Способ очистки воды от жидких нефтепродуктов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод и может использоваться для очистки вод промышленных предприятий, железнодорожных депо, очистных станций, нефтебаз, АЗС, судовых льяльных вод. Воду обрабатывают в двух ступенях центробежной очистки - горизонтальном и вертикальном гидроциклонах, отстаивают и фильтруют в кассете с гранулированным наполнителем в электрическом поле. Вертикальный гидроциклон снабжен колесом со спиральными направляющими для стабилизации потока. Можно использовать несколько вертикальных гидроциклонов, закрепленных в разделительном диске. Технический результат состоит в повышении степени очистки воды от нефтепродуктов до такого качества, которое позволяет выпускать ее в природный водоем без применения доочищающих устройств. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод промышленных предприятий, железнодорожных депо, очистных станций, нефтебаз, АЗС, а также судовых льяльных вод.

Наиболее близким к заявленному способу является способ очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающий ее подогрев, обработку в центробежном поле при движении потока воды по спирали с последующим снижением угловой и вертикальной составляющих скорости и стабилизацией потока в горизонтальной плоскости до медленно вращающегося в гравитационном отстойнике-нефтесборнике ламинарного потока, отстой в поле гравитационных сил, фильтрацию в направлении сверху вниз при ламинарном режиме течения потока воды в кассете с гранулированным наполнителем, повторный гравитационный отстой и окончательную фильтрацию в гранулированном наполнителе мелкой фракции с олеофильными свойствами (патент РФ 2089261 от 10.09.97).

Известный способ осуществляют в нефтеводяном центробежно-фильтрующем сепараторе, содержащем корпус с днищем, патрубки подвода очищаемой воды, подачи промывочной воды и продувочного воздуха, патрубки удаления очищенной воды, нефтепродуктов и грязи, подогреватель, узел центробежной обработки, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник, кассету с крупным гранулированным наполнителем в виде термически закаленных шариков, расположенную во внутреннем объеме корпуса и ограниченную сетками, нижний гравитационный отстойник, гранулированный наполнитель мелкой фракции с олеофильными свойствами, размещенный на перфорированном диске (патент РФ 2089261).

Известные способ и устройство не обеспечивают большой глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов, так как происходит сильная эмульгация очищаемой воды насосом, предочищающим фильтром и арматурой.

Целью настоящего изобретения является повышение очистной способности сепаратора с обеспечением возможности сброса очищенной воды в акваторию портов, территориальных вод, рек и озер без применения доочищающих устройств.

Технический результат достигается тем, что в известном способе очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающем ее подогрев, обработку в центробежном поле при движении потока воды по спирали с последующим снижением угловой и вертикальной составляющих скорости и стабилизацией потока в горизонтальной плоскости до медленно вращающегося в гравитационном отстойнике-нефтесборнике ламинарного потока, отстой в поле гравитационных сил, фильтрацию в направлении сверху вниз при ламинарном режиме течения потока воды в кассете с гранулированным наполнителем, повторный гравитационный отстой и окончательную фильтрацию в гранулированном наполнителе мелкой фракции, в отличие от известного обработку в центробежном поле осуществляют двумя ступенями, в первой из которых поток воды направляют по спирали в горизонтальной плоскости, а во второй - по спирали снизу вверх при угловой скорости вращения потока воды до 30000 об/мин, подогрев воды производят после отстоя в поле гравитационных сил, фильтрацию в кассете осуществляют при воздействии электрического потенциала малого напряжения, а повторный гравитационный отстой осуществляют под действием электростатического поля, в котором вектор напряженности поля направлен встречно вектору скорости потока воды.

Целесообразно при очистке воды от тяжелых фракций производить подогрев до температуры 60-80^oС, а легких фракций - до 35-40^oС.

Целесообразно также осуществить предварительный нагрев очищаемой воды до температуры 60-80^oС.

