CC BY
106
г/л, что соответствует потреблению РВ 93,0 %, а выход биомассы - 52,9 %. Таким образом, предложенный способ предварительной обработки субстрата является перспективным для получения на его основе РУБК путем гетерофазного глубинного культивирования.
Использование ультразвука на различных стадиях переработки клубней топинамбура позволяет интенсифицировать данный процесс и разработать энергосберегающую безотходную технологию, что является одним из основных приоритетов в науке и технологии.
Список литературы
1. Фам Ань Кыонг. Получение белка одноклеточных из растительного сырья по малоотходной и энергосберегающей технологии: Диссертация на соискание степени канд. техн. Наук/ Фам Ань Кыонг. - М., 1998.
2. Чепурной, И.П. Способ получения инулина. Патент РФ 2121848. 1998/
И.П.Чепурной, С.М.Кунижев, Э.Н.Швецов, В.Н.Гейко.
3. Мухамеджанова, Т.Г. Выделение инулина в процессе комплексной переработки топинамбура. Разработка технологического режима экстракции инулина и других фрук-тозанов из топинамбура. Отчет о НИР/ Т.Г. Мухамеджанова и др. - М., 1994.
4. Мартинсон, Е.А. Технология комплексной переработки плодов шиповника: Диссертация на соискание степени канд. техн. Наук/ Е.А.Мартинсон. - М.:РХТУ, 2005.
5. Кудряшов, В.Л. Перспективы и эффективность использования ультразвука для ускорения процессов получения полуфабрикатов в ликероводочной промышленности/ В.Л.Кудряшов, Г.П.Зенина, Н.М.Лебедев, А.Н.Сиверская, А.Г.Белых//Тез. докл. ПФК «Спирт», апрель 2003. - М., 2003.
6. A. Ebringerova, Z. Hromadkova. // Ultrasonics Sonochemistry, 2002, Vol. 9, pp. 225-229.
7. Run Cang Sun, Jeremy Tomkinson. // Ultrasonics Sonochemistry, 2002, Vol. 9, pp. 85-93.
УДК 678.664
Н.С. Чикина, А.В. Мухамедшин, Л.А. Зенитова
Казанский государственный технологический университет, Казань, Республика Татарстан
СОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА И ШЕЛУХИ ГРЕЧИХИ ДЛЯ СБОРА НЕФТЯНЫХ РАЗЛИВОВ
Floods of chemistry oil products take place at all stages on the reference with them, at: manufacture, transportation, processing, storage, reception, back procedures and using. Scheduled and emergency clearing of water areas is made by means of sorbents. New Basics of the developed sorbent is in reception of a composite sorbent on the base of PPU and waste of agricultural production (up to 50 % mas.).
Разливы продуктов нефтехимии имеют место на всех стадиях обращения с ними, при: производстве, транспортировке, переработке, хранении, приеме, отпуске и использовании. Плановая и аварийная очистка акваторий производится с помощью сорбентов. Принципиальная новизна разрабатываемого сорбента заключается в получении композиционного сорбента на основе ППУ и отходов сельскохозяйственных производств (до 50% мас.) соединившего в себе положительные качества составляющих.
По оценкам специалистов от 5 до 15 млн. тонн нефти попадает ежегодно в воду в результате аварий танкеров, аварий при добыче нефти в шельфовых зонах, слива балластных и моечных вод, при авариях подводных и наземных нефтепроводов. По данным МЧС РФ только в России происходит от 20 до 30 тысяч больших и малых аварий в год, связанных с попаданием нефтепродуктов в гидросферу [1,2].
Техногенное воздействие предприятий нефтехимии и смежных отраслей промышленности на окружающую среду не ослабевает, поэтому ликвидация разливов различных продуктов нефтехимии продолжается оставаться актуальной проблемой не только в настоящее время, но и в отдаленном будущем. Причем, наиболее сложным случаем являются разливы на поверхности воды.
В ряде регионов Российской Федерации отходы сельскохозяйственных производств - источники дополнительной экологической опасности. Так, В Республике Татарстан в год образуется до 15 тыс. т. шелухи гречихи. Утилизация данных отходов является отдельной экологической проблемой. Неконтролируемый вывоз отходов в отвал ведёт к загрязнению территории и нарушению ландшафта. Для этого требуются дополнительные транспортные расходы. Достигнув определённых насыпных объёмов, отходы становятся источником достаточно мощного тепловыделения, провоцирующего интенсивное горение, что приводит к загрязнению окружающей среды и созданию пожароопасной ситуации.
