Utylizacja emulsji wodno-naftowej

Szyby ropy naftowej znajdujące się w okolicach Lwowa były w większości zawodnione, czyli takie, do których przenikały wody zaskórne, stanowiące roztwór soli mineralnych, wypłukiwanych ze złoża. Z tego powodu w szybach naftowych pod stosunkowo płyt-ką warstwą ropy znajdowała się solanka, co bardzo utrudniało eks-ploatację. Wraz z ropą wydobywała się duża ilość naturalnej emul-sji, powstającej w wyniku mieszania się ropy z solanką. Emulsja zawierała 40–60% solanki i nie nadawała się do zwykłej przeróbki w rafineriach, gdyż zakłócała proces destylacji, a wydzielające się sole niszczyły urządzenia, zwłaszcza ściany kotłów. Naturalne emulsje wodne ropy stanowiły więc uciążliwy materiał odpadowy.

Ilość zemulgowanego materiału odpadowego powiększały jesz-cze sztuczne emulsje ropne. Tworzyły się one w trakcie rafinacji ropy, szczególnie podczas oddzielania wrzących w wyższych

tem-peraturach frakcji olejowych. Podczas destylacji gorąca para wod-na przedostawała się zwykle do wnętrza zbiorników poprzez nie-szczelności rur podgrzewaczy. Dalszym źródłem sztucznej emulsji były oleje smarowe, stosowane w dużych ilościach w maszynach i turbinach parowych, gdzie w atmosferze utworzonej przez drob-niutką zawiesinę gorącej pary wodnej bardzo szybko ulegały emul-gowaniu i przez to musiały być często wymieniane.

W rezultacie tysiące ton emulsji wodno-naftowej jako odpa-dy produkcyjne odprowadzano do rzek. W niedługim czasie woodpa-dy rzeczne Zagłębia Borysławskiego były tak zanieczyszczone, że problemem tym zmuszony był zająć się rząd austriacki. Na rzece Łoszeni, do której trafiało najwięcej wagonów emulsji, wybudo-wano dwie „łapaczki”, czyli specjalnie utworzone zbiorniki, zdol-ne pomieścić wielkie ilości tych zanieczyszczeń. Coroczzdol-ne wylewy rzek opróżniały te łapaczki, niosąc ich zawartość na pola i robiąc miejsce w zbiornikach na nowe porcje emulsyjnych odpadów.

Duże straty ropy naftowej, a także zanieczyszczenie środowi-ska skłaniały ku poszukiwaniu sposobów lepszego rozwiązania tej kwestii. Ignacemu Mościckiemu, przywykłemu do szwajcarskiej gospodarności, trudno było pogodzić się z takim marnotrawstwem surowców, wody i gleby. Jednakże inicjatywa zajęcia się w Metanie tym tematem nie wyszła od niego, a od miejscowych przemysłow-ców. Było to jedno z pierwszych zamówień złożonych Spółce.

Znane wówczas metody regeneracji ropnych emulsji natural-nych i sztucznatural-nych były kosztowne i mało skuteczne. Próbowano osuszać emulsje poprzez ogrzewanie wężownicami wypełnionymi gorącą parą wodną albo poprzez wprowadzanie domieszek sub-stancji silnie higroskopijnych. Innym sposobem było wytrącanie wody za pomocą piasku lub opiłek metalowych. Stosowana nie-kiedy metoda Cottrella polegała na umieszczaniu emulsji w silnym polu elektrostatycznym, skutkiem czego cząstki zawiesiny wodnej ulegały asocjacji tworząc większe, łatwiej dające się oddzielić sku-piska.

Nie bez pewnej chełpliwości napisał później Mościcki w Auto-biografii, że zadanie rozdzielania wody od ropy rozwiązał na

grun-VIII. Gdy wojna dyktowała warunki

cie teorii w ciągu 10 minut, w drodze z Instytutu do domu. „Było ono dla mnie tak łatwe, jak sprawa szyb nie pocących się w po-czątkach mego pobytu w Szwajcarii, albo zaradzenie zawilgoceniu szyby wystawowej w magazynie londyńskim. Moje teoretyczne rozwiązanie zostało już na drugi dzień potwierdzone laboratoryj-nie przez dr Klinga”.

Mościcki i Kling zgodnie uważali, że na przeszkodzie łatwemu rozdziałowi faz stoi wysoki współczynnik lepkości obu cieczy oraz napięcie powierzchniowe. Aby zmniejszyć wartość tych parame-trów, należało ogrzewać emulsję pod wysokim ciśnieniem, co po-zwalało na podniesienie temperatury układu powyżej 100°C. Aby się o tym praktycznie przekonać, przystąpili do eksperymentów na próbkach emulsji sztucznej ze zbiorników Miejskich Zakładów Elektrycznych we Lwowie oraz emulsji naturalnej, zawierającej 56% solanki, pochodzącej z pobliskiego szybu naftowego Mamcia w Borysławiu.

Emulsja ogrzewana była w zamkniętym naczyniu pod ciśnie-niem powyżej dwóch atmosfer (około 3000 hP), a następnie ozię-biana pod tym samym ciśnieniem do temperatury poniżej punk-tu wrzenia. W tych warunkach następowało szybkie oddzielanie się czystej ropy od

solan-ki. Metoda sprawdzała się również wobec emulsji o niskiej zawartości ropy.

