EA001762B1 - Нефтеводяной фильтрующий сепаратор с электростатической и магнитной очисткой воды - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для очистки нефтесодержащих вод промышленных предприятий, нефтепромыслов, судовых льяльных (подсланевых) и балластных вод. Предлагаемая конструкция позволяет увеличить глубину извлечения из объема воды диспергированных нефтепродуктов, металлов путем организации гидродинамического режима течения очищаемой воды с сохранением эффективности очистки в присутствии синтетических поверхностно-активных веществ и дезактиваторов. Реализуемое устройство обеспечивает глубокую и стабильную во времени очистку с остаточной концентрацией нефтепродуктов в очищаемой воде до 0,05 млн(при допускаемом значении 15 млн) без необходимости замены фильтрующего гранулированного наполнителя со снижением энергозатрат на единицу объема очищаемой воды. Устройство обеспечивает подогрев воды с постоянным температурным градиентом по высоте в поле центробежных сил путем создания центробежного эффекта и противоточного теплообмена при движении очищаемой воды снизу-вверх по спирали между витками пароводяного змеевикового подогревателя, очистки воды в гравитационном отстойнике-нефтесборнике и доочисткой её в экстракторе под воздействием отрицательного потенциала при воздействии электростатического и магнитных полей. Фильтрация доочищаемой воды производится с отводом тепла через вертикально-радиальные ребра постоянного теплового сопротивления металлоконструкциям днища и очищаемой воде при прохождении её через поровые каналы между термически закаленными шариками из металла, стекла или керамики.

Description

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для очистки нефтесодержащих вод промышленных предприятий, очистных станций, а также судовых льяльных (подсланевых) и балластных вод.

Известен напорный сепаратор, содержащий корпус с размещенным в нем подогревателем, фильтрующий гранулированным наполнителем, верхним и нижним гравитационными отстойниками, штуцер подвода очищаемой воды, патрубок вывода нефтепродуктов, патрубок вывода очищенной воды (СССР, а.с. № 1526735, 1989г., В 0П 17/022).

Данная конструкция не обеспечивает достаточной глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов, позволяющей решать проблему охраны окружающей среды в условиях увеличения объема сброса в водные акватории стоков промышленных предприятий, судовых льяльных (подсланевых) и балластных вод, нефтепромыслов.

Близким к предполагаемому является устройство нефтеводяного фильтрующего сепаратора, содержащее корпус с наружной и внутренней обечайками, подогреватель в виде пароводяного змеевика, размещенного в зазоре между внутренней и наружной обечайками корпуса, фильтрующий гранулированный наполнитель в виде термически закаленных шариков, размещенных во внутреннем объеме внутренней обечайки, верхний и нижний гравитационные отстойники-нефтесборники, кассету, установленную в верхней части внутренней обечайки, патрубок вывода очищенной воды, патрубки подвода теплоносителя и отвода конденсата, удаления отсепарированных нефтепродуктов (патент РФ № 2089261 от 10.9.97 г.)

Данная конструкция не обеспечивает большой глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов, а в случае использования сепараторов на судах, при бортовой и килевой качке, гранулированный наполнитель будет перемещаться, что приведет к ухудшению очистной способности сепаратора.