Таким образом, при получении сорбентов из гречневой шелухи появляется возможность одновременного разрешения двух экологических проблем: получения сорбентов и при этом утилизации отходов. Разработана технология получения и использования нефтяного сорбента на основе пенополиуретана (ППУ) и шелухи гречихи. Известна сорбирующая способность ППУ и его использование в качестве сорбента. Известно также использование отходов сельскохозяйственных производств, таких как шелуха риса и гречихи в качестве сорбентов. Однако для этой цели необходима специальная их обработка - сжигание в печах, получение углерода и только тогда его использование, что энергетически затратного и экологически небезопасно (ядовитые газы от сжигания). В предлагаемой технологии шелуха гречихи используется без предварительной обработки, что особенно выгодно с точки зрения экологии и экономики. В настоящее время горы накопившейся у элеваторов шелухи просто сжигают, в то время как на ее основе можно производить и производятся сорбенты. Основными достоинствами последних являются экологическая чистота, широкая сырьевая база, высокая гид-рофобность и нефтеемкость при сравнительно низкой стоимости.
Потенциальными потребителями продукции являются министерство по чрезвычайным ситуациям, государственные организации, ответственные за охрану окружающей среды, крупные компании по добыче, переработки и транспорту нефти и нефтепродуктов и т.п. Потребность в поглотителях приведена в таблице 1.
Таблица 1. Потребность сорбента в РФ в год
Область использования Количество, т/год
МЧС 1 100
Морской и речной флот 800
Фильтры для очистки воды 2 000
Нефтедобыча и нефтепереработка 500
АЗС 100
Другие 200
Итого 4 700
В ходе экспериментальных опытов было выявилено, что открытопористая структура эластичного ППУ позволяет сорбировать большее количество нефти и нефтепродуктов, а с другой стороны это же обстоятельство снижает способность сатурированного сорбента удерживаться на поверхности. Повысить «плавучесть» поглотителя могло бы использование закрытопористого жесткого пенополиуретана (ППУЖ). Одна-
ко предварительные исследования показали, что его поглощающая способность намного ниже, нежели открытопористого эластичного пенополиуретана (ППУЭ) (рис.1).
Рис. 1. Поглощающая способность ППУЭ и ППУЖ (К, г/г) в различных условиях: 1- 100 мл воды;
2 - 100 мл воды и 1 мл нефти; 3 - 60 мл нефти
На рисунке 1 показано, что ППУЭ в первую очередь проявляет олеофильные свойства, то есть имеет высокую сорбционную способность по отношению к нефтепродуктам, и в меньшей степени способен поглощать чистую воду, то есть быть гидрофильным. В свою очередь ППУЖ обладает плохой олеофильностью и хорошей гидро-фобностью. Он практически не сорбирует нефть, главным образом, из-за своей закрытопористой структуры, которая в то же время позволяет ему сохранять хорошую «плавучесть». Таким образом, необходимо создание такой композиции нефтяного сорбента, когда он имел бы достаточное количество открытых пор для поглощения нефтепродуктов и обладал наивысшей плавучестью в сатурированном состоянии. Таким образом, сорбент должен обладать свойствами как эластичного открытопористого, так и жесткого закрытопористого ППУ, т.е. быть полужестким.
Нефтеемкость полученных поглотителей в форме мата и крошки на тонкой пленки нефти представлена на рисунке 2.
К
еэ Мат и Крошка
7 6 5 4 3 2 1 О
40 45 1111', % мае.
Рис. 2. Влиянию количества наполнителя и формы поглотителя на сорбционную способность сорбента
Исследования показали, что закономерно измельчение сорбента и как следствие увеличение поверхности сорбции приводит к росту поглотительной способности. Неф-теемкость образцов в виде крошки выше. Поэтому для использования сорбента в натурных условиях можно рекомендовать следующую рецептуру: ППУ : ШГ= 60-55 : 4045 % мас. Форма сорбента - крошка с условным диаметром 5 мм. При этом, нефтеем-кость нетонущего сорбента составляет в условиях тонкой пленки нефти на поверхности воды от 5 до 7,5 г/г., а чистой нефти 5-8 г/г. Получение сорбента возможно в двух вари-
антах: в стационарных условиях и на мобильных установках в режиме чрезвычайных ситуаций, как в виде матов или бонов, так и в виде крошки, что предпочтительнее. Само производство сорбента возможно непосредственно на месте аварии и занимает не более 2-10 минут.