Udowodniono to doświad-czalnie na przykładzie próbki z szybu Ropienka, zawierającej aż około 70%

solanki. Efektem tych ba-dań był patent zatytułowa-ny: Metoda oddzielania wody lub roztworów wodnych z emulsji oleju skalnego i innych emulsji olejowych, przyznany w 1917 r.

Borysław – wieże wiertnicze w zagłębiu naftowym.

Archiwum Marii i Ignacego Mościckich na Jasnej Górze, sygn. 4017, 4, k.122

Mościcki wraz ze współpracownikami ulep-szał metodę rozdzielania emulsji, rozszerzając zakres jej zastosowań, poprawiając ekonomikę i płynność pracy urządzeń. Ulepszenie, polega-jące na wprowadzeniu obojętnego gazu w celu zapewnienia wysokiego ciśnienia w trakcie stu-dzenia rozdzielanych frakcji, stało się podsta-wą drugiego patentu, opracowanego wspólnie z Kazimierzem Klingiem. Metodę tę wypróbo-wano doświadczalnie przeprowadzając regene-rację zużytych olejów smarowych. Zużyte oleje zawierały zanieczyszczenia w postaci wody, szla-mu i substancji asfaltowych, tworzących się w czasie ruchu maszyn.

Zużyte oleje smarowe starano się wówczas regenerować nie tylko z uwagi na ochronę śro-dowiska, ale przede wszystkim, dlatego że ich cena była stosunkowo wysoka. Stosowane przy tym sposoby regeneracji polegały najczęściej na przesączaniu przez filtr bawełniany, co wprawdzie pozwalało na wyeliminowanie cząstek asfaltowych i innych zanieczyszczeń, ale było bezskuteczne wobec domieszek wody. Z tego powodu prze-sącz uzyskiwany po filtracji zawierał jeszcze na ogół ponad 45%

wody, co znacznie ograniczało jego stosowanie.

W proponowanej przez Mościckiego i Klinga metodzie olej poddawany regeneracji ogrzewano w zamkniętym naczyniu pod ciśnieniem sprężonego, gorącego powietrza, wprowadzonego po-nad ciecz. Pozwalało to utrzymywać podwyższone ciśnienie nawet podczas opróżniania aparatu. Po zakończeniu procesu odbierało się najpierw fazę wodną, potem szlam, warstwę oleju z zawiesiną sub-stancji asfaltowych, a na końcu nadający się doskonale do użytku, czysty olej smarowy. Ten sposób rozdzielania emulsji przyjął się pod nazwą metody periodycznej lub metody metanowej, zaś wniosek patentowy nosił tytuł: Metoda oczyszczania oleju skalnego, olejów mi-neralnych, olejów ze smoły pogazowej lub t. p.

VIII. Gdy wojna dyktowała warunki

Szczegółowe omówienie metody ciśnienio-wej (periodycznej i ciągłej) ze wszystkimi jej za-letami i wadami, a także doniesienia o dalszych pracach racjonalizatorskich w tym kierunku, prowadzonych w Instytucie Badań Nauko-wych i Technicznych, ukazało się w artykule I. Mościckiego i K. Klinga, zamieszczonym w „Przemyśle Chemicznym”.

Przeróbkę emulsji naturalnej z kopalni Fe-licja Renata w Tustanowicach metodą ciśnie-niową podjęła lwowska firma Gaz Ziemny.

Praktyczne wprowadzenie metody na dużą skalę zapoczątkowała w Drohobyczu rządowa Fabryka Olejów Mineralnych w celu utylizacji emulsji ropnej zgromadzonej w rzekach, uzy-skując z tych zanieczyszczeń około 800 ton wysokogatunkowej ropy rocznie z łapaczek na Łoszeni i Tyśmienicy. W proces odzysku ropy

z emulsji włączyła się również firma Gazolina. Do oczyszczania rzek galicyjskich przyczyniły się przy okazji drobne prywatne przedsię-biorstwa piracko wykorzystujące metodę ciśnieniową.

Licencję ciśnieniowej metody rozdzielania emulsji ropnych zakupiło Karpackie Towarzystwo Naftowe i podjęło w swoich warsztatach w Gliniku Mariampolskim produkcję urządzeń do jej stosowania. Urządzenia te pod nazwą metany zakupiło wiele firm zajmujących się przemysłem naftowym, między innymi Nafta, Fanto, Dąbrowa, Gartenberg & Schreier oraz Naftowy Przemysł Mało-polski. Po niewielkiej modyfikacji metany nadawały się również do regeneracji zużytych olejów smarowych.

Zyski licencyjne ze wszystkich patentów czerpała Spółka Me-tan. Spółka ta zajęła się opracowaniem prostego w użyciu regene-ratora zużytych olejów smarowych. Odpowiedni wniosek patento-wy zgłoszony został już po wojnie, w 1925 roku, przez instytucję noszącą nazwę: Chemiczny Instytut Badawczy. Licencję aparatury regeneracyjnej zakupiła firma L. Zieleniewski w Krakowie.