RU2777773C1 - Method for regeneration of hydrophobic sorbents - Google Patents
Method for regeneration of hydrophobic sorbents Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777773C1 RU2777773C1 RU2021132024A RU2021132024A RU2777773C1 RU 2777773 C1 RU2777773 C1 RU 2777773C1 RU 2021132024 A RU2021132024 A RU 2021132024A RU 2021132024 A RU2021132024 A RU 2021132024A RU 2777773 C1 RU2777773 C1 RU 2777773C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- working chamber
- heat treatment
- regeneration
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 12
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 9
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 9
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 5
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003068 static Effects 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 3
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000010913 used oil Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии регенерации гидрофобных сорбентов, в частности нефтесорбентов, полученных на основе пористых природных и искусственных алюмосиликатов, и может быть использовано для восстановления свойств гидрофобных сорбентов, предназначенных для очистки жидких сред и водных объектов от нефти и нефтепродуктов.The invention relates to a technology for the regeneration of hydrophobic sorbents, in particular oil sorbents obtained on the basis of porous natural and artificial aluminosilicates, and can be used to restore the properties of hydrophobic sorbents intended for cleaning liquid media and water bodies from oil and oil products.
Рост масштабов загрязнения водной среды нефтью и нефтепродуктами и, соответственно, рост объемов потребления нефтесорбентов, вызвал необходимость повышения эффективности их использования и продолжает ее вызывать. Высокоэффективные сорбенты широкого спектра действия, как правило, отличаются высокой стоимостью, поэтому немаловажное значение для сорбционных материалов имеет возможность их восстановления для последующего многократного применения. Существующие методы регенерации нефтесорбентов разнообразны и зависят от природы материала конкретного сорбента. Практическое применение находят высокотемпературная и низкотемпературная тепловая регенерация, методы химической обработки, микробиологические способы, экстракция и др. Недорогие сорбенты, которые невозможно подвергать регенерации, могут быть утилизированы, например, путем сжигания. Однако для предотвращения выброса в атмосферу токсичных веществ при сжигании требуется тщательная очистка отходящих газов. Поэтому сжигание отработанных сорбентов, как и их захоронение, в настоящее время непопулярно.The growth in the scale of pollution of the aquatic environment by oil and oil products and, accordingly, the growth in the volume of consumption of oil sorbents, has caused the need to increase the efficiency of their use and continues to cause it. Highly effective sorbents with a wide spectrum of action are usually characterized by high cost, therefore, the possibility of their recovery for subsequent repeated use is of no small importance for sorption materials. The existing methods for the regeneration of oil sorbents are varied and depend on the nature of the material of a particular sorbent. High-temperature and low-temperature thermal regeneration, chemical treatment methods, microbiological methods, extraction, etc. find practical application. Inexpensive sorbents that cannot be regenerated can be disposed of, for example, by incineration. However, to prevent the release of toxic substances into the atmosphere during combustion, careful cleaning of the exhaust gases is required. Therefore, the burning of spent sorbents, as well as their disposal, is currently unpopular.
Известен способ регенерации загрязненного нефтепродуктами диатомита, относящегося к силикатным сорбентам (RU 2612722, опубл. 13.03.2017), согласно которому регенерацию сорбента осуществляют путем его обработки в диэлектрическом барьерном разряде в течение 0,5-1,5 минут в атмосфере плазмообразующего газа (кислорода) при его постоянном встряхивании в течение всего времени обработки. К недостаткам известного способа относится сложность его аппаратурного оформления, обусловленная необходимостью использования специального оборудования для создания разряда и поддержания атмосферы плазмообразующего газа, специального оборудования для встряхивания емкости с обрабатываемым материалом. Кроме того, при осуществлении известного способа необходимо жесткое соблюдение правил повышенной безопасности в связи с работой с кислородом в герметично закрытой емкости. Также его недостатком является невозможность обеспечить 100% десорбцию нефтепродукта с поверхности отработанного сорбента при заданном ограниченном времени обработки, причем при многократной регенерации сорбционная емкость материала снижается с каждым ее циклом.A known method of regeneration of oil-contaminated diatomite related to silicate sorbents (RU 2612722, publ. 13.03.2017), according to which the regeneration of the sorbent is carried out by processing it in a dielectric barrier discharge for 0.5-1.5 minutes in an atmosphere of plasma-forming gas (oxygen ) with constant shaking during the entire processing time. The disadvantages of the known method include the complexity of its hardware design, due to the need to use special equipment to create a discharge and maintain the atmosphere of the plasma gas, special equipment for shaking the container with the material being processed. In addition, when implementing the known method, it is necessary to strictly comply with the rules of increased safety in connection with working with oxygen in a hermetically sealed container. Also, its disadvantage is the impossibility to provide 100% desorption of the oil product from the surface of the spent sorbent for a given limited processing time, and with multiple regeneration, the sorption capacity of the material decreases with each of its cycles.
