Установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема

 

Использование: в области охраны окружающей среды, а именно, при очистке поверхности водоемов от нефти и нефтепродуктов, разлившихся на поверхности воды в результате аварий на морских нефтедобывающих установках, нефтепроводах и при транспортировке нефти танкерами. Сущность изобретения: установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема содержит базирующиеся на судне емкость для сбора воды с нефтью и нефтепродуктами, насосы для откачки воды и воды с нефтью и нефтепродуктами, трубопроводы, плавучее ограждение и плавучее захватывающее устройство, состоящее из соосно расположенных один над другим двух усеченных конусов, ориентированных усеченными вершинами вверх, и установленных между усеченными конусами криволинейных пластин, изогнутых в плане по спиралям Архимеда, симметрично расходящихся от центра захватывающего устройства к его периферии. По каналам между криволинейными пластинами перемещается под действием насоса вода с нефтепродуктами и подается в резервуары для отделения воды от нефти и нефтепродуктов. 5 ил.

Изобретение относится к технике очистки поверхности водоемов от нефти, плавающей в больших количествах в связи с авариями крупнотоннажных нефтяных танкеров, в местах морского бурения, а также в местах случайного залпового слива в реки, водоемы и моря нефти и масел в результате аварии.

Известна установка для удаления нефти с поверхности воды, содержащая неподвижный корпус и трубопровод откачки нефти, подвижную воронку с поплавком, прикрепленную с корпусу с помощью диафрагмы [1] Недостатком известной установки является то, что вместе с нефтью по трубопроводу откачивается значительное количество воды, которую потребуется отделять и опять откачивать из сборника, что значительно снижает эффективность и экономичность процесса удаления нефти.

Наиболее близкой к заявляемой является установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема, включающая плавучее захватывающее устройство для сбора нефти и нефтепродуктов, состоящее из соосно расположенных один над другим двух усеченных конусов, ориентированных горизонтально усеченными вершинами вверх, верхний из которых имеет угол наклона к горизонтали образующей боковой поверхности, больший чем нижний, соединенных, соответственно, с верхним и с нижним усеченными конусами горизонтальных диска и кольца, к центральному отверстию которого присоединена вертикальная труба с отводом на нижнем конце, и направляющего поток нефти и нефтепродуктов приспособления, расположенного между верхним и нижним усеченными конусами, и вакуумную систему отвода нефти и нефтепродуктов [2] Известная установка не может обеспечить эффективное и экономичное удаление больших количеств нефти с больших поверхностей воды, так как при этом будет происходить циркуляция воды вокруг устройства по наружному контуру.

Технический результат изобретения повышение эффективности и экономичности процесса удаления больших количеств нефти с больших поверхностей водоемов за счет значительного уменьшения количества перекачиваемой воды и затрат энергии на единицу объема удаляемой с поверхности воды нефти.