В отношении устройства техническая задача решается тем, что в известном нефтеводяном фильтрующем сепараторе, содержащем корпус с днищем и крышкой, патрубки подвода очищаемой воды, подачи промывочной воды и продувочного воздуха, патрубки удаления очищенной воды, нефтепродуктов и грязи, подогреватель, узел центробежной обработки, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник, кассету с крупным гранулированным наполнителем в виде термически закаленных шариков, расположенную во внутреннем объеме корпуса и ограниченную сетками, нижний гравитационный отстойник, гранулированный наполнитель мелкой фракции с олеофильными свойствами, размещенный на перфорированном диске, в отличие от известного, узел центробежной обработки выполнен из двух ступеней, первая из которых выполнена в виде горизонтально расположенного гидроциклона, а вторая в виде вертикально расположенного по оси корпуса гидроциклона, установленного в трубе для гашения скорости потока, закрепленной в корпусе посредством радиальных ребер, нижняя часть которой выполнена в виде колпака-грязесборника крупнодисперсной фракции, а на верхней ее части установлено неподвижное центробежное колесо с диском-отбойником и диском-стабилизатором, скрепленными между собой вертикальными тонкостенными радиально-спиральными направляющими, при этом подогреватель расположен в верхней части корпуса и выполнен плоским или многоярусным, к сеткам кассеты подведен электрический потенциал малого напряжения, под кассетой в нижнем гравитационном отстойнике установлен рекуператор в виде спирального электрода или сетки, к которым подведен электрический потенциал малого напряжения полярности, противоположной полярности сеток кассеты, при этом сепаратор снабжен фильтрующими элементами, расположенными над отверстиями перфорированного диска.

Целесообразно подогреватель выполнить трубчатым, или спиральным, или в виде электрических нагревательных элементов.

Целесообразно также патрубок удаления очищенной воды снабдить конусом.

Также целесообразно патрубок удаления очищенной воды снабдить коллектором в виде разветвленной в горизонтальной плоскости системы труб с отверстиями в нижней части труб, снабженными фильтрующими элементами.

Целесообразно снабдить сепаратор закрепленной в разделительном диске и расположенной в трубе для гашения скорости потока батареей дополнительных аналогичных гидроциклонов с тангенциальными питательными соплами, расположенными под разделительным диском, при этом над гидроциклонами целесообразно установить цилиндроконические патрубки стабилизации потоков, над диском выполнить мелкодисперсный грязесборник, а под диском выполнить раздаточную камеру очищаемой воды, тангенциально с которой соединен патрубок подвода очищаемой воды из первой ступени центробежной обработки.

Целесообразно расположить питательные сопла под углом к оси гидроциклона равномерно по периметру цилиндрической части в один или несколько рядов.

Фильтрующие элементы могут быть выполнены в виде цилиндрического колпачка с продольными щелями и резьбой на цилиндрической поверхности. В канавках резьбы намотана проволока с зазором между витками, равным 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя мелкой фракции. Концы проволоки жестко соединены с колпачком.

Целесообразно шарики гранулированного наполнителя выполнить термонапряженными.

Способ осуществляют следующим образом.