Целью настоящего изобретения является повышение очистной способности сепараторов, обеспечивающее сброс очищенной воды в акваторию портов и территориальных вод, рек и озер без применения доочищающих устройств с очисткой воды от металлов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве нефтеводяного фильтрующего сепаратора, содержащего корпус с наружной и внутренней обечайками, подогреватель в виде пароводяного змеевика, размещенного в зазоре между обечайками, фильтрующий гранулированный наполнитель, в виде термически закаленных, шариков, размещенный во внутреннем объеме внутренней обечайки, внизу гравитационный отстойник-нефтесборник и сборник очищенной воды, патрубок подвода очищаемой воды, пат рубок удаления грязи и шлама, патрубок вывода нефтепродуктов, патрубок вывода очищенной воды, патрубки подвода теплоносителя и отвода конденсата, воздушный и предохранительные клапана, термодатчик, в него введены экстрактор и рекуператор, корпус снабжен крышкой и днищем, в которых размещены соответственно гравитационный отстойник-нефтесборник и сборник очищенной воды с тангенциальными патрубками подвода очищаемой воды, соединенными с наружной обечайкой корпуса по касательной к окружности, патрубками подачи промывочной воды и продувочного воздуха, в крышке установлены патрубок удаления нефтепродуктов, воздушный клапан, термодатчик, при этом экстрактор выполнен в виде электроизолированной цилиндрической кассеты, внутренний объем которой заполнен гранулированным термонапряженным наполнителем крупной фракции, удерживаемый от вымывания сверху диском, перфорированным продольными щелями, а снизу, по меньшей мере, одним дискощелевым фильтром, рекуператор, состоящий из электроизолированного, по меньшей мере, одного конусно-щелевого фильтра, находящегося под положительным потенциалом и терроидальных магнитов (постоянных или электрических), создающих магнитное поле, вектор напряженности которого направлен встречно вектору скорости ламинарного потока очищаемой воды, а в нижней части внутреннего объема внутренней обечайки расположен гранулированный термонапряженный наполнитель мелкой фракции, причем, по меньшей мере, на 1,5-3 нижних витках пароводяного змеевика подогревателя в одной плоскости выполнены горизонтальные ребра, на конце вертикальной трубы вывода очищенной воды, размещенного в сборнике-днище очищенной воды смонтирован конус, а в нижней части внутреннего объема внутренней обечайки установлен, по меньшей мере, один колпачково-щелевой фильтр, по всей высоте внутренней обечайки от рекуператора до колпачково-щелевого фильтра выполнены радиальные ребра постоянного теплового сопротивления. Кроме того, диско-щелевой фильтр сепаратора выполнен в виде перфорированных дисков с отверстиями, установленных со сдвигом относительно друг друга на расстоянии, равном 4/5 - 5/6 диаметра шарика наполнителя посредством дистанционных шайб с обеспечением перекрытия отверстий, а конусно-щелевой фильтр выполнен в виде перфорированного диска с отверстиями, над каждым из которых закреплен конус с щелями и ребрами жесткости, при этом колпачково-щелевой фильтр выполнен в виде перфорированного диска с отверстиями, над каждым из которых закреплен колпачок с щелями на цилиндрической поверхности и частично на донышке, шарики фильтрующего наполнителя выполнены из металла, стекла или керамики.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство очистки воды от жидких нефтепродуктов и металлов, включающим создание центробежных сил, подогрев очищаемой воды с отстоем в поле гравитационных сил и её фильтрацию через гранулы экстрактора, находящихся под отрицательным потенциалом по отношению к рекуператору, ламинарного истечения воды между экстрактором и рекуператором в электростатическом поле и магнитном поле торроидальных магнитов, вектор напряженности магнитного поля которых направлен встречно вектору скорости очищаемой воды через щели конусно-щелевого фильтра рекуператора, находящегося под положительным потенциалом того же источника постоянного тока, что и экстрактор, с последующей фильтрацией воды через гранулы олеофильного материала, подогрев осуществляют в поле центробежных сил с постоянным температурным градиентом в режиме противотока при движении воды снизу-вверх между витками змеевикового пароводяного подогревателя, размещенного в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками корпуса, а очистку в электростатическом и магнитном полях с фильтрацией в гранулированном наполнителе внутренней обечайки производят в направлении сверху вниз в хорошо ламинизированном режиме течения доочищаемой воды через поровые каналы между отрицательно заряженными отдельными гранулами экстрактора и гранулами фильтрующего материала внутренней обечайки, представляющего собой термически закаленные шарики из металла, стекла или керамики, в электростатическом и магнитном полях в пространстве между экстрактором и рекуператором внутренней обечайки, с одновременным отводом тепла через металлоконструкции в районе сборника очищенной воды и частично очищаемой воды в нижней части сепаратора.