Известен способ регенерации применяемого в качестве сорбента нефтепродуктов гидрофобно-модифицированного перлита, схема осуществления которого описана в работе Yudakov А.А., Ksenik T.V., Tsybulskaya O.N., Kisel A.A., посвященной способу гидрофобизации перлита (Instrumentation and features of producing the oleophilic sorbent on the perlite basis // Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2020. Vol.8, №1. P. 103-113). Описанный в этой работе способ регенерации отработанного сорбента на основе перлита предусматривает его обжиг при температуре 500°С в рабочей камере установки, предназначенной для гидрофобизации перлита. Рабочую камеру с загруженным отработанным сорбентом герметизируют, вакуумируют и подают в нее подготовленный гидрофобизатор (модификатор), который, испаряясь при высокой температуре, переходит в газообразное состояние, при этом в камере создается избыточное давление, под воздействием которого гидрофобизатор проникает в открытые поры гранул перлита и формирует на их стенках сплошную органическую пленку. Эта пленка формируется за счет процессов химической и физической адсорбции образовавшихся из гидрофобизатора газообразных углеводородных соединений при их охлаждении без разгерметизации рабочей камеры. Недостатком известного способа является длительное время обработки, так как регенерация включает два этапа: обжиг сорбента с целью удаления адсорбированных веществ для подготовки поверхности с открытыми порами к нанесению гидрофобной пленки и повторную гидрофобизацию (модификацию). Кроме того, создаваемое избыточное давление в рабочей камере требует соблюдения мер повышенной безопасности и контроля давления, что связано с необходимостью установки подрывного клапана и, соответственно, с усложнением аппаратурного оформления известного способа.There is a known method of regeneration of hydrophobically modified perlite used as a sorbent for oil products, the implementation scheme of which is described in the work of Yudakov A.A., Ksenik T.V., Tsybulskaya O.N., Kisel A.A., dedicated to the method of hydrophobization of perlite (Instrumentation and features of producing the oleophilic sorbent on the perlite basis // Procedia Environmental Science, Engineering and Management 2020
Известен способ (RU 2708309, опубл. 05.12.2019) регенерации гидрофобного нефтесорбента с помощью установки, используемой для его получения, с применением тех же технологических операций и в той же последовательности, что и при изначальном получении сорбента, при этом единственной разницей является то, что при регенерации сырьем служит отработанный нефтесорбент.Недостатком известного способа является излишне высокая температура нагрева (500-550°С) и его длительность (2-3 часа), что требует существенных дополнительных энергозатрат. Поскольку поступающий на регенерацию отработанный сорбент изначально олеофилен и не содержит физико-химически связанной влаги, а сохраняет влагу только в открытых порах, нет необходимости в его длительном прокаливании при высокой температуре. Существенным недостатком является также необходимость использования дополнительного оборудования (объемного ресивера, вакуумного насоса) и приборов для контроля параметров процесса регенерации и обеспечения безопасности персонала и окружающей среды.There is a known method (RU 2708309, publ. 12/05/2019) for the regeneration of a hydrophobic oil sorbent using the installation used to obtain it, using the same technological operations and in the same sequence as in the initial production of the sorbent, with the only difference being that that during regeneration the used oil sorbent serves as a raw material. Since the spent sorbent supplied for regeneration is initially oleophilic and does not contain physicochemically bound moisture, but retains moisture only in open pores, there is no need for its long-term calcination at high temperature. A significant disadvantage is also the need to use additional equipment (volumetric receiver, vacuum pump) and instruments to control the parameters of the regeneration process and ensure the safety of personnel and the environment.
