Способ очистки воды Советский патент 1984 года по МПК B03C5/00 B01D35/06 

Изобретение относится к онистке воды от жидких нефтепродуктов, образующих с водой стойкие эмульсии и может быть использовано как в транспортных, в частности, судовых, так и в стационарных установках. Известен способ разделения неоднородной жидкости, который осуществляется в градиентном высоковольтном поле цилиндрического электрического конденсатора l . . Недостатком этого способа является преимущественное отделение крупно дисперсной фазы, в то время как мелкодисперсная фаза 1-5 мкм) удаляется неэффективно. Наиболее близким к предлагаемому является способ для удаления воды и нефтепродуктов, при котором разделение эмульсий производят в градиентном высоковольтном электрическом поле в объеме гранулированного коалесцируквдего наполнителя 2j. Недостатком известного способа является использование высоковольтного (1-60 кв) электрического поля, что делает невозможным применение его для разделения эмульсий с водной дисперсионной средой, обладающей высокой электропроводностью. Кроме того, применение высоковольтного градиентного электрополя обуславливает более высокие скорости движения крупных иастиц фазы (диаметром более 10 мкм и, следователь но, их преимущественное удаление. В то же время мелкодисперсная фракция обладающая меньшей подвижностью, .удаляется неэффективно. Цель изобретения повышение эффективности отделения мелкодисперсной фазы нефтепродуктов. Поставленная цель достигается тем что согласно способу очистки воды от жидких нефтепродуктов, заключающему ся в том, что водонефтяную эмульсию пропускают через гранулированный ко лесцирующий наполнитель и одновременно обрабатывают неоднородным электрическим полем, эмульсию пропу скают со скоростью 6-10 - 1,5 X X через наполнитель с разме ром гранул 2-6 мм и обрабатывают электрическим полем постоянного ток при величине рабочего напряжения . 100-150 В, градиенте напряженности электрического поля 100-3000 кВ/м. На чертеже изображено устройство с помощью которого реализуется данный способ, Устройство содержит внутренний электрод If гранулированный нйполнитель 2, наружный цилиндрический электрод 3, источник постоянного то .ка 4 н гравитационный отстойник 5. Оно содержит также вход 6 эмульсии, выход 7 очищенной воды и выход 8 отделенного Нефтепродукта. Способ осуществляют следующим образом. Водонефтяную эмульсию подают в объеме гранулированного наполнителя 2 со скоростью 6-.10м/с в направлении снизу вверх через вход б. Рабочее напряжение в кольцевом межэлектродном пространстве, создаваемое коаксиальными цилиндрическими электродами 1 и 3, подключенными к источнику постоянного тока 4, составляет 150 В. При этом конструкция электродов коаксиальные цилиндры позволяет создать величину градиента напряженности 100-3000 кВ/м. Такой режим обработки эмульсии обеспечивает превышение сил электростатических над пондеромоторными и, как следствие, более ускоренное движение мелких частиц дисперсной фазы (1-5 мкм) по сравнению с более крупными . В результате этого отделение мелкодисперсной фазы осуществляется более эффективно по сравнению с крупнодисперсной . Частицы нефтепродукта несущие отрицательный индуктивный заряд, перемещаются к центральному электроду 1, имеющему положительный потенциал. При движении частиц фазы в пороврм объеме гранулированного наполнителя 2 происходит коалесценция и укрупнение частиц нефтепродуктов на поверхности гранул. Когда гравитационные силы укрупнившихся частиц превысят силы сцепления, частицы отрываются, всплывают и затем удаляются из воды каким-либо известным способом, например с помощью гравитационного отстойника 5. Применение гранул размером менее 2 мм вызывает значительное возраста-, ние гидравлического сопротивления i гранулированного наполнителя вследствие уменьшения проходного сечения, а отделивпдаеся нефтепродукты постепенно заполняют поровый объем: наполнителя, что приводит к прекращению ; движения эмульсии |1, соответственно, i процесса очистки.. Засыпка гранул размером более 6 мм способствует турбулизации потока разделяемой эмуль сии, так как при указанных скоростях движения нефтесодержащей воды возникают круговые конвективные токи жидкости, приводящие к дополнительному эмульгированию нефтепродуктов, что существенно снижает качество очистки. Кроме того, применение гранул, размеры которых выходят за указанные пределы, приводит к изменению элект- . рических характеристик межэлектродного пространства из-за поляризации диэлектрического коалесцирукедего материала гранул и; в частности, недопустимому изменению градиента напря женности электрополя. Увеличение напряжения электричес кого поля свыие 150 В приводит к усилению нежелательных приэлектродных процессов, а именно, обильному газообразованию, в результате котор го вокруг злектродов образуется водородная шуба, снижающая потенциал электрода и препятствукяцая протеканию электрического тока. СТрыв пузырьков газа/ образуиздихся в процессе электролиза воды приводит к насЁ пцению ими порового объема гранулированного наполнителя, что увеличивает его гидравлическое сопротивление и нарушает процесс очистки. Дальнейшее повышение напряжения вьаие 150 В может привести к электричаскому пробою дисперсионной среды, обладающей высокой удельной электропроводностью. Применение слабого электрополя напряженностью менее 100 В, имеющего градиент напряженности менее 100 кВ/м, вызывает резкое снижение влияния электрических сил на, I пр оцесс очистки в связи с преоблйДаг 1ющим воздействием броуновских сил, не влияющих на разделение обрабатываемой эмульсии. Использование злектрополя с гра диентом напряженности более ЗООр кВ/ ;приводит к опережающему росту форетической силы по сравненикз с йлектрофоретической. При этом эффект сепарации мелкодисперсной фазы исчезает.

