книги / Нефтяные сорбенты

прямой откачки насосным оборудованием общего назначения. В связи с более высокой вязкостью нефтепродуктов по сравне­ нию с водой откачка обычными насосными агрегатами поверх­ ностного загрязненного нефтепродуктами слоя приводит к тому, что в откачиваемой водонефтяной эмульсии доля водной фазы достигает 40...90 %. Сбор нефтепродуктов с поверхности воды в данном случае является длительным и неэффективным.

Самые простые аппараты для сбора нефти основаны на ис­ пользовании плавающих емкостей, один из бортиков которых (порог) опущен ниже поверхности на предполагаемую толщи­ ну слоя нефти. Основным недостатком таких конструкций яв­ ляется крайне невысокая скорость сбора нефти, значительный попутно захватываемый слой воды при волнении и уменьше­ нии толщины пленки нефтепродукта в конце операции сбора. При регулировании глубины спуска порога под уровень нефте­ продукта уменьшается и количество попутно захватываемой воды.

Устройства с плавающими насосами могут сочетаться с по­ роговыми устройствами и откачивать продукты любой вязкос­ ти на значительные расстояния и высоту, но при этом образу­ ются трудноразделимые водонефтяные эмульсии.

Сбор с помощью гидродинамических устройств (с исполь­ зованием центробежных сил), например гидроциклона, осно­ ван на разделении смеси нефти и воды вследствие разности их плотностей. Степень разделения зависит от дисперсности во­ донефтяной эмульсии, скорости вращения и времени пребыва­ ния жидкой смеси в аппарате. Данные устройства обычно ис­ пользуются для первичного разделения фаз с последующей до­ очисткой воды. Устройства с вихревой воронкой подчиняются законам движения жидкостей в гидроциклоне, но базируются на других принципах закручивания потока. Устройства для об­ разования большого числа микровихрей предполагают закру­ чивание естественного потока на специальных решетках и дру­ гих конструкциях.

Более совершенны и производительнее устройства с вакуумированным сборником на судне или на берегу и с плаваю­

щей головкой (возможно с пороговым устройством). При пра­ вильном регулировании образуется мало водонефтяных эмуль­ сий, но существуют ограничения по высоте подъема (5...7 м) и вязкости продукта.

Для очистки поверхности водоемов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами разработан и выпускается промышленнос­ тью целый ряд нефтесборщиков [107], которые позволяют про­ изводить сбор нефтепродуктов с одновременным отделением их от водной фазы непосредственно в водоеме.

Общим для всех нефтесборщиков является наличие в их конструкции нефтезаборного узла, насоса, привода и энергоузла, а также комплекта соединительных шлангов и других комп­ лектующих.

Данные конструктивные элементы могут быть в составе неф­ тесборщиков полностью раздельными и автономными, что по­ зволяет легко осуществлять транспортировку данного оборудо­ вания по труднопересеченной местности, осуществлять быструю замену вышедших из эксплуатации узлов и использовать насос­ ное оборудование, входящее в состав нефтесборщиков, не толь­ ко для сбора нефти, но и для перекачки нефтепродуктов. Вес отдельных комплектующих единиц не превышает 60 кг. За рубе­ жом наиболее часто выпускают нефтесборщики с объединенным насосно-приводным энергоузлом и отдельным нефтезаборным узлом или нефтесборным узлом, объединенным с насосом и от­ дельным энергоприводным узлом, что обеспечивает более высо­ кий уровень компактности оборудования при транспортировке, но значительно увеличивает их вес до 80...150 кг.

По конструктивным особенностям нефтезаборных узлов в составе всего многообразия выпускаемых нефтесборщиков мож­ но выделить два основных класса данного оборудования:

1) пассивные нефтесборщики для осуществления меха­ нического и сорбционно-механического способов сбора не­ фти и нефтепродуктов, включая пороговые и лотковые неф­ тесборщики;

2 ) активные нефтесборщики для осуществления механи­ ческого и сорбционно-механического способов сбора нефти и

нефтепродуктов, включая роторные, ленточные, дисковые, вих­ ревые, ершовые и вакуумные нефтесборщики.