Воду, содержащую жидкие нефтепродукты, подают в первую ступень центробежной обработки, в которой поток воды направляют по спирали, ось которой расположена в горизонтальной плоскости, после чего поток воды подают на вторую ступень обработки и направляют снизу вверх по спирали при угловой скорости вращения потока воды до 30000 об/мин с последующим снижением угловой и вертикальной составляющих скорости и стабилизацией потока в горизонтальной плоскости до медленно вращающегося в гравитационном отстойнике-нефтесборнике ламинарного потока. После отстоя в поле гравитационных сил осуществляют подогрев воды до температуры 20-35^oС, а затем производят фильтрацию в направлении сверху вниз при ламинарном режиме течения потока воды в кассете с гранулированным наполнителем при воздействии электрического потенциала малого напряжения. После этого осуществляют повторный гравитационный отстой под действием электростатического поля, в котором вектор напряженности поля направлен встречно вектору скорости потока воды. При очистке воды от тяжелых фракций нефтепродуктов подогрев производят до температуры 60-80^oС. В присутствии синтетических природных поверхностно-активных веществ или дезактиваторов для исключения эмульгации дисперсной фазы нефтепродуктов в объем очищаемой воды дозируют коагулянт от 20 до 100 мг/литр. При необходимости можно осуществить предварительный нагрев очищаемой воды до температуры 60-80^oС.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор, продольный разрез; на фиг.2 - выполнение сепаратора с батареей гидроциклонов, на фиг.3 - вторая ступень узла центробежной обработки, на фиг. 4 - вторая ступень узла центробежной обработки с батареей гидроциклонов, на фиг.5 - сечение А-А фиг.1, на фиг.6 - сечение В-В фиг. 1, на фиг.7 - сечение С-С фиг.1; на фиг.8 - сечение С-С фиг.2; на фиг.9 - сечение D-D фиг.2, на фиг.10 - сечение Е-Е фиг.3, на фиг.11 - сечение F-F фиг.4, на фиг.12 - гидроциклон с одним питательным соплом; на фиг.13 - сечение Н-Н фиг.12, на фиг.14 - гидроциклон с несколькими питательными соплами, на фиг. 15 и 16 - сечение К-К фиг.14 (варианты), на фиг.17, 19 и 20 - гидроциклон первой ступени узла центробежной обработки (повернуто, варианты), на фиг. 18 - сечение L-L фиг. 17, на фиг.21 и 22 - сечение М-М фиг.20 (варианты), на фиг.23 - фильтрующий элемент, продольное сечение.

Сепаратор (фиг.1) содержит сферическое днище 1, цилиндрический корпус 2, узел центробежной обработки, состоящий из двух ступеней, первая из которых выполнена в виде горизонтально расположенного гидроциклона 3, а вторая в виде вертикально расположенного по оси корпуса гидроциклона 4, установленного в трубе 5 для гашения скорости потока. Труба 5 крепится в центре сепаратора с помощью вертикальных тонкостенных ребер 6 (фиг.7, 8) исключающих перемещение гранулированного наполнителя мелкой фракции при качке корабля. Присоединение трубы 5 к корпусу с помощью радиальных вертикальных ребер 6 позволяет также за счет снижения температуры фильтрующей среды уменьшить вторичную эмульгацию отсепарированных нефтепродуктов, как следствие, уменьшить гидравлическое сопротивление, повысить очистную способность, а также позволяет в условиях качки корабля исключить влияние наклона сепаратора в любой плоскости на толщину слоя гранулированного фильтрующего наполнителя, через который барботируется доочищаемая вода, что обеспечивает стабильность очистной способности сепаратора. Нижняя часть трубы 5 выполнена в виде колпака-грязесборника 7 крупнодисперсной фракции. На верхней части трубы 5 установлено неподвижное центробежное колесо 8 (фиг.10) с диском-отбойником 9 и диском-стабилизатором 10 с отверстием в центре для размещения трубы 5, которые скреплены между собой вертикальными тонкостенными радиально-спиральными направляющими 11.

Сепаратор содержит также верхний гравитационный отстойник-нефтесборник 12, кассету 13 с крупным гранулированным наполнителем в виде термически закаленных шариков, расположенную во внутреннем объеме корпуса 2 и ограниченную сетками 14, нижний гравитационный отстойник 15, гранулированный наполнитель мелкой фракции 16 с олеофильными свойствами, размещенный на перфорированном диске 17, образующем со сферической частью днища 1 камеру 18, патрубок 19 удаления очищенной воды.