Параметры Размер гранул, мм Напряжение электрополя Градиент напряженности, кВ/м 100

Скорость потока Эмульсии, м/с

Концентрация нефтепродуктов на выходе, ч/млнСодержание мелкодисперсных частиц (5 мкм)

Т

Оптимальные Верхний значения предел

1,05-10 1,5-1СГ

6-10

. 30-40

2-4

25-30

86

68

82 Скорость потока э ;yльcии не долж- на быть меньше 6 , так как приводит к образованию застойных зон, существенно замедляет вынос укрупнившихся капель нефтепродуктов из рабочего объема установки, способствует заполнению каналов наполнителя нефтепродуктами, что приводит к прекращению процесса очистки. При скорости движения эмульсии; более l, происходит турбулизация потока, а вихревой характер движения вызывает вторичное эмульгирование нефтепродуктов, резко ухудшагщее эффект отделения мелкодисперной фазы. В таблице приведены примеры осуществления данного способа очистки воды от нефтепродуктов при граничных и оптимальных значениях указанных параметров, : Экспериментальные данные, приведенные в таблице, получены при использовании в качестве нефтепродуктов смеси дизельного топлива с моторным маслом в соотношении 3:1, Содержание мелкодисперсных частиц определяется по результатам дисперсионного анализа, проведенного оптическим методом с использованием микрофотоустановки Микрофот. Входная концентрация нефтепродуктов 500 ч/млн. Таким образом, предложенный режим обработки эмульсии позволяет обесиечить эффективное удаление мелкодис персной фазы и тем самым повысить глубину очистки нефтесодержаших вод по сравнению с известными способами. 4б 130 150 1900 3000

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДО ОТ ЖИДКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ, заключающийся в том, что водонефтяную эмульсию пропускают через гранулированный коалесцирукщий наполнитель и одновременно обрабатывают неоднородным электрическим полем, отличающийс. я тем, что, с целью повышения эффективности отделения мелкодисперсной фазы нефтепродуктов, эмульсию пропускают со скоростью 6 .10 1,5 м/с через наполнитель с размером гранул 2-6 мм и обрабатывают электрическим полем постоянного тока при величине рабочего напряжения 100-150 В, градиенте напояженности электрического поля 100-3000 кВ/м