Сепаратор для очистки судовых нефтесодержащих вод от нефтепродуктов Советский патент 1988 года по МПК C02F1/40 B01D17/22 B01D36/04 C02F103/34 C02F103/44 

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод от нефтепродуков на судах и буровых платформах и ожет быть применено на предприятиях ефтедобьшающей и нефтеперерабатываюей отраслей промышленности, авторедприятиях и прочих промышленных бъектах, где образуются нефтесодер- ащие воды.

Цель изобретения - повышение каества очистки нефтесодержащих вод от нефтепродуктов за счет предотвращения заноса загрузки механическими примесями.

На фиг, 1 изображен сепаратор, - продольный разрез; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1,

Сепаратор состоит из корпуса 1 диаметром Д, имеющего дно 2 и крьш1- ку 3, патрубки 4 для подвода нефте- содержащей воды, патрубки 5 для отвода нефтепродуктов и патрубки 6 ля отвода фильтрата.

В корпусе концентрично размещены цилиндрические перегородки 7-10 с образованием полостей .с полочным отстойником 11, сбора фильтрата 12, ильтра с полостями 13 и 14 и центральной полости 15. В дне фильтра выполнено входное отверстие 16 для прохода из отстойника 11 в центральную полость 15. Перегородка 8 герметично прикреплена к дну фильтра, а верхняя ее кромка расположена на расстоянии Н от крышки корпуса, Пе- регородка 9 установленная в полости фильтра, герметично прикреплена к крьшке Корпуса и не доходит до дна фильтра на расстояние Н,

В полости l4 фильтра размещена коалесцирующая загрузка из мелко- гранулированного стекла с электростатическими свойствами, а в полости 13 размещена коалесцирующая загрузка из. крупногранулированного полимера с олеофильными поверхностными свойствами.

Над отстойником 11 и полостью 12 размещены нефтесборники 17 и 18. Пе- регородка 9 вьщеляет нефтесборник

19.Отстойник выполнен в виде полок

20,В нижней части корпуса, между отстойником 11 и полостью 15, размещен завихритель 21 потока со сборником 22 механических примесей,

К дну 2 присоединены патрубки 23 для слива шлама из отстойника 11.

Сепаратор работает следующим образом.

Вода, содержащая нефтепродукты и мехпримеси, поступает в сепаратор через патрубки 4, В процессе ее движения между полками 20 отстойника 11 из нее под действием силы Архимеда вьщеляются все частицы нефтепро- Q дукта, имеющие скорость всплытия больше, чем скорость потока.

Вьщелившийся нефтепродукт собирается в нефтесборнике 17 и затем по патрубкам 5 слива нефтепродукта от- 5 водится из сепаратора.

Вода с оставшимися в ней нефтепродуктами поступает в завихритель 21 потока. Пройдя тангенциальные каналы завихрителя, она приобретает 0 вращательное движение.

Из завихрителя 21 вращающийся поток жидкости поступает в центральную полость 15. В процессе винтового движения жидкости по полости 15 5 происходит разделение потока на легкую, промежуточную и тяжелую фазы. Частицы нефтепродукта, являклциеся легкой фазой, концентрирзтотся в центре потока. Частицы мехпримесей, яв- Q ляющиеся тяжелой фазой, концентрируются на стенках полости 15.

Вода занимает промежуточное положение. В воде также остаются частицы нефтепродукта и мехпримесей, плотность которых близка к плотности во- ДЫ.

При выходе из полости 15 частицы нефтепродукта, к этому времени уже скоалесцировавшиеся и приобретшие большую подъемную силу, всплывают в нефтесборник 19, а частицы мехпримесей оседают в мехсборник 22.

Из полости 15 выходит вода, в значительной степени очищенная от мехпримесей и крупнодисперсной фракции нефтепродуктов. Оставшийся мел- кодисперсный нефтепродукт вместе с водой образует разбавленную эмульсию типа масло в воде (м/в), Эмульсии этого типа обладают очень высокой устойчивостью, т.е. способностью длительное время сохранять свое агрегатное состояние (не расслаиваться) .

Устойчивость разбавленных эмульсий м/в объясняется наличием на поверхности частиц нефтепродукта двойного электрического слоя, состоящего из слоя ориентированных полярных молекул.

5

0

5

0

314

Причем, согласно правилу Кена, положительный заряд молекулы ориентируется в сторону дисперсионной среды, т.е. воды.

Одноименные заряды отталкиваются, что препятствует коалесценции частиц нефти.

Для успешного проведения процесса очистки слабо концентрированных эмульсий (нефтесодержащих смесей) от нефти необходимо освободить нефтяную частицу от двойного электрического слоя.

В процессе прохождения через слой мелкогранулированного стекла в полости 14 с электростатическими свойствами (имеющего отрицательньй заряд) нефтяные частицы передают свой заряд загрузке. За счет этого происходит эффективная коалесценция мелких частиц в сплошную фазу.

Дальнейшее слияние нефтепродукта

1

происходит при прохождении через загрузку в полости 13. Здесь процесс коалесценции обеспечивается за счет олеофильности поверхности гранул загрузки.

Обязательным условием коалесцен- ЦИК частиц нефтепродукта является ламинарньм режим течения смеси

220 (R t 50, Д --) в загрузке. Ско с

рость течения на этом режиме определяется уравнением

V Ш опт 248(1-П)2(Ч h

де ip d

rp

f

П h

перепад давления на слое загрузки, диаметр гранул загрузки; коэффициент формы гранул загрузки, определяемый через отношение поверхности шара f UJ и частицы f ц , имеющих равные объемы

fu

4

пористость загрузкиj высота слоя загрузки, динамическая вязкость жидкости.

