RU2098352C1

RU2098352C1 - Method of preparing adsorbent to adsorb oil films floating on water surface

Info

Publication number: RU2098352C1
Authority: RU
Inventors: Рейнгольд Христианович Мерц; Капитолина Федоровна Косыгина; Владимир Борисович Боксер
Original assignee: Рейнгольд Христианович Мерц; Капитолина Федоровна Косыгина; Владимир Борисович Боксер
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: spilt oil removal. SUBSTANCE: coal containing more than 10 wt % oxygen is rapidly heated at 650-750 C, held at this temperature successively in two chambers for 10 to 30 min. Produced stone and cake particles are removed and remaining adsorbent has particle size as high as 3-4 mm and exhibits 12-13% submergence in water during 4-h observation. EFFECT: simplified process. 2 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к охране природы от загрязнений, вызванных хозяйственной деятельностью человека. Его рекомендуется использовать для обезвреживания нефтепродуктов, разлитых на поверхности воды, находящейся в гидротехнических сооружениях (приямках, ловушках, отстойниках, трюмах кораблей), а также озер, рек, морей и океанов. Известно, что пленка нефтепродуктов на поверхности воды лишает ее обитателей кислорода. Кроме того, нефтепродукты частично растворяются в воде и губительно действуют на флору и фауну водоемов. The invention relates to the protection of nature from pollution caused by human activities. It is recommended to be used for the disposal of oil products spilled on the surface of water located in hydraulic structures (pits, traps, sedimentation tanks, ship holds), as well as lakes, rivers, seas and oceans. It is known that a film of oil products on the surface of the water robs its inhabitants of oxygen. In addition, petroleum products partially dissolve in water and have a detrimental effect on the flora and fauna of water bodies.

Известны плавающие сорбенты, применяемые для сорбции нефтепродуктов, разлитых на поверхности воды. Для этой цели используются вспученный гидрофобизированный перлит [1] порошки угольных полукоксов и волокнистые минеральные адсорбенты [2] Из перечисленных материалов перлит и волокнистый минеральный адсорбент дефицитны и дороги. Кроме того, возникают затруднения при обезвреживании отработанного адсорбента и его утилизации. Floating sorbents are known for sorption of oil products spilled on a water surface. For this purpose, expanded hydrophobized perlite [1] charcoal semi-coke powders and fibrous mineral adsorbents are used [2] Of these materials, perlite and fibrous mineral adsorbent are scarce and expensive. In addition, there are difficulties in the disposal of the spent adsorbent and its disposal.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения углеродного адсорбента, применяемого для очистки воды от нефтепродуктов [3] который принят нами в качестве прототипа. Согласно этому способу, газовый неспекающийся каменный уголь с содержанием кислорода более 10 мас. подвергается скоростному нагреву в окислительной среде при 600 до 900^oC. Охлаждение полученного адсорбента проводится без доступа воздуха.Closest to the claimed is a method for producing a carbon adsorbent used for water purification from oil products [3] which we adopted as a prototype. According to this method, gas non-sintering coal with an oxygen content of more than 10 wt. is subjected to rapid heating in an oxidizing environment at 600 to 900 ^o C. The cooling of the obtained adsorbent is carried out without air.

По описанному способу согласно примеру, приведенному в патенте, нами обрабатывался газовый уголь Бошняковского месторождения, содержащий 15% кислорода. Уголь в течение 3 ч при 270^oC подвергался окислению в среде воздуха. После этого уголь помещался в герметичную тару и нагревался со скоростью 80 градусов в минуту до 800^oC с/мин. Далее уголь охлаждался до комнатной температуры без доступа воздуха. Полученный адсорбент имел общий объем пор 0,55 см³/г и потопляемость при пребывании в воде 4 ч 75,7%
Известно, что для плавающих адсорбентов, предназначенных для поглощения пленки нефтепродуктов на воде, основными характеристиками являются объем пор, соответствующий нефтеемкости адсорбента, и его потопляемость [4] Чем больше объем пор, тем большее количество нефтепродуктов поглощает адсорбент. И чем ниже потопляемость, тем меньшее количество нефтепродуктов тонет с адсорбентом в воде. Обработанный адсорбент, оставшийся после поглощения нефтепродуктов на поверхности воды, собирается и направляется на сжигание. Затонувший вместе с поглощенными нефтепродуктами адсорбент представляет экологическую опасность, т.к. содержащиеся в нем нефтепродукты постепенно растворяются в воде и отравляют обитателей водоемов. Из вышеуказанных характеристик адсорбента следует, что он имеет низкое качество.According to the described method, according to the example given in the patent, we processed gas coal of the Boshniakovsky deposit containing 15% oxygen. Coal was oxidized in air for 3 hours at 270 ^° C. After that, the coal was placed in a sealed container and heated at a speed of 80 degrees per minute to 800 ^o C s / min. Then the coal was cooled to room temperature without air. The resulting adsorbent had a total pore volume of 0.55 cm ³ / g and a flooding when staying in water for 4 hours, 75.7%
It is known that for floating adsorbents designed to absorb a film of oil products on water, the main characteristics are the pore volume corresponding to the oil capacity of the adsorbent and its meltability [4]. The larger the pore volume, the greater the amount of oil products absorb the adsorbent. And the lower the flooding, the smaller the amount of oil sinking with the adsorbent in the water. The processed adsorbent remaining after the absorption of petroleum products on the surface of the water is collected and sent for combustion. The adsorbent that has sunk along with the absorbed oil products is an environmental hazard, because The oil products contained in it gradually dissolve in water and poison the inhabitants of water bodies. From the above characteristics of the adsorbent, it follows that it has a low quality.

