Установка для очистки сточной воды от остаточной нефти

Авторы патента:

C02F1/40 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B01D17/025 - под действием силы тяжести в отстойных резервуарах

B01D17/0208 - Разделение жидкостей способами, не отнесенными к другим рубрикам, например путем термодиффузии (устройства для отделения или удаления жировых, маслянистых или подобных веществ из воды, сточных вод или их отстоя C02F 1/40; очистка от нефти или т.п. материалов или поддержание в надлежащем состоянии поверхности открытых водоемов E02B 15/04; устройства для отделения смазочных веществ от хладагентов F25B 43/02)

Владельцы патента RU 2773219:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности в области доподготовки сточной воды нефтяных месторождений до требуемого качества для использования воды в системе поддержания пластового давления (ППД) продуктивного нефтяного пласта. Изобретение касается установки для очистки сточной воды от остаточной нефти, содержащей емкость с функцией отстойника воды и устройство для перемешивания обрабатываемой воды с органическим растворителем. В качестве емкости с функцией отстойника установка содержит резервуар вертикальный стальной (РВС), который имеет два патрубка на разных высотах резервуара для подачи сточной воды в резервуар: верхний и нижний, верхний патрубок расположен в верхней части резервуара для подачи воды через распределительный маточник под раздел жидкости и газовой среды, нижний патрубок расположен на половине высоты верхнего патрубка и служит для подачи сточной воды через диспергатор и маточник в объем воды резервуара, диспергатор в качестве устройства перемешивания соединен с трубопроводом для подачи в него органического растворителя для смешивания сточной воды с растворителем в турбулентном режиме. Сточная вода подается в РВС через один из двух патрубков исходя из качества сточной воды, контролируемой на входе в установку пробоотборником. Технический результат - доочистка сточной воды от остаточной нефти путем повышения плотностной разницы между водой и нефтью при обеспечении умеренного расхода органического растворителя, возможность выборочного использования одного из технологических процессов очистки воды от остаточной нефти в зависимости от исходной концентрации нефти в сточной воде. 1 ил.

Качество сточной воды находится в значительной зависимости от проницаемости продуктивного пласта, например, в низкопроницаемые коллекторы рекомендуется закачивать воду с остаточным содержание нефти не более 3-5 мг/л. Поэтому во всех принципиальных схемах установок предварительного сброса пластовой и сточной воды и установок подготовки товарной нефти отражена доподготовка воды после ее отделения от нефти в отстойниках с функцией сепарации фаз. Процесс доочистки сточной воды от частичек нефти может происходить в горизонтальных емкостях типа ОГ-200 объемом 200 м³ и в резервуарах вертикальных стальных различного объема: РВС-2000, 3000 и 5000.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод (АС СССР на изобретение №1527177) сточная вода с капельками нефти стекает по наклонно установленным треугольным пластинам, нефть растекается в виде пленки и собирается над водой в виде слоя нефти. Аккумулирование нефти и ее вывод из воды достигается благодаря механическому воздействию на сточную воду в виде водонефтяной эмульсии прямого типа. При наличии в воде остаточной нефти с высоким содержанием асфальтенов, смол и парафинов устройство снизит свою эффективность из-за малой плотностной разницы между водой и частичками нефти и витанию такой нефти в водной среде.

Известно использование гидрофобного фильтра в виде слоя нефти над водой (патент РФ на изобретение №2341317 «Установка для подготовки воды», опубликовано 20.12.2008). Подача сточной воды непосредственно в зону раздела жидкости и газовой фазы емкости независимо от формы и объема емкости имеет недостаток - при близости плотностей остаточной нефти и воды на поверхности воды будет оставаться лишь часть нефти, содержащейся в сточной воде. Качество воды для системы ППД в никопроницаемые коллекторы будет не соответствовать требуемому уровню по содержанию остаточной нефти.

