RU138484U1 - Нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтеводяным центробежно-фильтрующим сепаратором и может использоваться как для очистки нефтесодержащих вод, так и для очистки обводненного топлива на кораблях, судах, промышленных предприятий, нефтебазах, нефтепромыслах и АЗС. Сепаратор содержит корпус с двумя обечайками, между которыми размещен пароводяной змеевик из двух или более параллельно включенных трубок. Во внутренней обечайки размещен фильтрующий материал в виде сорбента или гранулированного наполнителя в виде шариков, над которыми установлена кассета с гранулированным наполнителем крупной фракции, удерживаемым от вымывания крупноячеистыми сетками из стекловолокна или коррозионностойких материалов. В нижней части внутренней обечайки сепаратора установлен перфорированный диск с закрепленной на нем сеткой из стекловолокна или коррозионностойких материалов вместо фильтрующих элементов. Кассета, имеющая площадь фильтрации больше чем внутренняя обечайка, соединяется с ней с помощью конусного переходника. Патрубок подвода очищаемой среды выполнен тангенциальным и соединен через проходной запорный шаровой клапан с центробежным деэмульгирующим устройством, которое содержит корпус с входным и выходным патрубками, размещенными под прямым углом друг к другу, входной патрубок имеет сопло, расположенное по касательной к цилиндрическому корпусу под прямым или близким к нему углом к оси корпуса. Воздух и газы из внутренней полости сепаратора удаляются через автоматический клапан удаления нефтепродуктов с короткой трубой загнутой вверх до самой высокой точки под крышкой, а удаление очищенной воды из сборника очищенной воды производится через патрубок и вертикальную трубу с автоматическим клапаном. Удаление из сепаратора очищенной воды и отсепарированного нефтепродукта производится двумя способами:

а) поочередным удалением очищенной воды и отсепарированного нефтепродукта через свои автоматические клапана при непрерывной работе насоса;

б) удаление очищенной воды через автоматический клапан при работающем насосе и удаление отсепарированного нефтепродукта из нефтесборника при остановленном насосе методом его вытеснения чистой водой, подаваемой через автоматический клапан подачи чистой воды на вытеснение с одновременной регенерацией фильтрующего материала сепаратора.

Грязь и мехпримеси из кольцевого зазора удаляются через автоматический клапан в автоматическом и дистанционно-ручном режиме. В автоматическом режиме удаление грязи и шлама из сепаратора происходит по срабатыванию сначала датчика грязи нижнего уровня, а затем датчика грязи верхнего уровня, при этом остановится насосный агрегат, откроется автоматические клапана удаления грязи, шлама и подачи чистой воды на вытеснение регенерацию. Под действием давления чистой воды грязь и шлам удаляются из кольцевого зазора сепаратора в сборную емкость. Для предотвращения коррозионных повреждений в днище установлена протекторная защита. Технический результат состоит в повышении надежности, эффективности сепаратора, повышении коррозионной стойкости, снижении себестоимости изготовления и веса, улучшении автоматизации процесса очистки нефтесодержащей воды.

Description

Полезная модель относится к нефтеводяным центробежно-фильтрующим сепараторам и предназначено для очистки нефтесодержащих вод на буровых платформах, кораблях, судах, промышленных предприятиях, очистных станций, а также на нефтебазах и АЗС. Полезную модель можно использовать и для очистки обводненных нефтепродуктов, а также любых жидкостей от нефтепродуктов, имеющих большую плотность, чем нефтепродукт.

Известен способ очистки воды от жидких нефтепродуктов и устройство по его реализации (варианты) (Патент РФ №2089261, МПК 7 B01D 17/02, C02F 1/40) по которому очищаемая вода фильтруется сверху вниз через гранулированный наполнитель. Указанный способ имеет ряд недостатков, одним из которых является мощная эмульгация очищаемой воды со всеми вытекающими последствиями, в результате чего ни один из описанных вариантов не внедрены в производство и серийно не производятся.

