способ получения плавающего адсорбента нефтепродуктов из твердых остатков горения каменного и бурого углей

Формула изобретения

Способ получения адсорбента нефтепродуктов, включающий сжигание каменного или бурого угля при 500 - 1000^oС, охлаждение образующегоcя продукта и разделение на фракции, отличающийся тем, что разделение ведут методом флотации в рассолах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экологии и предназначено для получения недорогих, но очень эффективных адсорбентов из активированных углей, с помощью которых очищают загрязненную поверхность водоема нефтью и нефтепродуктами.

В основе известного способа производства плавающего адсорбента лежит процесс реакции генераторного газа с углем при температуре 500-1000^oC в специальных генераторных установках. В результате такой реакции образуется полукокс - адсорбент, который после охлаждения не самовозгорается на воздухе и после разделения на фракции по крупности частиц (порошкообразный, зернистый) отправляется потребителю [1].

В изобретении плавающий адсорбент нефтепродуктов предлагается получать из твердых остатков горения каменного и бурого угля путем выделения из них плавающих в воде углеродсодержащих частиц методом флотации в рассолах, так как в твердых остатках всегда есть активный уголь-адсорбент, образовавшийся в процессе горения каменного угля.

Известно, что при сжигании каменного угля в качестве отходов производства тепловой энергии в котельных образуются топливные шлаки, зола и уносы дымовых труб, уловленные специальными аппаратами дымоочистки, циклонами.

И топливные шлаки, и зола, и уносы дымовых труб в той или иной степени концентрации содержат несгоревшие углеродсодержащие частицы различной крупности по геометрическим размерам, представляющие собой не что иное, как сажу, графит, кокс и полукокс.

По электрическим свойствам эти частицы электропроводны.

По химическим свойствам эти частицы являются прекрасными адсорбентами нефти и нефтепродуктов.

По механическим свойствам они имеют малый удельный вес и насыпную плотность, очень большую из-за пористой структуры площадь поверхности, адсорбирующей нефть и нефтепродукты. Так как поверхность этих частиц покрыта пленкой углерода, который является гидрофобным веществом, вода плохо проникает в поры этих частиц, благодаря чему они и сохраняют в течение длительного времени - нескольких часов и суток плавучесть на воде. Углеродсодержащая поверхность этих частиц нерастворима в воде и благодаря своей гидрофобности ограничивает контакт воды с водорастворимыми включениями, благодаря чему повторного загрязнения водоема от применения такого адсорбента не происходит.

Исходя из электрических, химических и механических свойств углеродсодержащих частиц применимы электрические, химические и механические способы их получения из твердых остатков горения каменного угля, а именно: либо способом электромагнитной сепарации, либо способом адсорбции какого-либо нефтепродукта с последующей очисткой в специальном регенераторе, либо способом флотации в ванне с водой.

Изобретение основано на способе получения плавающего адсорбента из твердых остатков горения угля в котельной г. Александровска-Сахалинского. Основную часть этого угля составляет уголь Арковского месторождения Сахалинской области.

Способ позволяет получать плавающий адсорбент нефтепродуктов способом флотации твердых остатков горения каменного угля в ваннах с водой. Флотация особенно эффективна, если она идет в процессе тушения и охлаждения топливного шлака, золы и уносов дыма водой.

В настоящее время в золошлакоотвалах скопилось несколько десятков тысяч тонн твердых остатков горения, смешанных между собой и насыщенных водой от атмосферных осадков. Получение плавающего адсорбента из такого сырья затруднительно, но возможно при выполнении следующих условий.

Исходный материал золошлакоотвала предварительно осушают в специальной сушилке посредством нагрева или осушают за счет энергии солнца в сухую погоду по технологии сушки торфа при получении его фрезерным способом. Затем сухую смесь твердых остатков горения подвергают флотации в ваннах с водой, снимая с их водной поверхности плавающий адсорбент.