В присутствии поверхностно-активных, например, синтетических веществ или дезактиваторов, в очищаемую воду вводят коагулянт, например, сернокислый алюминий.

Сущность изобретения состоит также в том, что в устройстве для очистки воды от жидких нефтепродуктов, содержащим корпус с размещенным в нем подогревателем, экстрактом и рекуператором во внутренней обечайки, фильтрующим гранулированным наполнителем, крышкой с гравитационным отстойникомнефтесборником, тангенциальными патрубками подвода очищаемой воды, задающими вращательное движение воды вокруг внутренней обечайки вдоль змеевика подогревателя, патрубка вывода нефтепродукта из гравитационного отстойника-нефтесборника, патрубка-конуса вывода очищенной воды из сборника очищенной воды, подогреватель выполнен в виде пароводяного змеевика, первые 1,5 - 3 витка снизу которого имеют два размещенных в одной плоско сти горизонтальных ребра для обеспечения вращательного движения воды и увеличения поверхности теплообмена, с нижним штуцером отвода конденсата и размещен вертикально в кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней обечайками, с сальниками-изоляторами токоведущих клемм в наружной и внутренней обечайках для подвода напряжения постоянного тока к экстрактору и рекуператору, в верхней части внутренней обечайки, на заданном расстоянии от верхнего края размещен, электроизолированный от корпуса внутренней обечайки, экстрактор в виде цилиндрической кассеты с термозакаленным гранулированным наполнителем, нижняя часть которой представляет собой диско-щелевой фильтр, а верхняя часть представляет собой диск, перфорированный щелями шириной 4/5 - 5/6 диаметра гранулы и длиной, обеспечивающей прочность перфорированного диска при рециркуляции воды, к экстрактору через электроизолированную клемму, закрепленную в сальниках-изоляторах, подводится отрицательное малое напряжение от источника постоянного тока, а положительный потенциал этого же источника тока подводится через электроизолированную клемму и сальники-изоляторы к конусно-щелевому фильтру рекуператора, предотвращающего кроме этого вымывание гранулированного наполнителя мелкой фракции при рециркуляции воды в сепараторе и возвращающего в экстрактор под воздействием электростатического поля положительно заряженные микро- и мили-шарики нефтеводяной эмульсии, молекулы и частицы металлов, после экстрактора ниже по высоте внутренней обечайки совместно с конуснощелевым фильтром размещены один или несколько торроидальных магнитов, образующие совместно кассету рекуператора, нижняя часть внутренней обечайки соединена с колпачковощелевым фильтрром, предотвращающим вымывание гранулированного наполнителя и заполнена на 0,75-0,85 высоты внутреннего объема мелкой фракцией термозакаленных металлических, стеклянных или керамических шариков, весь объем фильтрующего наполнителя от рекуператора до колпачково-щелевого фильтра разделен на несколько объемов вертикальными ребрами постоянного теплового сопротивления, исключающими перемещение гранулированного наполнителя при качке судна и передающими тепло металлоконструкциям сборника очищенной воды, ребра постоянного теплового сопротивления соединены с помощью сварки с перфорированным диском колпачково-щелевого фильтра и внутренней обечайкой, при этом тангенциальные патрубки ввода очищаемой воды установлены по касательной к окружности наружной обечайки в самой нижней ее части, а патрубок удаления из змеевика подогревателя конденсата на 100-250 мм выше тангенциальных вводов, через 10-20 градусов против хода циркуляции очищаемой воды от тенгенциальных вводов в наружной обечайке в самой нижней её части вварены патрубки удаления грязи и шлама, к патрубку вывода очищенной воды подсоединены штуцера продувочного воздуха и промывочной воды, а к патрубку ввода очищаемой воды подсоединен штуцер промывочной воды удаления грязи и шлама из кольцевого зазора, образованного наружной и внутренней обечайками.