Наиболее близкими к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является нефтеводяной фильтрующий сепаратор, содержащий корпус с торосферическими крышкой и днищем, наружной и внутренней обечайками, патрубок подвода очищаемой среды, установленные в крышке патрубки удаления нефтепродуктов и продуктов регенерации, датчик температуры и датчик границы раздела сред «нефть-вода», подогреватель в виде пароводяного змеевика, размещенного в зазоре между наружной и внутренней обечайками корпуса, фильтрующий гранулированный наполнитель мелкой фракции в виде термически закаленных шариков, размещенный в объеме внутренней обечайки, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник, размещенный под крышкой, кассету, установленную в верхней части внутренней обечайки и выполненную в виде короткого цилиндра, заполненного гранулированным наполнителем крупной фракции, удерживаемый от вымывания верхней и нижней сетками, нижний гравитационный отстойник, расположенный между кассетой и гранулированным наполнителем внутренней обечайки, патрубки подвода теплоносителя и отвода охлажденного теплоносителя, подачи продувочного воздуха и промывочной воды, удаления грязи и шлама, вертикальные ребра постоянного теплового сопротивления, расположенные во внутренней обечайки, сборник очищенной воды, размещенный в днище и имеющий патрубок удаления очищенной воды с конусным заборником (Патент РФ №2206514, МПК 7 C02F 1/40//C02F 103:02).

Указанная конструкция обеспечивает длительную работу фильтрующего материала, высокую очистную способность, но имеет недостатки, которые не позволяют в полной мере обеспечить надежную и безотказную работу сепаратора, более высокую очистку воды, к которым относятся такие как:

1. Ввиду ограниченного размера судовых сепаратора по высоте, змеевик подогрева очищаемой среды имеет недостаточную площадь нагрева, а поэтому он не обеспечивает нагрев очищаемой среды более +25…35°С, что не позволяет производить очистку высоковязких нефтепродуктов с плотностью не менее 0,98 г/см³ при 15°С без дополнительного предварительного подогрева очищаемой среды;

2. Большое количество фильтрующих элементов, устанавливаемых в перфорированном донышке внутренней обечайки для удержания гранулированного фильтрующего материала от вымывания, увеличивают вес и стоимость сепаратора;

3. Патрубок удаления очищенной воды в камере сбора очищенной воды имеет конусный заборник, что не обеспечивает эффективную очистку сборной камеры очищенной воды от нефтепродуктов при ее аварийных загрязнениях;

4. Фильтркассета, размещаемая в верхней части внутренней обечайки, имеет одинаковый диаметр с диаметром внутренней обечайки, а из-за наличия конструктивных элементов крепления сеток и самих сеток, имеет эффективную площадь фильтрации меньше чем эффективная площадь фильтрации внутренней обечайки, что снижает качество очистки воды;

5. Для удержания гранулированного фильтрующего материала от вымывания при регенерации во втором гравитационном отстойнике используется мелкоячеистая сетка из металла, что увеличивает стоимость сепаратора;

6. Для удержания гранулированного фильтрующего материала от вымывания в фильтр-кассете верхняя и нижняя сетки используются из нержавеющей стали, что увеличивает вес и себестоимость изготовления сепаратора;

7. В сепараторе не предусмотрено автоматическое удаление грязи из-за отсутствия датчиков грязи и автоматического клапана удаления грязи;

8. В сепараторе не предусмотрена антикоррозионная протекторная защита в сборной камере очищенной воды.

Задачей настоящей полезной модели является повышение очистной способности, длительной и безотказной работоспособности, надежности, снижения металлоемкости, габаритов, себестоимости, устранения отмеченных недостатков.

