WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Да разработка новых сорбентов и адгезионных нефтесборщиков для сбора аварийных разливов углеводородов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Консейсао Аугусто Агостино да

РАЗРАБОТКА НОВЫХ СОРБЕНТОВ И АДГЕЗИОННЫХ НЕФТЕСБОРЩИКОВ ДЛЯ СБОРА АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ УГЛЕВОДОРОДОВ

Специальность 03.00.16 – “Экология”

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

УФА 2008

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Самойлов Наум Александрович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Васильев Андрей Васильевич

доктор технических наук, профессор

Красногорская Наталья Николаевна

доктор технических наук,

старший научный сотрудник

Минигазимов Наил Султанович

Ведущая организация ГУП “Научно-исследовательский институт

безопасности жизнедеятельности

Республики Башкортостан”

Защита состоится “15” октября 2008 года в 1400 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертации Д 212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа. Ул. Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан “___” июля 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета К.Г. Абдульминев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Ликвидация аварийных разливов нефти, нефтепродуктов и органических веществ на почве и воде относится к наиболее проблемным задачам охраны окружающей среды.

Из различных источников в Мировой океан ежегодно поступает до 10 млн тонн нефти и ее производных (1 тонна нефти, растекаясь по поверхности воды, образует пленку толщиной от микрометров до 2 см и площадью около 12 км2).

В России основная масса нефти добывается в Сибири (в Тюменской, Томской и Иркутской областях), по трубопроводам нефть перекачивается в различные уголки страны, страны ближнего и дальнего зарубежья. Эти трубопроводы проходят под землей и под водой. Часто, особенно в воде, в трубах в результате коррозии появляются трещины, через которые нефть начинает просачиваться наружу. За 2002 – 2004 гг. на нефте- и продуктопроводах России было зарегистрировано 65 случаев значительных аварий. При этом происходит попадание углеводородов в почву, что влечет за собой ущерб для растительного и животного мира, водных объектов. В результате аварийных разливов теряется до 1 млн тонн нефти в год. В связи с возра­станием аварийности систем трубопроводного, железнодо­рожного и автомобильного транспорта нефти и нефтепродук­тов и обострением проблемы охраны окружающей среды в пе­речень чрезвычайных ситуаций входит и ликвидация аварий­ных разливов нефти. Одним из путей решения этой задачи является сбор тонких слоев разлитой нефти и нефтепродук­тов с поверхности воды и почвы при помощи сорбентов. Ана­лиз технических условий сбора нефти и нефтепродуктов и физико-химических закономерностей сорбции, многочисленные литературные данные по исследованию свойств различных сорбентов позво­лили сформулировать комплекс основных требований к оп­тимальному сорбенту для сбора нефти и нефтепродуктов: гидрофобность, олеофиность, доступность и низкая стоимость.

Для ликвидации особенно опасных c экологических позиций разливов тонких слоев нефти, нефтепродуктов и органических веществ на поверхности воды преимущественно используют сорбенты. Существует большое количество разнообразных сорбентов растительного и промышленного происхождения, однако при этом специализированные высокоэффективные промышленные сорбенты, такие как поролон, синтепон, карбамидформальдегидная смола, весьма дороги, а дешевые растительные отходы (солома, шелуха гречихи, опилки, торф и др.) имеют низкую поглощающую способность, кроме того, многие из сорбентов гидрофильны и не могут эффективно использоваться для сбора органических веществ с поверхности воды.

Методы ликвидации аварийных разливов основаны на механических, физико-химических и биологических способах воздействия на разлив.

Физико-химические методы включают в себя диспергиро­вание, гелеобразование, сорбцию, адгезию и другие способы выделения нефтяной фазы и широко применяются как само­стоятельно, так и в сочетании с другими способами.

Таким образом, разработка эффективных методов ликвидации аварийных разливов органических веществ является актуальной задачей.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является формирование оценки экологической ситуации на месте разлива нефти, нефтепродуктов и органических веществ и поиск дешевых сорбентов и материалов, необходимых для разработки нефтесобирающих элементов нефтесборщиков адгезионного и сорбционного типа, которые могут быть установлены как на отечественные, так и на импортные конструкции.

