Устройство для подготовки нефти (нефтепродуктов) к анализу Советский патент 1984 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к устройствам для анализа жидких сред, а более конкретно к устройствам для подготовки нефти (иефтенродуктов), находящихся в воде, к анализу, и может быть использовано в приборах для контроля концентрации нефти и нефтепродуктов, находяш,ихся в сбросовых водах (льяльные, трюмовые и балластные воды судов, а также в водах нефтеперерабатывающей, лако-краеочной, химической и др. промышленностях). Известно устройство для многоступенчатой противоточной экстракции растворенных веществ от одной жидкой фазы к другой, содержащее систему смесителей и сепараторов 1. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является смесительно-отстойный экстрактор, который включает цилиндрический корпус, камеры смешивания с турбинными мещалками и камеры отстоя (разделения), крыщку, коническое днище, входной и выходной щтуцера. Тяжелую и лег-; кую фазы подают в камеру предварительной обработки, из которой направлякгт потоком через турбинную мещалку в смесительную камеру. Смесь фаз, выходящая из смесительной камеры, проходит через коалесцирующее устройство и направляется в отстойник, где после расслоения легкая фаза уходит через верхний щтуцер, а тяжелая - через нижний 2. Разделение двух жидкостей различной плотности осуществляется путем гравитационного отстоя, однако при этом существует переходная зона, что не позволяет полностью разделить их, а одна турбинная мешалка в смесительной камере не обеспечивает эмульгирования водонефтяной смеси. Целью устройства является повышение эффективности экстракции и разделения фаз. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для подготовки нефти к анализу, содержащем цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на смесительную и разделительную камеры, крышку, коническое днище, перемещивающее устройство, штуцера для ввода и вывода фаз, смесительная камера снабжена, по крайней мере, двумя карманами цилиндрической формы и дополнительными перемешивающими устройствами, установленными в карманах, а разделительная камера снабжена фильтрующим элементом, расположенным между коническим днищем и корпусом, при этом в горизонтальной перегородке выполнено центральное отверстие, в котором установлена подвижная заглушка. Кроме того, карманы расположены симметрично и выступают наружу относительно повер.хиости корпуса на 0,25--- 0,5 своего радиуса, величина которого составляет 0,3--0,5 величины радиуса корпуса. Перемешивающее устройство снабжено горизонтально расположенным диско.м с ребрами. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - то же, вид сверху. Устройство содержит корпус 1, съемную крышку 2, дно 3. Корпус разделен горизонтальной перегородкой 4 на смесительную 5 и разделительную 6 камеры. В горизонтальной перегородке выполнено отверстие, в котором установ тена заглушка 7, связанная с приводом 8. Смесительная камера снабжена цилиндрическими карманами 9 и 10. На крышке имеются входные штуцера (клапаны) 11 и 12 соответственно для заливки исследуемой водонефтяной с.меси и растворителя (CCI4). Внутри стакана установлен центральный привод с перемешивающими устройствами на валу 13 и горизонтального диска 14 (.мешалки различного профиля, например, пропелерные, стержневые и т. д.) и шкивами над крышкой. В карманах установлены дополнительные меп1алки 15 и 16. На внутренней рабочей поверхности стакана и кармапозв, а также дисков имеются ребра 17 и 18. В верхней части дна установлен фильтрующий элемент 19, а в нижней - ативной патрубок 20. В основании корпуса имеются сливные клапаны 21 и 22, предназначенные соответственно для (сбора) сброса воды после экстракции и водонефтяной с.меси и переливной клапан 23. В корпусе установлены термо элементы 24. Устройство работает следующим образом. Заданный объем, водонефтянная смесь через входной штуцер II поступает в стакан, при этом клапан 22 закрыт, а вал 13 с перемешивающими устройствами приводится в движение, обеспечивая через передачи (например, ременные) вращения всех дополнительных мешалок 15 и 16. В зависи.мости от вида нефти (нефтепродуктов) и ее ожидаемой концентрации время эмульгирования 1-3 мин, после чего через щтуцер 12 подается доза растворителя и при интенсивном перемеишвании происходит процесс экстракции, в результате чего растворитель (СС14) поглощает всю нефть (нефтепродукт), находящуюся как в воде, так и на поверхности стакана и вращающихся элементах. Через 1 мин включается привод 8 и заглушка 7 открывает отверстие, через которое смесь воды и растворителя, поглотивитего нефть, слива1агся в полость над фильтрующим элементом 19. CCl. смачивается и свободно протекает через пористьш фторопласт и

через сливной патрубок 20 уходит на анализ. Вода покачивается на поверхности фильтра, а избыток сливается через сливной канал.