Пассивные нефтесборщики

В пассивных нефтесборщиках перемещение нефтяной плен­ ки к нефтесборному узлу осуществляется путем ее пассивного перемещения вместе с поверхностным слоем воды. Движение поверхностного слоя воды к нефтесборщику может быть обус­ ловлено непосредственно током двилсения воды в водоеме или создаваться искусственно за счет его откачки. Для нефтесбор­ щиков данного типа характерным является повышенное содер­ жание воды в откачиваемой водонефтяной смеси, которое мо­ жет достигать 10...40 %. По принципам устройства нефтезабор­ ного узла в составе пассивных нефтесборщиков можно выде­ лить пороговые нефтесборщики и лотковые нефтесборщики.

Пассивные пороговые нефтесборщики

Пассивные пороговые нефтесборщики имеют понтонный узел, зону накопления нефтепродуктов и нерегулируемую нефтеперсливную стенку. Под действием перемещения водных масс у дан­ ной стенки происходит концентрация нефтяной пленки. При вы­ соте слоя нефтепродуктов выше данной перегородки происходит их переливание в сборный резервуар, откуда последние откачива­ ются посредством насосного оборудования. Данная конструкция нефтезаборных устройств определяет неустойчивость их работы в условиях повышенного волнения водной поверхности. Паспорт­ ная производительность данных нефтесборщиков может состав­ лять от 7 до 125 м3/ч. Осадка нефтесборщиков - от 100 до 1100 мм, масса - от 7 до 300 кг. Основной областью применения поро­ говых нефтесборщиков являются скоростные реки и закрытые от волн и ветра акватории водоемов. К достоинствам данных нефте­ сборщиков относятся простота конструкции, высокая производи­ тельность откачки нефтепродуктов, эксплуатационная надеясность. Недостатками являются ограниченная область применения, сла­ бая защищенность от крупных плавающих механических загряз­ нений, слоясность регулировки вследствие изменения массы неф­ тесборщика по мере накопления в нем нефтепродуктов, повышен­ ный процент содержания воды в собранных нефтепродуктах.

К пассивным пороговым нефтесборщикам относятся: НС-2, НС-4, НС-5, НС-6 — ООО «Лессорб», Россия; Desmi Mini-Max, Desmi Terrapin, Desmi Tarantula, Desmi Termite, Desmi Terminator, Ro-skim 1500, Ro-skim 2000 — «Ro-Clean Desmi», Дания-Вели- кобритания; Mini Skimmer, Micro Skimmer, Mini Well Skimmer, Micro Well Skimmer — «Foilex», Швеция; Mini Fasflo Skimmer, Fasflo Skimmer — «Vicoma», Великобритания и др.

Отличительной особенностью пассивных лотковых неф­ тесборщиков является наличие в нефтесборном узле устройств, в основном, эксцентрико-лоткового типа, обеспечивающих по­ явление в нефтезаборном узле подвижной перегородки, изме­ няющей свое положение по мере накопления в нефтесборщике массы откачиваемых загрязнений. Конструкция нефтезаборных устройств в данных нефтесборщиках включает в себя понтон­ ный узел, решетку для предотвращения попадания механичес­ ких примесей и эксцентриковый подвижный саморегулирую­ щийся лоток. Производительность данных нефтесборщиков составляет 10...16 м3/ч; масса нефтесборщиков без откачиваю­ щих агрегатов - 17...30 кг; глубина осадки не превышает 100...250 мм, что позволяет использовать их для сбора нефте­ продуктов на мелководьях.

Примерами данного оборудования являются: лотковый неф­ тесборщик СПМ-10 - ЭПТЦ МНИИЭКО ТЭК, Россия и Combi Skimmer — «Gabeg», Германия.