Для решения этой задачи было необходимо:

– исследовать с позиции оценки экологической ситуации некоторые особенности испарения разлитых нефти и нефтепродуктов в окружающую среду;

– исследовать адгезию нефти и воды на поверхности различных материалов, используемых в конструкциях нефтесобирающих элементов нефтесборщиков;

– выполнить сопоставительный анализ работы нефтесобирающих элементов импортных и российских нефтесборщиков;



– разработать новые высокоэффективные и дешевые сорбенты;

– исследовать максимальное количество нефтепоглощения и водопоглощения сорбентами “DULROMABSORB”, “GAbsorb-1” и “GAbsorb-2” и аналогичные характеристики при реальных условиях сорбции;

– выполнить сопоставительный анализ свойств различных сорбентов при сорбции нефтепродуктов с поверхности воды и почвы.

– оценить возможность использования почвы после ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов для выращивания культурных растений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

  1. Разработаны три новых вида волокнистых универсальных олеофильных и гидрофобных сорбентов “DULROMABSORB”, “GAbsorb-1” и “GAbsorb-2” для ликвидации аварийных разливов широкого спектра нефтепродуктов от индивидуальных углеводородов до нефтей на базе плодов дерева “SUMAUMA”.
  2. Доказано, что гидрофобность разработанных волокнистых сорбентов определяется наличием на их поверхности пленки растительного масла; впервые определен качественный и количественный состав масла, состоящего, в основном, из глицеридов олеиновой, линолевой и пальмитиновой жирных кислот.
  3. Показано, что поглощение органических веществ волокнистыми сорбентами описывает физика капиллярных явлений, дана оценка пространственных структурных характеристик слоя сорбента “DULROMABSORB”.
  4. Сформирован банк данных по параметрам сорбционного сбора с поверхности воды и почвы разлитых нефти, нефтепродуктов и органических веществ сорбентами “DULROMABSORB”, “GAbsorb-1” и “GAbsorb-2”.
  5. Определены сорбционные характеристики и обоснованы размеры нефтесобирающих матов с оболочками из нефтепроницаемых материалов, заполненных сорбентом “DULROMABSORB”.
  6. Получены эмпирические уравнения кинетики испарения ряда нефтей и нефтепродуктов при аварийных разливах с учетом скорости ветра для оценки состояния разлива перед его ликвидацией.
  7. Изучено влияние основных технологических и конструктивных параметров на интенсивность адгезионного сбора нефти дисковыми и барабанными нефтесборщиками; показано, что зависимость производительности адгезионных нефтесборщиков барабанного типа от числа оборотов носит экстремальный характер, а от толщины собираемого слоя от числа оборотов носит асимптотической характер.
  8. Предложены технологии обработки почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, сорбентом “DULROMABSORB”.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕНОСТЬ

1. Получены опытные данные, характеризующие испаряемость нефти и нефтепродуктов, которые позволяют оценить мощность разлива к моменту его сбора.

2. Выполнен сопоставительный анализ различных материалов для изготовления отечественных рабочих элементов нефтесборщиков барабанного типа и нефтесборщиков сорбционного типа.

3. Разработано три вида новых высокоэффективных и дешевых сорбентов на основе плодов дерева SUMAUMA, собирающих обширный спектр нефтепродуктов в широком диапазоне температур.

4. Получены данные, необходимые для использования сорбента “DULROMABSORB” в дисперсном состоянии, в матах, салфетках и боновых ограждениях.

5. Предложен процесс очистки объема загрязненной нефтепродуктами почвы сорбентом “DULROMABSORB”.

6. Выполнен количественный анализ всхожести растений и динамики их роста при рекультивация черноземной почвы после осушки объема почвы от нефтезагрязнения.

7. Проанализирована потребность в сорбентах, матах, адгезионных и адсорбционных нефтесборщиках для ликвидации конкретных мощностей аварийных разливов нефти.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на конференциях:

– III Всеукраiнськой науково – методичной конференцiи iз мiжнародным участю “Екологiя та iнженерiя. Стан, наслiдки, шляхи створения екологiчно чистих технолоiй” (Днiпродзержинськ, 2000);

– II Международном симпозиуме “Наука и технология углеводородных дисперсных систем” (Уфа, 2000);

– 4-й Международной научно-практической конференции “Высокие технологии в экологии” (Воронеж, 2001);

– Международной технической конференции “На пути к устойчивому развитию регионов. Проблемы экологии” (Уфа, 2001);

– II международной научной конференции “Качество– стратегия XXI в.” (Томск, 2000);

– II Международной научной конференции “Теория и практика массообменных процессов химической технологии” (Уфа, 2001);

– V Международной экологической конференции студентов и молодых ученых “Экологическая безопасность и устойчивое развитие” (Москва, 2001);

– конференции “Промышленность. Экология. Безопасность” (Уфа, 2005);

