Компания Нордрагмет ГеоЛайнГрупп
Карта сайта
Технологии и средства ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов
English
Deutsch
Francais
Новости компании
Март 2015 г.
Первый Российско-Азиатский Энергетический Саммит.
Декабрь 2014 г.
Международная конференция Института Адама Смита «Нефть и газ Восточной Сибири 2014».
Сентябрь 2014 г.
18-я международная конференция и выставка «Нефть и газ Сахалина 2014».
Сентябрь 2014 г.
Трёхлетняя годовщина образования Учебно-научного центра повышения квалификации и переподготовки руководителей и специалистов по проблемам предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных разливами нефти и нефтепродуктов.

Комплекс оперативного реагирования на аварийные разливы нефтепродуктов

Сидоренко В.Г, Коваленко Б.М, Тульский В.Ф., Мерициди И.А.
Применение сорбента СТРГ для очистки водной поверхности от разливов нефти, нефтепродуктов, жиров и различных водонерастворимых органических соединений.

«Нефтепромысловое дело», №12, М. ВНИИОЭНГ.2002

Постановление Правительства Российской Федерации №613 от 21 августа 2000 г. обязывает предприятия, добывающие, транспортирующие, перерабатывающие и хранящие нефть и нефтепродукты, постоянно находиться в состоянии готовности к незамедлительной ликвидации аварийных разливов на поверхности грунта или воды.

Высокая оперативность ликвидационных работ вызвана следующими обстоятельствами:

  • разливы нефти, проникая в толщу грунта, со временем (по мере просачивания в глубь) требуют переработки все больших объемов, энерго- и трудозатраты на очистку которых значительно велики;
  • разливы нефти на поверхности воды, начиная с момента их возникновения, непрерывно образовывают под пятном водонефтяную эмульсию, погружающуюся в толщу воды, практически уже не извлекаемую.

Оперативную ликвидацию разливов обеспечивает сорбент терморасщепленный графитовый «СТРГ», разработанный в ДАО «Энергогаз» и промышленно внедряемый ООО «ГеоЛайнГрупп».

Сорбент СТРГ отличается от применяемых в настоящее время сорбентов по своим свойствам, механизму сорбирования, структуре и высокой величине адгезии. Новый сорбент представляет порошок, полученный с помощью термообработки окисленного порошка графита, имеет развитую поверхность макропор, которая в основном удерживает жидкие углеводороды в количестве, в несколько десятков раз превосходящем массу самого сорбента.

Для определения сорбционной емкости СТРГ использовались методы, описанные в [1.,2.,3.]. Сорбционная емкость определялась по количеству поглощенной нефти на единицу массы терморасщепленного графита. В плоскодонный сосуд (бюкс) наливается слой нефти толщиной 1-3 мм. После взвешивания на поверхность слоя нефти насыпался СТРГ до полного впитывания нефти. Емкость нефтепоглощения определялась по соотношению массы впитавшейся нефти к массе сорбента и составила 88 г нефти на 1 г сорбента (среднее из 5 определений). Время полного впитывания не превышало 10 секунд.

Для определения сорбционной емкости при поглощении нефти с поверхности воды в сосуд площадью 100 см2 на поверхность воды наливают слой нефти 5 мм толщиной. Затем на поверхность наносят весовое количество СТРГ до полного освобождения поверхности от нефтяного покрытия. Время впитывания нефти составляло 10 секунд. Количество сорбированной нефти определяется по разности массы сорбента до и после очистки.

Сорбционная емкость по нефти (нефтепоглощение) составила 57 г нефти/ г сорбента в среднем (5 опытов).

После многочисленных лабораторных и натурных испытаний были определены коэффициенты адсорбции в отношении различных веществ (таблица №1).

Таблица №1:

Наименование вещества Масса поглощенного вещества, кг на 1 кг сорбента Наименование вещества Масса поглощенного вещества, кг на 1 кг сорбента
Ацетон 30 Нефть сырая 55
Ацетонитрил 45 Нефтяные осадки 50
Бензол 35 Пропиленовый спирт 30
Бутиловый спирт 30 Растительное масло 45
Гексан 25 Серная кислота (96%) 100
Дизельное топливо 40 Скипидар 30
Дихлорметан 30 Толуол 40
Керосин 40 Четыреххлористый углерод 45
Ксилолы 40 Фосфорная кислота (85%) 70
Легкие нефтяные фракции, ШФЛУ 30 Хлорофор 30
Масляные красители 100 Циклогексанон 35
Машинное масло 50 Этилбензол 35
Метанол 20 Этилгликоль 35

Предлагаемый сорбент устойчив к кислотам и щелочам, гидрофобен, электропроводен, термостоек в воздушной среде до 400°С и до 3000°С в безвоздушной, имеет низкую теплопроводность.

На применение сорбента не влияет минерализация воды, волнение ее поверхности, продолжительность удержания адсорбированного вещества.

