Сепаратор для очистки судовых нефтесодержащих вод от нефтепродуктов

 

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод от нефтепродуктов на судах и буровых платформах. Целью изобретения является повышение качества очистки нефтесодержащик вод от нефтепродуктов за счет предотвращения заноса загрузки механическими примесями. Сепаратор состоит из корпуса 1, имекщего дно 2 и крышку 3. Б корпусе выполнен отстойник 11 и фильтр, образованный концентрично установленными цилиндрическими перегородками 8 и 10. Фильтр разделен перегородкой 9 на полости 13 и 14, в которых размещена коалесцируннцая загрузка . Между отстойником 11 и центральной полостью 15 размещен завихритель 21 потока со сборником (С) 22. механических примесей. Вьюод очищенной воды осуществляется по патрубкам 6. Вода, содержащая нефтепродукты и мехпримеси, в процессе движения по отстойнику 11 освобождается от крупнодисперсной части нефтепродукта . Завихритель 21 обеспечивает создание в потоке центробежной силы, под действием которой из потока выделяются мехпримеси и обеспечивается дополнительная коалесценция нефтепродукта . Выделенные мехпримеси оседают в С 22. Укрупнение мелкодисперсного нефтепродукта обеспечивается коалесцирующими насадками в полостях 13 и 14. 2 3.п. ф-лы, 2 ил. с ел Од 4 4 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l7. В»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4185527/23-26 (22) 22.01.87 (46) 15.08.88. Бкл. N - 30 (72) В.И.Белявский, В.В.Бугаенко и Ю.Д.Шевченко (53) 629.543.2 (088.8) (56) Миронов Е.А. Закачка сточных вод нефтяных месторождений в продуктивные и поглощающие горизонты. M.:

Недра, 1976, с. 104-105, фиг. 33, 34.

Авторское свидетельство СССР

В 1204231, кл. С 02 Р 1/00., 1984. (54) СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СУДОВЫХ

НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ (57) Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод от нефтепродуктов на судах и буровых платформах.

Целью изобретения является повышение качества очистки нефтесодержащих вод от нефтепродуктов за счет предотвращения заноса загрузки механическими примесями. Сепаратор состоит из корпуса 1, имеющего дно 2 и крышку 3. й11 4 С 02 F 1/40, В 01 D 17/022, В корпусе выполнен отстойник 11 и фильтр, образованный концентрично установленными цилиндрическими перегородками 8 и 10. Фильтр разделен перегородкой 9 на полости 13 и 14, в которых размещена коалесцирующая загрузка. Между отстойником 11 и центральной полостью 15 размещен завих ритель 21 поток- со сборником (С)

22. механических примесей. Вывод очищенной воды осуществляется по патрубкам 6. Вода, содержащая нефтепродукты и мехпримеси, в процессе движения по отстойнику 11 освобождается от крупнодисперсной части нефтепродукта. Завихритель 2 1 обеспечивает создание в потоке центробежной силы, под действием которой из потока выделяются мехпримеси и обеспечивается дополнительная коалесценция нефтепродукта.Выделенные мехпримеси оседают в С 22. Укрупнение мелкодисперсного нефтепродукта обеспечивается коалесцирующими насадками в полостях 13 и

14. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 1

1416444

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод от нефтепродуктов на судах и буровых платформах и может быть применено на предприятиях нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промьппленности, автопредприятиях и прочих промьипленных объектах, где образуются нефтесодержащие воды. !О

Цель изобретения - повьппение качества очистки нефтесодержащих вод от нефтепродуктов за счет предотвращения заноса загрузки механическими примесями. 15

На фиг. 1 изображен сепаратор, продольный разрез, на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Сепаратор состоит из корпуса 1 диаметром Д, имеющего дно 2 и крышку 3, патрубки 4 для подвода нефтесодержащей воды, патрубки 5 для отвода нефтепродуктов и патрубки 6 для отвода фильтрата.

В корпусе концентрично размещены цилиндрические перегородки 7-10 с образованием полостей с полочным отстойником 11, сбора фильтрата 12, фильтра с полостями 13 и 14 и центральной полости 15. В дне фильтра выполнено входное отверстие 16 для прохода из отстойника 11 в центральную полость 15. Перегородка 8 герметично прикреплена к дну фильтра, а верхняя ее кромка расположена на расстоянии Н от крьппки корпуса. Перегородка 9, установленная в полости фильтра, герметично прикреплена к крышке корпуса и не доходит до дна фильтра на расстояние Н.