Известна установка для доочистки воды от частичек тяжелой нефти, в которой применен толуол для удаления тяжелых асфальтеновых частиц из сточной воды («Особенности жидкофазного экстракционного процесса и их использование для разработки технологии очистки сточных вод», Азербайджанский химический журнал, 2017 год, №3, стр. 56-57). Данная установка для доочистки воды от частичек тяжелой нефти выбрана в заявке в качестве прототипа к изобретению. Установка содержит механические мешалки, толуол вводится в нижнюю часть емкостей, а сточная вода подается в верхнюю часть емкостей с функцией экстракторов.

Установка имеет следующие недостатки:

- наличие механических мешалок требует повышенного внимания и затрат на их обслуживание;

- значительные объемные расходы дорогостоящего толуола относительно объемов очищаемой сточной воды, пропорция объемов воды к толуолу равна 30-36 к 1;

- последовательная очистка воды технологически и конструктивно обеспечивается наличием в установке множества отдельных емкостей, мешалок и насосов по подаче реагентов различного назначения; при поломке этих устройств нарушается технологический цикл и вся установка выводится из строя;

- установка не предназначена для подготовки значительных объемов сточной воды в пределах 4-7 тысяч м³/сут, которые необходимы для организации системы поддержания пластового давления на стандартном участке нефтяного месторождения или залежи нефти.

Технической задачей по изобретению является создание установки по доочистке сточной воды от нефтепродуктов (остаточной нефти) путем повышения плотностной разницы между водой и нефтью при обеспечении умеренного расхода органического растворителя с достижением следующего технического результата - конструкция установки должна позволять использовать выборочно один из технологических процессов очистки воды от остаточной нефти в зависимости от исходной концентрации нефти в сточной воде.

Поставленная техническая задача решается в установке для очистки сточной воды от остаточной нефти, содержащей емкость с функцией отстойника воды и устройство для перемешивания обрабатываемой воды с органическим растворителем, при этом согласно изобретению установка состоит из резервуара вертикального стального (РВС) и имеет два трубных патрубка на разных высотах резервуара для подачи сточной воды в отстойник: верхний и нижний. Верхний патрубок расположен в верхней части резервуара для подачи воды через распределительный маточник под раздел жидкости и газовой среды, нижний патрубок расположен на половине высоты верхнего патрубка и служит для подачи сточной воды через диспергатор и маточник в объем воды резервуара, диспергатор соединен с трубопроводом для подачи в него органического растворителя для смешивания сточной воды с растворителем в турбулентном режиме. Сточная вода подается в РВС через один из двух патрубков, исходя из качества сточной воды, контролируемой на входе в установку.

Схематично обустройство заявленной установки приведено на фигуре, где позициями обозначены следующие составные части: 1 - корпус резервуара типа РВС, 2 - верхний патрубок для подачи сточной воды (СВ) под уровень жидкости в емкости, 3 - нижний патрубок для подачи воды в серединную часть объема воды в емкости, 4 - маточники для равномерной подачи сточной воды в емкость, 5 - диспергатор для смешения органического растворителя с глобулами воды и нефти, 6 - задвижка на верхнем патрубке, 7 -задвижка на нижнем патрубке, 8 - пробоотборник сточной воды, 9 – отстойник воды и нефти, 10 - задвижка на трубопроводе подачи органического растворителя, 11 - насос подачи растворителя, 12 - подземная емкость с растворителем, 13 - гидрофобный слой жидкости в РВС, 14 - патрубок отвода сточной воды без нефтепродуктов, 15 - патрубок для слива нефти в емкость 16, 17 - уровнемер, соединенный кабелем 18 через контроллер управления с электрозадвижкой 19.

Установка по очистке сточной воды на основе РВС объемом 3000 м³или 5000 м³ эксплуатируется в двух режимах в зависимости от качества очищаемой воды. Согласно руководящим документам нефтяных компаний на промыслах организуется не только проверка качества сточной воды на остаточные нефтепродукты на входе в насосную станцию системы ППД, но и в промежуточных точках системы подготовки воды и нефти для оптимизации технологических процессов, например экономии реагентов. Такой промежуточный пробоотборник показан позицией 8. Отобранная проба воды после отстойника 9 нефти и воды может быть по качеству двух видов:

1. Содержание нефти не превышает допустимой величины. Для многих компаний для месторождений с высокой проницаемостью продуктивного пласта это величина равна 50 мг/л.