В качестве наиболее близкого по технической сущности к предлагаемому выбран способ регенерации гидрофобного нефтесорбента, описанный в патенте RU2708362, опубл. 05.12.2019), согласно которому камеру гидрофобизации с загруженным отработанным сорбентом (пористым алюмосиликатным материалом) вакуумируют до остаточного давления 20-30 кПа и обрабатывают материал в атмосфере перегретого водяного пара, повышая температуру до 280-310°С и поддерживая давление в камере в пределах атмосферного; выдерживают при достигнутой температуре в течение 20-30 минут, после чего сбрасывают пар в предварительно вакуумированный ресивер до остаточного давления в рабочей камере 10-15 кПа. Затем подают в нее углеводородный гидрофобизатор в жидкой фазе из расчета 0,1-0,3 г на 1 л объема камеры гидрофобизации, поддерживая температуру 350-400°С в течение 5-20 мин. Затем отключают нагрев, следят за снижением температуры и при 120°С в камеру впускают воздух.As the closest in technical essence to the proposed method of regeneration of hydrophobic oil sorbent, described in patent RU2708362, publ. 12/05/2019), according to which the hydrophobization chamber with the loaded spent sorbent (porous aluminosilicate material) is evacuated to a residual pressure of 20-30 kPa and the material is processed in an atmosphere of superheated water vapor, raising the temperature to 280-310 ° C and maintaining the pressure in the chamber within atmospheric; maintained at the reached temperature for 20-30 minutes, after which steam is discharged into a pre-evacuated receiver to a residual pressure in the working chamber of 10-15 kPa. Then, a hydrocarbon water repellent in the liquid phase is fed into it at the rate of 0.1-0.3 g per 1 liter of the hydrophobization chamber volume, maintaining the temperature at 350-400°C for 5-20 minutes. Then the heating is turned off, the temperature decrease is monitored, and at 120°C air is let into the chamber.
Недостатком известного способа является недостаточно высокая температура (280-310°С) нагрева на первом этапе термообработки, которая при указанной продолжительности не обеспечивает эффективного удаления адсорбированных нефтепродуктов, в особенности их тяжелых фракций, из пор сорбента. Недостаточно тщательная подготовка алюмосиликатного материала к нанесению гидрофобной пленки приводит к снижению качества регенерированного сорбента. Кроме того, осуществление известного способа требует использования дополнительного оборудования - объемного ресивера для сброса пара, так как для его эффективного сброса объем ресивера должен быть сопоставим с объемом рабочей камеры с регенерируемым сорбентом. Аппаратурное оформление известного способа должно включать также вакуумный насос для вакуумирования ресивера, средства подачи гидрофобизатора (следует упомянуть и его дополнительный расход) и аппаратуру для контроля давления в камере на этапах обработки сорбента перегретым водяным паром и гидрофобизатором, что необходимо для соблюдения мер безопасности.The disadvantage of the known method is the insufficiently high heating temperature (280-310°C) at the first stage of heat treatment, which, at the specified duration, does not provide effective removal of adsorbed oil products, especially their heavy fractions, from the pores of the sorbent. Insufficiently thorough preparation of the aluminosilicate material for the deposition of a hydrophobic film leads to a decrease in the quality of the regenerated sorbent. In addition, the implementation of the known method requires the use of additional equipment - a volumetric receiver for discharging steam, since for its effective discharge, the volume of the receiver must be comparable to the volume of the working chamber with the regenerated sorbent. The hardware design of the known method should also include a vacuum pump for evacuating the receiver, means of supplying a water repellent (we should also mention its additional consumption) and equipment for controlling the pressure in the chamber at the stages of processing the sorbent with superheated water vapor and a water repellent, which is necessary to comply with safety measures.
Задачей изобретения является создание технически и экономически эффективного, простого и безопасного способа регенерации отработанных гидрофобных сорбентов нефти и нефтепродуктов, полученных на основе пористых алюмосиликатов.The objective of the invention is to create a technically and economically efficient, simple and safe method for the regeneration of spent hydrophobic sorbents of oil and oil products obtained on the basis of porous aluminosilicates.
Техническим результатом предлагаемого способа является его упрощение и снижение затрат за счет упрощения аппаратурного оформления, а также за счет его осуществления без дополнительного расхода гидрофобизатора, без энергозатрат на обработку при избыточном давлении, на обработку в атмосфере перегретого водяного пара, на вакуумирование ресивера, при одновременном повышении безопасности способа и обеспечении более высокого качества регенерации сорбента.The technical result of the proposed method is its simplification and cost reduction due to the simplification of hardware design, as well as due to its implementation without additional consumption of a water repellent, without energy costs for processing at excessive pressure, for processing in an atmosphere of superheated water vapor, for vacuuming the receiver, while increasing the safety of the method and ensuring a higher quality of sorbent regeneration.