В полости 14 фильтра размещена коалесцирующая загрузка из мелкогранулированного стекла с электростатическими свойствами, а в полости

13 размещена коалесцирующая загрузка из крупногранулированного полимера с олеофильными поверхностными свойствами.

Над отстойником 11 и полостью 12 размещены нефтесборники 17 и 18. Пе50 регородка 9 выделяет нефтесборник

19. Отстойник выполнен в виде полок

20. В нижней части корпуса, между отстойником 11 и полостью 15, размещен завихритель 21 потока со сборником 22 механических примесей.

К дну 2 присоединены патрубки 23 для слива шлама из отстойника 11.

Сепаратор работает следующим образом.

Вода, содержащая нефтепродукты и мехпримеси, поступает в сепаратор через патрубки 4. В процессе ее движения между полками 20 отстойника

11 из нее под действием силы Архимеда выделяются все частицы нефтепродукта, имеющие скорость всплытия больше, чем скорость потока.

Выделившийся нефтепродукт собирается в нефтесборнике 17 и затем по патрубкам 5 слива нефтепродукта отводится из сепаратора.

Вода с оставшимися в ней нефтепродуктами поступает в завихритель

21 потока. Пройдя тангенциальные каналы завихрителя, она приобретает вращательное движение.

Из завихрителя 21 вращающийся поток жидкости поступает в центральную полость 15. В процессе винтового движения жидкости по полости 15 происходит разделение потока на легкую, промежуточную и тяжелую фазы.

Частицы нефтепродукта, являющиеся легкой фазой, концентрируются в центре потока. Частицы мехпримесей, являющиеся тяжелой фазой, концентрируются на стенках полости 15.

Вода занимает промежуточное положение. В воде также остаются частицы нефтепродукта и мехпримесей, плотность которых близка к плотности во-. ды е

При выходе из полости 15 частицы нефтепродукта, к этому времени уже скоалесцировавшиеся и приобретшие большую подъемную силу, всплывают в нефтесборник 19, а частицы мехпримесей оседают в мехсборник 22.

Из полости 15 выходит вода, в значительной степени очищенная от мехпримесей и крупнодисперсной фракции нефтепродуктов, Оставшийся мелкодисперсный нефтепродукт вместе с водой образует разбавленную эмульсию типа масло в воде (м/в). Эмульсии этого типа обладают очень высокой устойчивостью, т.е. способностью длительное время сохранять свое агрегатное состояние (не расслаиваться) .

Устойчивость разбавленных эмульсий м/в объясняется наличием на поверхности частиц нефтепродукта двойного электрического слоя, состоящего из слоя ориентированных полярных молекул. з 141

Причем, согласно правилу Кена, положительный заряд молекулы ориентируется в сторону дисперсионной среды, т.е ° воды.

Одноименные заряды отталкиваются, что препятствует коалесценции частиц нефти.

Для успешного проведения процесса очистки слабо концентрированных эмульсий (нефтесодержащих смесей) от нефти необходимо освободить нефтяную частицу от двойного электрического слоя, В процессе прохождения через слой мелкогранулированного стекла в полости 14 с электростатическими свойствами (имеющего отрицательныи заряд) нефтяные частицы "передают" свой заряд загрузке. 3а счет этого происходит эффективная коалесценция мелких частиц в сплошную фазу.

Дальнейшее слияние нефтепродукта

I происходит при прохождении через загрузку в полости 13. Здесь процесс коалесценции обеспечивается за счет олеофильности поверхности гранул загрузки.

Обязательным условием коалесценции частиц нефтепродукта является ламинарный режим течения смеси

220 (К с (50; Я = ) в загрузке. Скос рость течения на этом режиме определяется уравнением !, р< 2 2 Пз

248 (1-rr) > p h где др — перепад давления на слое загрузки, .

Й„р — диаметр гранул загрузки;

f — коэффициент формы гранул загрузки, определяемый через отношение поверхности шара f и частицы f„, имеющих равные объемы Ш

f = —. ч — пористость загрузки; высота слоя загрузки, — динамическая вязкость жидкости

Принципиальным также является условие равенства скоростей течения смеси в полостях 11, 12, 13, 14 и зазорах Н и Н„.

