СОРБЕНТ ДЛЯ СБОРА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА И СПОСОБ СБОРА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2006 года по МПК B01J20/24 B01J20/30 C02F1/28 

Изобретения относятся к химической промышленности, а именно к сорбентам на основе гидролизного лигнина, предназначенным для сбора нефти и нефтепродуктов с водной и твердой поверхностей.

Известен способ обработки гидролизного лигнина (RU 2094052, А 61 К 35/78, 27.10.1997). Сущность способа: гидролизный лигнин, освобожденный от крупных частей, подвергают тонкому помолу, заливают водным раствором щелочи. После водно-щелочной обработки лигнин промывают от образующихся лигногуминовых веществ, остатков щелочи, доводят до нейтральной реакции и сушат. Предварительно размолотый лигнин перед водно-щелочной обработкой промывают от остатков, минеральной кислоты, песка и пр. Полученный сорбент используют в медицине в качестве энтеросорбента.

Сорбенты на основе гидролизного лигнина могут быть использованы в качестве сорбентов для очистки поверхности от нефти и нефтепродуктов. Требования, предъявляемые к таким сорбентам, сводятся к высокой эффективности сбора нефти и нефтепродуктов при небольшом времени поглощения загрязнения с поверхности. При этом сам сорбент не вносит загрязнений и отвечает экологической безопасности.

Известен способ обработки гидролизного лигнина ((SU 1813051, C 02 G 1/00, 04.04.1991). Сущность изобретения заключается в том, что гидролизный лигнин суспендируют в воде, измельчают при помощи серии электрогидравлических ударов и разделяют на твердый и жидкий компонент, позволяющий освободить целевой продукт от примесей. К недостаткам способа можно отнести то, что процесс измельчения требует сложного оборудования.

Известен сорбент для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов (RU 2146318, Е 02 B 15/04, 13.12.1995). Сорбент содержит гидролизный лигнин 45-50% с влажностью 7-12% и 40-50% золы теплоэлектростанций, остальное вода. Нефтепоглощающая способность сорбента равна 3,9 г/г, время контакта 10 минут.

Известен способ сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности при аварийных разливах (RU 2033389, C 02 F 1/28, E 02 B 15/04, 15.07.1991). На нефтяное пятно наносят сорбент - гидролизный лигнин влажностью 8-15% при объемном расходе 15-35% от объема разлитой нефти и нефтепродуктов. После впитывания нефти полученный пласт извлекают механическими средствами. Способ позволяет при поглотительной способности лигнина 3,3 л/кг длительное время удерживаться с нефтью на поверхности воды. К недостаткам известных сорбентов и способа их использования можно отнести невысокую нефтепоглащающую способность за счет повышенной влажности лигнина.

Задача, на решение которой направлены изобретения, заключается в получении сорбента для очистки поверхности от нефти и нефтепродуктов, обладающего повышенной нефтепоглощающей способностью при небольшом времени контакта с загрязненной поверхностью.

Поставленная задача решена следующим образом. Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, полученный в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина в виде частиц размером не более 5 мм, характеризуется тем, что он выполнен в виде нефракционного порошка и/или гранул с размером частиц 1-5 мм, и/или мелкодисперсного порошка размером частиц менее 1 мм, имеющих нефтепоглотительную вместимость 300-600% при времени поглощения 15-30 секунд, при чем при получении сорбента в процессе щелочной обработки лигнина отделяют твердые частицы примесей, суспензию подвергают размолу и фильтрации с получением осадка с влажностью не более 70%, гранулированием осадка, сушкой гранул до влажности не более 8% и их измельчением с получением целевого продукта. Способ получения сорбента включает щелочную обработку гидролизного лигнина, сушку и отличается тем, что в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина отделяют твердые частицы примесей, полученную суспензию подвергают размолу и фильтрации до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, полученные гранулы сушат до влажности не более 8%, подвергают измельчению до размера частиц не более 5 мм и получают целевой продукт с различным гранулометрическим составом - в виде нефракционированного порошка, гранул с размерами частиц 1-5 мм, мелкодисперсного порошка с размерами частиц менее 1 мм, при этом целевой продукт характеризуется нефтепоглотительной вместимостью от 300-600% и временем поглощения 15-30 секунд. Способ сбора нефти и нефтепродуктов с загрязненной поверхности включает нанесение на нее сорбента и отличается тем, что на поверхность наносят полученный сорбент при его удельном расходе, равном 80% от объема нефти или нефтепродуктов, разлитых на твердой поверхности, или равным 20% от объема нефти и нефтепродуктов на водной поверхности.

