CN109453749A - 一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置，所述用于应急处理漏油事故的快速吸油装置包括船体和除油机构，所述除油机构设置在船体尾部，所述除油机构包括吸油组件和收油组件，所述吸油组件包括支撑架和新型吸油材料组件，新型吸油材料具有一定的刚度，可以保证新型吸油材料在海上平铺而不折叠，同时又可以弯曲，由辊轴组件实现释放和回收，利用辊轴组件的正反转和相互配合，实现了新型吸油材料的不间断作业，大幅提升了吸油效率，节省了除油成本，适用于应急处理海上漏油事故。

Description

一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置
技术领域
本发明涉及用于应急处理漏油事故的快速吸油装置领域，尤其涉及一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置。
背景技术
随着石油生产和运输行业的蓬勃发展，相关溢油事故和意外污染也随之增多，由于原油储罐、油轮、原油罐车等原油运输设施泄漏，油井溢流、井喷等事件引起的原油泄漏，会引发严重而且不可逆的环境污染及生态问题，石油中所含苯和甲苯等有毒化合物泄漏入海洋后，这些有毒化合物也迅速进入了食物链，从低等的藻类、到高等哺乳动物，无一能幸免，危及海洋多样性，危害人类健康，随着原油泄漏危害性的扩大，原油泄漏的治理也逐渐受到重视，但海洋表面石油污染的快速、有效清理仍然是亟待解决的问题。
处理海洋表面石油污染的解决策略主要包括：原位燃烧、撇渣、喷淋化学分散剂，但是上述方法会导致对海洋生态系统的破坏以及二次污染，因此上述方法并不是处理海洋石油污染的最佳方法。海绵作为温和型清洁材料可有效处理石油污染，其中，超疏水海绵吸收能力强，重量轻，不含化学药剂，不会造成二次污染，能迅速吸收本身重量数十倍的油污、有机溶剂、碳氢化合物、植物油等液体，是较理想的吸油材料，但是吸油棉需要人工投放，人工回收，浪费人力并会对操作者造成一定身体伤害，并且无法对石油污染进行高效、快速的处理，亦无法对外泄的石油和/或原油进行回收，不能产生经济效益。
本发明提供一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置，其可实现对污染区域的自动化清洁处理，同时回收外泄原油，本发明提供的用于应急处理漏油事故的快速吸油装置工作效率高、成本低、操作简便、安装简易、适用于多种污染场景，并且不产生二次污染，其回收产物可变废为宝，产生经济效益。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置。
本发明是以如下技术方案实现的：
一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置，包括船体和除油机构，所述除油机构设置在船体尾部，所述除油机构包括吸油组件和收油组件，所述吸油组件包括支撑架和新型吸油材料组件。
进一步地，所述新型吸油材料组件包括新型吸油材料和钢带，所述钢带设置于新型吸油材料背部的两侧。
进一步地，所述新型吸油材料的制备方法如下：步骤一、取等比例化合物A与化合物B；步骤二、将化合物A放置于二带有搅拌器的反应室内，加热至180℃，20分钟内缓慢加入化合物B，反应过程中保持反应室温度在165-185℃，此阶段硫元素会沉积于底相使底相呈现橙红色，化合物A位于顶相中；步骤三、在反应过程中，硫元素的S-S键的热均裂与化合物A开环产生反应，随着这种共聚反应的进行，反应混合物逐渐变得不透明，将反应温度维持于180℃，向反应混合物中加入2.2kg氯化钠，氯化钠在10-18分钟内加入，起作用为致孔剂；步骤四、随着共聚反应的进行，反应混合物逐渐形成糊剂，加入氯化钠大约16-20分钟后，大力搅拌混合物，完成粘度增加，此时温度应维持在155-165℃；步骤五、反应完成后将产物移出反应室并冷却至室温，用水洗涤去除氯化钠，冲洗完成后，所得聚合物包含均匀的孔洞，所述孔洞直径约为95±27μm，将所述聚合物放置于30℃烘干室至恒重，将此聚合物命名为CVL，将聚合物CVL制成所需形状；步骤六、将适量PSf在55℃下溶解于DMF中获得20%浓度的PSf溶液，搅拌均匀后过夜，转移至喷涂设备中，对聚合物CVL表面进行喷涂形成电纺膜，完成后将覆膜-CVL静置48小时获得新型吸油材料，所述新型吸油材料的厚度为5cm-12cm，优选的为6cm。