Устройство может работать и в протоке водонефтяной смеси. При этом из трубопровода через входной штуцер 1I непрерывно подается водонефтянная смесь, заглушка 7 закрыта, а сливной клапан 22 открыт. Все перемешиваюш.ие устройства работают. Интенсивность протока регулируется в зависимости от концентрации и сорта нефти (нефтепродуктов). При наличии в воде легких нефтепродуктов (бензин, керосин, легкое дизельное топливо при концентрации до 1000 млн) происходит качественное эмульгирование в более короткий промежуток времени.

При наличии тяжелых сортов нефти (например, флотский мазут) и повышенных концентрациях (до 1000 млн) для получения равномерной по объему стакана водонефтяной смеси при скорости вращения центральной мешалки 1300 об/мин и мешалок, расположенных в карманах, со скоростью 2600 об/мин при объеме стакана в 500 см в потоке с объемом 10 получается вполне удовлетворительный результат с точностью до 5% (проверка идет путем отбора 1000 см, дальнейшей экстракцией, отделение растворителя и проверкой на ИКС).

После пропускания смеси в течение 2- 3 мин закрываются входной клапан 22, затем штуцер II (12 закрыт) и при вращении всех перемешивающихся мешалок устанавливается уровень перемешивающейся водонефтяной смеси, а избыток сливается через переливной клапан 23. Закрывается переливной клапан, добавляется порция растворителя и после экстракции в течение 1 мин смесь сбрасывается через отверстие на дне и разделяется. Ккар (0.3-0,5) R стакана, которые расположены симметрично по диаметру на расстоянии (0,25-0,5) R кармана относительно образующей и вне ее. Наличие перемешивающих устройств в каждом кармане обеспечивают интенсивное перемешивание в объеме жидкостей, а ребра на поверхностях стакана, карманов и диска обеспечивают дробление на каждом

ребре. При эмульгировании тяжелых ни ujis нефти и ее продуктов (флотский мазуг ::пример), с целью интенсификации прощчч-я и получения однородной эмульсии, включаются нагревательные элементы 24, обеспечивающие авто.матическое поддержание температуры в заданном диапазоне. Например, для флотского мазута температура достаточна 65-70°С. Если исследуемая водонефтяная смесь имеет температуру 3-5°С, то ее также подогревают. Если легкое дизельное топливо, то достаточна температура 30°С.

Экспериментально установлено, что оптимальными размерами пористой пленки

из фторопласта являются: диаметр пор 20 d 8%, коэффициент 20-50 при толщине пленки 0,5-1,5 мм.

Устройство малогабаритно, малой металлоемкости, просто по конструкции и в изготовлении, транспортабельно, легко в

обслуживании, надежно и работоспособно. В отличие от известных конструкторских решений оно выполняет все необходимые операции: эмульгирование, экстракция, разделение воды от растворителя, причем

все это происходит в автоматическом режиме, практически в одном стакане, что значительно отличает устройство. Оно непосредственно предназначено для ручного переносного прибора контроля нефти в воде, где необходимо у приборов (СНС, КНС)

или в трубопроводе судна, или в водоемах брать водонефтянную смесь, получать достоверную пробу, исключить в дозе сгустки и пленки (путем эмульгирования), затем экстрагировать ее растворителем CCI4 и после этого разделить воду от растворителя и передать растворитель на ИК-анализатор. Сам ИК- анализатор находится в лаборатории, а отбор, подготовку нефти к анализу необходимо проводить в месте отбора и гарантировать ее достоверность

и сохранность до анализа.

Использование приборов контроля концентрации нефти в воде позволит контролировать недопустимый сброс воды с повышенной концентрацией, что сохранит флору и фауну, повысит качество питьевой и технической воды.

Фиг. 2, о,,щ ap/i

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ (НЕФТЕПРОДУКТОВ) К АНАЛИЗУ, содержащее цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на смесительную и разделительную камеры, крышку, коническое днище, перемешивающее устройство, штуцера для ввода и вывода фаз, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности экстракУ5 /7 ции и разделения фаз, смесительная камера снабжена, по крайней мере, двумя карманами цилиндрической формы и дополнительными перемещивающими устройствами, установленными в карманах, а разделительная камера снабжена фильтруюихим элементом, расположенным между коническим днищем и корпусом, при этом в горизонтальной перегородке выполнено центральное отверстие, в котором установлена подвижная заглушка. 2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что карманы расположены симметрично и выступают наружу относительно поверхности корпуса на 0,25-0,5 своего радиуса, величина которого составляет 0,3-0,5 величины радиуса корпуса. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что перемешивающее устройство снаб(Л жено горизонтально расположенным диском с ребрами. г СП о