Подогрев воды, осуществляемый в поле центробежных сил, при котором дисперсионная среда (вода) оттесняется к наружной, а дисперсная среда (нефтепродукт)- к внутренней обечайкам кольцевого зазора в условиях противоточного теплообмена (теплоноситель подается сверху вниз при движении очищаемой воды снизу вверх по спирали между витками пароводяного змеевика подогревателя), обеспечивает сохранение постоянного теплового сопротивления между греющей и нагреваемой средами заданный температурный градиент по высоте, что позволяет исключить развитие в кольцевом зазоре конвективно-вихревых токов разделяемых сред и реализовать по высоте пароводяного змеевикового подогревателя эффект совокупного всплытия (осаждения), обеспечивающий увеличение глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов.

Электростатическое поле, создаваемое между экстрактором и рекуператором, притягивает к экстрактору положительно заряженные микро- и миллишарики нефтепродукта, молекулы и частицы металлов, содержащихся в очищаемой воде, а поле, создаваемое тороидальными магнитами, вектор напряженности магнитного поля которых направлен встречно вектору скорости истечения очищаемой воды, выталкивает из потока микро- и милличастицы нефтепродукта, металлы в направлении экстрактора, усиливая экстрагирующий эффект и повышая тем самым очистную способности сепаратора.

Использование в качестве фильтрующих наполнителей термически закаленных металлических, стеклянных или керамических шариков с высокими олеофильными свойствами, размещаемых в объеме внутренней обечайки корпуса до 0,75-0,85 её высоты от колпачково-щелевого фильтра до рекуператора и экстрактора, позволяет обеспечить процессы ортокинетической коагуляции, коалесценции отдельных частиц нефтепродуктов и исключает необходимость периодической замены фильтрующего материала, обеспечивая стабильную во времени очистку и возможность периодической очистки наполнителя от механических взвесей и металлочастиц продувкой его объема воздухом в направлении снизу вверх с последующей доочисткой чистой водой в том же направлении с одновременным изменением полярности экстрактора на противоположную или подачи на экстрактор переменного тока повышенного напряжения.

Размещение радиальных ребер постоянного теплового сопротивления во внутренней обечайке позволяет за счет снижения температуры фильтрующей среды (нефтепродукт-вода) уменьшить вторичную эмульгацию отсепарированных нефтепродуктов, как следствие уменьшить гидравлическое сопротивление и повысить очистную способность, а также позволяет в условиях качки корабля исключить влияние наклона сепаратора в любой плоскости на толщину слоя гранулированного фильтрующего наполнителя, через который барботируется доочищаемая вода, что обеспечивает стабильность очистной способности сепаратора.

Заявляемые конструктивные особенности сепаратора в их совокупности обеспечивают минимальные массогабаритные характеристики устройства и практически полную очистку воды как от нефтепродуктов, так и от металлов.

Очищаемая вода, поступив в кольцевой зазор, образованный наружной и внутренней обечайками корпуса, через тангенциальные патрубки по касательной к окружности наружной обечайки, получив вращательное движение, прокачивается между витками парового змеевикового подогревателя, нижние 1,5 - 3 витка которого имеют два горизонтальных ребра, обеспечивающих вращательное движение воды вокруг внутренней обечайки корпуса сепаратора и улучшая теплоотдачу. При движении очищаемой воды снизу вверх, теплоноситель подается в паровой змеевиковый подогреватель сверху вниз, в результате постепенного подогрева очищаемой воды, осуществляемого в поле центробежных сил с сохранением постоянного теплового сопротивления между греющей, и нагреваемыми средами с обеспечением заданного температурного градиента по высоте пароводяного змеевика, реализуется эффект совокупного всплытия (осаждения), при котором крупные частицы дисперсионной фазы вместе с присоединенной массой дисперсной среды, увлекают мелкодисперсные частицы, повышают вероятность их столкновения с последующим взаимным слиянием до размеров, при которых возможно их выделение из объема воды под действием разности плотностей разделяемых сред. Под действием центробежных сил и температурного эффекта крупные частицы нефтепродукта всплывают вдоль поверхности из внутренней обечайки и попадают в гравитационный отстойник-нефтесборник.

