Исследование процесса сбора нефти и нефтепродуктов при аварийных разливах при помощи сорбента «GAbosrb-2»

А. А.-да Консейсао , Н. А. Самойлов 2

Исследование процесса сбора нефти и нефтепродуктов при аварийных разливах при помощи сорбента «GAbosrb-2»

1 Школа Жозина Машел Республика Мозамбик

2 Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел.: (347) 243-19-52

Приведены результаты испытания сорбента «ОАЬ8огЬ-2» при ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности воды. Выполнено сравнение абсорбента «ОАЬ8огЬ-2» с известными мировыми поглощающими веществами.

Ключевые слова: сбор нефтепродуктов, ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов, охрана окружающей среды.

Аварийные разливы нефти, связанные с ее добычей и транспортом, привлекают внимание общественности, справедливо озабоченной последствиями разливов.

На водной поверхности разлитая нефть начинает растекаться, при этом более легкие компоненты улетучиваются, а водорастворимые выщелачиваются. Улетучивание низкомолекулярных соединений происходит на порядок быстрее, чем растворение. С увеличением молекулярной массы растворимость углеводородов в воде снижается. Наиболее легкие компоненты нефти концентрируются на поверхности раздела вода-воздух, образуя так называемую пленочную нефть. Тяжелые компоненты адсорбируются на взвесях, оседают на дно и аккумулируются в донных отложениях. Оставшаяся на поверхности нефть обладает повышенной вязкостью, вследствие чего процесс растекания постепенно прекращается. После окончания стадии активного растекания площадь нефтяного пятна, если она не подвергается механическому воздействию, изменяется незначительно.

Одной из серьезнейших задач экологической службы на любом нефтедобывающем предприятии являеться мониторинг аварийных ситуаций. Работа без аварий и отсутствие экстремального загрязнения окружающей природной среды являются определяющими параметрами нефтедобычи 1.

Для ликвидации последствий разлива используют преимущественно механические и сорбционные методы 2. Главными требованиями, предъявляемыми к сорбентам, являются Дата поступления 04.04.07 62 Башкирский химический жу

нефтеемкость, плавучесть (как в исходном, так и в насыщенном состоянии), гидрофоб-ность поверхности (сорбент не должен впитывать воду), возможность регенерации с удалением из сорбента собранного нефтепродукта с последующей утилизацией, технологичность изготовления и применения сорбента (удобство нанесения на поверхность воды и удаления отработанного сорбента) и низкая его сто-

3

имость 3.

В работе 4 предложено использовать в качестве сорбента для сбора разлитых нефтепродуктов содержимое плодов дерева «БиМАиМА» (Республика Мозамбик).

Дерево «БиМАиМА», как и большинство тропических деревьев, плодоносит только раз в год. Плод хорошо держится внутри створки, что позволяет ему завершить свой цикл развития на дереве, затем падает на землю в закрытом виде. Внутри плода имеется белое волокно, очень похожее на волокно обычного хлопчатника, которое является хорошим сорбентом для разлитых нефтепродуктов 5.

В работах 6-9 рассмотрена возможность эффективного сбора нефти и нефтепродуктов волокнистой частью плодов дерева «БиМАиМА» — сорбентом «DULROMABSORB». Значительную часть массы плода представляет собой его сердцевина (рис. 1), в связи с этим с целью

Рис.1. Сердцевины плода дерева «БиМАиМА» ал. 2007. Том 14. Жо4

уменьшения отходности производства сорбента «DULROMABSORB» была изучена возможность использования в качестве сорбента сердцевины плода.

Были рассмотрены особенности нефтепо-глощения сердцевиной плода как в раздробленном до волокнистой формы (сорбент «САЬ8огЬ-1» 10), так и нераздробленной измельченной сердцевины.

Измельченная сердцевина с размером фрагметов (10—30) х 10 х 10 мм имеет на своей поверхности волокнистую систему, которая увеличивается в объеме во время сбора разливов нефти и нефтепродуктов. Эта сердцевина с небольшой мезодермой, имеющая светлокоричневый цвет, и названа сорбентом «САЬвогЬ-2».

В данной работе обобщены результаты испытания сорбента «САЬвогЬ-2» при сборе разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности воды и сравнение его с абсорбентом «СаЬвогЬ-1» и некоторыми другими абсорбентами, применяемыми для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов.

При исследовании процесса абсорбции воды навеской «САЬвогЬ-2» абсорбент находился на поверхности воды в течение 1—24 ч и при этом не тонул, так как на поверхности волокон находится растительный олеофиль-ный слой, обладающий водоотталкивающим свойством. Опыты показали, что количество

воды, абсорбируемое сорбентом «САЬвогЬ-2», составляет всего 0.1—0.2 г/г абсорбента.

