НЕФТЕВОДЯНОЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2000 года по МПК B01D17/00 

Изобретение относится к устройствам для очистки нефтесодержащих вод (HCB), а более конкретно - к нефтеводяным сепараторам статического типа.

Нефть находится в воде в виде тонкой поверхностной пленки и мелких капелек, диспергированных в объеме. В соответствии с этим ставятся и решаются задачи очистки. Например, обычным является решение, когда поверхностную тонкую пленку утолщают до состояния, делающим возможным ее самостоятельную эвакуацию из сепаратора. Для этого в верхней части последнего устраивают узкость в виде колпака или усеченного конуса, заканчивающуюся сборником нефти с датчиками уровня. Капельки нефти в объеме воды разными способами (коалесценцией, коагуляцией, воздействием ультразвука и т.д.) увеличивают до размеров, обеспечивающих их всплытие в тот же сборник, или удаляют фильтрацией HCB через так называемый постоянный слой нефти, воздействием воздуха (флотацией) и другими способами. Возможны самые разные комбинации способов, обеспечивающих в конечном итоге сосредоточение всей нефти в сборнике для ее последующей эвакуации по сигналу датчика или любым другим известным способом.

Во всех случаях принципиальное значение имеет разделение массопотоков загрязненной и очищенной воды. Для этой цели в сепараторе устраивают особые перегородки, перфорированные кольца, козырьки и т.д.

К числу приоритетных относят также решения, касающиеся автономности, энергоемкости, простоты конструкции сепаратора, применение в нем узлов и деталей, изготавливаемых в массовом порядке.

Известен "Фильтр" для очистки воды от нефтепродуктов" по авт. свид. СССР N 1212957, МКИ C 02 F 1/00, заявл. 25.06.1984 г., опубл. 23.02.1986 г.

Известный фильтр содержит цилиндрический корпус, разделенный перегородкой на камеры, коалесцирующий фильтр, размещенный в нижней камере, флотатор, установленный в средней камере, и верхнюю камеру с постоянным фильтрующим слоем нефтепродуктов. Фильтр содержит также патрубки ввода исходной воды, вывода очищенной, слива нефтепродуктов.

Конструкция фильтра предусматривает последовательное осуществление коалесценции, флотации и фильтрации через постоянный слой нефтепродукта, а массопотоки жидкости надежно разделены. Казалось бы, предусмотрено все. Однако очистка воды от нефти с помощью фильтра осуществляется недостаточно эффективно, так как фильтр имеет ограниченную производительность и требует остановки для перезарядки коалесцирующего материала. Кроме того, сложна технология изготовления фильтра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является "Нефтеводяной сепаратор" по авт. свид. СССР N 1480845, МКИ B 01 D 17/022, заявл. 23.09.1987 г., опубл. 23.05.1989 г.

Известный сепаратор содержит корпус, в котором размещены камера - нефтесборник и камера с очищенной водой, коалесцирующие фильтры и запорные устройства. Коалесцирующие фильтры снабжены обечайками и размещены снаружи вокруг камеры с очищенной водой, причем каждый фильтр сообщается с камерой - нефтесборником и своей верхней частью - с камерой с очищенной водой. Последняя выполнена в виде цилиндра с крышкой в форме усеченного конуса, которая снабжена направляющей кольцевой лопаткой.

К негативным сторонам данной конструкции следует отнести недостаточную эффективность очистки из-за неполного разделения потоков загрязненной и очищенной воды, а также конструктивную и технологическую сложность, отсутствие возможности автономного использования сепаратора.

Основными задачами, которые поставил перед собой автор предлагаемого изобретения, являются:
- повышение эффективности очистки нефтесодержащих вод за счет абсолютного разделения потоков загрязненной и очищенной воды;
- упрощение конструкции и повышение удобства в эксплуатации за счет обеспечения доступности фильтроэлементов;
- обеспечение возможности автономного использования сепаратора;
- использование для изготовления корпуса фильтра любых серийно впускаемых сепараторов.

Поставленные задачи достигаются за счет того, что в нефтяном сепараторе, содержащем корпус, нефтесборник, коалесцирующие фильтры и запорные устройства, нефтесборник вынесен за пределы корпуса и снабжен флотатором, размещенным в нижней его части, и устройством для регулирования процесса эвакуации нефти из сборника.

Причем корпус с фильтрами установлен горизонтально, в верхней части выполнен сужающимся и снабжен крышкой в виде наклонной трубы для эвакуации нефти. При этом устройство для регулирования процесса эвакуации нефти из сборника выполнено в виде поплавкового клапана, который размещен в месте соединения нефтесборника с сужающейся частью корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен заявляемый сепаратор, вид спереди; фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Сепаратор содержит корпус 1 с наклонными 2 и вертикальными 3 стенками, сужающимися в верхней части и образующими узкость 4 с соединительным патрубком 5 и крышкой 6, которая выполнена в виде наклонной трубы и служит для эвакуации нефти из нефтесборника 7. Последний вынесен за пределы корпуса 1, а эвакуация нефти осуществляется через отверстия 8 и 9.