Подогретая и предварительно отсепарированная вода поступает в гравитационный отстойник-нефтесборник, в объеме которого частицы нефтепродуктов коагулируют и выводятся по мере их накопления.

Доочистка воды от мелкодисперсной фазы нефтепродуктов и металла осуществляется в процессе её фильтрации через поровые каналы между гранулами фильтрующего материала, представляющего собой термически закаленные шарики из металла, стекла, керамики, находящиеся под отрицательным потенциалом в экстракторе, а в нижней части внутренней обечайки с наведенными олеофильными свойствами, обусловленными термическим перенапряжением их поверхности, сначала в кассете экстрактора, а затем в поле действия электростатического и магнитного полей в пространстве, между экстрактором и рекуператором, и в завершении в объеме внутренней обечайки с гранулами наполнителя мелкой фракции.

При фильтрации доочищаемой воды через поровые каналы между гранулами наполнителя экстрактора, находящихся под отрицательным потенциалом, при скоростях, отвечающих строго ламинизированному режиму течения, когда скорость всплытия частиц нефтепродукта выше скорости истечения воды, дисперсные частицы нефтепродуктов и металла, переходя в последовательно расположенные поры, притягиваются к поверхности шариков, смачивают их, а затем растекаются на их поверхности с увеличением пленки до определенных размеров. Перекрытие поровых каналов нефтепродуктами предотвращает прочное соединение молекул и мелкодисперсных частиц металлов с гранулами наполнителя и обеспечивает барботаж очищаемой воды через фильтрующий слой, представляющий собой естественно поддерживаемые фазы: гранулы наполнителя - нефтепродукт с металлами.

При превышении насыщенности поровых каналов нефтепродуктами, избыточная масса его за счет возрастания перепада давления и сил всплытия с поверхности гранул в виде отдельных капель грушевидной формы, которые, сливаясь между собой в процессе коалесценции, выводятся из объема гранулированного наполнителя с последующим их выделением из объема доочищаемой воды в гравитационном отстойнике под действием сил Архимеда (за счет разности плотностей разделяемых сред).

Часть капель нефтепродукта, вынесенные потоком воды из экстрактора, попадая в поле действия электростатического и магнитных полей рекуператора, выталкиваются из объема воды в экстрактор, где притягиваются к металлоконструкции, гранулам наполнителя и выводятся, как ранее описано, в нефтесборник. На завершающем этапе оставшаяся мелкодисперсная часть нефтепродукта в доочищаемой воде, протекая с потоком воды через конуснощелевой фильтр рекуператора, находящегося под положительным потенциалом и через торроидальные магниты, получив положительный заряд, фильтруется в гранулированном наполнителе мелкой фракции нижней части внутренней обечайки, притягивается к поверхности шариков, смачивает их и бортирует в поровых каналах, увеличивается до определенных размеров и всплывает, попадая в экстрактор, а затем в нефтесборник.

Колпачково-щелевой фильтр, выполняя роль днища внутренней обечайки, обеспечивает не только удержание гранулированного наполнителя от вымывания, но и внутренними объемами колпачков выполняет роль гравитационного отстойника-накопителя нефтепродуктов.

Очищенная от нефтепродуктов вода, опускаясь вниз отстойника-сборника очищенной воды, через конусообразный приемник удаляется из сепаратора через патрубок.

Применение конусообразного приемника воды обеспечивает плавное нарастание скорости истечения потока.