Указанный технический результат достигают способом регенерации отработанного гидрофобного алюмосиликатного сорбента, предусматривающим десорбцию адсорбированных нефтепродуктов путем его термообработки в рабочей камере установки гидрофобизации, герметизацию рабочей камеры, ее охлаждение с формированием на поверхности и в порах сорбента гидрофобной пленки, в котором, в отличие от известного, термообработку отработанного сорбента осуществляют при температуре 400-450°С в течение 0,5-1,5 часов, при этом рабочую камеру герметизируют после завершения термообработки, обрабатываемый сорбент выдерживают в герметично закрытой рабочей камере, снижая ее температуру до 25-30°С.The specified technical result is achieved by the method of regeneration of the spent hydrophobic aluminosilicate sorbent, which provides for the desorption of adsorbed oil products by heat treatment in the working chamber of the hydrophobization unit, sealing the working chamber, its cooling with the formation of a hydrophobic film on the surface and in the pores of the sorbent, in which, unlike the known, heat treatment the spent sorbent is carried out at a temperature of 400-450°C for 0.5-1.5 hours, while the working chamber is sealed after completion of heat treatment, the processed sorbent is kept in a hermetically sealed working chamber, reducing its temperature to 25-30°C.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
Отработанный алюмосиликатный сорбент загружают на поддоны и помещают в рабочую камеру установки гидрофобизации. Термообработку производят при температуре 400-450°С в течение 0,5-1,5 часов в зависимости от загрузки камеры. При этом следует отметить, что выбранные экспериментальным путем значения температуры и времени термообработки являются оптимальными: в заявленном интервале температур за указанное время обеспечивается полное удаление из пор сорбента адсорбированных нефтепродуктов, в том числе их тяжелых фракций. С другой стороны, при проведении регенерации сорбента нет необходимости проводить более длительное прокаливание и использовать более высокие температуры, которые необходимы для удаления влаги и подготовки поверхности материала перед нанесением гидрофобного покрытия.The spent aluminosilicate sorbent is loaded onto pallets and placed in the working chamber of the hydrophobization unit. Heat treatment is carried out at a temperature of 400-450°C for 0.5-1.5 hours, depending on the chamber load. At the same time, it should be noted that the experimentally selected values of the temperature and time of heat treatment are optimal: in the stated temperature range for the specified time, complete removal of adsorbed oil products from the pores of the sorbent, including their heavy fractions, is ensured. On the other hand, when carrying out the regeneration of the sorbent, there is no need to carry out a longer calcination and use higher temperatures, which are necessary to remove moisture and prepare the surface of the material before applying a hydrophobic coating.
Прокаливание алюмосиликатного сырья при первичной гидрофобизации необходимо для того, чтобы физико-механически и физико-химически связанная влага, содержащаяся в его открытых порах и капиллярах, при испарении не препятствовала формированию сплошной гидрофобной пленки. В случае проведения регенерации отработанный сорбент изначально уже гидрофобен и не содержит химически и механически связанной влаги, а сохраняет только свободную влагу, которая легко удаляется в процессе термообработки при температуре в заявленном интервале.The calcination of aluminosilicate raw materials during primary hydrophobization is necessary so that the physico-mechanically and physico-chemically bound moisture contained in its open pores and capillaries does not prevent the formation of a continuous hydrophobic film during evaporation. In the case of regeneration, the spent sorbent is initially already hydrophobic and does not contain chemically and mechanically bound moisture, but retains only free moisture, which is easily removed during heat treatment at a temperature in the stated range.
Нагрев регенерируемого сорбента в ходе термообработки производится при атмосферном давлении без герметизации рабочей камеры.Heating of the regenerated sorbent during heat treatment is carried out at atmospheric pressure without sealing the working chamber.
