СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2018 года по МПК C02F1/28 B01J20/02 C09K3/32 C02F101/32 

Экология это нахождение живого организма в среде обитания без нарушения ее баланса. Баланс на планете соблюдался до появления человека мыслящего. С первых шагов человек стремился сделать свою жизнь комфортней, создавал орудия труда, строил жилища. В определенный момент встал вопрос: где взять энергию? Изначально использовалась энергия ветра, воды, солнца и др. Затем, так как прогресс не стоит на месте, появились двигатели внутреннего сгорания и соответствующее топливо более оптимальное - сначала уголь, а с течением времени, в связи с развитием производства, с появлением более сложных механизмов в технике, люди научились добывать нефть и использовать после переработки как топливо. Сейчас, в настоящий момент и уже более ста лет, основным источником энергии на Земле являются нефть и нефтепродукты - как говорили наши предки «кровь земли». И действительно, сейчас невозможно представить нашу жизнь без тех преимуществ, которые нам предоставляет энергия, добытая с помощью и благодаря нефти, а также продуктам переработки.

Нефть - природная смесь углеводородов, в основном алконов линейного и разветвленного строения, содержащаяся в молекулах от пяти и более атомов углерода с другими органическими соединениями прежде всего полиароматическими углеводородами (т.е.углеводородами, в молекулах которых содержится несколько соединенных между собой бензольных колец). Газообразные и твердые компоненты растворены в ее жидких составляющих, что и определяет ее агрегатное состояние. Нефть - это черная, а иногда темно-коричневая или бурая густая маслянистая жидкость со своеобразным запахом. Нерастворима в воде, т.к. плотность меньше чем у воды, нефть, попадая в воду, расплывается по поверхности, образуя пленку, препятствуя распространению кислорода и других компонентов воздуха в воде.

Главные элементы нефти С-83-87%, Н - 12-145, N, S, 0-1-6%. При добыче, транспортировке и переработке нефтепродуктов происходят ситуации, когда десятки, а то и тысячи тонн попадают в почву или на водную поверхность. Это вызывает экологическую катастрофу. Ежегодно выливается более 500 тысяч тонн нефтепродуктов, а крупные катастрофы, такие как в Мексиканском заливе более 1,5 млн. тонн нефти, что принесло непоправимый вред экологии на огромной территории. Если рассмотреть разливы нефтепродуктов на почве и на водной поверхности, то в ликвидации последствий мы увидим существенные различия. Разливы на почве ограничены определенной территорией, количеством пролитого продукта, качеством почвы и глубиной проникновения в почву. Способы ликвидации последствий бывают разные. Самый распространенный способ - консервация зараженной территории, когда под воздействием природных биологических процессов в течении нескольких лет происходит деградация углеводорода. Так как нефть является органическим соединением многих веществ, которые легко вступают в химические реакции с микроэлементами находящимися в почве. Ускоряющим фактором является внесение, в места разлива нефти, почв с повышенным содержанием РН, что ускоряет процесс распада циклических связей углеводорода, катализатором реакций происходящих в природе. Разливы нефтепродуктов на воде сильно отличаются от разливов на почве. На воде же нефтяная пленка подвержена миграции, зависящей от течений и ветров. Тончайшая пленка толщиной 3 мкм покрывает всю площадь разлива. Разлив 200 л нефти покрывает площадь 1 кв. км водной поверхности, не пропуская кислород и солнечные лучи. В данный момент целью удержания миграции разливов углеводородов на водной поверхности, является очистка путем сбора и дальнейшей утилизацией. Проблемам трансформации всей системы соединений входящих в состав нефти уделяется мало внимания, поэтому в данный момент нет доступных и эффективных способов уничтожения разливов нефтепродуктов на воде.

Рекомендуется как средство ликвидации аварийных розливов нефти и нефтепродуктов применение отходов ТЭЦ работающих на твердом топливе (угле) шлам.

Шлам.

Уголь, поступающий на мельницу, где перемалывается в угольную пыль, которая подается в печи. Сгорая образует золу и шлак /шлам/, который попадает шлакоприемник, затем содержимое шлакоприемника выводится на карты шлакоотвала. Зола образуется из сгоревшей органики, а несгораемая часть породы, богатая микроэлементами образует шлак. Зола и шлак образуют однородную порошкообразную смесь в композиции, с содержанием золы 30-60% и, зависящей от состава угля, подаваемого в печи, что имеет значение показателя РН. Для пресных водоемов содержание зольной составляющей должно быть выше, что будет гарантировать более высокий показатель РН, для плотной морской воды более важен показатель содержания шлака богатого микроэлементами. При воздействии на углеводороды шлам, обладающий высоким РН и активными микроэлементами оказывает дисперсионное воздействие (разложение, рассеивание сложного вещества на составляющие), образуя дисперсионную среду. В состав шлама входит зола и шлак, по этому, его можно назвать его дис персант ДЗш. Шлак состоит из несгораемой части состава угля. Составляющие золы рН воды по типу минер. -9.9. рН сол. по типу минер. 9.9, рН воды по типу торф 10.8, рН сол. по типу торф 11.0. рН воды 9.9-10.8. фосфор подвижный. Зола и шлак образуют однородную порошкообразную массу, которая называется шлам.