Недостатки прототипа устраняются тем, что каменный уголь, содержащий более 10 мас. кислорода, подвергается скоростному нагреву в кислородсодержащей атмосфере при 650 750^oC с последующим выдерживанием при этой температуре в двух камерах последовательно в течение 10 30 мин. При этом образующиеся в процессе окисления тяжелые частицы камней, спеков и породы отделяются от адсорбента.The disadvantages of the prototype are eliminated by the fact that coal containing more than 10 wt. oxygen, is subjected to high-speed heating in an oxygen-containing atmosphere at 650,750 ^o C, followed by aging at this temperature in two chambers sequentially for 10 30 minutes In this case, heavy particles of stones, cakes and rocks formed during the oxidation process are separated from the adsorbent.

На чертеже приведена установка для осуществления способа. The drawing shows the installation for implementing the method.

Установка состоит из шнека 1, посредством которого уголь подается в двухкамерный генератор 2. В нижних частях обеих камер генератора размещены газораспределительные решетки 3, под которые подается паровоздушное дутье. С обеих газораспределительных решеток отводятся зола и порода при помощи золовыгружающих устройств 4. Образующийся в генераторе адсорбент выделяется из газового потока, выходящего из генератора, посредством циклона 5. The installation consists of a screw 1, through which coal is fed into a two-chamber generator 2. In the lower parts of both chambers of the generator there are gas distribution grids 3, under which steam-air blast is supplied. Ash and rock are discharged from both gas distribution grills using ash-loading devices 4. The adsorbent formed in the generator is released from the gas stream leaving the generator by means of cyclone 5.

Дробленый каменный уголь крупностью 1 10 мм подается шнеком 1 на газораспределительную решетку 3 первой камеры, где поддерживается температура 650 750^oC. Уголь подвергается скоростному нагреву в токе воздуха. Из образовавшихся трещин в частицах угля выходят газы разложения, водяные пары, а также жидкая смола.Crushed coal with a grain size of 1 10 mm is fed by screw 1 to the gas distribution grid 3 of the first chamber, where the temperature is maintained at 650 750 ^o C. The coal is subjected to high-speed heating in a stream of air. Decomposition gases, water vapor, as well as liquid resin, escape from the cracks formed in the coal particles.

На поверхности частицы смола подвергается пиролизу с образованием рыхлого широкопористого смоляного кокса. Как показали исследования, при 650 - 750^oC в процессе скоростного нагрева выплавляется на поверхность частиц максимальное количество смолы. При нижнем пределе указанной температуры давления газов разложение недостаточно для выдавливания смолы из трещин угля и вязкость смолы высока, а при верхнем пределе температуры основная масса смолы успевает разлагаться в порах частиц до выплавления ее на поверхность.On the surface of the particle, the resin undergoes pyrolysis with the formation of loose broad-pore resin coke. Studies have shown that at 650 - 750 ^o C in the process of high-speed heating, the maximum amount of resin is melted onto the surface of the particles. At the lower limit of the indicated gas pressure temperature, decomposition is not enough to squeeze the resin out of the coal cracks and the viscosity of the resin is high, and at the upper limit of the temperature, the bulk of the resin has time to decompose in the pores of the particles before it melts to the surface.

Выделяющиеся из угля газы разложения и пары смолы частично сгорают в токе воздуха, подающегося под газораспределительную решетку 3. Образующиеся в процессе сгорания газы являются псевдоожижающим агентом для частиц полукокса, находящихся в первой камере. The decomposition gases and vapors of tar emitted from coal are partially burnt in the stream of air supplied under the gas distribution grid 3. The gases generated during the combustion process are a fluidizing agent for the semi-coke particles in the first chamber.

В процессе скоростного нагрева угля происходит его термодеструкция с образованием мелких частиц. Одновременно вследствие выделения паров воды и смолы, а также газов разложения кажущая плотность частиц уменьшается. Вследствие этого образующиеся частицы полукокса выносятся в верхнюю зону первой камеры, где содержание кислорода в газе невелико и он в основном состоит из H₂, CO, CO₂ и CH₄. В верхней части первой камеры продолжается процесс полукоксования с выделением газов разложения. Одновременно под действием диоксида углерода и паров воды протекает активизация частиц полукокса с образованием внутри них разветвленной сети мелких, средних и крупных пор.In the process of high-speed heating of coal, its thermal decomposition occurs with the formation of small particles. At the same time, due to the release of water vapor and tar, as well as decomposition gases, the apparent density of the particles decreases. As a result of this, the formed semi-coke particles are transported to the upper zone of the first chamber, where the oxygen content in the gas is small and it mainly consists of H ₂ , CO, CO ₂ and CH ₄ . In the upper part of the first chamber, the semicoking process continues with the evolution of decomposition gases. At the same time, under the influence of carbon dioxide and water vapor, particles of semicoke are activated to form a branched network of small, medium and large pores inside them.