В нефтеводяном центробежно-фильтрующем сепараторе, содержащим корпус с торосферическими крышкой и днищем, наружную и внутреннюю обечайки, тангенциальный патрубок подвода очищаемой среды, установленные в крышке патрубок с загнутой вверх короткой трубой под крышкой удаления нефтепродуктов с автоматическим запорным клапанами, датчиком температуры и датчиком границы раздела сред «нефть-вода», фильтрующий гранулированный наполнитель мелкой фракции или сорбент, размещенный в объеме внутренней обечайки, верхний отстойник-нефтесборник, размещенный под крышкой, кассету, установленную в верхней части внутренней обечайки и выполненную в виде короткого цилиндра, заполненной гранулированным наполнителем крупной фракции, удерживаемым от вымывания верхней и нижней сетками с крупными ячейками, нижний гравитационный отстойник, расположенный между кассетой и гранулированным наполнителем или сорбентом внутренней обечайки с сеткой с мелкой ячейкой в средней части отстойника для удержания гранулированного наполнителя мелкой фракции от вымывания в процессе регенерации и вытеснения нефтепродуктов, патрубки с автоматическим клапаном подвода теплоносителя и запорным клапаном отвода охлажденного теплоносителя, патрубка удаления грязи и шлама, вертикальные ребра постоянного теплового сопротивления, расположенные во внутренней обечайке от перфорированного донышка до середины нижнего гравитационного отстойника, сборник очищенной воды, размещенный в днище и имеющий патрубок, соединенный с вертикальной трубой удаления очищенной воды с автоматическим клапаном в самой верхней ее части, образующей с сепаратором гидрозатвор и предотвращающей тем самым самопроизвольное осушение сепаратора, вертикальной трубой удаления очищенной воды, соединенной с патрубком удаления очищенной воды днища с помощью углового запорного клапана, на которой в нижней части закреплены автоматический клапан подачи чистой воды для регенерации фильтрующего материала и вытеснения нефтепродуктов из нефтесборника, клапан подачи продувочного воздуха, а в средней ее части устройство отбора проб, тангенциальный патрубок подвода очищаемой среды соединен с центробежным деэмульгирующим устройством с помощью проходного запарного шарового клапана, обеспечивающего ремонт оборудования без осушения сепаратора, внутренний объем кассеты разделен радиальными или взаимно перпендикулярными перегородками на более мелкие объемы, внутренняя обечайка в нижней части соединена с диском, перфорированным крупными отверстиями с сеткой, а сам перфорированный диск вместе с внутренней обечайкой для уменьшения габарита сепаратора по высоте закреплен на дополнительный нижний фланец днища, ребра постоянного теплового сопротивления выполнены радиальными или радиально-кольцевыми, а днище снабжено лапами для крепления сепаратора к фундаменту и спускной пробкой для его осушения, задача решается тем, что змеевиковый подогреватель очищаемой среды изготавливается из двух или нескольких параллельно включенных труб, вместо конусного заборника очищаемой среды в камере очищаемой среды используется диск, в днище-сборной камере очищенной воды установлена протекторная защита, кассета, для увеличения площади фильтрации, имеет диаметр больше чем диаметр внутренней обечайки и соединяется с ней в нижней части с помощью конусной проставки, сетки кассеты, внутренней обечайки из коррозионностойкого металла заменены на сетки из стекловолокна, вместо фильтрующих элементов в перфорированном донышке внутренней обечайки используется сетка из стекловолокна или коррозионностойкого материала, а в днище и нижней части наружной обечайки размещены датчики грязи нижнего и верхнего уровней с автоматическим клапаном удаления грязи, размещаемого на патрубке днища.

Центробежное деэмульгирующее устройство содержит корпус цилиндрической или цилиндрическо-конической формы с входным и выходным патрубками, размещенными под прямым углом друг к другу, входной патрубок снабжен соплом с конической и суженной частями, суженная часть которого имеет круглое или прямоугольное сечение и по касательной под прямым или близким к нему углом сопрягается с цилиндрической частью корпуса.

В качестве фильтрующего материала в сепараторе целесообразно использовать сорбент или гранулированные шарики из стекла, керамики, полимера.

На фиг. 1 изображен продольный разрез сепаратора с пароводяным цилиндрическим змеевиковым подогревателем очищаемой среды, состоящим из двух или больше, параллельно включенных труб, и торосферической крышкой и днищем;

На фиг. 2 изображено сечение. Α-A фиг. 1;

На фиг. 3 изображено сечение Б-Б фиг. 1;

На фиг. 4, 5 изображен продольный разрез центробежного деэмульгирующего устройства с цилиндроконическим корпусом и с одним соплом (повернуто);

Сепаратор (фиг. 1) содержит днище 1 с лапами 3 для крепления сепаратора к фундаменту, спускную пробку 2 для спуска воды при ремонте, сборник очищенной воды 4, патрубок удаления грязи и шлама с автоматическим клапаном 5, центробежное деэмульгирующее устройство 6 с входным патрубком очищаемой среды 7, проходным запорным шаровым клапаном 8, тангенциальный входной патрубок 9, корпус, имеющий наружную 10 и внутреннюю 12 обечайки с фланцами, образующие кольцевой зазор 13, в котором вертикально размещен пароводяной змеевиковый подогреватель 14 из двух и более параллельно включенных труб (фиг. 1), патрубки с автоматическим клапаном 16 подвода и запорным клапаном 11 отвода энергоносителя (пар, горячая вода), нижний гравитационный отстойник 15 с сеткой мелкого сечения 28 из стекловолокна в его средней части, кассета 18 в виде короткого цилиндра с крупноячеистыми сетками 27 из стекловолокна для удержания гранулированного наполнителя от вымывания, заполненная гранулированным наполнителем крупной фракции, конусный переходник 17, соединяющий кассету 18 с внутренней обечайкой 12, автоматический клапан 19 с короткой трубой 22, свободный конец которой загнут вверх в самую верхнюю точку под крышкой для удаления нефтепродукта и продуктов регенерации, крышку 20 под которой размещен верхний гравитационный отстойник-нефтесборник 24, установленные в крышке термодатчик 21, датчик 23 границы раздела сред «нефтепродукт-вода» верхнего и нижнего уровней, фильтрующий гранулированный наполнитель мелкой фракции 29 в виде шариков или сорбента, размещенный в объеме внутренней обечайки 12, вертикальную трубу 25 удаления очищенной воды с автоматическим клапаном 26 на самом верхнем ее конце и размещенного на уровне крышки, образуя с корпусом сепаратора гидрозатвор, исключающий самопроизвольное осушение сепаратора при нарушении герметичности автоматического клапана.