Во избежание вторичной эмульгации уже отсепарированных нефтепродуктов, фильтрация в нижней части внутренней обечайки осуществляется с отводом тепла от фильтруемой среды через радиальные ребра постоянного теплового сопротивления к очищаемой воде и металлоконструкциям сборника очищенной воды - днищу сепаратора, для чего патрубок отвода конденсата отстоит от тангенциальных вводов очищаемой воды на 100 - 250 мм выше.

При заполнении корпуса сепаратора очищаемой водой и при попадании в процессе эксплуатации в корпус воздуха, его удаление производится через автоматический воздушный клапан, размещенный в крышке сепаратора.

Для предотвращения разрыва корпуса сепаратора, при превышении установленного предела давления нагнетания насосного агрегата, в нижней части наружной обечайки корпуса установлен предохранительный клапан.

Присутствие синтетических природных поверхностно-активных веществ или дезактиваторов для исключения эмульгации дисперсной фазы нефтепродуктов в объем исходной воды дозируют коагулянт концентрацией до 100 мг/л.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства сепаратора; фиг. 2- сечение А-А фиг. 1 вид сверху; на фиг. 3-сечение Б-Б фиг. 1 вид сверху и фрагмент вида сбоку; на фиг. 4- сечение В-В фиг. 1 вид сверху и фрагмент вида сбоку; на фиг. 5- сечение Д-Д фиг. 1 вид сверху; на фиг. 6сечение Е-Е фиг. 1 вид сверху; на фиг. 7сечение С-С фиг. 1 вид сверху и фрагмент вида сбоку.

Устройство содержит корпус, имеющий наружную 1 и внутреннюю 2 обечайки, образующие кольцевой зазор 3, в котором вертикально размещен паровой змеевиковый подогреватель 4, первые 1,5 - 3 витка снизу которого имеют два горизонтальных ребра 28, экстрактор 6 в виде цилиндрической кассеты с крупным гранулированным термонапряженным наполнителем 7, размещенный в верхней части внутренней обечайки 2, снабженный в верхней части перфорированным, продольными щелями диском 8 (фиг. 1, 2), а в нижней части дискощелевым фильтром 9 (фиг.1, 3), выполненным в виде параллельных перфорированных дисков 10 с отверстиями, установленных относительно друг друга на расстоянии дистанционных шайб 11 расположением отверстий верхнего и нижнего дисков в шахматном порядке относительно друг друга, электроизолированный от корпуса внутренней обечайки 2 диэлектрической прокладкой 12 и находящейся под отрицательным потенциалом малого напряжения постоянного тока, подводимого к экстрактору через клемму 13 с сальником-изолятором 14, рекуператор 15, состоящий из электроизолированного от корпуса конусно-щелевого фильтра 16, выполненного в виде диска 17 с отверстиями большого диаметра, над которыми закреплены конусы со щелями 18 и ребрами жесткости, находящегося под положительным потенциалом малого напряжения постоянного тока, подводимого через клемму 19 с сальником-изолятором 20, диэлектрической прокладкой 21, торроидальных магнитов 22, напряжение к которым подводится через клеммы 23 с сальниками-изоляторами.

Мелкая фракция гранулированного наполнителя 24 размещена в объеме внутренней обечайки 2 до 0,75 - 0,85 её высоты от колпачковощелевого фильтра 25 (фиг. 1, 6), представляющего собой диск 26 (фиг.6), перфорированный отверстиями большого диаметра 27, над которыми закреплены колпачки 28 со щелями 29 по всей цилиндрической части колпачка и частично на его донышке, до рекуператора.

Устройство имеет патрубок 30 подвода теплоносителя, патрубок 31 отвода конденсата, радиальные ребра 32 (фиг.5, 6) постоянного сопротивления, патрубок 33 вывода нефтепродуктов и продуктов регенерации из гравитационного отстойника-нефтесборника 34, сборник очищенной воды 35 с патрубком 36 вывода очищенной воды, один конец которого, размещенный в сборнике, снабжен конусом 37.