Установка для регенерации гидрофобных нефтесорбентов, по сути, представляющая собой установку для гидрофобизации, схематично представлена на чертеже, где показаны: 1 - камера термообработки (рабочая камера); 2 - охлаждаемая дверца камеры 1 с уплотнителем; 3 - подлежащий регенерации материал (сорбент), находящийся в камере 1; 4 - технологический патрубок для сброса газифицированных углеводородов; 5 - конденсатор; 6 - датчик-дымоуловитель; 7 - магистраль водяного охлаждения; 8 - нагреватели; 9 - датчик температуры; 10 - датчик давления.Installation for the regeneration of hydrophobic oil sorbents, in fact, which is a plant for hydrophobization, is schematically shown in the drawing, which shows: 1 - heat treatment chamber (working chamber); 2 - cooled
Для того, чтобы не создавать избыточного давления в рабочей камере 1, технологический патрубок 4 в ее верхней части оставляют открытым. В процессе нагрева происходит десорбция нефтепродуктов с поверхности частиц отработанного сорбента. При этом газифицированные углеводороды частично отводятся через технологический патрубок 4 в предназначенный для их сбора конденсатор (на чертеже не показан) и там накапливаются для последующей утилизации; частично происходит их конденсация на более холодных поверхностях камеры: в патрубке-конденсаторе 5, предусмотренном на задней стенке рабочей камеры 1, а также на внутренней поверхности охлаждаемой дверцы 2 рабочей камеры 1. Окончание процесса активной десорбции фиксируют при помощи датчика-дымоуловителя 6.In order not to create excess pressure in the working
После этого осуществляют герметизацию камеры: перекрывают технологический патрубок 4 для отвода газов. Отключают нагрев камеры 1. Охлаждение камеры производят за счет подключения к магистрали водяного охлаждения 7. Вследствие снижения температуры в рабочей камере происходит более активная конденсация оставшихся газифицированных паров в конденсаторе 5 и на дверце 2 камеры. В процессе охлаждения в герметично закрытой камере 1 образуется незначительное разрежение. Процесс снижения температуры в камере 1 является достаточно медленным: 20-25°С в час. Вследствие падения давления снижается температура образования газовой фазы углеводородов, сконденсированных в рабочей камере. Поэтому в рабочей камере создается атмосфера газифицированных углеводородов (рабочий газ, который состоит из смеси углеводородов, образующихся при термическом разложении длинных углеводородных цепочек гидрофобизатора, который использовали при первичном получении сорбента, и термическом разложении сорбированного в процессе очистки нефтепродукта.After that, the chamber is sealed: the
В результате в рабочей камере 1 формируется рабочая атмосфера из непредельных углеводородных соединений, которые, будучи в газообразном состоянии, легко контактируют с активной поверхностью прокаленного сорбента. При дальнейшем охлаждении камеры рабочий газ, проникающий в открытые поры и капилляры сорбента, формирует на стенках пор сплошную органическую пленку, которая постепенно достраивается в процессе охлаждения камеры без разгерметизации. По окончании процесса охлаждения при температуре в камере 25-30°С разрежение составляет 20-30 кПа.As a result, a working atmosphere is formed in the working
Таким образом, за один этап обработки в рабочей камере установки гидрофобизации возможно проведение не только термообработки отработанного сорбента путем обжига, но и его повторная гидрофобизация, причем без дополнительной подачи гидрофобизатора и без создания избыточного давления или разрежения. В сравнении с известным способом, процесс регенерации с помощью предлагаемого способа осуществляется гораздо быстрее и проще. Предлагаемый способ является рентабельным и, в сравнении с известным, экономически более выгодным, так как при его осуществлении не требуется отдельный этап прокаливания отработанного сорбента для десорбции адсорбированных нефтепродуктов, нет необходимости в дополнительном расходе гидрофобизатора и не нужен вакуумный насос для создания разрежения в рабочей камере, не требуется оборудование для контроля давления в камере на этапах обработки перегретым водяным паром и гидрофобизатором.Thus, in one stage of processing in the working chamber of the hydrophobization unit, it is possible to carry out not only the heat treatment of the spent sorbent by firing, but also its repeated hydrophobization, without additional supply of a hydrophobiser and without creating excess pressure or vacuum. In comparison with the known method, the regeneration process using the proposed method is much faster and easier. The proposed method is cost-effective and, in comparison with the known, more economically advantageous, since its implementation does not require a separate stage of calcining the spent sorbent for desorption of adsorbed oil products, there is no need for additional consumption of a water repellent, and a vacuum pump is not needed to create a vacuum in the working chamber, no equipment is required to control the pressure in the chamber at the stages of processing with superheated water vapor and water repellent.
Предлагаемый способ обеспечивает сохранение высокого качества гидрофобных сорбентов, в частности, полученных на основе алюмосиликатных материалов природного и искусственного происхождения, после их неоднократной регенерации.The proposed method ensures the preservation of the high quality of hydrophobic sorbents, in particular those obtained on the basis of aluminosilicate materials of natural and artificial origin, after their repeated regeneration.