Гидролизный лигнин является водонерастворимым веществом сложного состава, включающим конденсированные производные природного полимера лигнина, поли- и олигосахариды, органические кислоты, смолы, зольные элементы. Развитая внутренняя поверхность обуславливает проявление сорбционных свойств.

По гранулометрическому составу сорбент (СОРГ) выпускают в виде трех модификаций: нефракционированный порошок (СОРГ-Л), мелкодисперсный порошок с размерами частиц менее 1 мм (СОРГ-П), гранулы с размером частиц 1-5 мм (СОРГ-Г).

Способ получения сорбента содержит следующую последовательность операций.

- Гидролизный лигнин подают на вибросортировку, где происходит отсев крупной фракции размером свыше 10 мм. Просеянный лигнин шнеком подают в емкость для нейтрализации.

- В емкость для нейтрализации подают горячую воду и раствор едкого натра. Сюда же порционно подают отсортированный лигнин с размерами частиц не менее 10 мм. Загрузку лигнина проводят при включенной мешалке реактора. Тяжелые частицы в полученной суспензии осаждаются на дно и далее их удаляют в отвал.

- Нейтрализацию остаточной серной кислоты, содержащейся в лигнине, осуществляют до достижения рН=6-8, затем процесс прекращают.

- Производят размол суспензии лигнина за счет работы насоса измельчителя. Нейтральная суспензия из емкости подается на измельчитель и вновь возвращается в сборник.

- Размолотую суспензию лигнина из емкости подают насосом на фильтрующие центрифуги. Сгущают до влажности осадка на фильтре не более 70%. По окончании фильтрации осадок влажного прессованного сорбента снимают.

- Обезвоженный сорбент порционно подают в шнековый гранулятор. Гранулированные влажные гранулы отправляют на сушку.

- Влажные гранулы сушат до влажности не более 8% путем продувки воздухом, нагретым до температуры 110-120°С. По окончании сушки гранулы измельчают и фракционируют.

- Измельчение сухого сорбента осуществляют до размера частиц не более 5 мм. Размолотые гранулы и порошок подают на сортировку.

- Пылевидная фракция, отделяемая в процессе сортирования, используется в качестве модификации сорбента СОРГ-П, а гранулы - СОРГ-Г.

- Сорбент фасуют, взвешивают и отправляют на хранение.

Полученный сорбент характеризуется следующими физико-химическими характеристикам. СОРГ - аморфный рыхлый порошок или гранулы темно-коричневого цвета без посторонних примесей, нерастворимый в воде, разлагается при температуре свыше 140°С, не токсичен.

В процессе гидролиза и последующей щелочной активации сорбент приобретает пористую структуру и по сорбционным характеристикам является макропористым сорбентом со средним размером пор порядка 1,0 мкм и удельной поверхностью порядка 40 м²/г. Эти особенности определяют хорошую сорбционную емкость сорбента по отношению к нефти и нефтепродуктам.

Нами были проведены испытания СОРГа различных модификаций по показателю нефтепоглотительная вместимость (способность) при комнатной температуре на различных модельных составах: дизельное топливо, масло трансмиссионное, керосин, мазут.

Полученные в ходе испытаний на водной поверхности результаты представлены в таблицах.

Определение сорбционных свойств различных модификаций сорбента

Таблица 1 Сорбционная емкость различных модификаций сорбентов, %Вид загрязнителяТолщина пленки, ммСОРГ-ЛСОРГ-ПСОРГ-ГДизельное топливо0,112214235116125912222141611535222202189Трансмиссионное масло ТМ5-180,1354413121026813822244432145379422256

Таблица 2 Сорбционная емкость различных модификаций сорбентов, %Вид загрязнителяТолщина пленки, ммСОРГ-ЛСОРГ-ПСОРГ-ГТАД-171320310-460150-1803290310-430170-2605300360-600180-220Керосин1170220-520170-1803240220-260140-2405250230-260160-250

Нефтепродукт - дизельное топливо

Таблица 3
Модификация сорбента - СОРГ-Л№Толщина пленки, ммКол-во масла, см³Кол-во израсх. Сорбента, гСорбционная емкость, %1234510,119,714122211971061613239416021445985386222

Таблица 4
Модификация сорбента - СОРГ-П№Толщина пленки, ммКол-во масла, см³Кол-во израсх. сорбента, гСорбционная емкость, %1234510,119,71214221197662593239421216145985424202

Таблица 5
Модификация сорбента - СОРГ-Г№Толщина пленки, ммКол-во масла, см³Кол-во израсх. сорбента, гСорбционная емкость, %1234510,119,74835211971401223239422415345985452189