Устройство также имеет патрубки 38 удаления грязи и шлама, патрубок подсоединения предохранительного клапана 39, патрубок 40 подачи промывочной воды, патрубков 41 подачи продувочного воздуха и промывочной воды, тангенциальных патрубков 42 (фиг.1, 5) подвода очищаемой воды, соединенных с наружной обечайкой 1 корпуса по касательной к окружности (фиг. 5), создавая вращательное движение воды вокруг вертикальной оси сепаратора вдоль змеевика, воздушный клапан 43 удаления воздуха в атмосферу, горловины 44 для закрепления датчиков границ раздела сред нефтепродукт-вода верхнего и нижнего уровней, штуцера 45 для закрепления термодатчика.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемая вода малоэмульгирующим насосом подается через тангенциальные патрубки 42 (фиг.1, 5) в кольцевой зазор 3, образованный наружной 1 и внутренней 2 обечайками корпуса, и закручиваясь по спирали вдоль оребренных трубок змеевика 4 нагревается, прокачива ясь снизу вверх, при этом воздух из внутренней полости сепаратора удаляется автоматически через воздушный клапан 43 в атмосферу.

Подача теплоносителя в змеевиковый подогреватель 4 осуществляется через верхний патрубок 30, а отвод конденсата через нижний патрубок 31.

Подогревается и предварительно отсепарированная от крупных частиц нефтепродуктов вода поступает в гравитационный отстойникнефтесборник, в объеме которого укрупненные частицы нефтепродуктов коагулируют и по мере их накопления выводятся через патрубок 33.

Частично очищенная вода от нефтепродуктов, содержащая положительно заряженные микро-и миллишарики эмульсии нефтепродукта, через кассету экстрактора 6 с перфорированным продольными щелями диском 8 (фиг.1, 2) вверху и диско-щелевым фильтром 9 внизу с термонапряженным гранулированным наполнителем крупной фракции между ними, находящейся под отрицательным потенциалом, поступает сверху вниз через электростатическое и магнитное поля, образованные экстрактором 6 и рекуператором 15, конусно-щелевой фильтр 16 рекуператора, находящийся под положительным потенциалом, и торроидальные магниты 22 в объеме гранулированного наполнителя 24 мелкой фракции, при этом происходит ее фильтрация через поровые каналы между отдельными гранулами в процессе строго ламинизированного потока.

Векторы напряженности магнитного поля и электростатического поля направлены встречно вектору скорости потока ламинарно текущей вниз воды, что приводит к выталкиванию положительно заряженных микро- и миллишариков эмульсии нефтепродукта, молекул и частиц металлов.

При фильтрации доочищаемой воды через поровые каналы между гранулами наполнителя экстрактора под отрицательным потенциалом частицы металлов и дисперсные положительно заряженные частицы нефтепродуктов притягиваются к поверхности шариков, смачивают их, растекаются по их поверхности с увеличением пленки до определенных размером и барботируются.

После превышения насыщенности поровых каналом нефтепродуктами, избыточная масса его за счет сил всплытия и возрастания перепада давления срывается с поверхности гранул в виде отдельных капель грушевидной формы, которые, сливаясь между собой в процессе коалесценции, выводятся из объема гранулированного наполнителя с последующим их выделением из объема доочищаемой воды в гравитационный отстойник-нефтесборник.

В случае, если некоторая часть микро- и миллишариков эмульсии нефтепродукта проскочила через гранулы экстрактора, магнитное и электростатические поля, то пройдя с потоком доочищаемой воды через конусно-щелевой фильтр 16 рекуператора, и получив дополнительный положительный заряд, они фильтруются через поровые каналы между отдельными гранулами мелкой фракции наполнителя внутренней обечайки в строго ламинизированном течении с процессом, описанным выше.