Примеры конкретного осуществления способа.Examples of specific implementation of the method.
Термообработку камеры с обрабатываемым сорбентом осуществляли в заявляемых условиях, охлаждение выполняли со скоростью 20-25°С/час до установления температуры 25-30°С.The heat treatment of the chamber with the processed sorbent was carried out under the claimed conditions, the cooling was performed at a rate of 20-25°C/hour until the temperature reached 25-30°C.
Качество регенерации оценивали по значениям краевого угла смачивания, водопоглощения и сорбционной емкости по отношению к нефтепродуктам, которые определяли по стандартным методикам.The quality of regeneration was evaluated by the values of the contact angle, water absorption and sorption capacity in relation to oil products, which were determined by standard methods.
Измерения краевого угла смачивания проводили методом цифровой обработки фотоизображения сидящей капли, полученного с использованием фотокамеры Nikon D800 с макрообъективом 61 мм. Изображение обрабатывали с помощью программы KOMPAS-3D с установленной погрешностью ±0,1.The contact angle was measured by digital processing of a photographic image of a sessile drop obtained using a Nikon D800 camera with a 61 mm macro lens. The image was processed using the KOMPAS-3D program with an error of ±0.1.
Водопоглощение в статических условиях по отношению к дистиллированной воде рассчитывали как отношение массы воды содержащейся в образце к массе сухого образца. Образцы материала погружали в воду и через установленные промежутки времени извлекали для измерений.Water absorption under static conditions with respect to distilled water was calculated as the ratio of the mass of water contained in the sample to the mass of the dry sample. Samples of the material were immersed in water and removed for measurements at specified intervals.
Для определения сорбционной емкости по отношению к нефтепродуктам был разработан наиболее подходящий метод испытания по рекомендациям, указанным в стандарте ASTM F726-17 Standard Test Method for Sorbent Performance of Adsorbents for use on Crude Oil and Related Spills. Сорбционную емкость в г/г определяли как отношение массы адсорбированного нефтепродукта к массе первоначальной пробы сорбента, взятой до испытаний.To determine the sorption capacity for petroleum products, the most appropriate test method has been developed following the recommendations specified in ASTM F726-17 Standard Test Method for Sorbent Performance of Adsorbents for use on Crude Oil and Related Spills. The sorption capacity in g/g was determined as the ratio of the mass of the adsorbed oil product to the mass of the initial sorbent sample taken before testing.
Пример 1.Example 1
Проводили регенерацию 3 кг отработанного сорбента на основе вспученного перлита, который загружали на поддоны и помещали в рабочую камеру 1 установки гидрофобизации. Нагрев камеры с регенерируемым отработанным сорбентом проводили до температуры 400°С и выдерживали при достигнутой температуре в течение получаса. Этого времени (даже с некоторым запасом) хватило для удаления нефтепродукта с поверхности сорбента, датчик-дымоуловитель уже не фиксировал отходящих газов из рабочей камеры 1 установки гидрофобизации. По окончании термообработки перекрыли технологический патрубок 4 для отвода газов, выключили нагрев камеры 1, подключили магистраль 7 водяного охлаждения. Рабочую камеру 1 с регенерируемым сорбентом в ходе охлаждения оставляли загерметизированной до достижения заданной температуры 30°С. При установившейся в рабочей камере 1 указанной температуре 30°С в ней наблюдалось разрежение: давление по показаниям мановакууметра было отрицательным и составляло 22 кПа.3 kg of spent sorbent based on expanded perlite was regenerated, which was loaded onto pallets and placed in the working
Регенерированный сорбент из вспученного перлита выгрузили и проверили на качество обработки. Статический угол смачивания на поверхности частицы регенерированного перлита крупностью 5 мм составил 122°, значение водопоглощения - 0,45% за 48 часов, сорбционная емкость по дизельному топливу - 1,94 г/г за 24 часа.The regenerated expanded perlite sorbent was unloaded and checked for processing quality. The static contact angle on the surface of a particle of regenerated perlite with a particle size of 5 mm was 122°, the water absorption value was 0.45% for 48 hours, the sorption capacity for diesel fuel was 1.94 g/g for 24 hours.
