Сепаратор для разделения жидкостей Российский патент 2025 года по МПК B01D17/02 

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для первичной очистки воды от нефтепродуктов, утилизации последних из промышленных водостоков при разделении двух несмешивающихся жидкостей.

Известно устройство для отделения нефтепродуктов от воды (см. Журнал «Изобретатель и рационализатор» №9, 1990 г., с.29).

Устройство состоит из ёмкости с трубой для подачи смеси жидкостей в первое отделение, откуда через отверстие с фильтром подается во второй отсек, снабженный трубой с отверстием, связанной с сифоном. В стенке ёмкости вмонтирован штуцер, на конце которого установлен шланг. Второй конец шланга связан с поплавком, обладающим отрицательной плавучестью в масле.

Устройство работает следующим образом:

Смесь жидкостей через патрубок подается в первое отделение, где происходит отстаивание. Через отверстие в перегородке происходит подача масла, слой которого размещается на воде, которой заполнена ёмкость. Слой масла поддерживается на уровне размещения поплавка, в котором выполнен канал, связанный через шланг со штуцером, по которому масло сливается в ёмкость. Вода через отверстия в трубе выводится за пределы емкости и имеет возможность повторного применения. Отсепарированное масло может быть использовано как печное топливо.

Недостатками известного устройства являются:

- подача смеси по трубе внутрь ёмкости с воздействием на слой нефти нарушает структуру слоя, что снижает эффективность разделения смеси на компоненты;

- необходимость синхронизации расхода при подаче смеси с расходом на выходе воды и масла;

- расход смеси через отверстие в перегородке, оснащенной фильтрующей сеткой, носит переменный характер, поскольку имеет место условие кольматации с изменением расходных характеристик.

Известно также устройство для очистки нефтесодержащих вод (см. а.с. №548295, МПК. В01D 17/02, опубл. 28.02.77, БИ №8).

Устройство состоит из ёмкости с патрубком для входа нефтесодержащих вод и патрубками отвода нефти и воды. Ёмкость разделена вертикальной перегородкой на отсеки. В первом и последующих отсеках размещены переливные перегородки и коалесцирующие элементы. Сечение последних уменьшается в направлении патрубка входа нефтесодержащих сточных вод.

Работа устройства

Смесь нефти с водой поступает снизу под коалесцирующий элемент, с укрупнением частиц нефти, которые выносятся потоком, всплывают в верхнюю часть отсека и отводятся через патрубок из устройства. Наличие направляющих пластин позволяет увеличить поверхность и время контакта нефтесодержащей жидкости со слоем нефтепродукта, что повышает интенсивность отделения нефтепродукта.

Недостатками указанного устройства являются:

- необходимость синхронизации объема потока смеси с расходами выходных потоков нефти и воды;

- поддержание уровня слоя нефти для обеспечения качества очистки воды;

- поддержание оптимальной толщины слоя нефти.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ разделения двух несмешивающихся жидкостей и устройство для его осуществления, принятое за прототип (см. а.с. СССР №1805991, МПК В01D 17/02, опубл. 30.03.93, БИ №12).

Предлагаемый способ может быть осуществлен при использовании устройства для разделения смеси жидкостей, выполненного в виде ёмкости с вертикальными внутренними перегородками и патрубком для подачи смеси, патрубков для выпуска разделенных жидкостей и осажденных твердых частиц. Нижние кромки патрубков для слива воды и нефти расположены на высотах H₁ и H₂ от днища ёмкости. Количество внутренних вертикальных перегородок не лимитируется и зависит от вида несмешивающихся жидкостей. Одна из них должна быть расположена перед патрубком для слива воды и поднята над днищем на высоту H₃.

Условием работоспособности устройства является условие:

,

.

Устройство работает следующим образом:

В трубу для подачи исходной смеси заливают сначала воду - до момента её появления из патрубка для слива воды. Затем заливают нефть или другую жидкость, плотность которой меньше, чем у воды, и нерастворимую в воде. Следят за появлением этой жидкости в патрубке для слива нефти. Заполнение устройства компонентами производят медленно - для достижения гидравлического равновесия в системе вода-нефть при заданных соотношениях высот H₁, H₂ и H₃. Смесь воды с нефтью подают в ёмкость через трубу непрерывно и периодически. Проходя через слой нефти, смесь значительно обедняется от нефти и попадает в слой воды, где продолжается процесс разделения жидкостей. Потоки нефти, воды и обедненной смеси продолжают движение в горизонтальной плоскости с огибанием перегородок.

Недостаток прототипа:

- сформированный слой нефти обладает сепарационными свойствами при подаче через трубу порции смеси. Однако этот слой нефти может быть нарушен, что приведет к снижению качества разделения компонентов.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения - повышение качества разделения смеси жидкостей.

Технический результат достигается тем, что сепаратор для разделения жидкостей состоит из корпуса с внутренними вертикальными перегородками и проемами между ними, днища и боковых стенок, трубы для подачи смеси, патрубков для слива воды и нефти, устройство снабжено съемной крышкой, на внутренней поверхности которой размещены уступы с отбойниками на концах, между которыми сформированы желоба. Проёмы между вертикальными перегородками разделены сливной доской на верхнюю и нижнюю камеры. Проёмы верхней камеры связаны друг с другом сливными втулками. Вертикальные перегородки нижней камеры установлены с возможностью взаимодействия с днищем и сливной доской. Проёмы нижней камеры гидравлически связаны друг с другом через вертикальные зазоры с одной из боковых стенок корпуса. Перед патрубком для слива воды установлена внутренняя вертикальная перегородка с образованием дополнительного проема, связанного каналом с проёмом, образованным вертикальной перегородкой с ограничителем, установленным с образованием с соседней вертикальной перегородкой щелевого зазора, причем патрубок для слива нефти снабжен козырьком и установлен с частичным перекрытием живого сечения осевого канала.