Поглощение пленки нефти и нефтепродуктов (бензин, дизельное топливо, Сибирская нефть и моторное масло «NOVOIL») навесками сорбента с поверхности воды происходит в течение 3—5 мин, при этом абсорбционный потенциал используется не полностью. Максимальная величина поглощения нефти и нефтепродуктов сорбентом «САЬвогЬ-2» составляет в среднем по бензину 14.4 г/г сорбента, по дизельному топливу — 18.0 г/г сорбента, по нефти — 20.5 г/г сорбента и по маслу — 26.2 г/г сорбента, при полном погружении сорбента в слой нефти и нефтепродуктов (табл. 1). Собранные нефтепродукты в значительной мере могут утилизироваться при их отжиме из отработанного сорбента, так как его частицы легко деформируются, сплющиваясь при сдавливании.

При небольшой толщине пленки нефти и нефтепродуктов на поверхности воды «САЬвогЬ-2» полностью впитывает в себя разлитый продукт (табл. 2), при этом поверхность воды за пределами размещения сорбента также очищается.

После отжима собранного нефтепродукта сорбент может быть использован повторно, при этом величина нефтепоглощения снижается в среднем на 5—10 %, но степень отжима нефтепродуктов возрастает (табл. 2).

Таблица 1

Максимальная поглощающая способность сорбента «GAbsorb-2»

Собираемый нефтепродукт Толщина слоя Количество нефтепродукта, Степень от-

продукта, см г/г сорбента жима нефте-

поглощено отжато продукта, %

Сибирская нефть 5.0 19.4-21.6 15.9-18.3 81.6-85.7

Масло «NOVOIL» 4.0 20.9-28.9 18.6-25.8 89.0-89.6

Дизельное топливо 4.0 18.8-18.2 15.4-17.1 90.3-91.1

Автомобильный бензин 5.0 12.8-15.4 9.4-11.3 71.3-73.9

Таблица 2

Поглощающая способность различных образцов сорбента «GAbsorb-2» при сборе нефтепродуктов с поверхности воды

Образец сорбента Собираемый нефтепродукт Толщина слоя, см Количество нефтепродукта, г/г сорбента Степень отжима нефтепродукта, %

поглощено отжато

Свежий Сибирская нефть 0.3 17.3-17.7 14.2-14.3 80.3-82.0

Масло «NOVOIL» 0.4-0.5 18.0-19.1 15.1-15.9 82.6-90.5

Дизельное топливо 0.2 12.6-15.1 10.6-13.1 83.9-90.7

Автомобильный бензин 0.2 12.9-14.2 9.1—9.8 68.7-73.2

Регенерированный (после подсушки) Сибирская нефть 0.3-0.4 14.4-14.7 12.9-13.3 89.8-90.9

Масло «NOVOIL» 0.4-0.5 16.1-16.9 18.2-19.0 93.4-97.3

Дизельное топливо 0.2 8.0-10.3 7.2-9.8 90.3-96.9

Автомобильный бензин 0.2 9.7-10.4 6.6-7.5 68.1-72.3

Сорбент «САЬ8огЬ-2» имеет достаточно высокую эффективность при сборе нефтепродуктов, хотя и меньшую, чем у сорбента «СаЬвогЬ-І» и «^иЬКОМАВБОКВ» при абсорбции Сибирской нефти, бензина, дизельного топлива и масла «ЫОУО1Ь». Так, например, при сборе разлива Сибирской нефти сорбенты «САЬвогЬ-2», «САЬвогЬ-1» и «^ИЬКОМАВБОКВ» имеют величину потенциального нефтепоглощения 21, 23, 38 г/г

сорбента, а при сборе масла «Ы0У01Ь» — 28, 33, 60 г/г сорбента.

Таким образом, в качестве эффективного сорбента при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов может использоваться не только волокнистая часть плодов дерева «БиМАиМА», но и его измельченная сердцевинная часть.

Из табл. 3 видно, что «САЬ80гЬ-2» обладает более высокой степенью поглощения

Таблица 3

Нефте- и водопоглощение исследованных образцов сорбентов 5

Сорбент ё н е ще ло г 5 \ ог г тепо г ф е £ ё н е ще ог 5/ В доп ю Степень отжима нефти, %