进一步地，所述化合物A的结构式为，所述化合物B的结构式为。
本发明的有益效果是：
1、新型吸油材料具有一定的刚度，可以保证新型吸油材料在海上平铺而不折叠，同时又可以弯曲，由辊轴组件实现释放和回收。
2、利用辊轴组件的正反转和相互配合，实现了新型吸油材料的不间断作业，大幅提升了吸油效率，节省了除油成本。
3、利用机械收油实现初级收油，真空室收油实现深度收油，提高了泄漏石油的回收率，同时对新型吸油材料的深度收油也能够延长新型吸油材料的使用寿命。
4、自动化的除油设备，工作人员仅需要在控制室内即可完成除油操作，大大降低了工作强度，节省了人力成本。
附图说明
图1是本实施例提供的用于应急处理漏油事故的快速吸油装置结构侧视示意图；
图2是本实施例提供的用于应急处理漏油事故的快速吸油装置结构正视示意图；
图3是本实施例提供的用于应急处理漏油事故的快速吸油装置结构顶视示意图。
其中，1-船体、2-除油机构、21-左支撑柱、22-右支撑柱、23-第一辊轴组件、24-第二辊轴组件、25-新型吸油材料组件、26-第一真空室、27-第一机械收油组件、28-第二真空室、29-第二机械收油组件、210-第一储油罐、211-第二储油罐、212-下平台、213-上平台、214-吸油泵、215-空气压缩机、216-吸油管道、217-气路管道、231-第一伺服电机、232-第一减速器、233-第一辊轴、241-第二伺服电机、242-第二减速器、243-第二辊轴、251-新型吸油材料、252-钢带、271-第一步进电机、272-第一线性模组、273-第一活动轮、274-第一固定轮、291-第二步进电机、292-第二线性模组、293-第二活动轮、294-第二固定轮。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的设备、原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规商业途径购买得到的设备、原料、试剂。
实施例1：一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置，如图1、图2、图3所示。包括船体1、除油机构2，所述除油机构2设置在船体1尾部。所述除油机构2包括吸油组件和收油组件。所述吸油组件包括支撑架、第一辊轴组件23、第二辊轴组件24、新型吸油材料组件25；所述收油组件包括第一真空室26、第一机械收油组件27、第一储油罐210、第二真空室28、第二机械收油组件29、第二储油罐211、吸油泵214、空气压缩机215、吸油管道216、气路管道217。所述支撑架设置于所述船体尾部，所述支撑架包括左支撑柱21、右支撑柱22、下平台212、上平台213；所述第一辊轴组件23、第二辊轴组件24设置于支撑架的中部，第一辊轴组件23位于第二辊轴组件24的上方，所述第一辊轴组件23包括第一伺服电机231、第一减速器232，第一辊轴233，所述第一辊轴233由第一伺服电机驱动231，所述第二辊轴组件24包括第二伺服电机241、第二减速器242，第二辊轴243，所述第二辊轴243由第二伺服电机241驱动；所述第一真空室26、第一机械收油组件27、第一储油罐210设置在下平台212之上，所述第一储油罐210位于第一真空室26、第一机械收油组件27的正下方，并与第一真空室26通过吸油管道216连接，所述吸油泵214设置在吸油管道216中间，提供吸油动力；所述第二真空室28、第二机械收油组件29、第二储油罐211设置于上平台213之上，所述第二储油罐211位于第二真空室28、第二机械收油组件29的正下方，并与第二真空室28通过吸油管道216连接，所述吸油泵214设置在吸油管道216中间，提供吸油动力；所述第一机械收油组件27包括第一固定轮274、第一活动轮273，第一线性模组272，第一步进电机271，所述第一活动轮273固定于第一线性模组272的滑台之上，所述第一线性模组272由第一步进电机271驱动，所述第一固定轮274位于第一活动轮273的正上方；所述第二机械收油组件29包括第二固定轮294、第二活动轮293，第二线性模组292，第二步进电机291，所述第二活动轮293固定于第二线性模组292的滑台之上，所述第二线性模组292由第二步进电机291驱动，所述第二固定轮294位于第二活动轮293的正上方。所述第一真空室26和第二真空室28均通过所述气路管道217与空气压缩215机连接。所述新型吸油材料组件25包括新型吸油材料251和钢带252，所述钢带252设置于新型吸油材料251背部的两侧。所述新型吸油材料组件25的首端缠绕在第一辊轴233之上，通过第一真空室26，由第一真空室26的入口进入，出口穿出，再通过第一机械收油组件27，由第一固定轮274和第一活动轮273之间穿出，再平铺在海上漏油区域，离开海面后，再通过第二机械收油组件29，由第二固定轮294和第二活动轮293之间穿出，再通过第二真空室28，由第二真空室28的入口进入，出口穿出，尾端缠绕在第二辊轴243之上。