Во избежание вторичной эмульгации отсепарированных нефтепродуктов, отвод тепла от фильтруемой воды обеспечивают радиальные ребра 32 (фиг. 5, 6) постоянного теплового сопротивления через металлоконструкции сборника очищенной воды 35 и очищаемой воде в нижней части корпуса.

Освобождаясь от нефтепродуктов в экстракторе, гранулированном наполнителе мелкой фракции, внутренней обечайки, вода поступает в сборник очищенной воды 35 и выводится из него через конус 37 и патрубок 36.

Изобретение обеспечивает остаточную концентрацию нефтепродуктов в очищенной воде до 0,05 млн^-1 при допустимом значении 15,0 млн^-1, что значительно меньше требований МЕРС 60/33 ИМО, позволяет производить сброс очищенной воды в акватории портов, территориальных вод, в реки и озера.

Claims (5)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Нефтеводяной фильтрующий сепаратор, содержащий корпус с наружной и внутренней обечайками, подогреватель в виде пароводяного змеевика, размещенного в зазоре между обечайками, фильтрующий гранулированный наполнитель, в виде термически закаленных шариков, размещенных во внутреннем объеме внутренней обечайки внизу, гравитационный отстойникнефтесборник и сборник очищенной воды, патрубок подвода очищаемой воды, патрубок удаления грязи и шлама, патрубок вывода нефтепродуктов, патрубок вывода очищенной воды, патрубки подвода теплоносителя и отвода конденсата, воздушный и предохранительные клапана, термодатчик, отличающийся тем, что в него введены экстрактор и рекуператор, корпус снабжен крышкой и днищем, в которых размещены соответственно гравитационный отстойник-нефтесборник и сборник очищенной воды с тангенциальными патрубками подвода очищаемой воды, соединенными с наружной обечайкой корпуса по касательной к окружности, патрубками подачи промывочной воды и продувочного воздуха, в крышке установлены патрубок удаления нефтепродуктов, воздушный клапан, термодатчик, при этом экстрактор выполнен в виде электроизолированной цилиндрической кассеты, внутренний объем которой заполнен гранулированным термонапряженным наполнителем крупной фракции, удерживаемым от вымывания сверху диском, перфорированным продольными щелями, а снизу, по меньшей мере, одним диско-щелевым фильтром, рекупера тор состоит из электроизолированного, по меньшей мере, одного конусно-щелевого фильтра, находящегося под положительным потенциалом, и торроидальных магнитов (постоянных или электрических), создающих магнитное поле, вектор напряженности которого направлен встречно вектору скорости ламинарного потока очищаемой воды, а в нижней части внутреннего объема внутренней обечайки расположен гранулированный термонапряженный наполнитель мелкой фракции, причем, по меньшей мере, на 1,5... 3 нижних витках пароводяного змеевика подогревателя в одной плоскости выполнены горизонтальные ребра, на конце вертикальной трубы вывода очищенной воды, размещенного в сборнике-днище очищенной воды, смонтирован конус, а в нижней части внутреннего объема внутренней обечайки один колпачково-щелевой фильтр, по всей высоте внутренней обечайки от рекуператора до колпачково-щелевого фильтра выполнены радиальные ребра постоянного теплового сопротивления.
2. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что диско-щелевой фильтр выполнен в виде перфорированных дисков с отверстиями, установленных со сдвигом относительно друг друга на расстоянии, равном 4/5 - 5/6 диаметра шарика наполнителя посредством дистанционных шайб с обеспечением перекрытия отверстий.
3. 3. Сепаратор по пп.1-2, отличающийся тем, что конусно-щелевой фильтр выполнен в виде перфорированного диска с отверстиями, над каждым из которых закреплен конус с щелями и ребрами жесткости.
4. 4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что колпачково-щелевой фильтр выполнен в виде перфорированного диска с отверстиями, над каждым из которых закреплен колпачок с щелями на цилиндрической поверхности и частично на донышке.
5. 5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что шарики фильтрующего наполнителя выполнены из металла, стекла или керамики.