Сепаратор содержит также патрубок 20 подвода очищаемой воды от первой ступени, патрубки 21 подачи промывочной воды и продувочного воздуха, патрубки удаления нефтепродуктов 22 и грязи 23, подогреватель 24, расположенный в верхней части корпуса 2 и выполненный плоским или многоярусным. Подогреватель может быть выполнен трубчатым, спиральным (фиг.5) или в виде электрических нагревательных элементов. Подогреватель 24 может иметь патрубок 25 охлажденного энергоносителя, патрубок 26 подвода энергоносителя (пар, горячая вода, термическое масло).

Гранулированный наполнитель крупной фракции, размещенный в кассете 13, и гранулированный наполнитель мелкой фракции 16 выполнены из термически закаленных шариков из металла, стекла, керамики или полимера с наведенными олеофильными свойствами, обусловленными термическим напряжением их поверхности.

Кассета 13, заполненная гранулированным наполнителем крупной фракции в виде термически закаленных шариков, выполненных из стекла, металла, керамики или полимера, состоит из цилиндрического корпуса 27 и короткого цилиндра 28, расположенного в центре кассеты. Короткий цилиндр 28 предназначен для размещения трубы 5 и уплотняется манжетой. Кассета сверху и снизу закрыта сетками 14, обеспечивающими удержание гранулированного наполнителя и исключение его вымывания водой. К сеткам 14 кассеты 13 подведен электрический потенциал малого напряжения. Под кассетой 13 может быть установлена отдельная сетка 29, находящаяся под потенциалом малого напряжения.

В нижнем гравитационном отстойнике 15 установлен рекуператор 30 в виде спирального электрода или сетки (фиг.6), к которому подведен электрический потенциал малого напряжения полярности, противоположной полярности сеток 14 кассеты 13. Между кассетой 13 и рекуператором 30 возникает электростатическое поле, в котором вектор напряженности поля направлен встречно вектору скорости потока воды. Для подвода электрического потенциала малого напряжения к кассете 13 и рекуператору 30 в корпус 2 вмонтированы герметичные токоведущие клеммы 31. Сепаратор имеет фильтрующие элементы 32, расположенные над отверстиями перфорированного диска 17.

Для исключения воронкообразования при удалении очищенной воды в камере 18 может быть установлен конус 33, соединенный с патрубком удаления очищенной воды 19. Патрубок удаления очищенной воды 19 может быть снабжен коллектором 34 (фиг.9) в виде разветвленной в горизонтальной плоскости системы труб 35 с отверстиями на нижней части труб, снабженными фильтрующими элементами 36.

Сепаратор содержит также сферическую крышку 37. При заполнении корпуса сепаратора очищаемой водой и при попадании в процессе эксплуатации в корпус воздуха его удаление производится через поплавковый автоматический воздушный клапан, размещенный в крышке сепаратора.

Удаление грязи из мелкодисперсного грязесборника 38 (фиг.2) производят через патрубок 39, а удаление крупнодисперсной грязи - через патрубок 23.

В днище смонтирован патрубок 40 для осушения сепаратора. С целью снижения коррозионного износа корпуса сепаратора и его металлоконструкции из-за электрохимической коррозии в днище, в камере 18 установлено устройство защиты, например пальчиковый протектор 41. Сепаратор имеет также фундаментные лапы 42.

Гидроциклон 4 второй ступени центробежной обработки (фиг.3) состоит из цилиндроконического корпуса 43, цилиндрическая часть которого тангенциально соединена с патрубком 20 подачи очищаемой воды от первой ступени.

Для увеличения пропускной способности (производительности) сепаратора с целью поддержания высоких угловых скоростей вращения очищаемого потока и создания мощного поля центробежных сил в сепараторе используется батарея дополнительных аналогичных гидроциклонов 4 (фиг.2) с малыми диаметрами сопел и цилиндрических частей, закрепленных в разделительном диске 44, над которым выполнен мелкодисперсный грязесборник 38, а под ним - раздаточная камера 45 очищаемой воды, тангенциально с которой соединен патрубок 20 подвода очищаемой воды от первой ступени. Каждый гидроциклон 4 в этом случае содержит (фиг. 4) цилиндроконический корпус 46 и тангенциальные питательные сопла 47, расположенные под диском 44 под углом к оси гидроциклона равномерно по периметру цилиндрической части гидроциклона. Количество питательных сопел в гидроциклоне может быть одно или несколько, размещенных под углом 180, 120, 90 или 60^o относительно друг друга в одной или нескольких плоскостях вдоль оси цилиндрической части. Над гидроциклонами батареи размещены цилиндроконические патрубки 48 стабилизации потоков.