В процессе окисления угля в первой камере содержащиеся в нем тяжелые частицы породы, а также спеки выпадают на газораспределительную решетку 3 и через устройство 4 выводятся из генератора. In the process of coal oxidation in the first chamber, heavy rock particles contained therein, as well as specs, fall onto the gas distribution grid 3 and are removed from the generator through the device 4.

Из верхней части кипящего слоя первой камеры частицы полукокса выносятся газом в ее сепарационное пространство, где крупные частицы выделяются из газового потока и вновь возвращаются в кипящий слой, а мелкие выносятся газом из первой камеры в вертикальный канал, по которому направляются в нижнюю часть кипящего слоя второй камеры. From the upper part of the fluidized bed of the first chamber, the semicoke particles are transported by gas to its separation space, where large particles are separated from the gas stream and returned to the fluidized bed, and small ones are transported by gas from the first chamber to the vertical channel, through which they are sent to the lower part of the fluidized bed of the second cameras.

Во второй камере псевдоожижение полукокса осуществляется посредством паровоздушного дутья, поступающего под газораспределительную решетку 3. При этом часть газов разложения сгорает в токе воздуха дутья, что необходимо для поддержания в камере заданной температуры. Также как и в первой камере с поверхности решетки предусмотрен отвод тяжелых частиц породы и спеков, которые отводятся из камеры через золоотводящее устройство 4. In the second chamber, the semi-coke is fluidized by means of steam-air blast entering under the gas distribution grill 3. At the same time, part of the decomposition gases burns in the blast air stream, which is necessary to maintain the set temperature in the chamber. As well as in the first chamber, heavy rock particles and cakes are discharged from the surface of the grate, which are discharged from the chamber through an ash removal device 4.

Находясь во второй камере, полукокс продолжает подвергаться полукоксованию при 650 750^oC. При этом в полукоксе снижается содержание водорастворимых фенолов, что делает его безвредным для обитателей водоемов при попадании полукокса в воду.While in the second chamber, the semi-coke continues to undergo semi-coking at 650,750 ^o C. At the same time, the content of water-soluble phenols in the semi-coke decreases, which makes it harmless to the inhabitants of water bodies when the semi-coke enters the water.

Образующийся во второй камере адсорбент выносится газом в ее сепарационное пространство. При этом крупные частицы адсорбента вновь возвращаются в кипящий слой и находятся там, пока их скорость витания не достигнет скорости генераторного газа, а мелкие частицы выносятся из второй камеры в циклон 5, где полученный адсорбент отделяется от газового потока. Полученный адсорбент охлаждается без контакта с кислородом воздуха во избежания озоления. The adsorbent formed in the second chamber is carried by gas into its separation space. In this case, large particles of the adsorbent again return to the fluidized bed and are there until their speed of rotation reaches the speed of the generator gas, and small particles are carried out from the second chamber into cyclone 5, where the resulting adsorbent is separated from the gas stream. The resulting adsorbent is cooled without contact with atmospheric oxygen to avoid ashing.

После охлаждения адсорбент можно использовать для поглощения нефтепродуктов, находящихся на поверхности воды. Отработанный адсорбент, насыщенный углеводородами, собирается с поверхности воды и сжигается в топках. After cooling, the adsorbent can be used to absorb oil products located on the surface of the water. Spent hydrocarbon-rich adsorbent is collected from the surface of the water and burned in furnaces.

С целью сравнения способов приготовления плавающих адсорбентов нами были приготовлены адсорбенты из каменных углей по способу, описанному в прототипе, и предлагаемому авторами изобретения. In order to compare the methods for the preparation of floating adsorbents, we prepared adsorbents from fossil fuels according to the method described in the prototype and proposed by the inventors.

Результаты исследования этих адсорбентов представлены в таблице. The results of the study of these adsorbents are presented in the table.

Из представленных в таблице данных следует, что адсорбент, приготовленный из каменного угля одного и того же месторождения по предложенному способу, существенно превосходит по своим показателям адсорбент, приготовленный согласно способу, описанному в прототипе. From the data presented in the table it follows that the adsorbent prepared from coal of the same field by the proposed method significantly exceeds in its performance the adsorbent prepared according to the method described in the prototype.

Claims

1. A method of producing an adsorbent for absorbing a film of oil products floating on water from coal with an oxygen content of more than 10 wt. including the oxidation of coal by heating at 650,750 ^o C and cooling the resulting adsorbent, characterized in that they carry out high-speed heating of the initial angle, followed by aging at this temperature sequentially in two chambers for 10 30 minutes

2. The method according to claim 1, characterized in that the heavy particles of stones, cakes, rocks formed during the oxidation process are separated from the adsorbent.