Технический результат достигается тем, что установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема, включающая плавучее захватывающее устройство для сбора нефти и нефтепродуктов, состоящее из соосно расположенных один над другим двух усеченных конусов, ориентированных горизонтально усеченными вершинами вверх, верхний из которых имеет угол наклона к горизонтали образующей боковой поверхности, больший чем нижний, соединенных, соответственно, с верхним и с нижним усеченными конусами горизонтальных диска и кольца, к центральному отверстию которого присоединена вертикальная труба с отводом на нижнем конце, и направляющего поток нефти и нефтепродуктов приспособления, расположенного между верхним и нижним усеченными конусами, и вакуумную систему отвода нефти и нефтепродуктов, снабжена жестко соединенным с судном U-образным в плане ограждением захватывающего устройства, верхняя кромка которого расположена выше, а нижняя кромка ниже, соответственно, вершины верхнего усеченного конуса и нижней кромки нижнего усеченного конуса захватывающего устройства, и размещенным в носовой части упомянутого судна центробежным насосом для откачки воды, всасывающий патрубок которого соединен с отводом вертикальной трубы захватывающего устройства, а нагнетательный патрубок опущен в водоем ниже уровня воды, при этом захватывающее устройство снабжено вертикальным стержнем с кольцом на верхнем конце, прикрепленным нижним концом к вершине верхнего усеченного конуса, патрубками с вентилями для подвода и отвода воздуха и воды, установленной коаксиально внутри вертикальной трубы центральной трубой для отвода нефти и нефтепродуктов, верхний конец которой расположен под вершиной верхнего усеченного конуса и имеет прикрепленный к нему по периметру усеченной вершиной малый усеченный конус, диаметр основания которого меньше диаметра вертикальной трубы, а образующая боковой поверхности параллельна образующей боковой поверхности верхнего усеченного конуса, причем верхний конец вертикальной трубы присоединен по периметру к усеченной вершине нижнего усеченного конуса, направляющее поток нефти и нефтепродуктов приспособление выполнено в виде прикрепленных к верхнему и нижнему усеченным конусам криволинейным пластин, изогнутых в плане по спиралям Архимеда, симметрично расходящимся от верхнего конца вертикальной трубы к периферии захватывающего устройства, периферийная часть верхнего усеченного конуса плавно симметрично отогнута по его периметру вверх и соединена с горизонтальным диском с образованием замкнутой полости, к которой подсоединены патрубки с вентилями для подвода и отвода воздуха и воды, а к нижнему усеченному конусу присоединено горизонтальное кольцо с вертикальной трубой в его центральном отверстии с образованием замкнутой полости, к которой подсоединены собственные патрубки с вентилями для подвода и отвода воздуха и воды, при этом вакуумная система отвода нефти и нефтепродуктов состоит из ресивера, верхняя часть которого соединена трубопроводом с центральной трубой для отвода нефти и нефтепродуктов захватывающего устройства, и вакуум-насоса, сообщенного с ресивером, а захватывающее устройство жестко соединено с ограждением и с судном.

На фиг.1 схематически представлен вертикальный разрез установки для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема: на фиг.2 то же, вид в плане; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - технологическая схема установки.

Установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоемов (фиг. 1-5) содержит плавучее подковообразное ограждение 1, жестко прикрепленное к носу судна 2, верхний усеченный конус 3 и нижний усеченный конус 4, расположенные соосно один над другим и ориентированные горизонтально усеченными вершинами вверх, угол наклона к горизонтали образующей боковой поверхности верхнего усеченного конуса 3 больше, чем нижнего конуса 4, перфорированная часть верхнего усеченного конуса 3 плавно симметрично отогнута по его периметру вверх и соединена с горизонтальным диском 5 с образованием замкнутой полости, к которой сверху подсоединены патрубки с вентилями 6 для подвода и отвода сжатого воздуха и снизу подсоединен патрубки с вентилями 7 для подвода и отвода воды, а к нижнему усеченному конусу 4 снизу присоединено горизонтальное кольцо, к верхнему срезу усеченного конуса 4 подсоединен верхний срез вертикальной трубы 8 с прямым отводом в нижней части и с эластичным патрубком 9, к боковым поверхностям верхнего 3 и нижнего 4 усеченных конусов прикреплено направляющее поток нефти и нефтепродуктов приспособление, выполненное в виде криволинейных пластин 10, изогнутых в плане по спирали Архимеда, симметрично расходящимся от вертикальной трубы 8 к периферии захватывающего устройства, нижние кромки боковой поверхности нижнего усеченного конуса 4 соединены с горизонтальным диском 11, через который проходит вертикальная труба 8 с нижним отводом, к замкнутому пространству нижнего усеченного конуса 4 сверху подсоединен патрубок с вентилем 12 для подвода и отвода сжатого воздуха и патрубок с вентилем 13 для отвода и подвода воды, под вершиной верхнего усеченного конуса 3 осесимметрично расположен малый усеченный конус 14, диаметр основания которого меньше диаметра вертикальной трубы 8, а образующаяся боковой поверхности малого усеченного конуса 14 параллельна образующей боковой поверхности верхнего усеченного конуса 3, причем верхний конец вертикальной трубы 8 присоединен по периметру к усеченной вершине нижнего усеченного конуса 4, внутри вертикальной трубы коаксиально установлена центральная труба 15, верхний конец которой прикреплен по периметру к усеченной вершине малого усеченного конуса 14, а нижний конец центральной трубы предназначен для отвода нефти и нефтепродуктов из захватывающего устройства, при этом прямой отвод вертикальной трубы 8 посредством эластичного патрубка 9 соединен с всасывающим патрубком центробежного насоса 16, расположенного в носовой части судна 2, а нагнетательный патрубок насоса 16 опущен ниже уровня воды в водоеме, нижняя часть центральной трубы соединена с верхней частью ресивера 17, соединенного с вакуум-насосом 18, к ресиверу 17 подсоединен насос 19 для откачивания воды с нефтью и нефтепродуктами в отстойник (не показано), к вершине верхнего усеченного конуса 3 прикреплен вертикальный стержень 20 с кольцом на верхнем конце для подъема, установки и транспортировки захватывающего устройства, установка снабжена жестким соединением вертикального стержня 20 через муфте 21 растяжками 22 с U-образным ограждением 1 посредством бобышек 23, которые в свою очередь соединены растяжками 24 с муфтой 25 опорной стойки 26 на судне 2, при этом верхняя кромка U-образного ограждения 1 захватывающего устройства расположена выше, а нижняя кромка ниже, соответственно, вершины верхнего усеченного конуса 3 и нижней кромки нижнего усеченного конуса 4 захватывающего устройства. Жесткие соединения на шарнирах (не показано) ограждения 1, стержня 20 с судном 2 обеспечивают их взаимное перемещение по вертикали и регулируемые расстояния между ними в горизонтальных плоскостях.

Установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема работает следующим образом.

Установку (фиг.1-5) размещают на поверхности водоема с разлитой нефть и нефтепродуктами и регулируют уровень погружения воде захватывающего устройства с верхним 3 и нижним 4 усеченными конусами за счет подачи воздуха и вытеснения воды из замкнутых кольцевых полостей верхнего 3 и нижнего 4 усеченных конусов посредством вентилей 6,7 и 12,13 или заполнения водой, а также за счет подвески захватывающего устройства к подъемному устройству посредством стержня 20 с кольцом. После регулировки погружения захватывающего устройства установку поворачивают открытой стороной U-образного ограждения 1 к месту нахождения нефти и нефтепродуктов на поверхности воды водоема и включают насос 16 и вакуум-насос 18 установки, при этом вода с нефтью устремляется между поверхностями усеченных конусов 3 и 4 по каналам между криволинейными пластинами 10 от периферии к центру захватывающего устройства, причем нефть и нефтепродукты распределяются под верхним усеченным конусом 3, а вода, как более тяжелая жидкость, распределяется ниже над нижним усеченным конусом 4, при этом нефть и нефтепродукты под действием создаваемого перепада давления вакуум-насосом 18 движутся по каналам между пластинами 10 под верхним усеченным конусом 3 и над малым усеченным конусом 14 и по центральной трубе 15 поступает в ресивер 17, откуда периодически откачивается насосом 19 в отстойник (не показано) для отделения нефти и нефтепродуктов от воды. Вода с поверхности водоема движется по поверхности нижнего усеченного конуса 4 по каналам между пластинами 10 и под действием разности давления, создаваемого насосом 16, отсасывается по всасывающему трубопроводу, соединенному эластичным патрубком 9 с вертикальной трубой 8, и нагнетается по нагнетательному трубопроводу насоса 16, опущенному ниже уровня воды, в водоем.

За счет пластин 10, расположенных между верхним 3 и нижним 4 усеченными конусами, поток нефти и нефтепродуктов с водой совершает радиально-кольцевое винтообразное движение от периферии к центру, что обеспечивает равномерный радиальный поток нефти и нефтепродуктов по всему круговому периметру от периферии к центру и позволяет исключить или свести к минимуму байпасирование и каналообразование потоков, приводящие к неравномерному сбору нефти и нефтепродуктов и захвату воды вместо нефти.