– IV Международной научно-практической конференции “Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России” (Пенза, 2006);

– Международной конференции “Перспективы развития химической переработки горючих иcкопаемых” (Санкт-Петербург, 2006);

– Третьей Всероссийской научной конференции “Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)” (Уфа, 2006);

–XIV Международной конференции–выставке “Нефтегазопереработка и нефтехимия” (Уфа, 2006);

– V Международной научно-практической конференции “Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России” (Пенза, 2006);

– II Международной научно-практической конференции “Экологические проблемы современности” (Пенза, 2006);





– XI Международной научно-практической конференции “Экология и жизнь” (Пенза, 2006);

– конференции “Экология человека: факторы риска, экологической безопасности и управления рисками” (Пенза, 2007);

– Международной научно-технической конференции “Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов” ЕLPIT 2007 (Тольятти, 2007);

– Четвертой Международной научно-практической конференции “Гуманитарные и естественно-научные факторы решения экологических проблем и устойчивого развития” (Новомосковск, 2007);

– IV Всероссийской научно-практической конференции “Нефтегазовые и химические технологии” (Самара, 2007);

– VII Всероссийской научно-практической конференции “Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание” (Пенза, 2007);

– II Международной научно-технической конференции “Аналитические и численные методы моделирования естественно-научных и социальных проблем” (Пенза, 2007).

–VII Конгрессе “Нефтегазопераработка и нефтехимия – 2007” (Уфа, 2007).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 58 печатных работ, в том числе 1 монография, 31 статьей и тезисы 26 докладов.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, восьми глав, основных выводов, списка литературы и трех приложений. Работа изложена на 336 странице, включает 75 рисунков, 111 таблиц; список литературы из 257 наименований,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведен краткий анализ состояния проблемы и сформулированы цели исследования.

В первой главе приведено описание объектов, методов исследования и лабораторных установок. Объектами исследования были выбраны арланская, сибирская, туймазинская нефти, бензин, дизельное топливо, моторное масло “NOVOIL”, н-гептан, н-октан, н-нонан, ундекан, бензол, бутанол-1, изопропиловый спирт, изопропилбензол, толуол, анилин, ряд растительных масел. Приведены основные характеристики нефти, нефтепродуктов, органических веществ, масел и сорбентов “DULROMABSORB”, “GAbsorb-1” и “GAbsorb-2”. Кратко рассмотрены лабораторное оборудование и методы анализа.

Во второй главе рассмотрен процесс испарения нефти и нефтепродуктов в воздух при скорости движения воздуха в пределах от 0 до 5 м/с.

При испарении нефти и нефтепродуктов из открытых сосудов при

15-16 оС испаряемость их за 2 месяца составляет 8 – 15 % при толщине слоя нефти в разливе 100 мм. Уменьшение толщины слоя до 10 мм существенно ускоряет процесс испарения, и двухмесячный порог испарения на уровне 14 – 15% для нефтяных разливов большой толщины уменьшается для тонких слоев до трех суток, при этом стабилизация потерь в тонком слое нефти наблюдается только после 20 суток испарения.

Испарение нефти и нефтепродуктов при обдуве их поверхности воздухом при скорости 5м/с и температуре 20–22 оС существенно интенсифицируется: испарение за 1 час при средней скорости ветра 5м/с эквивалентно суточному испарению при безветренных условиях.

При наличии легкого ветра от исходной массы разлитых продуктов испаряется за сутки до стабилизации системы: нефти до 20 – 22%, дизельного топлива – более 35%, разлитый бензин испаряется практический полностью за 3 часа (табл.1). Испарение нефти и нефтепродуктов наиболее интенсивно происходит в течение первых 10 часов.

Таблица 1

Интегральное количество испаряющихся нефтепродуктов, %

Продукт Скорость воздуха, м/с Испаряемость, %, за время испарения
1 час 5 часов 10 часов
Арланская нефть 0 0,4 2 5 3,9 4,5 4,8 6,3 6,7 8,8 9,3 10,2 17,6 11,0 11,8 13,9
Туймазинская нефть 0 0,4 2 5 6,1 8,8 9,5 12,5 11,8 12,9 14,5 17,5 17,3 15,3 16,7 19,9
Бензин (АВТ) 0 0,4 2 5 31,2 51,4 70,3 91,2 81,2 95,5 98,2 98,8 92,4 98,3 98,2 98,8
Дизельное топливо (зимнее) 0 0,4 2 5 - 0,6 1,6 2,7 2,0 3,1 6,3 12,2 8,4 5,9 9,6 17,2


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.