Каждое сопло гидроциклона 4 (фиг.12) имеет коническую 49 и суженную 50 части. Суженная часть 50 сопла сопрягается с цилиндрической частью гидроциклона по касательной к окружности под углом ϕ таким образом, что за один оборот струя воды из сопла круглой или прямоугольной формы перемещается по спирали вдоль оси на расстояние, равное диаметру или ширине сопла.

Гидроциклон 3 первой ступени обработки отличается от гидроциклона 4 второй ступени наличием фланцевых или штуцерных соединений на питательном сопле 47 и на выходном патрубке 51, а также способом размещения питательных сопел, которые размещаются вдоль оси цилиндрической части гидроциклона 3 по одной линии или в нескольких плоскостях под определенным углом друг к другу. Гидроциклон 3 первой ступени может иметь раздаточную камеру 52.

Каждый фильтрующий элемент 32 и 36 (фиг.23) выполнен в виде цилиндрического колпачка 53 с продольными щелями 54 и резьбой 55 на цилиндрической поверхности. В канавках резьбы 55 намотана проволока 56 с зазором 57 между витками, равным 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя мелкой фракции 16. Концы проволоки 56 жестко соединены с колпачком 53. Размер зазора между витками, равный 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя мелкой фракции 16, удерживает наполнитель от вымывания через фильтрующие элементы 32 и 36.

Сепаратор работает следующим образом.

Сильно эмульгированная очищаемая вода с нефтепродуктами, подаваемая насосом через питательное сопло 47 или раздаточную камеру 52 гидроциклона 3 первой ступени по касательной к окружности цилиндрической части гидроциклона 3, закручивается по спирали в горизонтальной плоскости. В результате большой скорости вращения (до 10000 оборотов в минуту) создается значительное поле центробежных сил, при котором дисперсионная среда (вода, грязь) оттесняется к цилиндрической поверхности, а дисперсная фаза (нефтепродукт) - к центру вращения потока, обеспечивая коагуляцию, коалесценцию, гетерокоагуляцию (адагуляцию), деэмульгацию. Суженная часть 50 сопла 47 под определенным углом к оси по касательной соединена с цилиндрической частью гидроциклона 3, обеспечивая вращение очищаемого потока воды с большой угловой скоростью таким образом, что за один оборот струя воды из сопла круглой или прямоугольной формы перемещается вдоль оси гидроциклона на величину диаметра или ширины суженной части сопла, тем самым исключая перемешивание и вторичную эмульгацию воды.

Разделенная на составные части (вода, нефтепродукты, грязь) очищаемая вода, вращаясь по спирали, из гидроциклона 3 первой ступени поступает через выходной патрубок 51 по тангенциальному патрубку 20 подачи очищаемой воды из первой ступени в гидроциклон 4 второй ступени (фиг.1). Очищаемая вода, получив в гидроциклоне 4 сильное вращательное движение по спирали снизу вверх при угловой скорости вращения потока воды до 30000 об/мин, создает мощное поле центробежных сил, в результате действия которых в центре вращения происходит разрыв потока с образованием вакуумной воронки. Вода и механические взвешенные частицы отбрасываются к цилиндрической поверхности гидроциклона 4, а нефтепродукты вытесняются к центру вращения, распределяясь по поверхности вакуумной воронки. После выхода из гидроциклона 4 вращающиеся потоки поступают в трубу 5, где угловые и вертикальные составляющие скоростей потока снижаются до необходимой величины, вакуумные воронки постепенно уменьшаются в диаметре. Грязь при этом оседает в колпаке-грязесборнике 7 крупнодисперсной фракции, откуда выводится по патрубку 23.