Флотация возможно и насыщенных водой твердых остатков горения, содержащихся в золошлакоотвалах, если вместо пресной воды применить концентрированные растворы солей в воде - рассолы. Простейший способ - применить вместо пресной воды соленую морскую воду, если рассматривать ее как природный рассол. Оба эти условия могут быть объединены или применяться раздельно в зависимости от того, на каком водоеме предполагается использовать плавающий адсорбент. Очевидно, для применения адсорбента на пресных водоемах флотация должна проводиться в пресной воде. Если плавающий адсорбент будет применяться на море, что флотацию целесообразно проводить в морской воде.

После отделения плавающего адсорбента от минеральной части шлака, золы и твердых уносов его сушат, сортируют на фракции по курпности и отправляют потребителю.

По результатам обработки нескольких проб исходное сырье в шлакозолоотвале котельной, содержащее несколько тысяч тонн плавающего адсорбента, достигает 20% по массе сухого сырья, поэтому получение плавающего адсорбента способом флотации представляется по экономическим соображениям исключительно эффективным.

Данные по нефтеемкости и потопляемости различных адсорбентов приведены в таблице.

Адсорбент из шлака, полученный по данному изобретению, хуже полукокса, но по плавучести лучше торфа фрезерного. Показатели плавающего адсорбента из уловленных циклоном уносов дымовых труб, называемых в обиходе сажей, практически не отличаются от показателей полукокса.

Способ получения плавающего адсорбента осуществляют следующим образом:

сжигают уголь в котельной;

тушение и охлаждение твердых остатков горения угля проводят в ваннах, наполненных рассолом, при этом тяжелые частицы золы и шлака и гидрофильные, быстро наполняющиеся водой, тонут на дне ванны, а легкие, имеющие поверхность, покрытую пленкой углерода и гидрофобные по этой причине, частицы остаются на поверхности ванны;

с водной поверхности ванны гидрофобные частицы плавающего адсорбента собирают с помощью специальных сит, черпаков или других известных устройств;

собранный плавающий адсорбент сушат, просеивают, т.е. разделяют на фракции, определяют нефтеемкость, определяют плавучесть, насыпной вес, заполняют данные технического паспорта на партию поставки потребителю, упаковывают в тару и отправляют на реализацию.

Дополнительные операции:

если исходное сырье в виде твердых остатков горения уже насыщено водой, то прежде чем загружать в ванну с водой для флотации это сырье, эти твердые остатки горения угля сушат каким-либо известным способом: на открытом воздухе в солнечную погоду, в специальных сушилках нагреванием и т.д.;

если в процессе просеивания адсорбента на фракции по крупности собирается много крупных частиц, кусков, их подвергают дроблению и возвращают на новую сортировку;

пылевидный, непригодный для использования адсорбент возвращают в котельную на дожигание.

Технология применения адсорбента.

Порошок адсорбента рассыпают на поверхность загрязненного водоема нефтью или нефтепродуктами. Так как поглощение нефти и нефтепродуктов идет очень быстро, то при соблюдении правильного соотношения количества адсорбента на количество загрязняющего нефтепродукта, поверхность водоема может очиститься в течение нескольких минут, после чего адсорбент собирают с поверхности водоема. Если водоем небольшой, то работу проводят вручную, применяя черпалки, сита для сбора насыщенного нефтепродуктами адсорбента. На большой акватории, например, на поверхности моря, адсорбент, насыщенный нефтепродуктами, собирают с помощью известных устройств соответственно конкретной обстановке.

Утилизация насыщенного нефтепродуктами адсорбента возможна путем регенерации адсорбента, путем возгонки светлых нефтепродуктов и конденсации и сбора, либо выжиганием, а также путем сжигания насыщенного адсорбента, если его регенерация невозможна.

Если исходное сырье насыщено водой и высушить его нет возможности, то флотацию проводят в ваннах с рассолами различной концентрации, например в ванне с морской водой.

Если адсорбент предполагается использовать на водоеме с соленой водой, то флотацию проводят в рассоле с плотностью, равной плотности воды данного водоема.

Применение рассолов расширяет температурный диапазон применения способа до температуры замерзания рассола, т.е. способ осуществим на открытом воздухе при отрицательных температурах.