Абсорбенты газа и нефтепродуктов: классификация, виды и особенности

Применение абсорбентов в нефтедобывающей промышленности

Разлив нефтепродуктов наносит непоправимый ущерб экологии, поэтому высока востребованность материалов и технологий их удаления с поверхности водоемов и почвы. Одна из подобных методик – очищение с использованием сорбентов. Эти тела в ходе впитывания нефтепродуктов создают растворы разной консистенции (преимущественно густые, твердые), которые легко собирать. Абсорбенты производят на основе натуральных и синтетических ингредиентов: полипропилена, мха, измельченной скорлупы кокосового ореха и т.д.

Сотрудники IPIECA (Международной ассоциации представителей нефтегазовой промышленности в сфере социальных вопросов и защиты окружающей среды) установили: 1 куб. нефти при разливе образует пятно площадью от 2 до 12 кв. км при толщине около 1 мм. Непрозрачная пленка наносит урон не только обитателям глубин, но также птицам и млекопитающим, которые охотятся у поверхности.

Поэтому своевременное и эффективное удаление нефтяных разливов – задача, для которой необходимы действенные и надежные вещества. Абсорбенты нефти бывают таких типов:

·         поглощающие – они впитывают источники загрязнений и не дают им выйти наружу;

·         связывание – такие составы густую вязкую массу, которую проще собрать, однако она остается пожароопасной и легко воспламеняемой.

Обычно в качестве абсорбирующих веществ используют твердые пористые материалы: цеолиты (минералы, способные поглощать и отдавать жидкости в зависимости от влажности и температуры), а также древесный уголь, пемзу, глину, туф (сцементированную горную породу). Их применяют для абсорбционной очистки, разделения веществ, дезодорации и фильтрации. Не менее популярны материалы на основе торфяных мхов, окисленного графита, перлита и др.

Особенности применения

Абсорбирующие вещества широко используют для обеспечения экологической безопасности. Их применяют в системах водоподготовки и фильтрации технической воды для промышленных нужд, а также на автомобильных заправках, нефтехранилищах, нефтеперерабатывающих предприятиях. В промышленных установках для разделения газов, функционирующих по принципу КБА (короткоцикловой безнагревной адсорбции), используют углеродные молекулярно-ситовые абсорбенты газа.

Важно разделять понятия абсорбентов и адсорбентов. Последние всасывают вещества исключительно поверхностью, в то время как сорбенты поглощают примеси из воды и воздуха всей своей массой. Искусственные или натуральные вещества с пористой поверхностью также используют для извлечения газа или осушения воздушного потока. Абсорбенты для воздуха необходимы для удаления избыточной влаги, подготовки рабочего воздуха в пневматических системах управления. Свойства абсорбирующих веществ зависят от их состава и состояния поверхности, размера внутренних полостей (пор и каналов) и удельной пористости, измеряемой в кв. м на 1 г.

Классы абсорбентов

Возможна классификация поглощающих веществ по виду и происхождению. Выделают такие классы:

·         биологические (вспомогательные вещества длительного воздействия, которые не наносят вреда окружающей среде, но не слишком эффективны и подходят для удаления нефтяных пятен толщиной более 0,1 мм);

·         минеральные (материалы на основе графита, перлита, базальта, никеля, которые обладают существенной массой, тяжелы в перевозке и утилизации, но достаточно быстро действуют);

·         синтетические (вещества, в составе которых – полипропилен, синтепон, каучук, формальдегиды, поэтому их применение несет потенциальный вред экологии, но они дешевы, легки, объемны, подходят для многократного использования).

Международная организация IOGP (Ассоциация представителей нефтегазовой отрасли) на основании многолетних исследований сделала вывод: наиболее эффективными и быстрыми способами ликвидации разливов являются механический (например, сбор нефтепродуктов скиммерами) и термический (выжигание пленок толщиной от 3 мм). Применение сорбентов оптимально при доочистке водоемов. Они также впитают загрязненную воду и способствуют рекультивации зон разлива.

Безопасные вещества для дополнительной очистки вод:

·         мелкорубленная солома и отруби камыша и пшеницы;

·         бурый уголь и торф;

·         стружка хвойных пород древесины;

·         шерсть, хлопок и др.

Материалы природного происхождения перед использованием проходят сложную процедуру обработки. Их измельчают, насыщают углеводородом (карбонизируют). Затем полученные составы проходят паровую обработку при высокой температуре, после чего их тщательно просушивают, максимально снижая уровень влажности для улучшения впитывающих свойств.

Особенности производства сорбентов

Абсорбенты топлива и нефтепродуктов оценивают по плавучести, уровню нефте- и водопоглощения. Наиболее важная характеристика – нефтеемкость, измеряемая в кг/кг. Хорошие показатели – от 4 до 18 кг/кг. Оптимальный показатель водопоглощения – в пределах 0,4 %. Достичь его можно путем гидрофобизации – дополнительной пропитки пористых материалов химическими веществами на основе силикатов или диоксида кремния. При этом сорбенты должны плавать на поверхности, а не идти ко дну. Для этого применяют сетчатые и волокнистые армирующие оболочки (маты, боны и др.).

Производители выпускают нефтяные абсорбенты таких видов:

·         материалы в рассыпной форме из органических веществ, которые дешевы и безвредны для животных ввиду природного происхождения (их минусы – затрудненная сборка и утилизация после использования);

·         сплошные плоские сорбенты на основе синтетических волокон, оптимальные для поглощения жидких веществ (они легки, просты в использовании, ведь для впитывания разлива достаточно расстелить материал на поверхности, однако они с трудом разлагаются и не подходят для сборки вязких нефтепродуктов);

·         синтетические волокнистые материалы с рыхлой поверхностью, которые отличаются большой кинетикой сорбционных процессов благодаря высокой удельной пористости (они также востребованы благодаря возможности многократного применения после очистки);

·         сорбенты в виде гранул с уровнем влажности до 5 %, содержащие от 60 до 95 % целлюлозных компонентов (щепок, древесных стружек), поэтому хорошо впитывают жидкости и газы, что сделало их востребованными при сборе газообразных и жидких отходов производства.

Выбор сорбента зависит от условий использования, характеристик собираемого вещества, толщины образованной при разливе пленки. Работа на открытых пространствах предполагает использование армированных материалов, которые не будут разрушены под действием ветра и негативных внешних факторов.