Пример 2.Example 2
Проводили регенерацию 8 кг отработанного сорбента на основе керамзитового гравия, который помещали на поддонах в рабочую камеру 1 установки гидрофобизации.8 kg of spent sorbent based on expanded clay gravel were regenerated, which was placed on pallets in the working
Нагрев осуществляли до температуры 450°С и выдерживали при достигнутой температуре в течение 0,5 часа. По окончании термообработки, аналогично примеру 1, перекрывали технологический патрубок 4 для отвода газов, выключали нагрев рабочей камеры с обрабатываемым материалом и подключали магистраль водяного охлаждения 7. Рабочую камеру оставляли загерметизированной и охлаждали до температуры 25°С. При установившейся в камере температуре 25°С, по показаниям мановакууметра, в ней наблюдалось разрежение: значение давления составило 28 кПа.Heating was carried out to a temperature of 450°C and kept at the reached temperature for 0.5 hours. At the end of the heat treatment, similarly to example 1, the
После выгрузки регенерированный керамзитовый сорбент проверили на качество обработки, при этом получены следующие результаты: статический угол смачивания на поверхности частицы регенерированного керамзита крупностью 20 мм составил 125°, измеренное водопоглощение - 0,7% за 48 часов. Сорбционная емкость по дизельному топливу оказалась равной 0,4 г/г за 24 часа.After unloading, the regenerated expanded clay sorbent was checked for the quality of processing, and the following results were obtained: the static contact angle on the surface of a particle of regenerated expanded clay with a particle size of 20 mm was 125°, the measured water absorption was 0.7% in 48 hours. The sorption capacity for diesel fuel was found to be 0.4 g/g for 24 hours.
Пример 3.Example 3
Проводили регенерацию отработанного сорбента на базе вспученного перлита (4,5 кг) на установке гидрофобизации, задействованной в примерах 1 и 2. После нагрева до 450°С рабочую камеру с регенерируемым сорбентом выдерживали при достигнутой температуре в течение полутора часов. Охлаждение загерметизированной рабочей камеры 1 с перлитовым сорбентом проводили путем подключения магистрали водяного охлаждения 7.The spent sorbent was regenerated based on expanded perlite (4.5 kg) at the hydrophobization unit used in examples 1 and 2. After heating to 450°C, the working chamber with the regenerated sorbent was kept at the reached temperature for one and a half hours. Cooling of the sealed working
После охлаждения при установившейся в камере температуре 30°С значение давления составило 24 кПа.After cooling at a temperature of 30° C. established in the chamber, the pressure value was 24 kPa.
Результаты проверки качества регенерации оказались следующими.The results of checking the quality of regeneration were as follows.
Статический угол смачивания на поверхности частицы регенерированного перлита крупностью 5 мм составил 126°, значение водопоглощения - 0,40% за 48 часов, сорбционная емкость по дизельному топливу - 1,98 г/г за 24 часа.The static contact angle on the surface of a particle of regenerated perlite with a particle size of 5 mm was 126°, the water absorption value was 0.40% for 48 hours, the sorption capacity for diesel fuel was 1.98 g/g for 24 hours.
Пример 4.Example 4
В рабочей камере установки гидрофобизации проводили регенерацию 6 кг отработанного сорбента на основе керамзитового гравия с частицами крупностью 20 мм. После нагревания до 400°С рабочую камеру с регенерируемым сорбентом выдерживали при указанной температуре в течение полутора часов. Затем, аналогично описанным выше примерам, проводили охлаждение загерметизированной камеры с помощью магистрали водяного охлаждения 7. После охлаждения при установившейся в рабочей камере температуре 26°С давление в ней составило 20 кПа.In the working chamber of the hydrophobization unit, 6 kg of spent sorbent based on expanded clay gravel with particles of 20 mm were regenerated. After heating to 400°C, the working chamber with the regenerated sorbent was kept at the indicated temperature for one and a half hours. Then, similarly to the examples described above, the sealed chamber was cooled using the
После выгрузки регенерированного сорбента и проведения анализа качества регенерации получены следующие данные.After unloading the regenerated sorbent and analyzing the quality of regeneration, the following data were obtained.
Статический угол смачивания на поверхности частицы регенерированного керамзита крупностью 20 мм составил 128°, измеренное водопоглощение - 0,7% за 48 часов. Сорбционная емкость по дизельному топливу составила 0,45 г/г за 24 часа.The static contact angle on the surface of a particle of regenerated expanded clay with a particle size of 20 mm was 128°, the measured water absorption was 0.7% in 48 hours. The sorption capacity for diesel fuel was 0.45 g/g for 24 hours.