Сепаратор содержит также патрубок предохранительного клапана 34, перфорированный крупными отверстиями диск 32, соединенный с внутренней обечайкой 12 в ее нижней части и сеткой 32 из стекловолокна или коррозионностойкого материала, закрепленной на диске, патрубок 37 выхода очищенной воды, соединенный с помощью углового запарного клапана 36 с вертикальной трубой удаления очищенной воды 25, диск 39 смонтированный на конце патрубка 37, предотвращающий воронкообразный вход очищенной воды в патрубок, антикоррозионная протекторная защита 38, смонтированная в днище.

В нижней части вертикальной трубы 25 размещен автоматический клапан 35 подачи чистой воды на вытеснение из сепаратора нефтепродукта и регенерацию фильтрующего материала, а также невозвратно-запорный клапан 33 подачи продувочного воздуха, в средней ее части размещено устройство отбора проб 30, а в днище и нижней части наружной обечайки закреплены датчики грязи 31 нижнего и верхнего уровней.

Внутренний объем кассеты 18 (фиг. 2, 1) разделен на более мелкие объемы с помощью взаимно перпендикулярных или радиальных перегородок 40 предотвращающих перемещение гранулированного наполнителя при качке корабля и обеспечивающих жесткость кассеты 18.

Объем внутренней обечайки 12 (фиг. 3, 1) от перфорированного диска 32 с сеткой до середины нижнего гравитационного отстойника 15, сетки 28 разделен вертикальными радиальными или радиально-кольцевыми ребрами 41 постоянного теплового сопротивления на более мелкие объемы, обеспечивая отвод тепла от значительно очищенной воды внутри внутренней обечайки 12 в грязную воду кольцевого зазора 13, в металлоконструкции и в атмосферу, исключая значительные перемещения гранулированного наполнителя 29 при качке корабля и транспортировки. С наружной обечайкой 10 по касательной к окружности соединен тангенциальный патрубок 9 подвода очищаемой воды, к которому подсоединены проходной запарный шаровой клапан 8 и центробежное деэмульгирующее устройство 6 с входным патрубком 7.

Центробежное деэмульгирующее устройство 6 представляет собой горизонтально расположенный однопродуктовый гидроциклон-сгуститель, состоящий (фиг. 4, 5) из цилиндрическо-конической или цилиндрической 42 части корпуса 6, входного патрубка 7 с соплом 43, состоящим из конической части 45 и суженной части 44, выходного цилиндрического или цилиндрически-конического патрубка 46 с фланцем 47. Суженная часть сопла 44 и цилиндрическая часть корпуса 42 размещены под прямым или близким к нему углом друг к другу, суженная часть 44 сопла 43 имеет круглое или прямоугольное сечение и по касательной сопрягается с цилиндрической частью корпуса 42 под прямым или близким к нему углом к оси цилиндрической части корпуса так, что под воздействием давления нагнетания, струя воды из сопла перемещается по спирали вдоль оси корпуса за один оборот на расстояние равное поперечному сечению суженной части или более в зависимости от осевой скорости потока.

Антикоррозионная протекторная защита сборной камеры очищенной воды 38 изготавливается из цинка или других металлов и сплавов.

Фильтрующим материалом может быть сорбент, шарики гранулированного наполнителя из стекла, керамики или полимера.

Сепаратор работает следующим образом. Сильно эмульгированная нефтепродуктами очищаемая вода под давлением нагнетания насосного агрегата подается через входной патрубок 7 центробежного деэмульгирующего устройства 6 (фиг. 1, 4, 5), сопла 43 (фиг. 1, 4, 5) в цилиндрическую часть 42 центробежного деэмульгирующего устройства по касательной к окружности.

