СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2008 года по МПК B01J20/26 B01J20/16 B01J20/30 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, позволяет утилизировать полимерные отходы, отходы нефтехимического производства, служит для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов и очистки промышленных стоков.

При ликвидации нефтяных разливов с поверхности водных акваторий эффективно использование синтетических (полимерных) сорбентов. Эти сорбенты обладают высокой сорбционной емкостью, а возможность их производства из вторичного сырья позволяет решить проблему утилизации полимерных отходов. К таким сорбентам относятся нетканые полотна, сформированные из полипропиленовых, полиэтиленовых, полиэтилентерефталатных, полистирольных и т.п.волокон; полиуретан в губчатом или гранулированном виде; резиновая крошка, получаемая в результате переработки изношенных автомобильных покрышек; полые полимерные микросферы; композиции, состоящие из резиновой крошки, порошкообразного полиэтилена и измельченной целлюлозы и т.д.

Основным недостатком этих сорбентов является высокая стоимость, обусловленная многостадийностью технологического процесса их производства, и использование в некоторых случаях первичного полимерного сырья.

Известен способ получения сорбентов для очистки воды от органических примесей (Патент РФ №2206393, выдан 27.08.2001), по которому исходный пористый неорганический материал обрабатывают 5-10%-ным раствором полипеноуретана в одном из полярных органических растворителей. Обработку осуществляют в нормальных условиях (при комнатной температуре), перемешивая смесь в течение времени, достаточного для покрытия гидрофобной пленкой не только внешней, но и внутренней поверхности пор обрабатываемого материала, в общем случае не более часа, до достижения содержания полимера в сорбенте в количестве 2-5% по углероду. Перечисленные условия обработки обеспечивают получение гидрофобных сорбентов с удельной поверхностью 80-90 м²/г.

Однако порошок, получаемый по данному способу, судя по технологии получения и по удельной поверхности, имеет относительно большие размеры (более 500 мкм), что снижает его сорбционную емкость. Кроме того, данный способ не предусматривает использования в качестве неорганического материала нефтехимического отхода.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ получения тонкодисперсного аморфно-кристаллического полимерного порошка с сорбционной емкостью 3,5-4,0 г/г (Патент РФ №2252071, выдан 28.07.2003), который включает в себя измельчение отходов полиэтилена и вторичного полимерного сырья (отработавшие срок службы сельскохозяйственная и упаковочная пленки, бывшие в употреблении тары и упаковки, литники и т.п.), предварительно растворенных в органических растворителях при 90°С и интенсивном перемешивании в течение 30 мин до образования парафиноподобной массы. Скорость вращения мешалки 2500-3000 об/мин. Массу смешивают с водой и нагревают до температуры, не превышающей на 10°С температуру плавления полимера в большом количестве растворителя. Затем вакуумируют с одновременной конденсацией паров растворителя и воды и их разделением. Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для решения двух важнейших экологических проблем: переработки полимерных отходов, ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов и очистки промышленных стоков предприятий нефтеперерабатывающей промышленности.

Однако известный способ также имеет ряд недостатков. Для получения гомогенных растворов из отходов полимера (полиэтилена) растворение полимера происходит при высокой температуре (90°С) в течение 30 мин при интенсивном перемешивании, а это ведет к удорожанию и усложнению технологии производства сорбента (нужны большой подвод энергии, специальное оборудование для поддержания высокой температуры и перемешивания в течение продолжительного времени). Для растворения отходов полиэтилена необходим дорогой токсичный растворитель - толуол, п-ксилол, гептан, что также ведет к удорожанию технологии.

Кроме того, сорбент, получаемый по данному способу, обладает недостаточно эффективной сорбционной емкостью и не предусматривает возможности использования отходов нефтехимического производства для получения мелкодисперсного сорбента для очистки стоков.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования производимого по предлагаемому способу сорбента при расширении его технологических возможностей.

Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на повышение сорбционной емкости при сохранении его гидрофобности.

Данная техническая задача решается за счет того, что в способе получения мелкодисперсного сорбента нефти и нефтепродуктов, включающем растворение высокомолекулярных отходов в органических растворителях при интенсивном перемешивании в интервале концентрации 20-35 мас.% по полимеру, отгонку растворителя путем выдерживания смеси под вакуумом, измельчение полученной смеси при комнатной температуре, при этом в качестве высокомолекулярных отходов используют отходы пенополистирола, а в качестве органического растворителя - ацетон, при этом отходы пенополистирола растворяют в ацетоне при комнатной температуре в течение 2-3 мин, в полученный раствор добавляют вспученный перлит или фильтр-перлит при перемешивании, полученную смесь нагревают до 80-100°С, затем образовавшуюся однородную массу после охлаждения разделяют на небольшие фракции и измельчают.

Сущность изобретения заключается в том, что отходы пенополистирола растворяют в ацетоне при комнатной температуре в течение 2-3 мин, в полученный раствор добавляют мелкодисперсный порошок на основе вспученного перлита или фильтр-перлита при перемешивании, полученную смесь нагревают до 80-100°С. Добавление мелкодисперсного порошка способствует разрушению однородной полимерной массы в ацетоне и ее лучшему диспергированию на мелкие частицы. За счет этого мелкодисперсного порошка, который сам по себе обладает высокой сорбционной емкостью, повышается сорбционная емкость получаемого сорбента. В свою очередь полимер является хорошим гидрофобизатором вспученного перлита или фильтр-перлита и улучшает его адгезионные свойства по отношению к нефти и нефтепродуктам. Нагревание смеси полимера с вспученным перлитом или фильтр-перлитом до 80-100°С определяется исходя из температуры стеклования полимера и температуры кипения ацетона. При температуре менее 80°С полимер отверждается, свыше 100°С нагрев проводить экономически нецелесообразно. При указанной температуре нагрева отгоняется ацетон. Отгонку ацетона осуществляют путем выдерживания смеси под вакуумом. Растворение отходов пенополистирола в ацетоне при комнатной температуре в течение 2-3 мин обеспечивает полное его растворение.

