Сепаратор для очистки нефтесодержащих вод

 

Изобретение относится к устройствам для очистки нефтесодержащих вод и может быть использовано при очистке судовых нефтесодержащих вод, а также при очистке сточных вод на буровых платформах, предприятиях нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, автопредприятиях и др. Цель - повышение очистной способности и ресурса фильтроэлемента (ФЭ). Сепаратор содержит корпус, разделенный на камеры смеси и очищаемой воды, над которыми размещены нефтесборники и между которыми установлены замкнутые сверху цилиндрические ФЭ. Внутренняя полость каждого ФЭ соединяется с камерой очищенной воды. Над каждым ФЭ установлен вверх днищем стакан в виде усеченного конуса. Днище выполнено с наклоном 25-30° к горизонтали и снабжено нефтевыводным и рециркуляционным патрубками, размещенными в его верхней и нижней части соответственно. Диаметр рециркуляционного патрубка составляет

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ КНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884391/26 (22) 11,10.90 (46) 15.05.92. Бюл. М 18 (71) Научно-производственный центр при

Николаевском кораблестроительном институте и Проектно-конструкторское бюро

"Прогресс" (72) В.А.Михайлюк, Н.Г,Лебедь, Б.В.Дзюбинский и И.Г,Петлеванный (53) 628.314.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1473796,,кл. В 01 D 17/022, 1985. (54) СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД (57) Изобретение относится к устройствам для очистки нефтесодержащих вод и может быть использовано при очистке судовых нефтесодержащих вод, а также при очистке сточных вод на буровых платформах, предИзобретение относится к устройствам очистки нефтесодержащих вод и может быть использовано при очистке судовых нефтесодержащих вод, а также при очистке сточных вод на буровых платформах, предприятиях нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, автопредприятиях и прочих промышленных объектах, где образуются сточные воды, содержащие нефтепродукты, Наиболее близким предлагаемому является сепаратор для очистки нефтесодержащих вод от нефтепродуктов. Сепаратор состоит из корпуса, переборкой разделенного на камеру смеси и очищенной воды, В нижней части сепаратора установлен подогреватель нефтеводяной смеси. Полость подогрева сообщается с камерой смеси, в которой установлена каскадная перегород„„!Ы„„1733392 А1 (siis С 02 F 1/40, В 01 D 17/022 приятиях нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, автопредприятиях и др, Цель — повышение очистной способности и ресурса фильтроэлемента (ФЭ). Сепаратор содержит корпус, разделенный на камеры смеси и очищаемой воды, над которыми размещены нефтесборники и между которыми установлены замкнутые сверху цилиндрические ФЭ, Внутренняя полость каждого ФЭ соединяется с камерой очищенной воды. Над каждым ФЭ установлен вверх днищем стакан в виде усеченного конуса, Днище выполнено с наклоном 25 — 30 к горизонтали и снабжено нефтевыводным и рециркуляционным патрубками, размещенными в его верхней и нижней части соответственно. Диаметр рециркуляционного патрубка составляет (0,15 — 0,2) диаметра ФЭ. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. ка, разделяющая камеру смеси на отстойную зону и зону фильтрации, В последней имеется труба с приварышем, на котором установлен замкнутый сверху цилиндрический фильтроэлемен <-, герметично закрепленный к приварышу. Над фильтроэлементом с зазором установлен вверх днищем стакан в виде усеченного конуса большим основанием вниз, в днище малого основания стакана имеется отверстие, в которое вмонтирован нефтевыводной патрубок диаметром 0,1 — 0,12 без.

Труба с приварышем одним концом через вырез в переборке сообщается с камерой очищенной воды. Над зоной фильтрации размещен нефтесборник, имеющий устройство для вывода концентрированного нефтепродукта, Над камерой очищенной воды также размещен нефтесборник с устройством вывода концентрированного нефтепро1733392

55 дукта, кроме того, в ней расположено устройство вывода очищенной воды.

Сепаратор работает следующим образом.

Вода, загрязненная нефтепродуктом, поступает вначале в полость подогрева, а затем в камеру смеси, При огибании каскадной перегородки из загрязненной воды выделяются наиболее крупные частицы нефтепродуктов. которые всплывают в нефтесборник. По мере наполнения нефти в нефтесборнике она периодически удаляется в нефтесборную цистерну посредством устройства вывода концентрированного нефтепродукта. Далее нефтесодержащая вода поступает в кольцевой зазор между конусным стаканом и наружной поверхностью фильтроэлемента, Часть нефтепродукта всплывает .вверх и посредством нефтевыводного патрубка отводится в нефтесборник, а вода продавливается через пористую структуру материала фильтроэлемента и очищается от нефтепродуктов.