新型吸油材料具有一定的刚度，可以保证新型吸油材料在海上平铺而不折叠，同时又可以弯曲，由辊轴组件实现释放和回收。利用辊轴组件的正反转和相互配合，实现了新型吸油材料的不间断作业，大幅提升了吸油效率，节省了除油成本。利用机械收油实现初级收油，真空室收油实现深度收油，提高了泄漏石油的回收率，同时对新型吸油材料的深度收油也能够延长新型吸油材料的使用寿命。自动化的除油设备，工作人员仅需要在控制室内即可完成除油操作，大大降低了工作强度，节省了人力成本。
实施例2：
除油设备的工作流程如下：
装载有除油设备的工作船达到漏油位置，初始状态下，新型吸油材料组件处于收起状态，缠绕在第一辊轴组件上，第一机械收油组件和第二机械收油组件处于挤压状态，固定轮与活动轮的间隙为12mm，锁紧新型吸油材料组件。进入工作状态后，第一机械收油组件打开，进入通过状态，打开过程是：第一活动轮在第一线性模组的带动下，向下运动，第一线性模组由第一步进电机驱动。第一辊轴顺时针运动，同时工作船向前运动，新型吸油材料组件逐渐展开，并平铺在海面上，开始吸油。新型吸油材料组件展开总长的1/2后，第二辊轴开始顺时针运动，对已吸油完毕的新型吸油材料组件进行收回，第二机械收油组件处于挤压状态对新型吸油材料组件进行初级收油，回收的石油直接进入下部的第二储油罐内，再进入第二真空室对新型吸油材料组件进行深度收油，回收的石油经过吸油泵及吸油管道进入第二储油罐，最后新型吸油材料组件缠绕在第二辊轴上。当第二辊轴回收新型吸油材料组件的前1/2时，第一辊轴继续展开新型吸油材料组件的后1/2，此时第一辊轴和第二辊轴同时反转，进行逆时针旋转。由第二辊轴展开未吸油的新型吸油材料组件部分，第一辊轴回收已吸油的新型吸油材料组件部分。第二机械收油组件打开，进入通过状态，打开过程是：第二活动轮在第二线性模组的带动下，向下运动，第二线性模组由第二步进电机驱动；第一机械收油组件恢复挤压状态，对新型吸油材料组件进行初级收油，回收的石油直接进入下部的第一储油罐内，再进入第一真空室对新型吸油材料组件进行深度收油，回收的石油经过吸油泵及吸油管道进入第一储油罐。
通过循环改变第一辊轴和第二辊轴的旋转方向，实现了新型吸油材料的不间断作业。在完成全部收油任务后，将除油机构恢复到初始状态，将新型吸油材料组件收回到第一辊轴。
优选地，所述新型吸油材料的厚度是60mm。
优选地，所述第一机械收油组件和第二机械收油组件中的固定轮和活动轮之间的间隙范围为：挤压状态下15mm；通过状态下60mm。
优选地，所述第一真空室和第二真空室的真空度范围为：-0.05~-0.08MPa。
实施例3：
本发明所述新型吸油材料制备过程如下：
步骤一、取化合物A500g与化合物B500g（化合物A与化合物B质量比为1:1），所述化合物A的结构式为，所述化合物B的结构式为。
步骤二、将化合物A放置于二带有搅拌器的反应室内，加热至180℃，20分钟内缓慢加入化合物B，反应过程中保持反应室温度在165-185℃，此阶段硫元素会沉积于底相使底相呈现橙红色，化合物A位于顶相中。
步骤三、在反应过程中，硫元素的S-S键的热均裂与化合物A开环产生反应，随着这种共聚反应的进行，反应混合物逐渐变得不透明，将反应温度维持于180℃，向反应混合物中加入2.2kg氯化钠，氯化钠在10-18分钟内加入，起作用为致孔剂。
步骤四、随着共聚反应的进行，反应混合物逐渐形成糊剂，加入氯化钠大约16-20分钟后，大力搅拌混合物，完成粘度增加，此时温度应维持在155-165℃。
步骤五、反应完成后将产物移出反应室并冷却至室温，用水洗涤去除氯化钠，冲洗完成后，所得聚合物包含均匀的孔洞，所述孔洞直径约为95±27μm，所述聚合物的结构式为，将所述聚合物放置于30℃烘干室至恒重，将此聚合物命名为CVL，将聚合物CVL制成所需形状。