Способ осуществляют следующим образом. Отходы пенополистирола (бывшая в употреблении пенопластовая упаковка, теплоизоляционный материал) растворяют в ацетоне при комнатной температуре и интенсивном перемешивании в течение 2-3 минут до получения однородных растворов. Рабочий раствор готовится в интервале концентрации 20-35 мас.% по полимеру для легкого и быстрого растворения пенополистирола.

Затем в полученный раствор полимера при перемешивании добавляется отработанный фильтр-перлит или отход на основе вспученного перлита - отход нефтехимического производства в количестве примерно 1,5-2 кг на 1 л раствора полимера.

Полученную смесь, представляющую собой вязкую суспензию, перемешивают и нагревают до 80-100°С. При указанной температуре отгоняется ацетон. Отгонку ацетона проводят путем выдерживания смеси под вакуумом. Выделенный ацетон может быть повторно использован в технологическом процессе.

После охлаждения образуется хрупкая твердая смесь, которая легко разделяется на небольшие фракции. Хрупкость смеси обеспечивается за счет подбора соотношения масс пенополистирола и отхода на основе вспученного перлита или фильтр-перлита. Полученные фракции подвергаются измельчению на дисковом истирателе для получения мелкодисперсного порошка.

Полученный таким образом порошок может использоваться в качестве сорбента нефти и нефтепродуктов. Параметры процесса получения и свойства сорбента представлены в таблице.

Полученный сорбент рассыпается на пятно нефти или нефтепродуктов (например, минерального масла, дизельного топлива, бензина и т.п.) на водной поверхности и за счет действия адгезионных сил связывает их в количестве, в 5-6 раза превышающем собственный вес, что соответствует сорбционной емкости 5-6 г/г нефтепродукта. В результате на обрабатываемой поверхности воды образуется твердый, легко рассыпчатый агломерат, имеющий более низкую, чем вода, плотность и занимающий существенно меньшую площадь по сравнению с пятном сорбируемой жидкости. Этот агломерат легко собирается любым механическим способом, например с помощью изготовленных из металлической сетки ковшей. Собранный агломерат может быть использован в качестве твердого топлива в цементной промышленности либо подвергнут регенерации. Процесс регенерации предполагает выделение сорбента и собираемого нефтепродукта в виде, пригодном для дальнейшего использования и переработки.

Кроме того, выделенный из раствора порошок может быть использован в качестве насадки в фильтрах для очистки промышленных стоков и в порошковых технологиях.

Предлагаемый способ значительно упрощает технологию получения сорбента и удешевляет ее.

Параметры процесса получения и свойства сорбентаПараметры процесса получения и физико-механические свойства сорбентаИзвестный способ (прототип)Предлагаемый способПараметры процесса:ПолимерПолиэтиленПенополистиролОрганический растворительТолуол, п-ксилол, гептанАцетонКонцентрация раствора полимера, мас.%20-3520-35Время приготовления раствора полимера, мин302-3Температура растворения полимера, °С9015-25Температура отгонки растворителя, сушки, °СОтгонка растворителя - 52-65; сушка - 10080-100Физико-механические свойства:Размер частиц порошка, мкм<100<100Сорбционная емкость, г/г3,5-4,05,0-6,0

Таким образом, из приведенной таблицы видно, что сорбционная емкость сорбента по предлагаемому способу выше, чем по прототипу.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, позволяет утилизировать полимерные отходы, отходы нефтехимического производства, служит для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, очистки промышленных стоков. Предложен способ получения мелкодисперсного сорбента нефти и нефтепродуктов, включающий растворение высокомолекулярных отходов пенополистирола в органическом растворителе при интенсивном перемешивании в интервале концентрации 20-35 мас.% по полимеру, отгонку растворителя путем выдерживания смеси под вакуумом, при этом отходы пенополистирола растворяют в ацетоне при комнатной температуре в течение 2-3 мин, в полученный раствор добавляют вспученный перлит или фильтр-перлит при перемешивании, полученную смесь нагревают до 80-100°С, затем образовавшуюся однородную массу после охлаждения разделяют на небольшие фракции и измельчают. Способ упрощает технологию получения сорбента и удешевляет ее. 1 табл.

Способ получения сорбента нефти и нефтепродуктов, включающий растворение высокомолекулярных отходов в органических растворителях при интенсивном перемешивании в интервале концентрации 20-35 мас.%, по полимеру, отгонку растворителя путем выдерживания смеси под вакуумом, измельчение полученной смеси при комнатной температуре, отличающийся тем, что в качестве высокомолекулярных отходов используют отходы пенополистирола, а в качестве органического растворителя - ацетон, при этом отходы пенополистирола растворяют в ацетоне при комнатной температуре в течение 2-3 мин, в полученный раствор добавляют вспученный перлит или фильтр-перлит при перемешивании, полученную смесь нагревают до 80-100°С, затем образовавшуюся однородную массу разделяют на небольшие фракции и измельчают.