Активные нефтесборщики

Отличительной особенностью активных нефтесборщи­ ков является то, что перемещение нефтяной пленки к неф­ тесборному узлу осуществляется непосредственно нефте­ сборщиком.

Для начала работы активных нефтесборщиков необходим первичный контакт пленки нефтезагрязнения с нефтезаборным узлом. В составе нефтесборных узлов данного оборудования входят подвижные элементы (барабаны, диски, ленты и др.). Данные элементы, как правило, гидрофобны и легко смачива­ ются углеводородными жидкостями. При движении подвиж­ ных элементов нефтяная пленка смачивает их поверхность и

поднимается выше уровня воды, откуда в последствии удаляет­ ся посредством специальных приспособлений (нефтесъемные пластины, барабаны и др.). Собранные таким образом нефтя­ ные загрязнения, отделенные от воды по лоткам, направляются в зону откачки. Активные нефтесборщики предназначены для сбора нефтезагрязнений с поверхности водохранилищ, рек, озер, прудов, непроточных водоемов, болот, технологических водо­ емов и резервуаров. Для нефтесборщиков данного класса ха­ рактерно небольшое содержание воды в собранных нефтепро­ дуктах до 5...10 %.

Особую группу составляют вихревые и вакуумные нефте­ сборщики. Вследствие специфики их принципиального устрой­ ства, обусловленного всасыванием нефтепродуктов вместе с поверхностным слоем воды, как правило, в их состав входят приемно-разделительные емкости. В данных емкостях проис­ ходит разделение фаз с возвратом воды в водоемы. Однако в от ­ личие от пассивных нефтесборщиков, в связи с отсутствием активного перемешивания при транспортировке в шлангах, сбра­ сываемые воды имеют минимальный уровень загрязнения и не оказывают существенного влияния на общий уровень загрязне­ ния водоемов.

Активные роторные нефтесборщики

В конструкции активных роторных нефтесборщиков пре­ дусмотрено наличие подвижных одиночных или попарно рас­ положенных роторов, вращение которых осуществляется по на­ правлению друг к другу. Данные барабаны одновременно вы­ полняют и роль поплавков. Поверхность барабанов гидрофобна. Она может быть: твердой, тогда съем нефтепродуктов с их поверхности осуществляется скребками, пористой - с отводом нефтезагрязнения методом откачки из внутренней полости ро­ торов, либо иметь сорбционные регенерируемые покрытия (на­ пример, методом отжима). Производительность данных нефте­ сборщиков находится в пределах 0,46...45 м3/час, глубина осад­ ки 80...350 мм. Масса нефтесборщиков - 3,6...400 кг. В основ­ ном активные роторные нефтесборщики используют в услови­ ях рек и болот. Примером таких нефтесборщшсов могут являться

модели Mini, Mini Max, TDS-118, TDS-136, Magnum 100, Magnum 200 фирмы «Elastec» в США и НБ-1 фирмы ОАО «СЗМН», СПМ-10 фирмы ЭПТЦ МНИИЭКО ТЭК в России.

Активные ленточные нефтесборщики

Активные ленточные нефтесборщики характерны наличи­ ем ленточных нефтесборных покрытий, приводимых в движе­ ние тяговыми барабанами. Покрытия могут быть сетчатыми (ме­ таллическими, капроновыми, полипропиленовыми и т.п.), объем­ но-пористыми, изготовленными из нетканых хлопковых, цел­ люлозно-бумажных, полипропиленовых и других материалов. Регенерацию сетчатых покрытий осуществляют методом отжи­ ма и вакуумирования (отсоса, отдува). Нефтесборщики могут быть использованы в процессе сбора вязких нефтепродуктов с производительностью нефтесбора от 2 до 16 м3/час. Величина осадки — от 100 до 300 мм.

Кданному типу нефтесборщиков относятся УАСН-300М

иУСН-250МА фирмы ЭПТЦ МНИИЭКО ТЭК, Россия.