2. Сточная вода не пригодна для закачки в пласт, так как нефтепродукты в воде превышают лимитированную величину.

Исходя из результатов анализа, установка эксплуатируется в одном из двух режимов подачи воды в РВС.

Режим 1 - сточная вода не требует дополнительной очистки, но вода направляется в установку на основе РВС с двойной целью:

- создать буферный запас воды для бесперебойной работы центробежных насосов станции системы ППД;

- дочистить воду от механических примесей и нефтепродуктов, ведь качественная вода лучше, чем хорошая.

По режиму 1 вода подается на верхний патрубок 2, задвижка 7 закрыта, задвижка 6 открыта. Вода проходит через верхний маточник 4, равномерно распределяется по межфазной поверхности, в которой уже со временем накапливаются частички нефти, образуя гидрофобный слой. Проходя этот слой, вода частично освобождается от остаточной нефти. Это известное явление в нефтедобыче и подготовке сточных вод. Постепенно сточная вода спускается вниз по РВС и попадает в патрубок 14, выводится из емкости. При движении вниз на частички нефти действует сила Архимеда, и часть из них всплывает вверх, образуя гидрофобный слой из нефти. Уровень этого слоя нефти в емкости поддерживается постоянным благодаря совместной запрограммированной работе уровнемера 17, сливного патрубка нефти 15 и электрозадвижки 19 на патрубке 14 отвода сточной воды.

Режим 2 - сточная вода требует дополнительной очистки от частиц нефти. Вода из сепаратора 9 подается на нижний патрубок 3, через задвижку 7, задвижка 6 закрыта. В диспергаторе 5 сточная вода смешивается с органическим растворителем, который через задвижку 10 насосом 11 подается из подземной емкости 12. В качестве емкости хранения растворителя используется подземный резервуар, так как растворителем может служить и нестабильный бензин (газовый конденсат) из установки улавливания легких фракций (УУЛФ), который обслуживает парк резервуаров товарной нефти.

Благодаря хаотичному столкновению в турбулентном режиме частиц нефти и глобул растворителя происходит их слияние, плотность раствора нефти в органическом растворителе снижается, а сила Архимеда, действующая на образованные капли углеводородов, растет. Скорость всплытия частиц углеводородного состава в воде определяется формулой Д.Г. Стокса, поэтому снижение плотности новоявленных слившихся после диспергации глобул растворителя и частиц нефти ведет к пропорциональному росту скорости всплытия капель углеводородов в сточной воде. Вода для системы ППД становится лучшего качества.

Переход режима эксплуатации от второго к первому также имеет полезное следствие, выраженное тем, что гидрофобный слой жидкости 13 над водой насыщается раствором нефти в органическом растворителе. При прохождении этого слоя частички нефти в воде контактируют с углеводородным растворителем, успевают частично раствориться в нем, понизить свою плотность и как результат - остаться в гидрофобном слое над водой.

В отличие от известных устройств очистки сточной воды и рассмотренного в заявке прототипа предложенная установка имеет следующие технические новшества с положительным результатом:

1. В зависимости от качества сточной воды (наличие остаточной нефти) вода направляется в верхний патрубок (относительно чистая вода) и в нижний патрубок (неудовлетворительное состояние воды). В режиме 2 для удаления частичек нефти значительной плотности в сточную воду через диспергатор подают органический растворитель. Это снижает плотность частиц нефти и скорость всплытия нефти в воде.

2. Для выбора режима эксплуатации установки с заданной периодичностью отбираются пробы сточной воды, и по результатам анализа выбирается режим работы установки. Так формируется отличие установки от известных конструкций - установка выдает сточную воду необходимого качества с наименьшими затратами.

3. В отличие от прототипа диспергирование растворителя в потоке воды происходит без вращающихся элементов, обеспечивается благодаря стационарным устройствам различных конструкций.

4. В качестве органического растворителя предложено использовать нестабильный бензин с УУЛФ, что, по сути, является одним из элементов безотходной и эффективной работы предприятия по добыче и подготовке нефти, газа и попутно добываемой сточной воды.