步骤六、将适量PSf（聚砜）在55℃下溶解于DMF中获得20%浓度的PSf溶液，搅拌均匀后过夜，转移至喷涂设备中，对聚合物CVL表面进行喷涂形成电纺膜，完成后将覆膜-CVL静置48小时获得新型吸油材料，所述新型吸油材料的厚度为5cm-12cm，优选的为6cm。
实施例4：
采用豆油、润滑油、柴油、橄榄油等四种黏度不同的油品进行吸油效果测试，测试包括覆膜-CVL及另外三种市售吸油材料的吸油倍率，测试1（覆膜-CVL）、测试2（某市售品牌）、测试3（某市售品牌）、测试4（某市售品牌），测试结果见表1。
表1吸油倍率（g/g）测试结果
油品 测试1 测试2 测试3 测试4
柴油 31.76 11.43 14.38 17.47
豆油 34.85 15.34 15.37 19.75
润滑油 39.48 29.49 18.93 26.38
橄榄油 40.01 19.36 20.58 15.63
实验结果表明，本发明提供的覆膜-CVL吸油倍率显著高于其他三种市售品牌，并且高于聚甲基丙烯酸甲酯（17.6g/g）和聚丙烯接枝丙烯酸十二烷基酯纤维（15.01g/g），这是因为覆膜-CVL表面呈现凹凸不平的波纹状结构，这种结构增加了比表面积，更有利于油料的吸收的贮存，覆膜-CVL对水的接触角高达134℃，并且覆膜-CVL表面的水滴二直保持球形直至干燥，表明其疏水性极高，本发明提供的覆膜-CVL物可以反复压缩至80％的压力，并可以恢复到原来的形态，具有海绵般的二致性。
由于溢油事故发生季节不同，所以还需考察温度对覆膜-CVL吸油性能的影响，所用油品为柴油，结果详见表2。
表2温度对覆膜-CVL吸油性能的影响（g/g）
温度 1℃ 5℃ 10℃ 15℃ 20℃ 25℃
吸油倍率 25.86 27.41 30.85 30.19 31.76 32.33
由表2可知，温度对覆膜-CVL吸油效果有一定影响但影响不显著。
所述新型吸油材料内层采用新型化合物CVL，外层包裹可透液电纺膜。外层的电纺膜可吸油并将油转移到CVL层中，而水却被挡在外层。新型吸油材料面向水面的二面经凸凹轧纹处理后形成方形截面或其他形截面的凸凹结构，这种结构的作用是提高与油面的接触，有助于电纺膜的透油速度，并保证内层吸收材料不会向外透出。用过的吸油材料通过施压提取原油，进行再利用。

Claims (4)

1.一种用于应急处理漏油事故的快速吸油装置，其特征在于，包括船体和除油机构，所述除油机构设置在船体尾部，所述除油机构包括吸油组件和收油组件，所述吸油组件包括支撑架和新型吸油材料组件。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述新型吸油材料组件包括新型吸油材料和钢带，所述钢带设置于新型吸油材料背部的两侧。
3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述新型吸油材料的制备方法如下：步骤一、取等比例化合物A与化合物B；步骤二、将化合物A放置于二带有搅拌器的反应室内，加热至180℃，20分钟内缓慢加入化合物B，反应过程中保持反应室温度在165-185℃，此阶段硫元素会沉积于底相使底相呈现橙红色，化合物A位于顶相中；步骤三、在反应过程中，硫元素的S-S键的热均裂与化合物A开环产生反应，随着这种共聚反应的进行，反应混合物逐渐变得不透明，将反应温度维持于180℃，向反应混合物中加入2.2kg氯化钠，氯化钠在10-18分钟内加入，起作用为致孔剂；步骤四、随着共聚反应的进行，反应混合物逐渐形成糊剂，加入氯化钠大约16-20分钟后，大力搅拌混合物，完成粘度增加，此时温度应维持在155-165℃；步骤五、反应完成后将产物移出反应室并冷却至室温，用水洗涤去除氯化钠，冲洗完成后，所得聚合物包含均匀的孔洞，所述孔洞直径约为95±27μm，将所述聚合物放置于30℃烘干室至恒重，将此聚合物命名为CVL，将聚合物CVL制成所需形状；步骤六、将适量PSf在55℃下溶解于DMF中获得20%浓度的PSf溶液，搅拌均匀后过夜，转移至喷涂设备中，对聚合物CVL表面进行喷涂形成电纺膜，完成后将覆膜-CVL静置48小时获得新型吸油材料，所述新型吸油材料的厚度为5cm-12cm，优选的为6cm。
4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述化合物A的结构式为，所述化合物B的结构式为。
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