Принципиальным также является условие равенства скоростей течения смеси в полостях 11, 12, 13, 14 и зазорах Н и Н .

10

444

Скорости в этих полостях определяются через расход смеси и диаметр полости следующими уравнениями:

5V - /Q.

Уг Р(С| - D)

V - /Q

3 D|)

V - /Q

T(l - Dp

V - Q

Bg JT(D| - D2) a в зазорах H и H уравнениями

V Q

Г( hD

20V,Так как процессы отстоя и центробежного отделения отличаются лишь природой и величиной действующих 25 сил, между ними имеется физическая зависимость, выражаемая через фактор

15

разделения Ф

V.

или Фр

V,

D.

2

Эта зависимость позволяет в общем виде выразить диаметры полостей 11, 12, 13 и 14 гравитационного отстоя, а также зазоры Н и Н через полость 15 центробежного разделения.

Такая зависимость для диаметров полостей 11, 12, 13 и 14 имеет вид

С„ D , /Т а для зазоров Н и Н Фр D 1

+ (п-1)Ф .

Н.

4 /1 + (п-1)Фр

где D - диаметр центральной полости

Фр - фактор разделения. На выходе из полости 13 вода огибает перегородку 8 и через патрубки

6 выводится из сепаратора. Укрупнен- ньй нефтепродукт всплывает в нефте- сборник 18 и затем по патрубкам 5 слива нефтепродуктов отводится из сепаратора.

Экономический эффект предлагаемого сепаратора в сравнении с прототипом достигается за счет повьшения степени очистки и ресурса коалесци- рующих загрузок до замены.

514

Повышение степени очистки определяется предотвращением заноса коалес- цирующих загрузок крупнодисперсионными мехпримесями за счет их вьщеле- ния из нефтеводяной смеси центробежной силой и отводом их в мехсборник.

Кроме того, снижение заноса загрузки мехпримесями позволяет достаточно стабильно поддерживать ее пористость и соответственно предотвращать переход от ламинарного течения смеси к турбулентному, что значительно влияет на ухудшение очистки.

Вьшолнение загрузки, находящейся первой по потоку смеси, из гранул малого размера, и обладающей злектро- статическими свойствами, обеспечивает интенсификацию коапесценции мелких частиц нефти. Крупногранулированная загрузка способствует дальнейшей коалесценции нефтепродукта и всплытию его в нефтесборник.

Размещение загрузок в свободном состоянии дает возможность путем про- мьшки обратным током восстанавливать первоначальные свойства загрузки.

Формула изобретения

1. Сепаратор для очистки судовых нефтесодержащих вод от нефтепродуктов, содержащий корпус с крьшкой и днищем, концентрично размещенные в корпусе цилиндрические перегородки с образованием полостей с полочньм отстойником, сбора фильтрата, фильтра с коалесцирующей загрузкой и центральной, полости, причем верхние кромки перегородки фильтра расположены на расстоянии от крышки корпуса, а в дне фильтра выполнено входное отверстие для прохода очищаемой воды из отстойника в центральную полость, патрубки для подачи нефтесо64446

держащей воды, отвода нефтепродуктов, и фильтрата, завугхритель потока, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения качества очистки воды от нефтепродуктов за счет предотвращения заноса коалесцирующей загрузки механическими примесями, он снабжен сборником для механических

Q примесей, установленным в нижней

части корпуса, размещенной в полости фильтра непроницаемой цилиндрической перегородкой, верхняя кромка которой герметично прикреплена к крьшже кор-

5 пуса, а нижняя расположена на расстоянии от дна фильтра, за- вихритель потока размещен между сборником и входным отверстием централь- . ной полости, а диаметр каждой последующей цилиндрической перегородки от центральной полости и высота от верхней кромки перегородок до крьшши корпуса или от нижней кромки до дна фильтра определяются из соотношений

5 D.

0

Нп

+ (п-1) Фр ,

Фр Р 4fl + (п-1) Т

где Dr, - диаметр п-й перегородки J

D - диаметр центральной полостиJ Нр, - высота от верхней кромки п-й перегородки до крышки корпуса или от нижней кромки до дна фильтра , Фр - фактор разделения 100-500.

2.Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что коалесцирую- щая загрузка выполнена из гранулированного стекла с электростатическими свойствами.

3.Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что крупность гранул коалесцирующей загрузки увеличивается по ходу потока в фильтре.

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод от нефтепродуктов на судах и буровых платформах. Целью изобретения является повышение качества очистки нефтесодержащик вод от нефтепродуктов за счет предотвращения заноса загрузки механическими примесями. Сепаратор состоит из корпуса 1, имекщего дно 2 и крышку 3. Б корпусе выполнен отстойник 11 и фильтр, образованный концентрично установленными цилиндрическими перегородками 8 и 10. Фильтр разделен перегородкой 9 на полости 13 и 14, в которых размещена коалесцируннцая загрузка. Между отстойником 11 и центральной полостью 15 размещен завих- ритель 21 потока со сборником (С) 22. механических примесей. Вьюод очищенной воды осуществляется по патрубкам 6. Вода, содержащая нефтепродукты и мехпримеси, в процессе движения по отстойнику 11 освобождается от крупнодисперсной части нефтепродукта. Завихритель 21 обеспечивает создание в потоке центробежной силы, под действием которой из потока выделяются мехпримеси и обеспечивается дополнительная коалесценция нефтепродукта. Выделенные мехпримеси оседают в С 22. Укрупнение мелкодисперсного нефтепродукта обеспечивается коалес- цирующими насадками в полостях 13 и 14. 2 3.п. ф-лы, 2 ил. с ел Од 4 4 4

(puaZ