Нефтепродукты, вращаясь, сливаются в сплошные вращающиеся жгуты, а затем, ударяясь о диск-отбойник 9 неподвижного центробежного колеса 8, поток, разделенный на части радиально-спиральными направляющими 11 между диском-отбойником 9 и диском-стабилизатором 10, стабилизируется в горизонтальной плоскости до медленно вращающегося в гравитационном отстойнике-нефтесборнике 12 ламинарного потока. Применение неподвижного центробежного колеса 8 стабилизации потока в горизонтальной плоскости позволяет полностью погасить вертикальную составляющую скорости потока, стабилизировать поток в горизонтальной плоскости, преобразуя вертикальный, спиралеобразно вращающийся поток в медленно вращающийся ламинарный плоский, избежать повторной эмульгации, а также исключить перемешивание нефтепродукта в нефтесборнике восходящим потоком, облегчить отделение нефтепродукта от воды в гравитационном отстойнике-нефтесборнике 12.

В отстойнике-нефтесборнике 12 происходит отстой в поле гравитационных сил, при этом нефтепродукт всплывает, накапливается в его верхней части, медленно вращаясь под крышкой 37 сепаратора, коагулирует и коалесцирует и выводится по патрубку 22 удаления нефтепродуктов. Вода, медленно вращаясь в нижней части отстойника-нефтесборника 12, поступает в строго ламинарном режиме сверху вниз сначала в подогреватель 24, где нагревается до температуры 20-35^oС, обеспечивая термокоагуляцию, а затем фильтруется через сетки 14 и крупногранулированный наполнитель кассеты 13, находящейся под отрицательным потенциалом малого напряжения, сверху вниз при ламинарном режиме течения потока. При обработке воды, содержащей тяжелые фракции нефтепродуктов, подогрев воды производят до 60-80^oС. При фильтрации очищаемой воды через поровые каналы между гранулами наполнителя с наведенными олеофильными свойствами кассеты 13, находящейся под отрицательным потенциалом, при скоростях, отвечающих строго ламинарному режиму течения сверху вниз, когда скорость всплытия частиц нефтепродукта выше скорости течения воды, дисперсные частицы нефтепродукта, переходя в последовательно расположенные поры, притягиваются к поверхности гранул, смачивают их, а затем растекаются на их поверхности с увеличением пленки до определенных размеров. При превышении пороговой насыщенности поровых каналов нефтепродуктом избыточная масса его за счет возрастания перепада давления и сил всплытия срывается с поверхности гранул в виде отдельных капель грушевидной формы, которые, сливаясь между собой в процессе коалесценции, выводятся из объема гранулированного наполнителя кассеты 13 с последующим их выделением из объема очищаемой воды в гравитационном отстойнике-нефтесборнике 12 под действием сил Архимеда (за счет разности плотностей разделяемых сред). Использование в качестве фильтрующего наполнителя термически закаленных металлических, стеклянных, керамических или полимерных шариков с высокими олеофильными свойствами, позволяет обеспечить процессы ортокинетической коагуляции, коалесценции отдельных частиц нефтепродуктов и исключает необходимость периодической замены фильтрующего материала, обеспечивая стабильную во времени очистку и возможность периодической очистки наполнителя от механических взвесей продувкой его объема воздухом в направлении снизу-вверх с последующей доочисткой чистой водой в том же направлении при помощи патрубков 21.

