УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК B04C9/00 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для очистки и разделения различных жидкостей и может быть использовано в нефтяной промышленности и на нефтехимических предприятиях для очистки нефтесодержащих вод.

Известны устройства для разделения водонефтяной эмульсии (СССР а.с. 1576208, B 04 C 9/00, 1988, а.с. 1304899, B 04 C 9/00, 1985, а.с. 713590, B 04 C 9/00), включающие фильтрующие камеры с перфорированными рубашками, установленными концентрично снаружи, питательный и сливной патрубки, шламовую насадку.

Недостатком известных устройств является отсутствие гибкой системы управления процессом разделения водонефтяной смеси, что значительно снижает качество очистки нефтесодержащих вод, так как масса и вязкость очищаемой смеси может колебаться в широких диапазонах.

Наиболее близким по техническому решению является установка для очистки жидкостей (СССР а.с. 1151313, B 04 C 9/00, 1985), включающая соединенные последовательно гидроциклоны предварительной и тонкой очистки с входным, сливным и песковым патрубками, насосы, соединительные трубопроводы и емкость для слива.

Недостатком прототипа является то, что гидроциклон тонкой очистки не обеспечивает необходимой глубины очистки воды, а гидроциклон предварительной очистки не имеет устройства для выпуска газа, который, попадая в гидроциклон тонкой очистки, будет дестабилизировать процесс разделения фаз "вода-нефть"; отсутствие гибкой системы управления процессом очистки нефтесодержащих вод, контроля за отдельными операциями значительно снижает качество очистки и не обеспечивает требования экологической безопасности.

Задача предлагаемого технического решения - создание установки с гибкой системой управления всеми технологическими элементами и контроля за очисткой нефтесодержащих вод, которая обеспечит необходимые показатели качества очистки.

Поставленная задача решается за счет того, что установка дополнительно содержит фильтр доочистки, установленный после гидроциклона тонкой очистки, при этом гидроциклон предварительной очистки снабжен патрубком газоотвода, входной и нефтяной патрубки которого соединены соответственно с входным и через емкость для нефти - с нефтяным сливными патрубками гидроциклона тонкой очистки, входной патрубок которого, в свою очередь, соединен трубопроводом через сливную емкость для воды с входным патрубком фильтра доочистки, причем каждый упомянутый аппарат установки снабжен датчиками и элементами управления, связанными с микропроцессорным программируемым цикловым устройством.

Основным отличием заявляемой установки является наличие фильтра доочистки, установленного после гидроциклона тонкой очистки, а также системы контроля и управления связанных между собой последовательно трех аппаратов: гидроциклонов предварительной и тонкой очистки и фильтра доочистки.

Снабжение питательного и сливного патрубков каждого аппарата датчиками, соединенными с микропроцессорным программируемым цикловым устройством, обеспечивает контроль за параметрами жидкости, поступающей и выходящей из каждого аппарата отдельно. При отклонении от заданных параметров датчики подают сигнал на микропроцессорное программируемое цикловое устройство (МПЦУ).

Включение МПЦУ в систему управления обеспечивает проведение анализа сигналов, выработку решения и подачу сигналов на элементы управления насосами, гидроциклонами и фильтром.

Таким образом, заявляемая установка для очистки нефтесодержащих вод соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показало, что установка фильтров для очистки сбрасываемых осветленных вод широко применяется в промышленности, но использование фильтра для доочистки после гидроциклона тонкой очистки и снабжение его датчиками контроля за качеством сбрасываемой воды, связанными с общей системой мониторингового контроля и управления процессом, применяется впервые. Выявленные признаки, отличающие техническое решение, позволяют сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан общий вид установки, на фиг. 2 - схема управления установкой.

Установка для очистки нефтесодержащих вод состоит из насоса 1 с элементом управления 2, по питательному патрубку 3, снабженному датчиком 4, подающему водонефтяную смесь на завихритель гидроциклона предварительной очистки 5 с камерой 6, оборудованной трубкой 7 для сброса газа, конусом 8, сообщенным с емкостью 9, щелями 10 для сброса воды 11 в камеру 12 с щелями 13 для отделения механических примесей, удаляемых через песковый патрубок 14 и сливной патрубок 15 для отвода осветленной жидкости с датчиком 16, соединенным с насосом 17 с элементом управления 18, питательным патрубком 19, тангенциально соединенным с гидроциклоном тонкой очистки 20, верхняя часть которого снабжена гайкой 21 с элементом управления 22, через которую пропущена телескопическая трубка 23 с датчиком 24, нижняя часть которого снабжена конусом 25, сообщенным с емкостью 26 с датчиком 27, снабженной трубой 28 с элементом управления 29 и трубой 30, сообщенной с насосом 31 с элементом управления 32, подающим воду в фильтр доочистки 33, внутри которого на опорах 34 установлена турбина 35 со сменным пакетом сорбента 36, закрепленным на опоре 37, внутренняя полость которого сообщена с полостью корпуса 38, закрепленного крышкой 39 с патрубком 40 для сброса очищенной воды с датчиком 41, из микропроцессорного программируемого циклового устройства (МПЦУ) 42, взаимодействующего с датчиками и элементами управления.

Работает установка следующим образом.