Органические сорбенты промышленного происхождения

Пенопласт полистирольный (гранулы) 9.26 4.45 0

Полипропилен (гранулы) 1.60 0.80 0

Шины измельченные (крошка) 3.58 7.20 55

Каучуковая (резиновая) крошка 5.11 0.30 0

Карбамидформальдегидная смола

- кусковая 23.30 0.10 0

- порошковая 39.60 - 60

Фенолформальдегидная смола (порошок) 4.42 14.54 0

Поролон листовой (толщина 3 мм) 14.50 1.30 75

Поролон листовой (толщина 18 мм) 35.2 25.92 85

Поролон гранулированный (5—8 мм) 36.89 30.71 -

Синтепон 46.31 42-52 94

Уголь бурый измельченный «1 - -

Битум измельченный 4-4.5 0.2-1 -

«СИНТАПЭКС» — отход прядильного производства 24.45 0.20 83

Макропористый технический углерод 4-4.5 0-1 10-81

Нетканый материал

- образец А 14.05 13.91 82

- образец Б 7.27 7.08 66

- образец В 4.71 4.33 60

«Агрил-А» (гладкая поверхность) 13.90 1.46 0

«Агрил-А» (шероховатая поверхность) 13.60 1.80 0

«Агрил-Б» (гладкая поверхность) 8.20 1.48 0

Ватин 24-27 0.5 87

Хлопчатобумажное рулонное полотно 3.2 - -

Неорганические сорбенты промышленного происхождения

Вспененный никель (толщина 5 мм) 2.91 3.03 0

Стекловолокно простеганное 5.42 1.72 60

Растительные отходы

Солома пшеничная (сечка) 4.10 4.30 36

Камышовая сечка 8.20-2.66 4.68 18-30

Древесные опилки 1.72 4.31 10-20

Шелуха гречки 3.05-3.50 2.20 44

Отходы ватного производства 8.30 0.26 60

Высушенный мох цельный 3.5 зд -

Высушенный мох измельченный 5.8 3.5 -

Торф 17.71 24.28 74

Специализированные поглотители нефти

«Лесосорб» (торфяная пыль обработанная) 9.10 2.50 66

«Пит Сорб» (ФРГ, фирма Клон Инк.) 6.19 0.71 0

Разработанные сорбенты

«ПЦШОМАБЗОВВ» 33-43 0.2 86-90

«САЬогЬ-І » 12.9-16.5 0.2 79.0-83.5

«САЬогЬ-2» 19.4-21.6 0.2 81.6-85.7

нефтепродуктов, по сравнению с такими известными промышленными абсорбентами, как «Лесосорб», «Пит Сорб» и некоторыми сельскохозяйственными отходами растительного происхождения, уступая сорбенту «DULR0мABSORB» по величине нефтепо-глощения в среднем в 1.5—2 раза по всей гамме нефтепродуктов.

«Лесосорб» и другие абсорбенты растительного происхождения (солома, опилки, торф и др.) кроме поглощения нефтепродуктов, одновременно впитывают и воду, что существенно снижает их эксплуатационные свойства по сравнению с «САЬвогЬ-2».

Таким образом, сорбент «САЬвогЬ-2» обладает гидрофобным свойством аналогично сорбенту «DULR0MABS0RB» и поглощает нефтепродукты лучше, чем многие известные природные сорбенты.

Значительное количество собранных нефтепродуктов (до 70—90 %) может быть выделено из сорбента и в дальнейшем утилизировано, причем сорбент «САЬвогЬ-2» может быть использован многократно после его регенерации.

Применение сорбента «САЬвогЬ-2» позволяет расширить полноту использования плодов дерева «БиМАиМА» для целей сбора нефтепродуктов.

Литература

1. Гетов Л. В., Сычева А. В. Охрана природы.-

Минск: Высшая школа, 1984.— 239 с.

2. Хлесткин Р. Н., Самойлов Н. А., Шеме-тов А. В. // Нефтяное хозяйство — 1999.— №2.- С. 46.

3. Хлесткин Р. Н., Самойлов Н. А. // Нефтяное хозяйство.- 2000.- №7.- С. 84.

4. Консейсао А. А.-да, Самойлов Н. А., Хлесткин Р. Н. // Баш. хим. ж.- 2006.- Т. 13, №4.-С. 76.

5. Самойлов Н. А., Хлесткин Р. Н., Шеме-тов А. В., Шаммазов А. А. Сорбционный метод ликвидации аврийных разливов нефти и нефтепродуктов.- М.: Химия, 2001.- 189 с.

6. Самойлов Н. А, Консейсао А. А.-да. // Труды III Всероссийской конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)».-Уфа.- 2006.- С. 148.

7. Консейсао А. А.-да, Самойлов Н. А., Хлесткин Р. Н., Кудряшова К. Л., Рахматуллин Т. Т. // Труды III Всероссийской конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)».-Уфа.- 2006.- С. 150.

8. Консейсао А. А.-да, Самойлов Н. А., Хлесткин Р. Н. // Труды IV Международной научно-практической конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России».- Пенза.- 2006.-С. 114.

9. Консейсао А. А.-да, Самойлов Н. А., Хлесткин Р. Н. // Труды II Международной научнопрактической конференции «Экологические проблемы современности».- Пенза.- 2006.-С. 126.

10. Консейсао А. А.-да, Самойлов Н. А., Хлесткин Р. Н. // Баш. хим. ж.- 2006.- Т. 13, №4.-С. 55.