Сорбент СТРГ, поглощая пятно разлива, самостоятельно группируется, освобождая чистые участки поверхности воды от загрязняющих разливов и, таким образом, создает условия жизнедеятельности органическим обитателям водной среды ( флоре и фауне). Кроме того, предотвращается гибель водоплавающих птиц и уменьшается загрязнение береговой линии, так как сорбент плотно удерживает поглощенные нефтепродукты ( при соприкосновении не выделяет загрязняющие вещества).

Сорбент обладает высокой плавучестью, которая определялась по следующей методике [4.]: в колбу диаметром 10 см, наполовину наполненную водой, насыпали 10 см3 терморасщепленного графита и ежедневно подвергали перемешиванию в колбовстряхивателе при амплитуде 50мм и частоте 20 мин.-1 в течение 1 часа. После 100 дней испытаний на дно не опустилась ни одна гранула, то есть плавучесть терморасщепленного графита составляет 100% за 100 дней.

Столь высокая степень плавучести сорбента связана с его высокой гидрофобностью поверхности и структурой (воздух, содержащийся в порах терморасщепленного графита, не может быть вытеснен водой). В процессе очистки воды сорбированные нефтепродукты повышают гидрофобность поверхности, вследствие чего плавучесть сорбента возрастает.

Благодаря этому свойству из него изготавливают плавучие сорбирующие боны [5.].

Технология очистки водной поверхности пятна включает в себя следующую последовательность операций:

  1. Ограждение пятна разлива бонами (плавучими матами, рукавами) для предотвращения распространения его по поверхности (если это не закрытая, ограниченная по площади поверхность).
  2. По возможности быстрое (для предотвращения образования эмульсии) нанесение на пятно разлива расчетного количества сорбента (эту операцию совмещают с предыдущей).
  3. Сбор насыщенного сорбента с поверхности пятна разлива в удобное время суток (например, чтобы не препятствовать деятельности порта) или удобный календарный отрезок времени (например, можно переждать сильное волнение водной поверхности).
  4. Утилизация или регенерация извлеченного сорбента.

Ограждение пятна разлива на поверхности воды, если это не закрытый с ограниченной поверхностью водоем (когда в этом ограждении нет необходимости),-хорошо изученная и практически реализуемая проблема.

Для ее решения на поверхности открытых акваторий и рек применяются надувные боны отечественных (МЧС) и зарубежных фирм, например, британской «Вайкома» (Vikoma), много лет поставляющая боны в Россию. Соединенными между собой бонами ограждают пятно разлива, преграждая его дальнейшее распространение.

Новые предлагаемые боны представляет собой рукава от 3 до 15 метров длиной диаметром от 150 до 500 мм из тканного материала, наполненные сорбентом, с помощью которого они удерживаются на поверхности воды. К рукаву по всей длине прикреплена полоса из такого же или иного материала, которая с помощью утяжелителей (например, металлической цепи) погружается в толщу воды на глубину от 300 до 1000 мм.

Эти боны могут использоваться как самостоятельно (вместо надувных) при небольших разливах, так и совместно с надувными. В последнем случае они разворачиваются вдоль надувных с внутренней стороны ограждения и служат в основном для последующего стягивания сорбента, поглотившего пятно разлива, к месту его сбора.

Боны [5.], заполненные сорбентом СТРГ, не уступают, а во многих случаях превосходят упомянутые выше, поскольку не только ограждают пятно, но одновременно сорбируют различные загрязнения, препятствуя их проникновению за пределы границ разлива.

Путем стягивания пятна разлива с помощью бонов совместно с нанесенным на пятно сорбентом в сторону нефтесборной емкости (например, танкера-нефтесборщика) осуществляется один из способов ликвидации пятна. При этом практически не возникает эмульсия от взаимодействия разлитого продукта с водой, так как сорбент прочно удерживает продукт ( в отличии от методов, когда продукт разлива собирается с поверхности воды без сорбента, в результате чего в неизвлекаемую эмульсию его уходит до 30%).

При ликвидации воспламенившихся разливов для стягивания насыщенного сорбента применяются боны из жаропрочной стеклоткани, заполненные СТРГ. При этом для гашения пламени используется тот же сорбент, доставляемый в зону возгорания в капсулах из легко разрушаемых в пламени оболочек (например, бумажных). Эффективно применение такой технологии для гашения воспламенившихся нефтепродуктов в резервуарах, однако не разработан способ доставки капсул в очаг возгорания.

Из нескольких соединенных друг с другом бонов, заполненных СТРГ, можно формировать сорбирующие плоты (маты). Маты и боны могут помимо основного назначения для ограничения разливов нефти и сбора нефтепродуктов с поверхности воды без каких либо конструктивных переделок выполнять дополнительную функцию: поддерживать на плаву нефтяные или пожарные коммуникации при спасательных работах и другие конструкции (кабеля, трубопроводы и т.д.) или использоваться как эвакуационные плавсредства. С помощью бонов и матов можно эффективно ликвидировать аварии на заболоченной местности, покрытой травой и кустарником.