Нефтепродукт - масло трансмиссионное ТМ5-18

Таблица 6
Модификация сорбента - СОРГ-Л№Толщина пленки, ммКол-во масла, см³Кол-во израсх. Сорбента, гСорбционная емкость, %1234510,119,7483521197842103239415822445985234379

Таблица 7
Модификация сорбента - СОРГ-П№Толщина пленки, ммКол-во масла, см³Кол-во израсх. сорбента, гСорбционная емкость, %1234510,119,740442119766268323948044345985210422

Таблица 8
Модификация сорбента - СОРГ-Г№Толщина пленки, ммКол-во масла, см³Кол-во израсх. Сорбента, гСорбционная емкость, %1234510,1---211971281383239416621445985346256

Таблица 9
Удельный расход сорбента СОРГ-П для полного поглощения пятна загрязнителя на твердой поверхностиВид загрязнителяУдельный расход сорбента на твердой поверхности, масс.%Керосин126ТАД-17130

Таблица 10
Нефтепоглотительная вместимость сорбента СОРГ-Л при сорбции масла трансмиссионного ТАД-17 и мазутаВид загрязнителяНефтепоглотительная вместимость, масс.%ТАД-17254Мазут521

Сорбент СОРГ может быть использован для очистки пресных и соленых водоемов, а также почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. Сорбент наносят на загрязненную поверхность известными способами (например, вручную, с помощью залпового выброса и т.п.) и после окончания процесса сорбции отработанный сорбент с загрязнениями удаляют с поверхности. Нефтепоглотительная вместимость сорбента в зависимости от его модификации и вида загрязнения колеблется от 300 до 600%. Время поглощения с поверхности составляет 15-30 секунд (при температуре +20°С).

Изобретение относится к области экологии. Предложен сорбент, полученный при щелочной обработке гидролизного лигнина с отделением твердых частиц примесей и нейтрализацией суспензии гидролизного лигнина, которую подвергают размолу, затем размолотую суспензию фильтруют до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, после чего гранулы отправляют на сушку до влажности не более 8%, затем подвергают измельчению до размера частиц не более 5 мм и получают целевой продукт с различным гранулометрическим составом - в виде нефракционированного порошка, гранул с размерами частиц 1-5 мм, мелкодисперсного порошка с размерами частиц менее 1 мм, при этом целевой продукт характеризуется нефтепоглотительной вместимостью от 300 до 600% и временем поглощения загрязнителя с поверхности от 15 до 30 секунд. Способ сбора нефти и нефтепродуктов заключается в том, что на загрязненную поверхность наносят полученный сорбент в виде нефракционированного порошка и/или мелкодисперсного порошка, и/или гранул при удельном расходе сорбента на твердой поверхности около 80% от объема нефти или нефтепродуктов и на водной поверхности до 20%. Технический результат заключается в получении сорбента для очистки поверхности от нефти и нефтепродуктов, обладающего повышенной нефтепоглощающей способностью при небольшом времени контакта с загрязненной поверхностью. 3 н. п. ф-лы, 10 табл.

1. Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, полученный в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина в виде частиц размером не более 5 мм, отличающийся тем, что сорбент выполнен в виде нефракционного порошка, и/или гранул с размером частиц 1-5 мм, и/или мелкодисперсного порошка размером частиц менее 1 мм, имеющих нефтепоглотительную вместимость 300-600% при времени поглощения 15-30 с, причем при получении сорбента в процессе щелочной обработки лигнина отделяют твердые частицы примесей, суспензию подвергают размолу и фильтрации с получением осадка с влажностью не более 70%, гранулированием осадка, сушкой гранул до влажности не более 8% и их измельчением с получением целевого продукта.2. Способ получения сорбента, включающий щелочную обработку гидролизного лигнина, сушку, отличающийся тем, что в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина отделяют твердые частицы примесей, полученную суспензию подвергают размолу и фильтрации до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, полученные гранулы сушат до влажности не более 8%, подвергают измельчению до размера частиц не более 5 мм и получают целевой продукт с различным гранулометрическим составом в виде нефракционированного порошка, гранул с размерами частиц 1-5 мм, мелкодисперсного порошка с размерами частиц менее 1 мм, при этом целевой продукт характеризуется нефтепоглотительной вместимостью от 300-600% и временем поглощения 15-30 с.3. Способ сбора нефти и нефтепродуктов с загрязненной поверхности, включающий нанесение на нее сорбента, отличающийся тем, что на поверхность наносят сорбент, охарактеризованный в п.1, при его удельном расходе, равном 80% от объема нефти или нефтепродуктов, разлитых на твердой поверхности, или равным 20% от объема нефти и нефтепродуктов на водной поверхности.