Часть капель нефтепродукта, вынесенных потоком воды в нижний гравитационный отстойник 15, попадая в поле действия электростатического поля кассета 13 - рекуператор 30, вектор напряженности которого направлен встречно вектору скорости потока воды, "выталкиваются" из объема воды в кассету 13, где притягиваются к гранулам наполнителя кассеты и выводятся, как ранее описано, в нефтесборник 12. На завершающем этапе оставшаяся мелкодисперсная часть нефтепродукта в очищаемой воде, протекая сверху вниз, фильтруется в гранулированном наполнителе мелкой фракции 16, размещенном в нижней части корпуса на перфорированной перегородке 17, притягивается к поверхности шариков наполнителя, смачивая их и барботируя в поровых каналах, увеличивается до определенных размеров, всплывает, попадая в кассету 13, а затем в нефтесборник 12.

Далее очищенная вода дренируется через щели фильтрующих элементов 32 перфорированного диска 17 и попадает в камеру 18, а затем через конус 33 и патрубок 19 удаляется из сепаратора. При наличии коллектора 34 вода через щели фильтрующих элементов 36 коллектора 34 удаляется из сепаратора через патрубок 19.

Диск 17 с фильтроэлементами 32 обеспечивает удержание гранулированного наполнителя мелкой фракции от вымывания при удалении воды из сепаратора, а также при замене протекторов.

Применение коллектора 34 с колпачково-проволочными фильтроэлементами 36 обеспечивает удержание гранулированного наполнителя от вымывания, равномерное взрыхление наполнителя продувочным воздухом и промывочной водой, а также снижает весогабаритные характеристики сепаратора.

При наличии батареи гидроциклонов 4 (фиг.2) очищаемая вода, вращаясь по спирали, из гидроциклона 3 первой ступени поступает по тангенциальному патрубку 20 в раздаточную камеру 45 очищаемой воды батареи гидроциклонов 4, где приобретает вращательное движение, что исключает вторичную эмульгацию. Из раздаточной камеры 45 поток по питательным соплам 47 под углом и по касательной к окружности поступает в гидроциклоны 4. Отделенные от воды после первой ступени взвешенные механические частицы, попав в раздаточную камеру 45 очищаемой воды, оседают на коническое дно в колпак-грязесборник 7 крупнодисперсной фракции, откуда грязь удаляется по мере ее накопления по патрубку 23. После выхода из гидроциклонов 4 вращающиеся потоки поступают в цилиндроконические патрубки 48 стабилизации потоков, диаметр которых несколько больше диаметров выходных патрубков гидроциклонов 4, а затем в общую трубу 5 для гашения скорости потока. Грязь, оседая на патрубках 48, накапливается и попадает в грязесборник 38 мелкодисперсных механических взвесей.

Применение батареи гидроциклонов 4 с общей раздаточной камерой 45 очищаемой воды, имеющих малые диаметры сопел 47 и цилиндрических частей, позволяет обеспечить равномерное распределение очищаемой воды по соплам 47, а также при малых габаритах обеспечить создание больших угловых скоростей вращения очищаемой воды, а следовательно, и мощных центробежных сил, что в конечном итоге позволяет создавать сепараторы на большие производительности.

Сепаратор обеспечивает остаточную концентрацию нефтепродуктов в очищенной воде 0,05 млн.^-1 при допустимом значении согласно требованиям резолюции МЕРС 60 (33) ИМО до 15 млн.^-1, позволяя производить сброс очищенной воды в акватории портов, территориальных вод, в реки и озера. Сепаратор может использоваться не только для очистки воды от нефтепродуктов, но и нефтепродуктов от воды и механических примесей, а также растительного масла от механических примесей и воды.