В цилиндрической части 42 (фиг. 4, 5) корпуса устройства 6 под воздействием большой скорости истечения воды из сопел и малого диаметра цилиндрической части 42 очищаемая среда (нефтесодержащая вода) приобретает большую скорость вращения, достигающую нескольких тысяч оборотов в минуту.

Под воздействием большой скорости вращения очищаемого потока в центробежном деэмульгирующем устройстве возникают мощные центробежные силы, под воздействием которых в центре вращения происходит разрыв потока с образованием вакуумной воронки, механические взвешенные частицы и вода отбрасываются к стенке цилиндрической части 42 (фиг. 4, 5), а нефтепродукт вытесняется к центру вращения, распределяясь по поверхности вакуумной воронки, коагулируя и коалесцируя при этом.

После выхода из цилиндрической части 42 (фиг. 4, 5) корпуса центробежного деэмульгирующего устройства в расширяющуюся коническую часть 46 и выходной патрубок с фланцем 47 вращающийся, разделенный на составные части поток замедляет свою угловую и осевую скорости, вакуумная воронка постепенно сливается в сплошной вращающийся жгут нефтепродукта и весь вращающийся поток через проходной запорный шаровой клапан 8 (фиг. 1) и тангенциальный патрубок 9 поступает в кольцевой зазор 13, образованный наружной 10 и внутренней 12 обечайками корпуса и, закручиваясь по спирали вдоль трубок змеевикового подогревателя 14 (фиг. 1), нагревается, прокачиваясь снизу вверх, при этом воздух и газы из внутренней полости сепаратора удаляются через короткую трубу 22 и автоматический клапан 19 по команде датчика 23 границы раздела сред «нефтепродукт-вода» в цистерну сбора отсепарированного нефтепродукта, а оттуда в атмосферу, механические взвешенные частицы оседают в нижней части кольцевого зазора.

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

Подача теплоносителя в змеевиковый подогреватель 14 (фиг. 1) осуществляется через патрубок с автоматическим клапаном 16, а отвод конденсата или охлажденной воды - через патрубок с запарным клапаном 11.

Подогрев очищаемой воды, значительно разделенной на составные части в центробежном деэмульгирующем устройстве 6 (фиг. 1, 4, 5), осуществляемый в поле незначительных центробежных сил, которыми дисперсионная среда (вода) оттесняется к наружной, а дисперсная фаза (нефтепродукт) - к внутренней обечайкам кольцевого зазора 13 в условиях противоточного теплообмена (фиг. 1, 3), обеспечивает сохранение постоянного теплового сопротивления греющей и нагреваемой сред и заданный температурный градиент по высоте, что исключает развитие в кольцевом зазоре конвективно-вихревых токов разделяемых сред и позволяет реализовать по высоте подогревателя эффект совокупного всплытия (осаждения), обеспечивающий увеличение глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов.

Подогретая и содержащая крупные частицы нефтепродуктов вода поступает в верхний гравитационный отстойник-нефтесборник 24, в объеме которого укрупненные частицы нефтепродуктов коагулируют, коалесцируют и по мере их накопления через загнутую вверх короткую трубу 22 и автоматический клапан 19, удаляются из сепаратора по «команде» датчика границ раздела сред 23.

Вода, значительно очищенная от нефтепродуктов, через кассету 18 с сетками из стекловолокна 27 с крупными ячейками, удерживающих гранулированный наполнитель крупной фракции и снижающих гидравлические потери, поступает сверху вниз сначала в нижний гравитационный отстойник 15 с сеткой 28 с мелкими ячейками в средней ее части, а затем - в объем фильтрующего материала 29, предоставляющего собой гранулированный наполнитель мелкой фракции или сорбент, при этом происходит ее фильтрация через поровые каналы между отдельными гранулами или частицами в процессе строго ламинизированного течения.

Использование в качестве фильтрующего материала стеклянных, керамических, полимерных шариков с высокими фильтрующими свойствами, размещенных в кассете 18 и в объеме внутренней обечайки 12 корпуса, обеспечивает процессы ортокинетической коагуляции, коалесценции отдельных частиц нефтепродуктов и исключает необходимость периодической замены фильтрующего материала, обеспечивая стабильную во времени очистку и возможность постоянной, систематической очистки наполнителя от механических взвесей путем как автоматической, так и ручной промывки наполнителя в направлении снизу вверх при вытеснении нефтепродукта из нефтесборника, регенерации фильтрующего материала, а при ручной регенерации дополнительно предварительной его продувкой воздухом в направлении снизу вверх.