Технические преимущества заявляемой установки по сравнению с прототипом заключаются в равномерном перемещении поверхностного слоя водоема к захватывающему устройству за счет кругового радиально-кольцевого движения поверхностного слоя жидкости между верхним 3 и нижним 4 усеченными конусами в каналах между криволинейными пластинами 10.

Общественно полезные преимущества заявляемой установки, вытекающие из технических преимуществ по сравнению с прототипом, заключаются в равномерном сборе нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема и отделении нефти и нефтепродуктов от воды в объеме захватывающего устройства, состоящего из конических поверхностей.

Ожидаемый экономический эффект от использования заявляемой установки может быть обеспечен за счет снижения энергетических и трудовых затрат при сборе нефти и нефтепродуктов с поверхности водоемов за счет четкого разделения от нефти и нефтепродуктов в захватывающем устройстве и значительного уменьшения объема циркулирующей воды и за счет предупреждения нанесения ущерба окружающей природе.

Формула изобретения

Установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности водоема, включающая плавучее захватывающее устройство для сбора нефти и нефтепродуктов, состоящее из соосно расположенных один над другим двух усеченных конусов, ориентированных горизонтально усеченными вершинами вверх, верхний из которых имеет угол наклона к горизонтали образующей боковой поверхности больший, чем нижний, соединенных соответственно с верхним и с нижним усеченными конусами горизонтальных диска и кольца, к центральному отверстию которого присоединена вертикальная труба с отводом на нижнем конце, и направляющего поток нефти и нефтепродуктов приспособления, расположенного между верхним и нижним усеченными конусами, и вакуумную систему отвода нефти и нефтепродуктов, отличающаяся тем, что она снабжена жестко соединенным с судном U-образным в плане ограждением захватывающего устройства, верхняя кромка которого расположена выше, а нижняя кромка ниже соответственно вершины верхнего усеченного конуса и нижней кромки нижнего усеченного конуса захватывающего устройства, и размещенным в носовой части упомянутого судна центробежным насосом для откачки воды, всасывающий патрубок которого соединен с отводом вертикальной трубы захватывающего устройства, а нагнетательный патрубок опущен в водоем ниже уровня воды, при этом захватывающее устройство снабжено вертикальным стержнем с кольцом на верхнем конце, прикрепленным нижним концом к вершине верхнего усеченного конуса, патрубками с вентилями для подвода и отвода воздуха и воды, установленной коаксиально внутри вертикальной трубы центральной трубой для отвода нефти и нефтепродуктов, верхний конец которой расположен под вершиной верхнего усеченного конуса и имеет прикрепленный к нему по периметру усеченной вершиной малый усеченный конус, диаметр основания которого меньше диаметра вертикальной трубы, а образующая боковой поверхности параллельна образующей боковой поверхности верхнего усеченного конуса, причем верхний конец вертикальной трубы присоединен по периметру к усеченной вершине нижнего усеченного конуса, направляющее поток нефти и нефтепродуктов приспособление выполнено в виде прикрепленных к верхнему и нижнему усеченным конусам криволинейных пластин, изогнутых в плане по спиралям Архимеда, симметрично расходящимся от верхнего конца вертикальной трубы к периферии захватывающего устройства, периферийная часть верхнего усеченного конуса плавно симметрично отогнута по его периметру вверх и соединена с горизонтальным диском с образованием замкнутой полости, к которой подсоединены патрубки с вентилями для подвода и отвода воздуха и воды, а к нижнему усеченному конусу снизу присоединено горизонтальное кольцо с вертикальной трубой в его центральном отверстии с образованием замкнутой кольцевой полости, к которой подсоединены собственные патрубки с вентилями для подвода и отвода воздуха и воды, при этом вакуумная система отвода нефти и нефтепродуктов состоит из ресивера, верхняя часть которого соединена трубопроводом с центральной трубой для отвода нефти и нефтепродуктов захватывающего устройства, и вакуум-насоса, сообщенного с ресивером, а захватывающее устройство жестко соединено с ограждением и с судном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5