Термин олеофильность характеризует способность веществ или образуемых ими тел к межмолекулярному взаимодействию. Сильное взаимное притяжение молекул вещества и контактирующих с ним углеводородов, приводит к потере веществом способности смачиваться водой и впитывать воду в поры гранул, а также к активному впитыванию нефти и нефтепродуктов с поверхности и из объёма воды.
Такими материалами являются эластичные пластмассы на основе полиуретана, полипропиленовые волокно, текстильные, шерстяные и бумажные ленты, пропитанные специальным составом, алюминиевые сплавы.
Принцип работы устройств олеофильного типа используется свойство нефти налипать на олеофильный материал. Далее материал с налипшей нефтью либо пропускается через систему отжимающих валков, либо нефть удаляется с поверхности материала скребками. Нефть с незначительным обводнением стекает в сборник.
Устройства олеофильного типа могут быть выполнены в виде:
– дискретных элементов,
– полипропиленового троса,
– щеточных устройств,
– непрерывной ленты,
– конвейерные,
– вращающихся барабанов,
– вращающихся дисков.
Олеофильные устройства могут применяться как стационарного, так и буксируемого типов.
К преимуществам олеофильных устройств можно отнести то, что при сборе достигается малая обводненность собираемой нефти или нефтепродукта, благодаря чему не требуются отстойные емкости и сепараторы. Наиболее эффективны при сборе свежепролитой нефти со значительной толщиной слоя, локализованного бонами. Могут производить сбор нефти при относительно высокой скорости передвижения (4–7 км/час).
Недостатками являются: невозможность активного подтягивания слоя нефти из отдаленных участков; ограниченные возможности сбора на волнении (до 1,5 м.); резкое снижение производительности при сборе как маловязкой нефти (дизельное топливо), а так же тонких пленок; небольшая ширина обрабатываемого участка водоема, которая, однако, может быть увеличена путем присоединения бонов.
Производительность работы таких устройств определяется толщиной нефтяной пленки, налипающей на единицу длины устройства (диска, барабана или ленты и т.д.), и скоростью их вращения.
Рассмотрим подробнее наиболее распространенные типы олеофильных устройств.
Тросовые скиммеры
Принципиальная схема такого нефтесборного устройства приведена на рис. 4.1.
Нефтесобирающий элемент, называемый трос-шваброй, состоит из прочного жгута (каната) с вплетенными в него прядями синтетического волокна. Коэффициент сбора нефти составляет около 90%.
|
Рис. 4.1. Тросовый скиммер
Принцип действия тросового скиммера простой. Бесконечная трос-швабра протягивается через валки, которые передвигают ее и одновременно отжимают впитавшую нефть. Трос-швабра, обладающая плавучестью, перемещается по поверхности воды, с определенной скоростью впитывая нефть, которая непрерывно отжимается и сливается в поддон, откуда ее перекачивают насосом в сборную емкость.
В зависимости от типоразмеров и назначения устройств применяют различные системы валков от простейшей двухвалковой до систем из 10 валков. Наружный диаметр трос-швабры (D) составляет от 100 до 450 мм, а длина – до 600 м.
Главными требованиями, предъявляемыми к нефтесорбирующим материалам из которых выполнена трос-швабра являются: безвредность для окружающей среды; нефтеемкость (количество поглощенного нефтепродукта на единицу веса трос-швабры); плавучесть (в исходном и насыщенном состоянии); гидрофобность (она не должна впитывать воду); возможность регенерации и повторного использования. Нефтеемкость современных материалов составляет 25 кг и более нефтепродукта на 1 кг веса собирающего материала.
Устройство устанавливают на самоходных портовых нефтесборщиках. Особенно эффективно в узких местах, где движущая трос-швабра способна перекрыть канал.
Ленточные скиммеры
Ленточные скиммеры по конструкции аналогичны тросовым. Принцип работы скиммера основан на налипании нефтепродуктов на ленту, плавающей на загрязненной водной поверхности и последующим отжимом ее двумя вращающими валами, смонтированными на раме скиммера. Устанавливаются на самоходные плавсредства. Рабочий орган выполнен в виде непрерывной ленты. Предназначены для сбора жидкой нефти (нефтепродуктов) с поверхности рек со скоростью течения не более 1 м/с. При сборе высоковязких нефтепродуктов, таких как мазуты, необходимо их приведение в жидкотекучее состояние, степень которого устанавливается практически, исходя из марки мазута, температуры окружающей среды и т.д. (например, разогрев паром). Эффективно применение скиммера при очистке прудов-накопителей, на мелководье, в местах, покрытых водной растительностью. Способны работать в диапазоне температур от –10°С до +40°С.
Производительность тросовых и ленточных устройств рассчитывается по выражению
Q = qv, т/ч,
| где | q | – | масса нефти, собираемой одним погонным метром устройства т/м (определяется свойствами используемого материала, для ленточных и тросовых скиммеров составляет около 0,003 т/м), |
| v | – | скорость перемещения нефтесобирающего элемента устройства, м/ч (0,052м/с). |
Время наполнения приемного отсека нефтепродуктом рассчитываем по формуле (ч)
T = Vρ/Q,
| где | V | – | объем нефтесборного отсека (м3); |
| ρ | – | плотность собираемого нефтепродукта т/ м3. |
В табл. 4.2 приведены характеристики отечественного скиммера СЛ-0,5, общий вид которого дан на рис. 4.2.
Таблица 4.2