На фигуре 1 и 2 изображено устройство, состоящее из корпуса 1, съемной крышки 2, из трубы 3 для подачи смеси. Корпус 1 снабжен патрубком 4 для слива воды и патрубком 5 для слива нефти. Крышка 2 снабжена уступами 6, между которыми сформированы желоба 7, полости которых связаны с осевым каналом 8 трубы 3 для подачи смеси. Уступы 6 снабжены отбойниками 9, расположенными над слоем нефти 10. Внутри корпуса 1 установлены вертикальные перегородки 11, разделенные сливной доской 12 с формированием верхней 13 и нижней 14 камер, состоящих из проемов 15. Верхние концы вертикальных перегородок 11 контактируют с отбойниками 9. Вертикальные перегородки 11 верхней камеры 13 связаны со стенками 16 корпуса 1 и снабжены сливными втулками 17, установленными в проёмах 15. Проёмы 15 нижней камеры 14 расположены между вертикальными перегородками 11, которые по всей высоте прикреплены к одной из стенок 16 и имеют зазор с противоположной стенкой 16. Перед патрубком 4 для слива воды установлена внутренняя перегородка 18 с образованием дополнительного проёма 19 с днищем 20. Патрубок 5 для слива нефти снабжен козырьком 21, частично перекрывающим его живое сечение. Внутренняя перегородка 18 формирует проём 22 с короткой перегородкой 23, снабженной ограничителем 24, который установлен с образованием щелевого зазора 25 с соседней внутренней перегородкой 11, с расположением под уровнем слоя нефти 10. Дополнительный проем 19 гидравлически связан вертикальным каналом 26 с патрубком 4.

Устройство работает следующим образом:

В трубу 3 для подачи исходной смеси заливают воду до момента её появления из патрубка 4. Затем заливают нефть или смесь жидкостей до появления последней из патрубка 5. Заполнение устройства нефтью осуществляют медленно, для достижения гидравлического равновесия в системе вода-нефть. Приготовленную смесь жидкостей подают в устройство через трубу 3 непрерывной или периодической струей. Смесь жидкостей по осевому каналу 8 поступает в желоба 7 между уступами 6 до отбойников 9 при ламинарном режиме течения потока. Струи в желобах 7 поступают на слой нефти 10, практически не нарушая структуру. Смесь жидкостей, проходя через слой нефти 10, обедняется от нефти и попадает в слой воды над сливной доской 12 с перетеканием через сливные втулки 17 в проёмы 15. При этом потоки нефти, воды и смеси продолжают движение в горизонтальной плоскости в нижней камере 14, огибая вертикальные перегородки 11 и взаимодействуя со сливной доской 12 снизу. Поток жидкости затормаживается на короткой перегородке 23, с подачей нефти под ограничитель 24 с выходом через щелевой зазор 25, под слой нефти 10. Огибание вертикальных перегородок 11 жидкостью удлиняет время ее пребывания в устройстве. Дополнительно на поток смеси также действует вертикальная составляющая в проёмах 15 нижней камеры 14 из-за перекрытия потока сливной доской 12, находящейся под углом к вертикальным перегородкам 11. После выхода воды в проём 22 нефть поднимается вверх к сформированному слою 10 с подачей воды в зазор 19 и далее по вертикальному каналу 26 в патрубок 4.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить качество разделения смеси жидкостей.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды. Раскрыт сепаратор для разделения жидкостей, состоящий из корпуса с внутренними вертикальными перегородками, проёмами между ними, днища и стенок, трубы для подачи смеси и патрубков для слива воды и нефти. При этом устройство снабжено съемной крышкой, на внутренней поверхности которой размещены уступы с отбойниками на концах, между которыми сформированы желоба, проёмы между вертикальными перегородками разделены сливной доской на верхнюю и нижнюю камеры, проёмы верхней камеры связаны друг с другом сливными втулками, вертикальные перегородки нижней камеры установлены с возможностью взаимодействия с днищем и сливной доской, проёмы нижней камеры гидравлически связаны друг с другом через вертикальные зазоры с одной из боковых стенок корпуса, перед патрубком для слива воды установлена внутренняя вертикальная перегородка, с образованием вертикального канала, связанного каналом с проёмом, образованным вертикальной перегородкой с ограничителем, установленным с образованием с соседней вертикальной перегородкой щелевого зазора, причем патрубок для слива нефти снабжен козырьком и установлен с частичным перекрытием живого сечения осевого канала. Изобретение обеспечивает повышение качества разделения смеси жидкостей. 2 ил.

Сепаратор для разделения жидкостей, состоящий из корпуса с внутренними вертикальными перегородками, проёмами между ними, днища и стенок, трубы для подачи смеси и патрубков для слива воды и нефти, отличающийся тем, что устройство снабжено съемной крышкой, на внутренней поверхности которой размещены уступы с отбойниками на концах, между которыми сформированы желоба, проёмы между вертикальными перегородками разделены сливной доской на верхнюю и нижнюю камеры, проёмы верхней камеры связаны друг с другом сливными втулками, вертикальные перегородки нижней камеры установлены с возможностью взаимодействия с днищем и сливной доской, проёмы нижней камеры гидравлически связаны друг с другом через вертикальные зазоры с одной из боковых стенок корпуса, перед патрубком для слива воды установлена внутренняя вертикальная перегородка, с образованием вертикального канала, связанного каналом с проёмом, образованным вертикальной перегородкой с ограничителем, установленным с образованием с соседней вертикальной перегородкой щелевого зазора, причем патрубок для слива нефти снабжен козырьком и установлен с частичным перекрытием живого сечения осевого канала.