Активные дисковые нефтесборщики

Активные дисковые нефтесборщики представляют собой нефтезаборное устройство и ряд вращающихся дисков, конфи­ гурация которых может быть самая разнообразная —от округ­ лых, до звездчатых и тороидальных. Суммарная площадь дисков намного превышает контактную площадь поверхности роторных и ленточных нефтесборщиков. Диаметр дисков составляет от 100 до 500 мм, выполненных из металла, полиэтилена, полипропиле­ на, фторопласта и других гидрофобных материалов. Расстояние между дисками от 20 до 100 мм. При контакте вращающихся дисков с водной поверхностью, загрязненной нефтепродуктами, происходит сорбирование нефтяной пленки на их поверхности и подъем ее выше уровня воды. Съем нефтепродуктов с дисков осуществляют несъемные скребки. Откачку производят пневма­ тические, гидравлические и электроприводные насосы. Отличи­ тельной особенностью дисковых нефтесборщиков является вы­ соких уровень стабильности их работы в условиях повышенного волнения. Дисковые нефтесборщики обладают значительной площадью контакта с нефтяной пленкой и имеют более высокую

производительность по сравнению с другими активными нефте­ сборщиками. При сборе тонких пленок с поверхности воды мо­ жет быть обеспечена производительность в пределах от 5 до 100 м3/час. Глубина осадки — от 80 до 500 мм, что обуславлива­ ет их применение на мелководье.

Наиболее широко известны неф тесборщ ики группы «Vikoma» из Великобритании: системы «Kebab» — «Kebab 1500», «Kebab 2000», «Kebab Т5», «Kebab T14FLT» производительно­ стью сбора соответственно 1,5,2,5,14 м3/час; системы «Komara»- «Komara 12К», «Кошага 30», «Sea Skimmer 50», «Sea Deevial», «Sea Skimmer 100» производительностью сбора соответственно 12, 30, 50, 67, 100 м3/час; «Котех» во Франции и УСН-0003 фирмы ИНБАС в России.

Активные вихревые нефтесборщики

Активные вихревые нефтесборщики имеют привод, распо­ ложенный на поплавках, посредством которого приводят в дей­ ствие ротационное колесо, создающее всасывающую воронку, захватывающую поверхностную нефтяную пленку и подающую ее в зону отсоса. При этом сбор нефтепродуктов происходит с захватом поверхностного слоя воды. Откачку водонефтяной смеси производят вакуумным или же эжекционным способом в приемно-разделительную емкость. Данные нефтесборщики име­ ют незначительный уровень осадки, поэтому их активно при­ меняют в мелководных непроточных водоемах, технологичес­ ких резервуарах. Производительность составляет от 10 до 15 м3/час. Осадка 170...200 мм.

Примером таких нефтесборщиков является легкий нефте­ сборщик НСМВ-5 фирмы ИПЭБ в России.

Активные вакуумные нефтесборщики

Активные вакуумные нефтесборщики состоят из вакуум­ ного насоса, приемно-разделительной емкости и нефтезаборно­ го устройства щелевого типа. Нефтесборщики приспособлены к работе в прибрежных зонах рек, болотах для сбора наиболее вязких загрязнений с большим содержанием механических при­ месей. Наличие приемно-разделительной емкости обеспечива­ ет отделение нефтепродуктов от водной фазы и их раздельную

откачку. Производительность вакуумных нефтесборщиков со­ ставляет от 30 до 40 м3/час. Для вариантов нефтесборщиков с плавающими нефтезаборными узлами глубина осадки состав­ ляет от 20 до 30 мм.

Наиболее известные марки - Powervac, Mini-vac System, Delta Skimmer фирмы «Vikoma».

