрацией через слой адсорбента нефтесодержащих промышленных сточных вод.

Пример 1. Получение адсорбента.

Осадок городских сточных вод формуют в гранулы 5-20 мм на лабораторном прессе, высушивают до постоянной массы и обжигают в лабораторной печи ШП-1 при температуре 300 и 400°С в течение 10-20 мин при каждой указанной температуре. После охлаждения при комнатной температуре определяют прочность, плотность и адсорбционную способность адсорбента при сборе нефти с поверхности воды и фильтрации промышленных сточных вод КНПЗ г. Самары, содержащих нефть, через полученный адсорбент.

Для сравнения получен адсорбент по прототипу обжигом порошка 1-3 мм в печи ШП-1 при температуре 700°С в течение 2 час.

Данные по прочности и плотности адсорбента приведены в табл. 1.

Пример 2. Сбор нефти или нефтепродукта с водной поверхности

Чашку Петри заполняют водой и взвешивают, затем на водную поверхность наносят нефтяное пятно таким образом, чтобы оно не касалось стенок чаши, вслед за этим чашку снова взвешивают. Затем на нефтяное пятно наносят навеску адсорбента до полного поглощения ею нефтяного пятна и чашку снова взвешивают. Привес веса нефти к весу адсорбента и дает величину адсорбционной способности адсорбента на воде.

Данные по определению адсорбционной способности адсорбентов, полученных по примеру 1, для всех опытов приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что предлагаемый адсорбент позволяет удалить с поверхности воды нефть, в количестве в 1,9-3,3 раз превышающем его вес, по прототипу - в 1,8 раз.

Пример 3. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающего завода от нефти.

Адсорбент, полученный по примеру 1, взвешивают и помещают в сорбционную колонку объемом 100 мл. Через адсорбент сверху вниз пропускают очищаемые сточные воды КНПЗ г. Самары, содержащие нефть. Пропускание сточных вод осуществляют до появления нефти под слоем адсорбента, т.е. до "проскока" нефти. Затем адсорбент с адсорбированной нефтью вынимают из сорбционной колонки и взвешивают. Привес веса нефти к весу адсорбента характеризует адсорбционную способность адсорбента при фильтрации через него нефтесодержащих сточных вод.

Данные по определению адсорбционной способности полученного по примеру 1 адсорбента при фильтрации через него стоков, содержащих нефть, приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что при фильтрации сточных вод через слой предлагаемого адсорбента на его поверхности адсорбируется нефть, в количестве в 1,71-2,3 раза превышающем вес адсорбента.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. SU, авторское свидетельство № 1171585, кл. Е 02 В 15/04, 1985.

2. RU, патент № 2080298, кл. С 02 F 1/28, 1994.

3. SU, авторское свидетельство № 994422, кл. C 02 F 1/40, 1980.

4. SU, авторское свидетельство № 939636, кл. E 02 B 15/04, 1980.

Изобретение относится к способам адсорбционной очистки воды и промышленных сточных вод от нефти и нефтепродуктов путем контактирования последних с адсорбентом - сгранулированным и термообработанным при 300-400°С в течение 10-20 мин твердым осадком городских сточных вод. Отработанный адсорбент утилизируют. Адсорбционная способность адсорбента при сборе нефти с поверхности воды составляет 1,9-3,3, а при фильтрации через него нефтесодержащих промышленных сточных вод - 1,71-2,3. 3 табл.

Способ очистки жидкости от нефти и нефтепродуктов, включающий контактирование жидкости с продуктом термообработки осадка городских сточных вод, отличающийся тем, что перед термообработкой осадок городских сточных вод гранулируют до размера 5-20 мм, а термообработку осуществляют при 300-400°С в течение 10-20 мин.