СЕПАРАТОР ДЛЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК B01D45/12 

Изобретение относится к устройствам для разделения смесей неоднородных жидкостей, в частности к центробежным сепараторам, и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для разделения жидкостей, имеющих различные плотности, преимущественно водонефтяных эмульсий.

Известна центрифуга для разделения водонефтяных эмульсий, включающая кожух, заключенный внутри него ротор с каналами в нижней части вала для подвода разделяемой водонефтяной эмульсии, отверстиями в верхней стенке вблизи вала, сообщенными с полостью устройства для отвода нефти, и отверстиями в нижней стенке на удалении от вала, сообщенными с соединенным с кожухом коллектором для отвода воды [1]
Недостатками такой центрифуги являются возможность повторного смешивания разделенных жидкостей, в частности попадания нефтепродуктов в очищенную воду, что является следствием размещения отверстий для отвода воды вблизи выходных отверстий канала для подвода эмульсии, в особенности радиального расположения последних.

Указанных недостатков не имеет сепаратор для жидкости, содержащий ротор, установленный на двух пустотелых полувалах, один из которых имеет утолщенную часть с выполненным в ней радиальным каналом для подвода утолщенную часть с выполненным в ней радиальным каналом для подвода эмульсии, а во втором соосно с ним размещен пустотелый вал, сообщенный с центральной частью ротора и служащий для отвода более легкого компонента, установленную центрально внутри ротора перфорированную трубу с прикрепленным к ее нижней части диском, образующим с днищем ротора канал для отвода более тяжелого компонента, сообщенный с кольцевой полостью, образованной стенками полувала и вала, наполнитель, размещенный в объеме между верхней стенкой ротора, диском и перфорированной трубой и сальниковые коробки, взаимодействующие с пустотелыми полувалами и валом, для подвода водонефтяной эмульсии и отвода разделенных компонентов [2]
В этом сепараторе при радиальном вводе в ротор водонефтяной эмульсии благодаря лучшей организации потоков внутри ротора, обеспечиваемой за счет размещения там наполнителя и установки диска, разделяющего потоки тяжелого и легкого компонентов, достигается более высокое качество разделения эмульсии. Однако при этом усложняется конструкция сепаратора, снижается его производительность, поскольку наполнитель существенно увеличивает гидравлическое сопротивление, и усложняется эксплуатация, так как наполнитель требует частых промывок или замены.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение производительности и облегчение эксплуатации сепаратора для жидкости.

Для этого в известном сепараторе для жидкости, включающем ротор, установленный на двух пустотелых полувалах, в одном из которых соосно с ним размещен пустотелый, вал при этом полости полувалов и вала соединены с полостью ротора, и сальниковые коробки для соединения полостей полувалов и вала с трубопроводами для подвода сепарируемой жидкости и отвода разделенных компонентов, ротор выполнен в виде отрезка трубы с заглушенными концами, продольная ось которого расположена перпендикулярно оси вращения ротора, а соединения полостей полувалов с полостью ротора выполнены в виде пар угловых патрубков, при этом входные участки подводящих патрубков расположены параллельно оси вращения ротора.

При таком конструктивном решении организации потоков жидкости, при которой предотвращается повторное смешивание разделенных компонентов и прорыв к ним струй вводимой жидкости и как следствие этого обеспечивается высокое качество разделения эмульсии, достигается без встройки в ротор каких-либо элементов типа перфорированной трубы с диском и размещения в нем наполнителя, увеличивающего гидравлическое сопротивление и усложняющего эксплуатацию сепаратора, а за счет формы выполнения самого ротора, параллельного оси вращения ротора ввода разделяемой жидкости и отвода разделенных компонентов с помощью внешних коммуникаций. Т.е. при сохранении высокого качества разделения жидкости обеспечивается упрощение конструкции сепаратора, повышается его производительность и упрощается его эксплуатация.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый сепаратор для жидкости; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Сепаратор включает ротор 1, установленный на двух пустотелых полувалах 2 и 3, опирающихся на подшипники 4 и 5. Ротор 1 выполнен в виде отрезка трубы с заглушенными концами, продольная ось которого перпендикулярна оси вращения ротора. Внутри пустотелого полувала 3 соосно с ним размещен пустотелый вал 6, полость которого сообщена с центральной частью ротора 1. Полость пустотелого полувала 2 с помощью пары угловых патрубков 7, входные участки которых расположены параллельно оси вращения ротора, соединена с областями средней величины центробежного фактора внутри ротора 1, а полость пустотелого полувала 3 (кольцевая полость, образованная стенками полувала 3 и вала 6 и простирающаяся от ротора 1 до уплотнителя 8) посредством пары угловых патрубков 9 с областями максимальной величины центробежного фактора внутри ротора 1. Для соединения полостей полувалов 2, 3 и вала 6 соответственно с трубопроводом 10 для подвода сепарируемой жидкости и трубопроводами 11 и 12 для отвода более тяжелого и более легкого разделенных компонентов служат сальниковые коробки 13, 14 и 15, герметизированные, например, с помощью уплотнительных манжет. Сальниковые коробки 14 и 15 с полостями полувала 3 и вала 6 сообщены соответственно через отверстия 16 и 17, выполненные в стенке полувала 3. В трубопроводах 11 и 12 отвода разделенных компонентов установлены регулирующие клапаны 18 и 19. Ротор 1 сепаратора приводится во вращение с помощью электродвигателя 20, соединенного с полувалом 3.