Активные ершовые нефтесборщики

Для активных ершовых нефтесборщиков характерно нали­ чие в них подвижных кольцевых ершей, выполненных из гид­ рофобных синтетических материалов, и узла, приводящего в движение данный ерш. Узел, приводящий в движение ерш, рас­ полагают, как правило, в береговой зоне или на борту судна, а ерш непосредственно на поверхности воды. Вследствие этого данные нефтесборщики максимально устойчивы к воздействию волны. Сорбируемые на поверхности ершей нефтепродукты, поднимаясь над поверхностью воды, отделяются от последней методом отжима или прохождением ершей через специальные кольцевые скребки. Откачку нефтепродуктов производят гид­ равлическими или электроприводными насосами. В условиях непроточных технологических водоемов посредством специаль­ ных направляющих роликов кольцевым ершам при необходи­ мости придается горизонтальная направленность движения. При этом, наряду со сбором нефтепродуктов, выполняется концент­ рирующая функция. Производительность ершовых нефтесбор­ щиков составляет от 1,5 до 770 м3/час. Минимальный размер погружения ершей в воду от 15 до 40 мм.

Изготавливаются под марками Moppet, ОМ и Seamop фир­ мы «Ro-Clean Desmi» в Дании—Великобритании и Bucket Skimmer фирмы «Lamor» в Финляндии.

Активные щеточные нефтесборщики

Разработка конструкций активных щеточных нефтесбор­ щиков на сегодняшний день считается наиболее перспектив­ ным направлением в создании высокопроизводительных сбор­ щиков нефтепродуктов. Щеточные нефтесборщики «Lamor Mini Max 10», «Lamor Mini Max 20», «Lamor Mini Max 30» финской компании «Lamor» являются легкими, портативными нефте­

сборщиками, предназначенными для удаления нефтепродуктов в ямах, канавах, прудах, акваториях портов. Характерной осо­ бенностью скиммеров данного типа является наличие в них жесткощеточных дисков. Основание щеток выполнено из по­ лиэтилена, а сами щетки из полипропилена диаметром 0,7... 1 мм. Количество щетинок в щетке достигает нескольких миллионов. Для очистителей щеток используется нейлон. Вес нефтесбор­ щиков 2 0 , 80 и 120 кг соответственно.

Характеристика нефтесборщика «Lamor Mini Max 20». Гид­ равлический, полностью обеспеченный собственным дизельным гидравлическим источником питания, насосом-нефтеразгрузчи- ком и всем необходимым вспомогательным оборудованием неф­ тесборщик. Источник питания нефтесборщика может быть ис­ пользован как независимый гидравлический силовой источник, а насос - как самостоятельный мощный водо/нефтяной насос. «Lamor Mini Max 20» состоит из плавающей головки скиммера, включающей три щеточных диска диаметром 550 мм. Вращаю­ щиеся со скоростью 0,1...20 об/мин щеточные диски притягива­ ют нефть под поверхностью воды. При вращении щеточного диска вода скатывается со щетки и по тоннелю устремляется к гидро­ приводному винту, который создает течение по направлению к щеточному колесу, даже при работе в стационарном режиме ра­ боты. Нефть, собранная на вращающемся щеточном диске, сте­ кает через слив в резервуар для нефти и перекачивается в емко­ сти на земле. Щеточные диски могут собирать любую плаваю­ щую нефть, находящуюся в текучем состоянии. При этом макси­ мальное количество водной фазы в собранной нефти не превы­ шает 5...10%. Производительность по нефти 20 м3/час.

Созданные Финской компанией «LORI» щеточные цепные конвейеры, именуемые также кассетами со щетками, имеют, не­ сомненно, более высокую эффективность работы в условиях сбора застаревшей, высоковязкой нефти, подвергшейся атмос­ ферному влиянию. На работу кассеты со щетками не влияют ни мусор, ни морские водоросли. В состав нефтесборщиков вхо­ дят, как правило, по три щеточных цепных конвейеров, что по­ зволяет вести сбор нефти со скоростью 2...4 узлов. Производи­