Нанесение сорбента на пятно разлива на водной поверхности осуществляется:

  • при отсутствии ветра или скорости не более 0,3 м/сек пневматическим способом из переносной емкости сжатым воздухом;
  • при наличии ветра более 0,3 м/сек и при больших площадях разлива сбрасыванием с вертолета или с судна упаковок сорбента в оболочках, освобождающих сорбент у поверхности пятна, или матов с водопроницаемыми оболочками;
  • при значительном волнении морской поверхности или водоема пневматическим способом на поверхность пятна, если высота волны менее 1,5 м, и гидравлическим под пятно, если высота волны более 1,5 м, причем сорбент транспортируется по гибкому шлангу большого диаметра с контролируемым погружением для равномерного его распределения в плоскости пятна.

Сбор насыщенного сорбента производится стягиванием (тралением) к месту его извлечения. Поскольку боны сорбирующие, то в период траления загрязняющие вещества не могут прорваться за пределы заграждения. Извлечение насыщенного нефтью либо нефтепродуктами сорбента производится следующими способами:

  • вакуумными установками;
  • Дисковыми (фирма «Вайкома, Великобритания и ее представитель в России «Аргус») или барабанными (фирма «Эластик», США) скиммерами (скример – это плавсредство типа небольшого катамарана в виде двух поплавков, между которыми на оси вращаются диски или барабан от электро-, пневмо-, или гидропривода; на поплавках дополнительно размещены емкость для собираемых загрязнений), с последующей откачкой;
  • плавающей воронкой, погруженной по самые края в воду, в которую бонами вместе с водой заводится сорбент, откуда он насосами откачивается в береговую или судовую емкость;
  • сетчатыми сачками ( применяется при безветренной погоде и малой площади разлива);
  • при большой площади разлива сорбент заводится на судно-нефтесборщик через щель в борту судна либо на его палубу.

Существующие суда- сборщики, после сравнительно небольших доработок, могут быть использованы для подачи сорбента к месту разлива нефти, распределения его по пятну разлива и извлечения отработанного сорбента. В случае использования судна-сборщика «Светломор» существующая на судне система струйных бортовых устройств должна быть дополнена устройствами, обеспечивающими впрыск сорбента СТРГ, а нефтеперекачивающие насосы судна продублированы пневмо-транспортной системой, обеспечивающей перекачку сорбента СТРГ с нефтью из сборно-отстойных в основные танки.

Утилизация и регенерация отработанного сорбента.
Насыщенный, т.е. отработанный сорбент после сбора его с поверхности воды помещается в полиэтиленовые мешки для транспортировки и хранения. В дальнейшем он подвергается десорбции – отделению твердой фазы (сорбента) от жидкой (собранного продукта).

Отделение сорбента от собранного продукта осуществляется:

  • отжатием на центрифуге ( Вяземского машиностроительного завода «Вязьма –КП-223», при установке электродвигателя на взрывозащищенный) или вальцах;
  • термической возгонкой – испарением жидкой фазы без доступа воздуха;
  • экстракцией – извлечением (вымыванием) жидкой фазы.

Во всех случаях, кроме отжатия на вальцах, твердая фаза пригодна к повторному использованию в качестве сорбента ( для востановления адсорбционных показателей, рекомендуется просушка на сушильных машинах типа «Вязьма –ЛС-10», «Вязьма-ЛС-25») и может регенерироваться такими способами до 10 раз с потерей адсорбции в конечном счете до 30%.

Во всех случаях, включая и отжатие на вальцах и также использование сорбента после регенерации, твердая фаза пригодна к повторной химической обработке для получения сырья, из которого изготовляют сорбент.

Эффективность сорбента СТРГ подтверждена многочисленными лабораторными исследованиями. В промышленных условиях его применяли для очистки от нефтепродуктов сточных вод (Ижорский з-д в С-Петербурге, Московский НПЗ). В речном и морском регистрах получены Допуски на использование и применение для сбора и предотвращению разливов нефтепродуктов на воде аварийно спасательными подразделениями. Получено экспертное заключение «Центра аварийно-спасательных и экологических операций» МЧС России со следующими выводами:

  • использование сорбента СТРГ для очистки окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами представляется научно обоснованным, экологически допустимым и технически осуществимым;
  • продукт СТРГ имеет необходимые согласования специально уполномоченных государственных органов;
  • по экономическим показателям продукт является конкурентоспособным на российском и международном рынке;
  • эффективность работы СТРГ не вызывает сомнения, однако необходимо уточнить рад вопросов, связанных с производством, применением и регенерацией.

В настоящее время созданы как стационарные так и мобильные установки для производства сорбента мощностью от 3 до 30 кг/час.

Литература

  1. Матушкин К. М. и др. Гидрофобизатор вспученного перлитового песка-сорбента. А.с. СССР, №1224267, 1986 г.
  2. Месяц С. П. и др. Способ получения сорбента. А.с. СССР, №1438836, 1988 г.
  3. Методы и средства борьбы с нефтяными загрязнениями вод мирового океана. Л. Гидрометеоиздат, 1989 г., т.8, 204 стр.
  4. Смородинов А. В. и др. Способ получения сорбента для сбора нефти с поверхности воды. А.с., №1378913, 1989 г.
  5. Сорбирующие мат-боны Н-7, Н-25 на основе сорбента СТРГ, ТУ №6418-001-05015070-00

  Обратно