Однако расположение верхнего днища стакана параллельно горизонтальной плоскости, в которой находится его нижнее основание, не, позволяет надежно отводить, нефть через нефтевыводной-патрубок,в случаях наклона сепаратора относительно горизонта, например при использовании сепаратора на судах в условиях качки. в штормовых условиях. В процессе качки (при наклонам, сепаратора относительно гор зонта) уровень нефти у верхнего основания стакана в зазоре между, стенками фильтроэлемента и стакана меняется и в нефтевыводной патрубок нефтепродукты практически не попадают. так как они задерживаются в образующихся под верхним днищем стакана застойных зонах.

Указанное ведет к более интенсивному заносу нефтепродуктов в материал фильтроэлемента, что соответственно приводит к

° снижению очистной способности и ресурса сепаратора в целом.

Кроме того, отсутствует постоянное движение потока нефтесодержащей воды вверх в зазоре, особенно в его верхней части. Движение вверх воды в зазоре, а следо- вательно, и смыв нефтепродуктов и мехпримесей со стенки фильтроэлемента происходит только при удалении нефтепродуктов из нефтесборника, когда там падает давление (т.е. периодически). Это происходит потому, что нефтесборник соединен с камерой смеси и давление в них соответственно одинаковое. В то же время в камере очищенной воды давление меньше, поэтому нефтеводяная смесь не двигается в зазоре

35 вверх, а проходит через фильтр в камеру очищенной воды. Таким образом, движение воды в зазоре между стаканом и фильтроэлементом возможно только периодически, кратковременно, когда из нефтесборника камеры смеси удаляется нефть и давление там становится ниже, чем в камере смеси, а соответственно, и в зазоре между стаканом и фильтроэлементом.

Целью изобретения является повышение очистной способности сепаратора и ресурса фильтроэлемента.

Указанное достигается тем, что в сепараторе для очистки нефсодержащих вод от нефтепродуктов, содержащем корпус, разделенный на камеры смеси и очищенной воды, над которыми размещены нефтесборники и между которыми установлены замкнутые сверху цилиндрические фильтроэлементы, внутренняя полость каждого из которых связана с камерой очищенной воды, а над каждым фильтроэлементом . с радиальным и осевым зазорами установлен стакан в виде усеченного конуса, с нефтевыводным патрубком,.размещенным в нефтесборнике, верхнее днище стакана выполнено с наклоном 25 — 30 относительно горизонтальной плоскости, в которой находится нижнее основание стакана: При этом нефтевыводной патрубок закреплен в высшей точке днища стакана, а в нижней точке днища закреплен патрубок рециркуляционнной воды, вторым концом подсоединенный к емкости нефтесодержащих вод.

Патрубок рециркуляционной воды выполнен с диаметром r.= 0,15 — 0,2 наружного диаметра фильтроэлемента.

Установка верхнего днища стакана под углом 25-30 удовлетворяет следующим условиям. Во-первых такой угол наклона способствует лучшему самостоятельному всплытию капель нефти, выделившихся из воды, по наклонной плоскости в высшую точку стакана, откуда затем по нефтевыводному патрубку нефть выводится в нефтесборник, Во-вторых, в условиях качки судна, обычно не превышающей 25 наклона судна, нефть всегда находится выше верхней части фильтроэлемента и не покрывает сплошь материал фильтроэлемента, так как объем, образующийся в наивысшей точке стакана при упомянутых значениях угла наклона верхнего днища, оказывается достаточным для удержания уровня нефти на расстоянии, недосягаемом до фильтроэлемента. Увеличение угла наклона днища по сравнению с предлагаемыми значениями с целью отдаления уровня собирающейся в стакане нефти от фильтроэлемента нецеле1733392

10 сообразно, так как значительно возрастают габариты сепаратора по высоте.

Как показали результаты испытаний, эффективность очистки нефтесодержащей воды от нефтепродуктов при установке наклонного днища увеличилась на 3 — 4 (при наклонах сепаратора не ухудшилось) по сравнению с прототипом.

