Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32

Минеральные сорбенты выпускаются в основном в виде порошка. Широкое применение для очистки поверхности воды от нефти нашел перлит, получаемый при обжиге обсидиана (вулканического стекла). Гидрофобизация вспученного перлита кремнеорганическими веществами увеличивает его нефтеёмкость в 3-4 раза, а введение перлита под слой нефтяного загрязнения позволяет сократить время поглощения нефти в 6-8 раз. Выпускается также сорбент на основе модифицированного карбонатного порошка, где в качестве модификатора служит смесь полимерной смолы и битума в равном массовом соотношении и в количестве 0,5-1,5 % от массы порошка.

К недостаткам минеральных сорбентов относятся их разовое использование, сложность утилизации нефти и сравнительно пониженная сорбционная емкость. Твердые полимерные сорбенты применяются в измельченном (порошкообразном) виде; на поверхность загрязненной воды высыпают поглощающие частицы из олеофильного материала, имеющего плотность меньше плотности воды и обладающего адгезивными свойствами по отношению к нефти. Поглощающие частицы с налипшей нефтью собирают и сжигают или отделяют нефть от сорбентов механическими способами. В качестве полимерных сорбентов пригодны различные смолы (например, измельченная сланцевая смола), используют также состав, содержащий фенолформальдегидную смолу, порошкообразователь и отвердитель. При нанесении этого состава на поверхность, покрытую нефтью, образуется плотная пастообразная масса, которая легко удаляется любым механическим способом. Удельное поглощение нефти составляет 20 единиц на единицу первоначальной массы.

Твердые сорбенты растительного происхождения - это опилки. Для повышения качественных характеристик древесных опилок их пропитывают расплавом гидрофобного наполнителя, в отдельных случаях древесные опилки комбинируют с минеральными сорбентами (каолин, бетонит, тальк и др.). В качестве сорбента разбрасывают и модифицированный торф. Модификация заключается в замене минеральных подвижных ионов на органические, поэтому модифицирование проводят методом ионного обмена в водной среде, степень очистки нефти модифицированным торфом составляет до 90 %. Торф, модифицированный органическими катионами, долго не утрачивает своей сорбционной активности. Комбинированные поглотители - это полипропиленовое волокно и пенополиуретаны. Пенополиуретановую массу помещают между гидрофобными слоями, крепят волокнистый слой к пенополиуретану свободно (в противном случае резко снижается эффективность поглотителя). Поглощающая способность комбинированных поглотителей для тяжелых и легких нефтей в зависимости от толщины пленки составляет 26 кг/кг, а кратность использования достигает даже 30 раз.

Перечень химических веществ и препаратов, официально признанных в разных странах и одобренных для практического использования при ликвидации нефтяных разливов, насчитывает сейчас более 200

наименований. По своему химическому составу, свойствам и назначению они делятся на следующие группы:

1) эмульгаторы для создания нефтяных эмульсий с целью рассеяния (диспергирования) нефти и ускорения ее разложения;

2) деэмульгаторы для разрушения устойчивых эмульсий типа «вода в нефти»;

2) отвердители для придания нефти твердой или желеобразной консистенции и ее последующего механического удаления;

3) моющие для смывания нефтяных пленок, пятен и покрытий с пляжных и береговых участков;

4) осаждающие для затопления разлитой нефти на дно (в исключительных случаях);

5) препараты для поджигания нефти на поверхности моря (в особых ситуациях);

7) препараты для гелеобразования, которые позволяют проводить утилизацию локализованной нефти для дальнейшей переработки; при контакте с нефтяной пленкой они превращаются в вязкую массу.

