Спосіб очищення поверхні водоймищ від аварійних розливів нафти та нафтопродуктів

Реферат: Спосіб очищення поверхні водоймищ від аварійних розливів нафти та нафтопродуктів включає підготовку сорбенту безпосередньо на місці збору нафти шляхом спінювання окисненого графіту, змішування сорбенту з водою до утворення суспензії, нанесення отриманої суспензії на забруднену поверхню, витримування сорбенту до повного його насичення та збір насиченого сорбенту. Перед змішуванням сорбенту з водою, в воду додають 0,05-0,1 мас. % желатину. UA 70923 U (12) UA 70923 U UA 70923 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів очищення водоймищ від аварійних розливів нафти та нафтопродуктів методом сорбції. Спосіб може бути використаний для ліквідації наслідків аварійних розливів нафти та нафтопродуктів на поверхні відкритих водоймищ. Відомий спосіб очищення поверхні води від плівок нафти та нафтопродуктів (патент РФ № 2140488, ΜПК Е02В 15/04, 1999 г.). Відомий спосіб включає підготовку сорбенту, а саме пінографіту (терморозширеного графіту) з насипною густиною 2-5 г/л. Підготовку сорбенту здійснюють безпосередньо на місці збору нафти шляхом спінювання окисненого графіту при температурі 900-1000 °C. Сорбент наносять на поверхню води горизонтально пульсуючим потоком повітря. На поверхні води сорбент витримують 0,5-3 доби, а потім насичений сорбент збирають вакуумуванням і віджимають. Однак, внаслідок малої насипної густини та великої парусності часток сорбенту з терморозширеного графіту, біля 10 % сорбенту, що наноситься, здуває потоком повітря, відбитого від поверхні води. Вітер підвищує ступінь виносу сорбенту з зони нанесення: при швидкості вітру 3-5 м/с він становить близько 20 %, а при 5-10 м/с - 35 %. Тому при номінальній сорбційній ємності сорбенту 40-50 кг нафти на 1 кг сорбенту фактична необхідна питома кількість наносимого на забруднену поверхню сорбенту становить 0,022-0,04 кг/кг, що відповідає сорбційній ємності 25-45 кг/кг. Тобто, має місце підвищена, відносно номінальної, питома витрата сорбенту. Крім того, сорбент, що виноситься відбитим повітряним потоком або вітром, забруднює прилягаючу до місця аварійного розливу акваторію та берегову зону. Відомий також спосіб очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів (патент України 82820, МПК (2008) Ε02В 15/04, 2008 р.), в якому окиснений графіт нагрівають до температури 900-1200 °C, в результаті чого отримують сорбент - терморозширений графіт. Отриманий сорбент змішують з водою в співвідношенні сорбент:вода - 1:(0,5-0,7) по об'єму до утворення 3 суспензії густиною 900-970 кг/м , яку при безперервному перемішуванні наносять на забруднену нафтою чи нафтопродуктом водну поверхню в кількості 0,02-0,03 кг на 1 кг нафти або нафтопродукту. Потім сорбент витримують на поверхні води протягом 1,5-2 годин і збирають відомими способами. Завдяки тому, що сорбент безпосередньо наносять на забруднену нафтою або нафтопродуктом поверхню води у вигляді суспензії, виключається віднесення сорбенту вітром, в результаті чого знижується його питома витрата і відсутнє забруднення навколишнього середовища. Безперервне перемішування сорбенту з водою під час процесу нанесення забезпечує стійкість суспензії, яка характеризується дуже низькою стабільністю - в разі припинення перемішування суспензія практично миттєво розшаровується з утворенням шарів практично чистої води та дуже густої вологої маси терморозширеного графіту. Необхідність безперервного перемішування обумовлює значні питомі витрати електроенергії на привід електродвигуна системи підготовки суспензії, які в даному випадку становлять 0,1 кВт·год. на 1 кг сухого терморозширеного графіту. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу очищення водоймищ від аварійних розливів нафти та нафтопродуктів, у якому в результаті попереднього додавання в воду желатину забезпечується підвищення стійкості водно-графітової суспензії відносно розшарування і за рахунок цього знижується питома витрата електроенергії на привід змішувача системи підготовки суспензії. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в способі очищення поверхні водоймищ від аварійних розливів нафти та нафтопродуктів, що включає підготовку сорбенту безпосередньо на місці збору нафти шляхом спінювання окисненого графіту, змішування сорбенту з водою до утворення суспензії, нанесення отриманої суспензії на забруднену поверхню, витримування сорбенту до повного його насичення та збір насиченого сорбенту, відповідно до корисної моделі, перед змішуванням сорбенту з водою в воду додають 0,05-0,1 мас. % желатину. Желатин являє собою природний стабілізатор, тому при його додаванні до води в зазначених пропорціях значно підвищується стабільність отриманої водно-графітової суспензії відносно розшарування, що дозволяє відмовитись від безперервного перемішування суспензії і таким чином суттєво знизити питомі витрати електроенергії на привід змішувача системи підготовки суспензії. Пропонований спосіб здійснюють наступним чином. Окиснений графіт нагрівають до температури 900-1000 °C, в результаті чого отримують сорбент - терморозширений графіт. Для отримання суспензії в воду попередньо додають 0,050,1 мас. % желатину і потім сорбент змішують з водою в співвідношенні сорбент:вода - 1:(0,53 0,7) по об'єму при перемішуванні. В результаті отримують суспензію густиною 900-970 кг/м , яку за допомогою відцентрового насосу наносять на забруднену нафтою або нафтопродуктом 1 UA 70923 U 5 10 15 20 25 30 35 водну поверхню в кількості 0,02-0,03 кг на 1 кг нафти або нафтопродукту. У разі початку розшаровування суспензії (приблизно через 3-3,5 год. після початкового перемішування), повторно включають процес перемішування до отримання стабільної суспензії. Сорбент витримують на поверхні води протягом 1,5-2 год. до повного його насичення та збирають відомими способами. Приклад 1 (за способом-прототипом). Очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів (у даному випадку використовували дизельне паливо) проводили наступним чином. Сорбент - терморозширений графіт одержували шляхом нагрівання окисненого графіту при 3 температурі 1000 °C. В результаті одержували сорбент із насипною густиною 4,5 кг/м при цьому сорбційна ємність по дизельному паливу становила 45 кг/кг. Потім сорбент змішували з водою при безперервному перемішуванні в співвідношенні 1:0,5 по об'єму, в результаті чого 3 отримували суспензію густиною 960 кг/м . Стабільність суспензії відносно розшаровування складала 5-10 с, тобто, в разі припинення процесу перемішування, через 5-10 с мало місце повне розшаровування суспензії на практично чисту воду та густу вологу масу сорбенту. Отриману суспензію при безперервному перемішуванні наносили на поверхню води за допомогою відцентрового насоса, витримували до повного поглинання нафтопродукту (протягом 10-20 хв.) та збирали насичений сорбент сіткою. Показники і питомі характеристики наведені в таблиці. Приклад 2 (за пропонованим способом). Очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів (у даному випадку використовували дизельне паливо) проводили наступним чином. Сорбент - терморозширений графіт одержували шляхом нагрівання окисненого графіту при температурі 1000 °C. В результаті одержували 3 сорбент із насипною густиною 4,5 кг/м , при цьому сорбційна ємність по дизельному паливу становила 45 кг/кг. Перед приготуванням водно-графітової суспензії до води добавляли 0,07 мас. % желатину і потім до води при безперервному перемішуванні додавали терморозширений графіт в співвідношенні графіт:вода - 1:0,5 по об'єму. Після отримання стабільної суспензії процес перемішування припиняли і суспензію наносили на поверхню води за допомогою відцентрового насоса, витримували до повного поглинання нафтопродукту (протягом 10-20 хв.) та збирали насичений сорбент сіткою. В даному випадку розшаровування суспензії починалось через 2,5 год. після її отримання, і в цьому випадку на 2-3 хв. включали процес перемішування для відновлення стабільної водно-графітової суспензії. Показники і питомі характеристики наведені в таблиці. Приклади 3-6 (за пропонованим способом). Очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів (у даному випадку використовували дизельне паливо) проводили згідно з прикладом 2, однак перед приготуванням суспензії до води добавляли відповідно 0,03, 0,05, 0,1 та 0,15 мас. % желатину. Показники і питомі характеристики наведені в таблиці. Таблиця Порівняння показників відомого та пропонованого способів Показник Насипна густина похідного сорбенту Співвідношення сорбент: вода в суспензії (по об'єму) Кількість доданого желатину Густина воднографітової суспензії Сорбційна ємність суспензії по дизельному паливу Од. вим. Прикл. 1 Прикл. 2 3 кг/м Прикл. 3 Прикл. 4 Прикл. 5 Прикл. 6 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 1:0,5 1:0,5 1:0,5 1:0,5 1:0,5 1:0,5 0,07 0,03 0,05 0,1 0,15 кг/м 960 960 963 962 960 960 кг/кг 45 45 47 46 48 45 мас. % 3 40 2 UA 70923 U Продовження таблиці Порівняння показників відомого та пропонованого способів Показник Од. вим. Прикл. 1 Прикл. 2 Стабільність суспензії хв. 2-3 сек. 180 до розшаровування* Питома витрата кВт год. / електроенергії на 1 кг пох. 1,1 0,12 підготовку суспензії сорбенту Прикл. 3 Прикл. 4 Прикл. 5 Прикл. 6 24 120 190 190 0,95 0,14 0,11 0,11 *) Стабільність суспензії визначалась як час, який пройшов з моменту виключення перемішування до повного розшаровування суспензії 5 10 Наведені в таблиці дані свідчать про те, що завдяки додаванню до води перед змішуванням з терморозширеним графітом желатину значно підвищується стабільність суспензії до розшаровування і отже значно знижуються питомі витрати електроенергії на привід змішувача, при цьому сорбційна ємність суспензії по нафтопродукту залишається незмінною. З наведених даних також слідує, що оптимальний діапазон кількості подаваного желатину становить від 0,05 до 0,1 мас. %. Таким чином, пропонований спосіб очищення поверхні водоймищ від аварійних розливів нафти та нафтопродуктів дозволяє значно підвищити стабільність водно-графітової суспензії і за рахунок цього знизити питомі витрати електроенергії в процесі приготування суспензії. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб очищення поверхні водоймищ від аварійних розливів нафти та нафтопродуктів, що включає підготовку сорбенту безпосередньо на місці збору нафти шляхом спінювання окисненого графіту, змішування сорбенту з водою до утворення суспензії, нанесення отриманої суспензії на забруднену поверхню, витримування сорбенту до повного його насичення та збір насиченого сорбенту, який відрізняється тим, що, перед змішуванням сорбенту з водою, в воду додають 0,05-0,1 мас. % желатину. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3