Нефтесборник 7 снабжен устройством 10 для регулирования процесса эвакуации, которое выполнено в виде поплавкового клапана, размещенного в месте соединения нефтесборника 7 с сужающейся частью корпуса 1, открывающего и закрывающего отверстия 8 и 11.

Внутри корпуса 1, расположенного горизонтально, размещен пакет коалесцирующих фильтров 12 с отверстиями 13, коалесцирующим материалом 14 и запорными устройствами 15, размещенными за пределами корпуса 1.

Нефтесборник 7 снабжен также флотатором 16, размещенным в нижней его части.

Сепаратор имеет патрубки для входа и выхода воды с запорными устройствами 17 и 18.

Поплавковый клапан 10 выполнен тяжелее нефти и легче воды, что позволяет эвакуировать нефть из сборника 7 при достижении ею уровня определенной отметки. Такое решение задачи эвакуации нефти из сепаратора делает его автономным, независимым от источников энергии, если подача HCB в сепаратор осуществляется самотеком, например из резервуара - накопителя HCB.

Перевод корпусов коалесцирующих фильтров 12 в горизонтальное положение позволяет более полно использовать соответствующие свойства помещенных в них коалесцирующих материалов 14, а основного корпуса 1 - применять для его изготовления стандартные, серийно выпускаемые горизонтальные резервуары.

Вынос нефтесборника 7 за пределы основного корпуса 1 сепаратора обеспечивает абсолютную изоляцию друг от друга массопотоков очищенной и грязной воды, позволяет организовать дополнительную очистку воды методами флотации и фильтрации через слой нефти и более просто решать задачу ее эвакуации.

Применение в качестве крышки узкости 4 наклонной трубы 6 позволяет использовать ее для эвакуации и временного хранения нефти, что важно при изготовлении передвижных сепараторов.

Предлагаемый сепаратор работает следующим образом.

Нефтесодержащая (грязная) вода при помощи насоса или самотеком подается через патрубок 17 и распределяется через запорные устройства 15 по корпусам фильтров 12, где в результате прохождения через коалесцирующий материал 14 капельки нефти укрупняются и через отверстия 13 вместе с основной массой воды поступают в узкость 4 и через патрубок 5 - в сборник 7, в котором всплывают, растворяются в образовавшемся ранее слое нефти, а отделенная от нефти вода движется через отверстие 11 к патрубку 18 для вывода из сепаратора.

При этом вода подвергается воздействию встречным потоком воздуха из устройства 16, в результате чего самые мелкие частицы нефти, увлекаемые пузырьками воздуха (т.е. в результате флотации), также оказываются в сборнике 7. По достижении определенного слоя нефти в сборнике 7, поплавковый клапан 10 тонет в нем, закрывая проток воды в отверстие 11 и, открывая проток нефти через открывающееся отверстие 8, в результате чего под действием продолжающегося напора она через отверстие 9 и трубу 6 эвакуируется из сборника. При уменьшении слоя нефти в сборнике 7 поплавковый клапан 10 всплывает, открывая доступ воде для выхода из сепаратора до очередного погружения поплавка в результате накопления достаточного для этого слоя нефти.

Оптимальные гидродинамические условия протока очищенной воды в сепараторе и как следствие производительность очистки обеспечиваются при прочих равных условиях регулировкой проходного сечения выходного запорного устройства 18.

При необходимости ремонта, промывки или замены коалесцирующего материала, корпуса фильтров 12 изолируются перекрытием соответствующих запорных устройств 15, что обеспечивает проведение этих работ без остановки сепаратора в целом. Дополнительно в них могут быть установлены приборы контроля, например, в виде манометров для текущей оценки их состояния.

Нефтеводяной сепаратор используется для очистки нефтесодержащих вод. Содержит корпус, нефтесборник, коалесцирующие фильтры и запорные устройства. Нефтесборник вынесен за пределы корпуса, снабжен флотатором, размещенным в нижней его части, и устройством для регулирования процесса эвакуации нефти из сборника. Корпус с фильтрами установлен горизонтально, в верхней части выполнен сужающимся и снабжен крышкой в виде наклонной трубы для эвакуации нефти. Данное выполнение сепаратора позволяет повысить эффективность очистки нефтесодержащих вод за счет абсолютного разделения потоков загрязненной и очищенной воды. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Нефтеводяной сепаратор, содержащий корпус, нефтесборник, коалесцирующие фильтры и запорные устройства, отличающийся тем, что нефтесборник вынесен за пределы корпуса, снабжен флотатором, размещенным в нижней его части, и устройством для регулирования процесса эвакуации нефти из сборника, а корпус с фильтрами установлен горизонтально, в верхней части выполнен сужающимся и снабжен крышкой в виде наклонной трубы для эвакуации нефти. 2. Нефтеводяной сепаратор по п.1, отличающийся тем, что устройство для регулирования процесса эвакуации нефти из сборника выполнено в виде поплавкового клапана, размещенного в месте соединения нефтесборника с сужающейся частью корпуса.