Плавающий механизированный нефтесборщик сорбционного типа

Одной из актуальных проблем ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов является сбор тонких слоев разлитой нефти и нефтепродуктов с поверхности воды и почвы при помощи сорбентов [1].

На кафедре нефтехимии и химической технологии Уфимского государственного нефтяного технического университета (УГНТУ) совместно с ОАО «Северо-3а-падные магистральные нефтепроводы» в течение 1995 — 1998 гг. разработан комплекс методов ликвидации разливов нефти (нефтепродуктов) на поверхности воды и почвы с использованием сорбентов-поглотителей как в дисперсной форме, так и в виде наполнителей проницаемых оболочек в форме матов или боновых ограждений [2,3]. Наиболее технологично и существенно снижает затраты ручного труда при ликвидации разливов нефти использование сорбента, заключенного в проницаемые оболочки, в конструкциях плавающих механизированных нефтесборщиков. Последние обеспечивают в пределах компактной конструкции поглощение с поверхности воды разлитой нефти, отжим ее из поглощающих оболочек и отвод собранной нефти в сборник [4]. Базовая конструкция нефтесборщика представляет собой раму на поплавках. На ней размещаются рабочий элемент в виде барабана с внешней нефтепоглощающей оболочкой с приводом от электродвигателя и отжимное устройство с регулируемым усилием отжима нефти из нефтепоглощающей оболочки и сборником отжатой нефти, в котором имеется насос для откачки собранного продукта Разработаны конструкции с различными устройствами для размещения поглощающих оболочек и отжима, защищенные патентами РФ на изобретения.

В процессе исследования моделей нефтесборщика были получены стохастические математические модели процесса нефтесбора регрессионного типа, основанные на ортогональных композиционных матрицах планирования эксперимента второго порядка. Модели представляют собой системы 10 уравнений, описывающих зависимость 10 основных факторов процесса нефтесбора от угловой скорости вращения барабана, толщины поглощающей оболочки, толщины и вязкости слоя собираемого нефтепродукта. Выявлено, что производительность нефтесборщика в зависимости от вязкости собираемого продукта имеет экстремальный характер, при этом по мере роста вязкости производительность вначале уменьшается из-за ухудшения поглощающей оболочки.

В ходе лабораторных исследований были испытаны некоторые конструкции нефтепоглащающих оболочек с использованием различных поглотителей.

Особое внимание уделялось поглотителям с высокой олеофильностью и гидрофобностью, обеспечивающими возможность отжима собранной нефти. Некоторые поглотители, например синтепон, при высокой нефтепоглощении являются неселективные и мало пригодны для решения задач сбора нефти. Селективные поглотители в дисперсной форме, такие как «СИНТАП-ЭКС», отходы ватного производства, «Лессорб», «Пит Сорб» затрудительно использовать при изготовлении однородной нефтепоглощающей оболочки. В связи с этим предложена констукция многослойной нефтепоглощающей оболочки, которая представляет собой 3−4 прошитых слоя промышленного полотна ватина, покрытого сверху и снизу прочным крупноячееным капроновым полотном. Для повышения поглощающей способности оболочки в центральной части констукции между слоями ватина можно поместить слой синтепона. При этом гидрофобный ватин предохраняет синтепон от попадания на него воды. Испытания на моделях показали, что для эффективной работы нефтесборщика большое значение имеет не только поглощающая способность применяемого в оболочке сорбента, но и усилие, развиваемое в отжимном устройстве.

При испытаниях в стационарных условиях в УГНТУ опытного однобарабанного нефтесборщика стационарного типа со сплошным отжимным роликом и с оболочкой из четырехслойного ватина массой 565 г, защищенного капроновой сеткой, система проработала без повреждения 110ч, выдержав более 33 000 циклов отжима и собрав в режиме циркуляции более 12 т нефти. Это соответствует интегральной производительности поглотителя более 21 000кг/кг сорбента. Данный образец был успешно испытан на стенде в ОАО «Северо-Западные магистральные нефтепроводы» .