Насос 1 подает нефтесодержащую воду по питательному патрубку 3 на завихритель гидроциклона предварительной очистки 5. Проходя через завихритель, нефтесодержащая вода вращается, в результате чего возникают инерционные силы, разделяющие в камере 6 водонефтяную смесь на составные части. При этом газ выделяется из смеси и сбрасывается через трубку 7, нефть через конус 8 стекает в емкость 9, вода с механическими включениями через щели 10 поступает в камеру 12, а механические включения через щели 13 отделяются от воды и удаляются через песковый патрубок 14. Осветленная вода через сливной патрубок 15 поступает на насос 17, который по питательному патрубку 19 нагнетает ее в гидроциклон тонкой очистки 20. При завихрении потока, поступающего в гидроциклон тонкой очистки 20 тангенциально, возникают большие скорости и центробежные силы, создающие вихревые явления внутри гидроциклона. В результате нефть выделяется из потока и через телескопическую трубку 23 поступает в емкость 9, а осветленная вода по конусу 25 сливается в емкость 26. По трубе 30 вода подается на насос 31 и нагнетается в фильтр 33, поступает в его внутреннюю полость, центробежной силой отжимается из внутренней полости, проходит через сорбент 36, очищается от остаточной нефти и сбрасывается через патрубок 40.

Управление установкой осуществляется следующим образом.

Водонефтяная смесь, поступающая от насоса 1 по питательному патрубку 3, проходит через датчик 4, связанный МПЦУ 42, где поступающие сигналы анализируются, например, по массе или вязкости, и при изменении заданных параметров МПЦУ 42 подает сигнал на элемент управления 2, изменяющий производительность или давление насоса 1.

Осветленная вода по сливному патрубку 15 отводится к насосу 17, при этом датчик 16 подает сигнал на МПЦУ 42, где он анализируется, и при изменении заданных параметров подается сигнал на элемент управления 18, изменяющий производительность и давление насоса 17.

Нефть, выделяемая из осветленной воды, по телескопической трубке 23 подается в емкость 9, проходя через датчик 24, от которого сигнал поступает на МПЦУ 42, анализируется и при изменении параметров сигнал подается на элемент управления 22, который опускает или поднимает гайку 21, перекрывая или открывая выходную часть трубы 19, что изменяет скорость потока, входящего в гидроциклон тонкой очистки 20.

Вода по трубе 30 из емкости 26 поступает к насосу 31. При изменении установленного процента содержания нефти в воде сигнал от датчика 27 поступает на МПЦУ 42, анализируется и выдается на элементы управления 29 и 32. Элемент управления 32 отключает насос 31 от всасывания воды из емкости 26, а элемент управления 29 открывает рециркуляционный поток воды из емкости 26 по трубе 28 к насосу 17 через гидроциклон тонкой очистки 20 и по конусу 25 в емкость 26. При получении осветленной воды требуемой кондиции датчик 27 подаст сигнал на МПЦУ 42, которое его анализирует и подает сигнал на элементы управления 29 и 32, перекрывающие доступ воды из емкости 23 по трубе 28 к насосу 17 и включающие насос 31 на подачу воды к фильтру доочистки 33.

При выходе воды из фильтра доочистки 33 по патрубку 40 она проходит через датчик 41. При соответствии состава воды экологическим требованиям датчик 41 подаст сигнал на элемент управлении 32, который остановит насос 31, и подача воды остановится до получения результатов анализа МПЦУ 42. При положительных результатах анализа элемент управления 32 включит насос 31 и работа установки продолжится в заданном режиме.

Применение установки позволяет очищать нефтесодержащие воды, обеспечивая мониторинговую систему контроля и управления, что позволяет производить очистку воды в соответствии с самыми высокими экологическими требованиями.

Использование: в нефтяной и нефтехимической промышленности для очистки нефтесодержащих вод. Сущность изобретения: установка содержит насос, питательный патрубок, гидроциклон предварительной очистки с трубкой для сброса газа и щелями для отделения воды от нефти и от механических примесей, сливной патрубок, соединенный с насосом, подающим воду в гидроциклон тонкой очистки с патрубком для отвода нефти и гайкой регулирования скорости входящей в гидроциклон тонкой очистки жидкости, нижняя часть которого соединена с емкостью, сообщенной с насосом, подающим осветленную воду на фильтр доочистки с сорбентом и патрубком для сброса очищенной воды. Все насосы, питательные и сливные патрубки, гидроциклоны снабжены датчиками и элементами управления, взаимодействующими с микропроцессорным программируемым цикловым устройством. 2 ил.

Установка для очистки нефтесодержащих вод, включающая соединенные последовательно гидроциклоны предварительной и тонкой очистки с входными, сливными и песковыми патрубками, насосы, соединительные трубопроводы и емкость для слива, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фильтр доочистки, установленный после гидроциклона тонкой очистки, при этом гидроциклон предварительной очистки снабжен газоотводящим патрубком, входной и нефтяной патрубки которого соединены соответственно с входным и через емкость для нефти с нефтяным сливными патрубками гидроциклона тонкой очистки, входной патрубок которого соединен трубопроводом через сливную емкость для воды с входным патрубком фильтра доочистки, причем каждый аппарат установки снабжен датчиками и элементами управления, связанными с микропроцессорным программируемым цикловым устройством.