Технологический эффект от использования установки заключается в обеспечении постоянного соответствия качества сточной воды по параметру «содержание остаточной нефти» без финансовых затрат на приобретение дорогостоящих органических растворителей.

Установка по очистке сточной воды от остаточной нефти, содержащая емкость с функцией отстойника воды и устройство для перемешивания обрабатываемой воды с органическим растворителем, отличающаяся тем, что в качестве емкости с функцией отстойника установка содержит резервуар вертикальный стальной (РВС), который имеет два патрубка на разных высотах резервуара для подачи сточной воды в резервуар: верхний и нижний, верхний патрубок расположен в верхней части резервуара для подачи воды через распределительный маточник под раздел жидкости и газовой среды, нижний патрубок расположен на половине высоты верхнего патрубка и служит для подачи сточной воды через диспергатор и маточник в объем воды резервуара, диспергатор в качестве устройства перемешивания соединен с трубопроводом для подачи в него органического растворителя для смешивания сточной воды с растворителем в турбулентном режиме, сточная вода подается в РВС через один из двух патрубков исходя из качества сточной воды, контролируемой на входе в установку пробоотборником.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки и обеззараживания воды. Устройство содержит корпус, снабженный крышкой с уступами на ее нижней поверхности.

Устройство получения экологически чистого раствора пероксида водорода для стимуляции роста и развития растений // 2773011

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве, растениеводстве. Устройство получения экологически чистого раствора пероксида водорода для стимуляции роста и развития растений содержит реактор, заполненный водой, и источники физического воздействия на воду, включающие излучатель некогерентного оптического излучения с освещенностью в видимой области не менее 650 лк и излучатель высокочастотного электромагнитного излучения с частотой поглощения молекулярного кислорода и плотностью потока мощности не менее 4,0 мВт/см2.

Устройство для опреснения и очистки воды на основе поли(триметилен-дикарбоксилата) // 2772828

Изобретение относится к устройству для опреснения и очистки воды, содержащему фильтр-опреснитель, включающий в себя угольный фильтр с фильтром грубой очистки и порошок поли(триметилен-дикарбоксилата), расположенный между двумя мембранами из углеродного волокна, помещенный в корпус, емкость с фильтруемой водой, устройство для создания избыточного давления, выполненное с возможностью подключения механического насоса для создания избыточного давления вручную и газового баллона для создания избыточного давления без использования механической работы.

Фильтрующий модуль // 2772774

Изобретение относится к фильтрующим модулям для устройств очистки жидкости гравитационного типа, предназначенных для применения в бытовых условиях, на дачных и садовых участках для очистки или доочистки жидкости, преимущественно воды, для бытового и/или питьевого водоснабжения и других жидкостей бытового назначения.

Способ стерилизации биологически опасных стоков и устройство для его реализации // 2772668

Группа изобретений относится к термической очистке и обеззараживанию биологически опасных стоков (жидкостей). Способ стерилизации биологически опасных стоков заключается в том, что их, при помощи блока автоматизированного управления технологическими процессами с исполнительными элементами, первоначально направляют в приемную емкость, по мере наполнении которой их направляют в рекуперативный теплообменник, в котором предварительно подогревают загрязненные стоки и направляют их в блок температурной стерилизации, после которого уже нагретые и стерилизованные стоки охлаждают в рекуперативном теплообменнике и сливают в канализацию.

Устройство для улавливания нефти, нефтепродуктов и взвешенных веществ в производственно-дождевых сточных водах // 2772482

Изобретение относится к устройствам очистки поверхностных и производственных сточных вод от нефти (нефтепродуктов) и взвешенных веществ, поступающих из резервуаров-накопителей перед подачей их на очистные сооружения или поверхностных дождевых сточных вод с территорий объектов магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

Коагулянт титановый для очистки природных и сточных вод, способ его получения и использование в подтоварных водах и потокоотклоняющих технологиях // 2772365

Изобретение относится к области очистки вод хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового назначения, природных вод, промышленных, оборотных и бытовых сточных вод, в т.ч. подготовки воды котлового качества, питательной и оборотной воды для теплоэнергетических установок, а также применения в потокоотклоняющих технологиях и технологиях выравнивания профиля приемистости для повышения нефтеотдачи пластов как самостоятельно, так и в качестве, в том числе, компонента в составе гелеобразующих реагентов.