Установка в нижней части днища стакана патрубка рециркуляционной воды и соединение его с емкостью нефтесодержащей воды позволили организовать постоянное движение очищаемой жидкости вдоль поверхности фильтроэлемента в зазоре между стенками стакана и фильтроэлементом. При постоянном движении жидкости вдоль поверхности фильтроэлемента эффективнее смываются частицы нефти. скоалесцировавшие на поверхности фильтроэлемента, При указанной установке патрубков на стакане поток рециркуляционной жидкости направлен вверх, т.е. в ту же сторону. что и капли нефти, выделившиеся из воды или скоалесцировавшие на поверхности фильтроэлемента, что способствует лучшему отделению нефти от воды. Проведенные испытания показали, что наибольший эффект достигается, если на рециркуляцию из стакана направлять примерно половину общего расхода очи щаемой воды, что соответствует диаметру патрубка рециркуляционной воды, равному 0.15 — 0,2 диаметра фильтроэлемента. Очистная способность при этом увеличивается на 10 — 15 по сравнению с сепаратором-прототипом, а ресурс фильтроэлемента увеличивается на 3540/.

На фиг.1 изображен сепаратор. общий вид; на фиг.2 — фильтроэлемент со стаканом; на фиг.3 — схема подсоединения сепаратора в систему.

Сепаратор для очистки нефтесодержащих вод (фиг.1) состоит из корпуса 1. переборкой 2 разделенного на камеру 3 смеси и камеру 4 очищенной воды. В нижней части сепаратора установлен подогреватель 5. расположенный в полости 6 подогрева и устройство 7 ввода нефтесодержащей воды в сепаратор от насоса 8. Полость 6 подогрева сообщается с камерой 3 посредством щели 9. В камере 3 смеси установлена каскадная перегородка 10, разделяющая ее на отстойную зону 11 и зону 12 фильтрации.

В зоне 12 расположена труба 13, на которой имеется приварыш 14. На приварыш установлен замкнутый сверху цилиндрический фильтроэлемент 15. герметично закрепленный прижимным фланцем 16 к приварышу

14. Над фильтроэлементом 15 на расстоянии от прижимного фланца 16 установлен

55 стакан 17 в виде усеченного конуса большим основанием вниз, причем малое основание (верхнее днище стакана) выполнено с наклоном 25 — 30 относительно нижнего основания, В верхнем днище стакана имеются два отверстия, Одно из них размещено в высшей точке днища и посредством вмонтированного в это отверстие нефтевыводного патрубка 18 сообщено с нефтесборником

19. Другое отверстие размещено в нижней точке верхнего днища стакана и посредством смонтированного в него рециркуляционного патрубка 20 трубопроводом 21 сообщено входом с емкостью 22 для сбора воды, требующей очистки, Из емкости 22 нефтесодержащая вода забирается насосом 8 и подается на устройство 7 ввода воды в сепаратор. Очищаемая вода, отводимая на рециркуляцию через патрубок 20, по трубопроводу 21 направляется в емкость 22.

Труба 13 одним концом через вырез в переборке 2 сообщается с камерой 4 очищенной воды и герметично закреплена на переборке 2. Другой конец трубы 13 проходит через вырез каскадной перегородки 10 и герметично закреплен на торце корпуса 1.

Над зоной 12 фильтрации на корпусе 1 размещен нефтесборник 19; имеющий устройство 23 вывода концентрированного нефтепродукта.

Камера 4 очищенной воды каскадной перегородкой 24 разделена на две зоны 25 и 26. Над камерой 4 на корпусе 1 размещен нефтесборник 27 с устройством 28 вывода концентрированного нефтепродукта, а в зоне 26 расположено устройство 29 вывода очищенной воды.

Стакан 17 установлен с радиальным зазором а (фиг.2), равным 0,022-0,13 диаметра фильтроэлемента 15, и с осевым зазором б, ра вн ым 0.02-0,116 диаметра фил ьтроэлемента. Нефтевыводной патрубок 18 выполнен с диаметром в, равным 0,1 — 0,12 диаметра фильтроэлемента. Рециркуляционный патрубок 20 выполнен с диаметром г, равным 0,15 — 0:2 диаметра фильтроэлемента, Размеры зазоров а, б и диаметра нефтевыводного патрубка в приняты такими же как в прототипе.

Что касается диаметра рециркуляционного патрубка г, то он выбран исходя из результатов экспериментальных исследований. По данным эксперимента можно сделать вывод, что при оптимальном расходе на рециркуляцию Gp = 0,5 бмщ ресурс ФЭ увеличивается на 35 — 40, а очистная способность — на 10-15 " .

1733392 зом.

