ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки

Способ включает в себя обработку нефтемаслосодержащего отхода высокомолекулярным реагентом и оксидом кальция, в котором в качестве высокомолекулярного реагента используют травяную муку в количестве, определяемом по формуле:

Р _т.м.=W/d,

где Р _т.м. - масса травяной муки, кг;

W- содержание воды в 1 кг нефтемаслосодержащего отхода, кг;

d- степень набухания травяной муки, отн.ед.

Затем дополнительно вводят в обработанный нефтемаслосодержащий отход травяную муку, карбонизированную и активированную в парогазовой среде без доступа воздуха при 150-200єС в течение 0,3-0,4 часа, в количестве, определяемом по формуле:

Р _к.т.м.=М/С,

где Р _к.т.м. - масса карбонизированной и активированной травяной муки, кг;

М - содержание нефтепродуктов в 1 кг нефтемаслосодержащего отхода, кг;

С - адсорбционная емкость карбонизированной и активированной травяной муки по нефти, кг/кг.

Оксид кальция смешивают с полученным после обработок отходом в соотношении мас.ч., равном 0,5 - 0,8 : 1 соответственно. В качестве травяной муки используют измельченные отходы зерновых хлебов и зернобобовых культур.

Для приготовления муки могут быть использованы травы однолетних и многолетних растений, а также солома и мякина.

Сырье для приготовления муки из отходов сельскохозяйственных культур предварительно должно измельчаться до сечки с длиной частиц измельченной массы до 100мм в агрегатах типа ИК-3, ИГК-30А, РСС-6 и др. Затем измельченная масса с длиной частиц от 2 до 100мм поступает в универсальные мельницы или дробилки типа АВМ, МДУ и др., где измельчается до степени помола, когда основная масса муки (>95%) имеет размеры частиц <3 мм.="" соломенное="" сырье="" в="" основном="" представлено="" листьями="" и="" стеблями="" растений,="" оставшихся="" после="" обмолота="" зрелых="" семян.="" мякина="" (полова)="" состоит="" из="" наружных="" покровов="" семян,="" частичек="" листьев,="" остевых="" частей,="" недозрелых="" семян,="" семенной="">

В таблице (см. таблицу 1) приведен химический состав и степень набухания травяной муки, приготовленной из отходов сельскохозяйственных культур.

В группу БЭВ входят такие соединения как моно- и полисахариды, крахмал, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, пигменты, смолы, танины, органические кислоты, камеди и др. Многие из этих соединений содержат полярные группы (ОН, СООН и др.), что способствует их набуханию в полярных жидкостях: вода, спирты и т.д. Ряд этих соединений ограниченно или полностью растворяются в воде или в других полярных и неполярных растворителях, изменяя при этом физико-химические свойства дисперсных систем. Кроме того, природные высокомолекулярные соединения (ВМС) представлены клетчаткой, протеином.

Процесс получения сорбента из травяной муки, вследствие сравнительно низких температурных режимов (150-200єС), осуществляется в установках (реакторах), изготовленных из обыкновенной стали. Например, для этого могут быть использованы циклоны и сепараторы для очистки и осушки газа на станциях подземного хранения газа (СПХГ).

Диаметр реакторов равен 75-500 мм, высота 500-2000 мм. Инертная парогазовая смесь подается в реактор снизу вверх или сверху вниз при скоростях подачи газа в режимах, когда критерий Рейнольдса -Re<>

Ввод гидрофобного углеродного сорбента, полученного из травяной муки, и его перемешивание с отходами приводит к адсорбции углеводородной фазы в порах частиц сорбента и на их поверхности. Каждая частица сорбента при этом представляет собой глобулу, состоящую из твердой фазы сорбента, покрытую пленкой нефтемаслопродуктов.

После ввода в отходы углеродного сорбента из травяной муки, смесь интенсивно перемешивается в мешалке в течение 10-15 мин. Для перемешивания массы используют смесители пастообразных материалов барабанного лопастного, шнекового и циркуляционного типа.