Системы опреснения воды // 2772145

Изобретение предназначено для удаления соли и других примесей из морской воды. Система очистки и опреснения воды включает в себя солнечные концентраторы, которые принимают солнечный свет и направляют солнечный свет во множество местоположений.

Способ извлечения йода из водных растворов // 2771817

Изобретение может быть использовано при очистке сточных вод, содержащих рентгенографические контрастные агенты. Способ извлечения молекулярного йода из водного раствора, содержащего йодсодержащее ароматическое соединение и йодсодержащее неорганическое соединение, которое содержит йодид-ионы, включает этапы, на которых превращают йод упомянутого йодсодержащего ароматического соединения в молекулярный йод и собирают упомянутый молекулярный йод.

Устройство для обработки сточных вод // 2771658

Устройство для обработки сточных вод и генерации энергии. Может быть использовано при очистке бытовых и промышленных стоков отдельно расположенных объектов и индивидуальных жилых домов.

Способ разделения и способ получения (мет)акрилата // 2753867

Изобретение относится к эффективному способу разделения смешанной жидкости, который представляет собой способ непрерывного разделения легкой жидкости и тяжелой жидкости, имеющей удельный вес больше, чем у легкой жидкости, из смешанной жидкости, содержащей легкую жидкость, тяжелую жидкость и эмульсионную жидкость, состоящую из легкой жидкости и тяжелой жидкости, путем непрерывного введения смешанной жидкости в сепарационную емкость, причём указанная лёгкая жидкость содержит (мет)акрилат, указанная тяжёлая жидкость содержит воду, а указанная эмульсионная жидкость содержит (мет)акрилат и воду, где сепарационная емкость содержит: корпус емкости (Т); камеру (A), в которую вводят смешанную жидкость и в которой образуется поверхность раздела (F) между легкой жидкостью и тяжелой жидкостью, камеру (B), в которую легкая жидкость протекает из камеры (A) путем переполнения переливной части (Wa), и камеру (C), в которую тяжелая жидкость протекает из нижней части камеры (A) через трубу (N4) для переноса жидкости, которые представляют собой камеры, соответственно образованные путем разделения внутренней части корпуса емкости (T) при помощи установленной перегородки (W1, W2), установленной от нижней поверхности корпуса емкости (T); детекторную часть (S1), сконфигурированную для подтверждения присутствия или отсутствия эмульсионной жидкости путем определения высоты от нижней части корпуса емкости (T) до поверхности (F) раздела в камере (A); части для слива (N2, P2, V2, L2, N3, P3, L3), сконфигурированные так, чтобы жидкости могли вытекать из камеры (B) и камеры (C) соответственно, чтобы поддерживать уровни жидкости в камерах в пределах установленного диапазона; и экстракционную часть (N5) для эмульсионной жидкости, сконфигурированную для экстракции эмульсионной жидкости из средней части камеры (A) в вертикальном направлении, где один конец трубы (N4) для переноса жидкости открыт в камере (A), а другой ее конец открыт в камере (C), верхний край установленной перегородки (W2), разделяющей камеру (A) и камеру (C), сконфигурирован так, что он расположен выше переливной части (Wa), и при этом, когда высота от нижней части корпуса емкости (T) до переливной части (Wa) определена как h1, высота от нижней части корпуса емкости (T) до отверстия (Na) трубы (N4) для переноса жидкости в камере (C) определена как h2, высота от нижней части корпуса емкости (T) до поверхности раздела (F) в камере (A) определена как h1⋅α и отношение PH/PL удельного веса PH тяжелой жидкости к удельному весу PL легкой жидкости определено как X, установлена зависимость α=(h2*X — h1)/h1(X — 1), α составляет от 0,2 (когда X имеет минимальное значение Xmin) до 0,6 (когда X имеет максимальное значение Xmax).