Рис. 3. Процесс поглощения нефти с водной поверхности: 1- чистая вода; 2 - пленка нефти на поверхности воды; 3 - 15 минут поглощения; 4 - 1 час поглощения
Рис. 4. Мобильный комплекс модульного типа
Мобильный комплекс модульного типа - самостоятельный передвижной завод с автономной системой обслуживания. Он предназначен для производства сорбента в форме плит, гранул, матов, кругов, бонов, подушек, что позволяет осуществлять немедленные и эффективные действия, и гарантирует сбор даже в сложных погодных условиях. Мобильный комплекс представляет собой автомобили с прицепами, на которых установлено технологическое оборудование и установки, позволяющие в непосредственной близости от места разлива нефти или нефтепродуктов оперативно изготовить необходимое количество сорбента вследствие того, что время получения поглотителя занимает не более 2-10 минут, а объем получаемого материала в 10-15 раз больше объема исходных составляющих. В состав мобильного комплекса входят (рис. 4): бытовой модуль; технологический модуль подготовки сырья; модуль энергоснабжения; модуль
производства сорбента; переносной модуль производства сорбента; модуль изготовления пластин, матов, бонов, гранул; модуль регенерации; модуль для сбора отходов сорбента; модуль для перевозки нефти и нефтепродуктов.
Бытовой модуль предназначен для автономного обслуживания рабочего персонала, комплекса и состоит из гардеробной, пищевого узла и санитарно-гигиенического блока.
Технологический модуль обеспечивает подготовку и подачу сырьевых компонентов в модуль производства сорбента и состоит из следующих основных узлов: холодильного и термостатирующего агрегатов; склада сырья из емкостей с компонентами для производства сорбента; насосного узла для подачи компонентов в модуль производства сорбента; кондиционера и вентилятора.
Модуль энергоснабжения обеспечивает генерацию, подачу и коммутацию электропитания и сжатого воздуха и включает в себя: электрогенераторную систему, мощностью до 25 кВт, напряжение 380 В/50Гц; силовой шкаф с коммутационными элементами для подключения вентиляции, освещения, компрессора, холодильного агрегата, смесительно-заливочной установки для получения сорбента, оборудования для резки блоков сорбента; воздушный компрессор с производительностью 0,4-1 м /мин, давлением 8-10 Бар; узел подготовки сжатого воздуха в составе: фильтры, конденсато-отводчики воды, отделитель масла и воды, адсорбционные осушители, ресивер.
Модуль производства сорбента включает в себя:
- смесительно-дозирующую установку со следующими техническими характеристиками: количество дозируемых компонентов 2-3; соотношение дозируемых компонентов от 3:1 до 1:3; производительность, г/сек 60-200; установленная мощность, кВт, не более 7; масса, кг, не более 300.
- технологическое оборудование: емкости с перемешивающим устройством, запорная арматура, трубопроводы, насосы и так далее;
- формующее оборудование: непрерывный конвейер, датчики, манипуляторы.
Переносной модуль включает в себя переносную заплечную установку производства сорбента весом до 15 кг для сбора разливов в труднодоступных местах и малую передвижную установку ручного управления весом до 50 кг с той же целью.
Модуль производства пластин, матов, бонов и гранул включает в себя устройство резки сорбента на пластины, измельчитель-гранулятор, упаковочную линию и так далее.
Модуль регенерации предназначен для регенерации и очистки собранных нефти и нефтепродуктов и включает в себя центрифугу, отжимные вальцы, пресса, разделительные колонки.
Модуль для сбора отходов сорбента предназначен для складирования и временного хранения регенерированных отходов сорбента и представляет собой вентилируемый металлический контейнер.
Модуль для перевозки нефти и нефтепродуктов предназначен для сбора и последующей транспортировки, регенерируемых нефти и нефтепродуктов и представляет собой автоцистерну для перевозки нефти и нефтепродуктов.
Отдельные модули мобильного комплекса могут трансформироваться в стационарные, такие как модули производства пластин, матов, бонов и гранул, сборов отходов сорбента, регенерации и очитки собранных нефти и нефтепродуктов и тому подобное.
Список литературы
1. Самойлов, Н.А. Сорбционный метод ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов / Н.А. Самойлов [и др.] - М.: Химия, 2001. - 189 с.
2. Роев, Г.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов / Г.А. Роев. - М.: Недра, 1987. - 224 с.