Лидирующее положение в этом большом арсенале химических средств и методов для ликвидации нефтезагрязнения занимают диспергирующие агенты, которые представляют собой смесь растворителей и поверхностно активных веществ (ПАВ). Благодаря особенностям химической структуры и способности понижать поверхностное натяжение на границе раздела нефти с водой, ПАВ стабилизируют нефтяные капли в воде и таким образом эмульгируют и диспергируют нефть. При этом устраняется возможность образования нефтяных пленок на поверхности моря или пляжа, и резко ускоряются процессы химического и микробиологического распада нефти. Некоторые препараты на основе ПАВ обладают многофункциональными свойствами как для диспергирования нефти, так и ее локализации и удаления. Некоторые из них синтезируются уже в промышленных масштабах для применения в аварийных ситуациях. Однако полученный за последние 30 лет опыт практического использования таких препаратов, в том числе при ликвидации последствий разливов, нефти, показал, насколько серьезны трудности эффективного использования химических средств для указанных целей (при отсутствии стандартных схем и процедур, пригодных для всех видов аварийных ситуаций).

К числу главных причин и факторов, снижающих эффективность химических средств для ликвидации нефтяных разливов, относятся:

- невозможность быстрого (в течение нескольких часов) применения необходимых химических препаратов из-за погодных условий, отдаленности места разлива и т. д.;

- образование обширных нефтяных полей и пленок или устойчивых водонефтяных эмульсий с повышенной вязкостью;

- трудности распыления диспергентов на поверхности нефтяных разливов в оптимальных количествах и соотношениях, необходимых для интенсивного рассеивания нефти;

- незначительность диспергирующего эффекта в случае разлива тяжелых нефтей, а также при химической обработке выветрелых (измененных под действием природных факторов) нефтяных остатков;

- зависимость эффективности диспергентов от состава и свойств разлитой нефти и параметров самой окружающей среды (температуры, турбулентности). Экологические последствия от разлитой недиспергированной в воде нефти, особенно когда она достигает берега и входит в контакт с мелководной прибрежной зоной, как правило, превосходят те последствия, которые возможны при использовании химических средств для рассеивания нефти в открытых водах. Применение диспергентов может быть эффективным при ликвидации небольших нефтяных разливов и на суше, когда есть возможность быстрой доставки химических средств.

В последнее время усилился интерес к способам ликвидации нефтяных разливов путем сжигания нефти на поверхности моря, отмелях и пляжах. Выявлены положительные эффекты от сжигания различной нефти и преимущества этого способа по сравнению с другими. Испытанные в различных природных условиях специальные препараты и методы для поджигания нефти и поддержания ее горения могут быть эффективными при ликвидации аварийных разливов в отдаленных районах и в ледовых условиях. Однако нефть с низкой вязкостью растекается по водной поверхности очень тонким слоем, что заметно затрудняет ее сжигание (из-за быстрого испарения летучих и легковоспламеняющихся фракций).

Для повышения эффективности горения нефти на поверхности используются специальные воспламеняющие химические средства (карбиды) и материалы (отходы целлюлозы, обработанная силиконом солома, древесные опилки), поддерживающие горение. Ни одно из перечисленных веществ не может поддерживать горение в течение длительного времени. Метод сжигания применим для борьбы с нефтяным загрязнением только в тех случаях, когда полностью исключается возможность возникновения пожара на любых соседних объектах.

Во многих странах ведутся интенсивные поиски микробиологических способов уничтожения разливов нефти. Главная идея таких методов основана на способности некоторых видов микроорганизмов использовать нефтяные углеводороды в качестве пищевого субстрата и активно разлагать их при соответствующих условиях (см. гл. III). Это постоянно происходит в водоемах или на суше и определяет интенсивность природных процессов самоочищения. Наиболее эффективно разложение нефти идет в первый день ее взаимодействия с микроорганизмами; при нормальной температуре воды и достаточной насыщенности кислородом микроорганизмы могут окислять нефть со скоростью 2 г/м2 поверхности в день, а при низких температурах бактериальное окисление происходит медленно и нефть сохраняется длительное время.

Имеются доказательства ускорения микробного разложения нефти и ее фракций при введении штаммов нефтеокисляющих микроорганизмов в