Скорости в этих полостях определяются через расход смеси и диаметр полости следующими уравнениями:

4Q Ц2 Q2)

Ч

10 4Q

4 4

40 птЬ- т а в зазорах Н и Н уравнениями

1 е н п р е

Ч 4(ьп

Так как процессы отстоя и центробежного отделения отличаются лишь природой и величиной действующих

25 сил, между ними имеется физическая зависимость, выражаемая через фактор разделения

V., Ф

Ч9 Н Ф

D ч

Эта зависимость позволяет в общем виде выразить диаметры полостей 11, 12, 13 и 14 гравитационного отстоя, а также зазоры Н и Н через полость

15 центробежного разделения.

Такая зависимость для диаметров полостей 11, 12, 13 и 14 имеет вид

D = D1

40 р 1 а для зазоров Н и Н

Фt D

45 р где D, — диаметр центральной полости, Фр — фактор разделения.

На выходе из полости 13 вода огибает перегородку 8 и через патрубки б0 6 выводится из сепаратора. Укрупненный нефтепродукт всплывает в нефтесборник 18 и затем по патрубкам 5 слива нефтепродуктов отводится из сепаратора.

Экономический эффект предлагаемого сепаратора в сравнении с прототипом достигается за счет повьппения степени очистки и ресурса коалесцирующих загрузок да замены.

У 5 14

Повышение степени очистки определяется предотвращением заноса коалесцирующих загрузок крупнодисперсионными мехпримесями за счет их выделения из нефтеводяной смеси центробежной силой и отводом их в мехсборник.

Кроме того, снижение заноса загрузки мехпримесями позволяет достаточно стабильно поддерживать ее пористость и соответственно предотвращать переход от ламинарного течения смеси к турбулентному, что значительно влияет на ухудшение очистки.

Выполнение загрузки, находящейся первой по потоку смеси, из гранул малого размера, и обладающей электростатическими свойствами, обеспечивает интенсификацию коалесценции мелких частиц нефти. Крупногранулированная загрузка способствует дальнейшей коалесценции нефтепродукта и всплытию его в нефтесборник.

Размещение загрузок в свободном состоянии дает возможность путем промывки обратным током восстанавливать первоначальные свойства загрузки.

Формула изобретения

1. Сепаратор для очистки судовых нефтесодержащих вод от нефтепродуктов, содержащий корпус с крьппкой и днищем, концентрично размещенные в корпусе цилиндрические перегородки с образованием полостей с полочным отстойником, сбора фильтрата, фильтра с коалесцирующей загрузкой и центральной полости, причем верхние кромки перегородки фильтра располо.жены на расстоянии от крьппки корпуса, а в дне фильтра выполнено входное отверстие для прохода очищаемой воды из отстойника в центральную полость, патрубки для подачи нефтесо16444 ь держащей воды, отвода нефтепродуктов, и фильтрата, завихритель потока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки воды от нефтепродуктов sa счет предотвращения заноса коалесцирующей загрузки механическими примесями, он снабжен сборником для механических примесей, установленным в нижней части корпуса, размещенной в полости фильтра непроницаемой цилиндрической перегородкой, верхняя кромка которой герметично прикреплена к крышке корпуса, а нижняя расположена на расстоянии от дна фильтра, причем завихритель потока размещен между сборником и входным отверстием центральной полости, а диаметр каждой последующей цилиндрической перегородки от центральной полости и высота от верхней кромки перегородок до крьппки корпуса или от нижней кромки до дна фильтра определяются иэ соотношений

D0

Ф D

̈́—

4 где D — диаметр и-й перегородки, D„диаметр центральной полости, Н„- высота от верхней кромки и-й перегородки до крьпнки корпуса или от нижней кромки до дна фильтра, Ф вЂ” фактор разделения = 100-500.

2. Сепаратор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что коалесцирующая загрузка выполнена из гранулированного стекла с электростатическими

40 свойствами.

3. Сепаратор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что крупность гранул коалесцирующей загрузки увеличивается по ходу потока в фильтре.

1416444 фиг 2

Составитель Т.Леднева

Редактор Н.Киштулинец Техред А. Кравчук Корректор И.Эрдейи

Тираж 854 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4025/19

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4