В результате интенсивного перемешивания отходов с гидрофильным наполнителем (травяная мука) и гидрофобным углеродным сорбентом (карбонизированная и активированная травяная мука) образуется многокомпонентная, хорошо гомогенизированная пастообразная масса, в которой все составляющие (вода, нефтепродукты, твердые примеси) равномерно распределены в смеси. Это способствует хорошему массообмену при реакции нефтемаслосодержащих отходов с порошкообразным оксидом кальция, что в конечном итоге приводит к максимальной степени обезвреживания отходов и минимальному расходу реагентов.

В результате перемешивания отработанного отхода с оксидом кальция примерно через 5-10 мин. начинается экзотермическая реакция:

СаО + Н ₂О = Са(НО) ₂ + 16 ккал.

Высокая температура 230-350 єС, которая держится на таком уровне в течение ~ 10 мин., создает благоприятные условия для последующих физико-химических процессов. Максимальная температура смеси зависит в основном от качества используемого оксида кальция. Чем больше процентное содержание в негашеной извести оксида кальция и лучше помол, тем выше температура реакционной смеси.

Образующаяся сложная система из гидрофильных и гидрофобных частиц начинает распадаться за счет протекания следующих процессов:

- разрушение гидрофильных частиц связано с испарением воды, пары которой в дальнейшем опять вступают в реакцию с оксидом кальция. Происходит частичное обугливание и озоление как травяной муки, так и активированной травяной муки: вначале разрушается клеточная структура с освобождением клетчатки от лигнина, который частично разлагается с образованием активированного угля, белки коагулируют и разлагаются, жиры и жироподобные вещества при этих температурах плавятся, дополнительно гидрофобизируя окончательный продукт обработки, а жирные кислоты также взаимодействуют с гидроксидом кальция с образованием солей. Все это в комплексе усиливает процесс деструкции нефтемаслосодержащих отходов;

- содержащиеся в последних нафтеновые кислоты взаимодействуют с образующимися гидроокисями с получением щелочноземельных мыл жирных кислот. Образующее мыло хорошо растворяется в нефти и способствует структурообразованию и эмульгированию смеси. Мыло также является хорошим пеногасителем, что исключает пенообразование в технологическом процессе обезвреживания осадка;

- смолы и асфальты, содержащиеся в нефтепродуктах - кислородные соединения с высоким молекулярным весом, химически не устойчивы и при нагревании легко разлагаются и коксуются;

- содержащиеся в твердой фазе обрабатываемого осадка глины, кварц, карбонаты, гипс и оксиды металлов взаимодействуют при этих температурах с гидроокисью щелочноземельных металлов с образованием в основном двух основных гидросиликатов кальция или магния. Гидросиликаты в начале реакции находятся в коллоидном состоянии, а в дальнейшем по мере испарения влаги выкристаллизовываются и превращаются в твердые кристаллы;

- образующаяся в результате экзотермической реакции гашеная известь, как вяжущее вещество, связывает твердые частицы в обрабатываемом осадке в результате чего структура обработанного шлама приобретает порошкообразные свойства;

- гашеная известь является хорошим адсорбентом, сорбирует на поверхности нефтепродукты и другие органические соединения с образованием устойчивых капсул с прочными связями между сорбентом и сорбитом.

С внедрением данного способа повышается степень обезвреживания нефтемаслосодержащих отходов за счет улучшения массообмена между водной и углеводородной фазами отходов и получения гомогенного продукта; расширяется область применения (утилизация) обезвреженного продукта в технологических процессах строительства и ремонта скважин и агропромышленном комплексе, в технологиях по защите окружающей среды для различных объектов биосферы.

Окись кальция (негашеную известь) используют по ГОСТу 9179-77, травяную муку - по ГОСТу 18691-88.

Таблица 1

Химический состав и степень набухания травяной муки

*- безазотистые экстрагируемые вещества.