Сепаратор работает следующим образом.

Подлежащая разделению водонефтяная смесь из трубопровода 10 через сальниковую коробку 13, пустотелый полувал 2 и подводящие угловые патрубки 7 поступает в ротор 1 в области средней величины центробежного фактора. При вращении ротора 1 поступающая в него водонефтяная смесь под действием центробежных сил разделяется, при этом имеющие меньшую плотность нефтепродукты оттесняются к оси вращения ротора 1, а очищенная вода в области максимального значения центробежного фактора. При открытых регулирующих клапанах 18 и 19 отделенные нефтепродукты из центральной части ротора 1 проходят через фальшвал 6 в сальниковую коробку 15 и по трубопроводу 12 выводятся из сепаратора, а вода, освобожденная от нефтепродуктов, из периферийных областей ротора 1 проходит по отводящим угловым патрубкам 9, через кольцевую полость, образованную стенками полувала 3 и вала 6, и поступает в сальниковую коробку 14, откуда отводится по трубопроводу 11. Степень открытия регулирующих клапанов 18 и 19 зависит от соотношения в разделяемой водонефтяной смеси составляющих ее компонентов (воды и нефти) и может регулироваться автоматически, например, по положению границы раздела фаз внутри ротора, определяемому установленным в роторе датчиком с электродами (система автоматического регулирования сепаратора не относится к изобретенению и поэтому не описывается).

Благодаря максимально возможному разнесению зон удаления разделенных компонентов и параллельному оси вращения ротора вводу разделяемой жидкости в области средней величины центробежного фактора, в результате чего предотвращаются повторное смешивание разделенных компонентов и влияние на них струй вводимой жидкости, в предлагаемом сепараторе необходимое качество разделения жидкости может быть получено без использования коалесцирующего наполнителя. Результат исключения наполнителя упрощение конструкции сепаратора, так как отпадает необходимость в ряде конструктивных элементов, использование которых связано с применением наполнителя (перфорированной трубы с диском и съемной крышки, необходимой для размещения в роторе наполнителя и извлечения его оттуда), повышение его производительности, так как существенно снижается гидравлическое сопротивление и исключается непроизводительное время, затрачиваемое на регенерацию наполнителя, и облегчение эксплуатации, поскольку не требуется производить промывку или замену наполнителя.

Использование: для разделения смесей неоднородных жидкостей, в частности водонефтяных эмульсий. Сущность: сепаратор имеет ротор 1, установленный на двух пустотелых полувалах 2 и 3. Ротор выполнен в виде отрезка трубы с заглушенными концами, продольная ось которой перпендикулярна оси вращения ротора. Внутри полувала 3 размещен пустотелый вал 6, полость которого сообщена с центральной частью ротора 1. Полость полувала 2 соединена с областями средней величины центробежного фактора ротора 1 с помощью пары угловых патрубков 7, входные участки которых расположены параллельно оси вращения ротора, а полость полувала 3 с помощью пары угловых патрубков 9 - с областями максимального значения центробежного фактора в роторе 1. Сальниковые коробки 13, 14 и 15 служат соответственно для ввода водонефтяной эмульсии в полость полувала 2 и вывода из полостей полувала 3 и пустотелого вала 6 освобожденной от нефтепродуктов воды и очищенной нефти. Благодаря оптимальной организации потоков жидкости в сепараторе необходимое качество разделения эмульсии обеспечивается без использования коалесцирующего наполнителя в роторе, в результате чего упрощается конструкция сепаратора, повышается его производительность и упрощается эксплуатация. 2 ил.

Сепаратор водонефтяных эмульсий, включающий ротор, установленный на двух пустотелых полувалах, в одном из которых соосно с ним размещен дополнительный пустотелый вал, и сальниковые коробки для соединения полостей полувалов и дополнительного вала с трубопроводами для подвода сепарируемой жидкости и отвода разделенных компонентов, при этом полости полувалов и дополнительного вала соединены с полостью ротора, отличающийся тем, что он снабжен двумя парами угловых патрубков, посредством которых полости полувалов соединены с полостью ротора, выполненного в виде отрезка трубы с заглушенными концами и продольной осью, перпендикулярной оси вращения ротора, при этом входные участки угловых патрубков расположены параллельно оси вращения ротора.