Формула изобретения

1. Способ очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающий ее подогрев, обработку в центробежном поле при движении потока воды по спирали с последующим снижением угловой и вертикальной составляющих скорости и стабилизацией потока в горизонтальной плоскости до медленно вращающегося в гравитационном отстойнике-нефтесборнике ламинарного потока, отстой в поле гравитационных сил, фильтрацию в направлении сверху вниз при ламинарном режиме течения потока воды в кассете с гранулированным наполнителем, повторный гравитационный отстой и окончательную фильтрацию в гранулированном наполнителе мелкой фракции с олеофильными свойствами, отличающийся тем, что обработку в центробежном поле осуществляют двумя ступенями, в первой из которых поток воды направляют по спирали в горизонтальной плоскости, а во второй - по спирали снизу вверх при угловой скорости вращения потока воды до 30000 об/мин, подогрев воды производят после отстоя в поле гравитационных сил, фильтрацию в кассете осуществляют при воздействии электрического потенциала малого напряжения, а повторный гравитационный отстой осуществляют под действием электростатического поля, в котором вектор напряженности поля направлен встречно вектору скорости потока воды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при очистке воды от тяжелых фракций нефтепродуктов подогрев воды производят до 60-80^oС, а легких фракций - 35-40^oС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют предварительный нагрев очищаемой воды до 60-80^oС.

4. Нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор, содержащий корпус с днищем и крышкой, патрубки подвода очищаемой воды, подачи промывочной воды и продувочного воздуха, патрубки удаления очищенной воды, нефтепродуктов и грязи, подогреватель, узел центробежной обработки, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник, кассету с крупным гранулированным наполнителем в виде термически закаленных шариков, расположенную во внутреннем объеме корпуса и ограниченную сетками, нижний гравитационный отстойник, гранулированный наполнитель мелкой фракции с олеофильными свойствами, размещенный на перфорированном диске, отличающийся тем, что узел центробежной обработки выполнен из двух ступеней, первая из которых выполнена в виде горизонтально расположенного гидроциклона, а вторая в виде вертикально расположенного по оси корпуса гидроциклона, установленного в трубе для гашения скорости потока, закрепленной в корпусе посредством радиальных ребер, нижняя часть которой выполнена в виде колпака-грязесборника крупнодисперсной фракции, а на верхней ее части установлено неподвижное центробежное колесо с диском-отбойником и диском-стабилизатором, скрепленными между собой вертикальными тонкостенными радиально-спиральными направляющими, при этом подогреватель расположен в верхней части корпуса и выполнен плоским или многоярусным, к сеткам кассеты подведен электрический потенциал малого напряжения, под кассетой в нижнем гравитационном отстойнике установлен рекуператор в виде спирального электрода или сетки, к которым подведен электрический потенциал малого напряжения полярности, противоположной полярности сеток кассеты, при этом сепаратор снабжен фильтрующими элементами, расположенными над отверстиями перфорированного диска.

5. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что подогреватель выполнен трубчатым.

6. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что подогреватель выполнен спиральным.

7. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что подогреватель выполнен в виде электрических нагревательных элементов.

8. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что патрубок удаления очищенной воды снабжен конусом.

9. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что патрубок удаления очищенной воды снабжен коллектором в виде разветвленной в горизонтальной плоскости системы труб с отверстиями в нижней части труб, снабженными фильтрующими элементами.

10. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что он снабжен закрепленной в разделительном диске и расположенной в трубе для гашения скорости потока батареей дополнительных аналогичных гидроциклонов с тангенциальными питательными соплами, расположенными под разделительным диском, при этом над гидроциклонами установлены цилиндроконические патрубки стабилизации потоков, над диском выполнен мелкодисперсный грязесборник, а под диском выполнена раздаточная камера очищаемой воды, тангенциально с которой соединен патрубок подвода очищаемой воды из первой ступени центробежной обработки.

11. Сепаратор по п.10, отличающийся тем, что питательные сопла расположены под углом к оси гидроциклона равномерно по периметру цилиндрической части в один или несколько рядов.

12. Сепаратор по одному из пп.4 и 9, отличающийся тем, что каждый фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндрического колпачка с продольными щелями и резьбой на цилиндрической поверхности, в канавках которой с зазором между витками, равным 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя, намотана проволока, концы которой жестко соединены с колпачком.

13. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что шарики гранулированного наполнителя выполнены термонапряженными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23