Приготовление дисперсанта золошлакового /ДЗШ/

Золошлаковая смесь подается в барабаны вертикального вращения, типа АВМ (аппарат витаминной муки), где просушивается при температуре 80 градусов до влажности не более 5-10%, это дает возможность легко распылять ДЗШ над местом разлива, как со спец судов, так и с воздуха. Затем сухой порошок подается на линию упаковки в стандартные мешки.

Способ применения ДЗШ.

ДЗШ применяется для уничтожения крупномасштабных разливов нефти и нефтепродуктов. Применяется, как со спец. судов, так и с воздуха путем распыления над местом разлива. Стратегия. Суда выходят на границу миграции пятна разлива и при помощи воздушных пушек со сжатым воздухом ограничивают скорость продвижения розлива. С воздуха уничтожается основной разлив, находящийся у места аварии.

ДЗШ и его воздействие на нефть и нефтепродукты.

Легкое порошкообразное сыпучее вещество, темно-серого цвета, величина частиц 0,1-1,5 мм по своему составу не имеет каких-либо экстремальных показателей. Общее содержание полуторных окислов алюминия и железа составляет 28,64%, значительная часть приходится на Al₂O₃ - 23%, наличие щелочноземельных окислов 1,11-2,4% определяет щелочность, значение которой показателем РН сол. равно 9,9-11 в комплексе эти показатели предопределяют его положительные свойства, как химического окислителя углеводородов. Повышенное содержание Cu, Zn, К, Mg„ и др., высокая подвижность фосфора, позволяет оценивать ДЗШ, как источник микроэлементов и прекрасное средство для уничтожения крупномасштабных разливов нефтепродуктов. ДЗШ состоит из золы и шлака. При попадании ДЗШ в нефть происходит физико-химическая реакция, где за счет высокого показателя РН происходит окисление и разрыв связей с малой энергией разрыва (C-C, C-H), который ведет к полному распаду циклических связей углеводорода, что в свою очередь предопределяет трансформацию веществ, входящих в состав нефти. Происходит быстрое уменьшение содержания метаново-нефтановой фракции хорошо растворимой в воде, выделяются газообразные вещества. Образовавшиеся в результате реакции соли и окислы выпадают в осадок насыщая придонный слой полезными микроэлементами.

Аналогичными способами, в данный момент применяемыми при ликвидации аварийных розливах нефтепродуктов являются применение сорбентов, как органических, так и приготовленных химическим способом и химических реагентов. Рассматривая разницу в способах, надо обратить внимание на разницу в материальных и технических затратах. Производство этих материалов требует использование дополнительных производственных мощностей и человеческих ресурсов, мест хранения готовой продукции. При применении, необходимы затраты на доставку к месту аварии, дальнейший механический сбор использованного материала и доставку его до места утилизации. Ежегодно требуется от 3 до 5 млн. тонн веществ, способных решить проблему аварийных разливов нефтепродуктов производство такого количества веществ нахождение их в местах хранения не реально, по этому при возникновении крупномасштабных разливов, этих веществ не достаточно для решения задачи.

В России в связи с холодным климатом одним из главных энергетических составляющих является энергия, вырабатываемая на ТЭЦ, работающих на твердом топливе (угле), отходом которых и является шлам. Он скапливается на полигонах предприятия, так, что при необходимости его легко доставить к месту аварийной ситуации к тому же он не требует дополнительных мощностей для производства и хранения.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в водной среде. Способ осуществляют путем заброса нейтрализующего вещества в зону розлива. Причём в качестве нейтрализующего вещества используют обладающий показателем рН 9,9-10,1 шлам с влажностью не более 10%, в состав которого входят образуемые после сгорания угля зола, шлак и активные микроэлементы. Изобретение обеспечивает трансформацию всех входящих в состав нефти соединений.

Способ ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в водной среде, путем заброса нейтрализующего вещества в зону розлива, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующего вещества используют шлам с влажностью не более 10%, обладающий показателем рН 9,9-10,1, в состав которого входят зола и шлак, образуемые после сгорания угля, и активные микроэлементы, обеспечивая трансформацию составляющих веществ и образование солей и окислов, выпадающих в осадок, что исключает механический сбор с поверхности.