Предлагаемый способ обеспечивает эффективную регенерацию гидрофобных сорбентов на основе силикатов с восстановлением исходных свойств, что свидетельствует о возможности их последующего многократного применения при этом является простым в осуществлении и экономически выгодным.The proposed method provides effective regeneration of hydrophobic sorbents based on silicates with the restoration of their original properties, which indicates the possibility of their subsequent repeated use, while being simple to implement and cost-effective.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777773C1 true RU2777773C1 (en) | 2022-08-09 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1606182A1 (en) * | 1988-02-25 | 1990-11-15 | Институт Химии Дальневосточного Отделения Ан Ссср | Method of producing sorbent for purifying water from organic impurities |
RU2177364C1 (en) * | 2001-04-18 | 2001-12-27 | Острецов Валерий Иванович | Method of regenerating sorbent worked out in purification processes of waters and oil hard surfaces |
WO2018088822A1 (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | 연세대학교 산학협력단 | Olefin selective adsorbent using porous body having oxidation-reduction activity, and method for separating olefin by using same |
RU2708362C1 (en) * | 2019-03-26 | 2019-12-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of producing hydrophobic oil sorbent and device for its implementation |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1606182A1 (en) * | 1988-02-25 | 1990-11-15 | Институт Химии Дальневосточного Отделения Ан Ссср | Method of producing sorbent for purifying water from organic impurities |
RU2177364C1 (en) * | 2001-04-18 | 2001-12-27 | Острецов Валерий Иванович | Method of regenerating sorbent worked out in purification processes of waters and oil hard surfaces |
WO2018088822A1 (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | 연세대학교 산학협력단 | Olefin selective adsorbent using porous body having oxidation-reduction activity, and method for separating olefin by using same |
RU2708362C1 (en) * | 2019-03-26 | 2019-12-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of producing hydrophobic oil sorbent and device for its implementation |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
О.Н. Цыбульская и др. Оптимизация технологии получения гидрофобных алюмосиликатных сорбентов, Вестник ДВО РАН, 2018 N5. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7393381B2 (en) | Removing siloxanes from a gas stream using a mineral based adsorption media | |
US9518971B2 (en) | Recovery of Xe and other high value compounds | |
WO2020093584A1 (en) | Process for adsorption treatment of organic waste gas and desorption regeneration of adsorbent | |
KR100618072B1 (en) | Process for fabricating a sorbent-based gas storage and dispensing system, utilizing sorbent material pretreatment | |
US20130324397A1 (en) | Carbon adsorbent for hydrogen sulfide removal from gases containing same, and regeneration of adsorbent | |
WO2020034278A1 (en) | In-situ desorption regeneration process of adsorbent adsorbing organic waste gas | |
US20150209717A1 (en) | Process for removal of siloxanes and related compounds from gas streams | |
JP4880619B2 (en) | Activated carbon, molded activated carbon and canister using the same | |
RU2777773C1 (en) | Method for regeneration of hydrophobic sorbents | |
TWM555757U (en) | A recycling equipment for soil contaminated with mercury and dioxin | |
US7264648B1 (en) | Removing siloxanes from a gas using a segmented filtration system customized to the gas composition | |
TWI702994B (en) | A recycling method and equipment for soil contaminated with mercury and dioxin | |
RU2681017C1 (en) | Method of producing hydrophobic materials | |
CN205700032U (en) | Exhaust-gas treatment activated carbon adsorption and regenerating unit | |
US6059855A (en) | Process for decontaminating suspensions containing silt, pollutants and water | |
KR20150001001A (en) | Adsorption Characteristics of H2S on Adsorbent Made by Drinking Water Treatment Sludge | |
CN209968418U (en) | Desorption regeneration of adsorbent of adsorbing organic matter in water and tail gas treatment equipment thereof | |
Ripa et al. | Adsorption of phenol from aqueous solution using activated carbon prepared from coconut shell | |
RU2708362C1 (en) | Method of producing hydrophobic oil sorbent and device for its implementation | |
RU2708309C1 (en) | Method of producing hydrophobic oil sorbent and device for its implementation | |
Rustamjonovich et al. | Regeneration of activated carbon used in adsorption purification of alkanolamines | |
JP5303123B2 (en) | Adsorbent and combustible gas treatment method | |
JP2005138038A (en) | Organic compound adsorption fibrous activated carbon and exhaust gas treatment apparatus | |
Li et al. | Kinetic study of adsorption of oil from oilfield produced water using modified porous ceramics filtration media in column mode | |
RU1768249C (en) | Gas emission treatment method |