45

Сепаратор работает следующим обраВода, загрязненная нефтепродуктом, через устройство 7 ввода насосом 8, соединенным с емкостью 22 нефтесодержащей воды, подается в полость 6 подогрева, где нагревается подогревателем 5. Из полости

6 подогрева вода поступает через щель.9 в отстойную зону 11 камеры 3. При огибании каскадной перегородки 10 из загрязенной воды выделяются наиболее крупные частицы нефтепродуктов, всплывающие к нефтесборнику 19 и отводящиеся за пределы сепаратора через устройство 23. Освободившись от значительной части нефтепродуктов, вода поступает в зону 12 фильтрации камеры 3, затем в кольцевой зазор между конусным стаканом 17 и прижимным фланцем 16 и далее в кольцевой зазор между наружной поверхностью фильтроэлемента 15, закрепленного на приварыше 14 трубы 13, и стаканом 17. В зазоре путем организации направленного потока, движущегося вверх за счет отвода части воды на рециркуляцию посредством патрубка

20, присоединенного к трубе 21, происходит постоянный смыв частиц нефтепродуктов и механических примесей с наружной поверхности фильтроэлемента 15. Процесс смыва нефтепродукта с поверхности коалесцирующего фильтроэлемента происходит интенсивнее при обтекании коалесцирующей поверхности нефтеводяной смесью с повышенными скоростями. Нефтеводяная смесь, поступившая в рециркуляционный патрубок

20, трубопроводом 21 направляется в емкость 22 нефтесодержащей воды, Смываемые нефтяные частицы и мехпримеси, обладающие положительной плавучестью, скапливаются у верхнего днища стакана и благодаря наклону днища на 25-30 собираются в его верхней точке, откуда посредством патрубка 18 отводятся в нефтесборник

19, установленный в верхней части корпуса

1 сепаратора и через устройство 23 вывода концентрированного нефтепродукта отводится за пределы сепаратора. Вода, в значительной степени очищенная от нефтепродуктов и механических примесей, продавливается через пористую структуру материала фильтроэлемента 15, где очищается от нефтепродуктов до требуемой степени очистки, Очищенная вода после фильтроэлемента 15 поступает в трубу 13. а из нее через отверстие в переборке 2 — в зону 25 камеры 4 очищенной воды, Из зоны

25 вода поступает в зону 26 камеры 4 очищенной воды. предварительно обогнув каскадную перегородку 24. При огибании каскадной перегородки 24 из воды выделяются остаточные нефтепродукты, которые всплывают в нефтесборник 27, а оттуда через устройство 28 вывода нефтепродукта отводятся за пределы корпуса 1 сепаратора, Очищенная вода отводится из сепаратора через устройство 29 вывода очищенной во-ды, расположенное в зоне 26 камеры 4 очищенной воды.

Преимущества предлагаемого сепаратора состоят в том, что за счет организации постоянного направленного вверх потока нефтеводяной смеси производится систематический смыв частиц нефтепродуктов и механических примесей с наружной поверхности фильтроэлемента, что увеличивает его очистную способность и ресурс, Отвод частиц воды, содержащей укрупненный нефтепродукт, способствует повышению очистной способности сепаратора, так как снимается ударная нагрузка на материал фильтроэлемента, что также способствует увеличению его ресурса и очистной способности сепаратора. Величина расхода на рециркуляцию должна быть ограничена в пределах 0,3-0,5 общего расхода через сепаратор.

Формула изобретения

1. Сепаратор для очистки нефтесодержащих вод от нефтепродуктов, содержащий корпус, разделенный на камеры смеси и очищенной воды, над которыми размещены нефтесборники и между которыми установлены замкнутые сверху цилиндрические фильтроэлементы, внутрення полость каждого из которых связана с камерой очищенной воды, а над каждым фильтроэлементом с радиальным и осевым зазором установлен вверх днищем стакан в виде усеченного конуса с нефтевыводным патрубком, сообщающимся с нефтесборником, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения очистной способности и ресурса фильтроэлемента, днище стакана расположено с наклоном к горизонтальной плоскости и снабжено рециркуляционным патрубком для очищаемой воды, при этом нефтевыводной и рециркуляционный патрубки размещены в верхней и нижней частях днища стакана соответственно.

2, Сепаратор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что наклон днища стакана составл я ет 25-30 .

3. Сепаратор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что диаметр рециркуляционного патрубка составляет 0,15 — 0,2 диаметра фильтроэлемента.

17 33392

301733392

Составитель В. Михайлюк

Редактор Т. Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Заказ 1636 Тираж Подписное

BНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101