Во избежание вторичной эмульгации отсепарированных нефтепродуктов отвод тепла от фильтруемой воды обеспечивают радиальные, радиальнокольцевые или взаимно перпендикулярные ребра 41 (фиг. 3) постоянного теплового сопротивления через металлоконструкции сепаратора. Размещение ребер во внутренней обечайки позволяет за счет снижения температуры фильтруемой воды 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 материала, через который барботируется доочищаемая вода, что обеспечивает стабильность очистной способности сепаратора.

При фильтрации доочищаемой воды через поровые каналы между гранулами наполнителя при скоростях, отвечающих строго ламинизированному режиму течения, когда скорость всплытия частиц нефтепродукта выше скорости истечения воды, дисперсные частицы нефтепродуктов, переходя в последовательно расположенные поры, притягиваются к поверхности шариков, смачивают их, а затем растекаются по их поверхности с увеличением пленки до определенных размеров, перекрытие поровых каналов нефтепродуктами обеспечивает барботаж очищаемой воды через фильтрующий слой, представляющий собой естественно поддерживаемые фазы: гранулы наполнителя - нефтепродукт.

При превышении насыщенности поровых каналов нефтепродуктами его избыточная масса за счет возрастания перепада давления и сил всплытия 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 гравитационных отстойниках под действием сил Архимеда (за счет разности плотностей разделяемых сред). Часть капель нефтепродукта, вытесненная потоком воды из кассеты в нижний гравитационный отстойник, скапливается в его верхней части, а мелкодисперсная составляющая нефтепродукта, увлекаемая ламинарным потоком воды, окончательно очищается в процессе ее фильтрации через поровые каналы гранулированного наполнителя мелкой фракции с наведенными олеофильными свойствами или сорбента, размещенными во внутреннем объеме внутренней обечайки.

Отделенные нефтепродукты из гранулированного наполнителя мелкой фракции или сорбента, всплывая, попадают в нижний гравитационный отстойник 15, а затем через кассету 18 выводятся в верхний гравитационный отстойник-нефтесборник 24, где постепенно накапливаются.

Очищенная от нефтепродуктов в процессе фильтрации через слой фильтрующего материала и отсепарированных нефтепродуктов, скапливающихся в объемах гранулированного наполнителя во внутренней обечайки 29, кассеты 18 и в нижнем гравитационном отстойнике 15, вода поступает через перфорированный диск 32 с сеткой из стекловолокна или коррозионностойких материалов в сборник очищенной воды 4 и удаляется из него через патрубок 37 с диском 39, угловой запорный клапан 36 вертикальную трубу 25 с автоматическим клапаном 26 на ее самом верхнем конце.

Применение диска 39 обеспечивает плавное нарастание скорости истечения воды и исключает воронкообразное завихрение очищенной воды в сборнике 4. Вертикальная труба 25 удаления очищенной воды с автоматическим клапаном 26, размещаемым на уровне верхней части сепаратора, образует с сепаратором гидрозатвор, что исключает самопроизвольное осушение сепаратора при нарушении герметичности автоматического клапана и, как следствие, исключает закоксовывание фильтрующей загрузки, угловой запорный клапан 36 обеспечивает ремонт сепаратора без его осушения и уменьшает габарит сепаратора по ширине.

Для очистки и регенерации фильтрующего материала кассеты 18 и объема внутренней обечайки 29 от механических взвешенных частиц и частичек тяжелых фракций нефтепродуктов на вертикальной трубе удаления очищенной воды 25 в ее нижней части установлены автоматический клапан 35, подачи чистой воды на вытеснение нефтепродукта, регенерацию фильтрующей загрузки сепаратора, а также невозвратно-запорный клапан 33 подачи продувочного воздуха. Для контроля качества очищенной воды в средней части вертикальной трубы 25 удаления очищенной воды установлено устройство отбора проб 30.

Механические взвешенные частицы, отделенные от очищаемой среды в центробежном деэмульгирующем устройстве 6 и поступившие через тангенциальный патрубок 9 в кольцевой зазор 13, оседают и по мере накопления удаляются через патрубок с автоматическим клапаном 5.

Для контроля наличия грязи в кольцевом зазоре 13 и обеспечения ее автоматического удаления в днище 1 и нижней части наружной обечайки установлены датчики грязи 31 нижнего и верхнего уровней.

Для осушения сепаратора от воды с целью ремонта и консервации в днище 1 предусмотрена спускная заглушка 2, а крепление сепаратора производится с помощью фундаментных лап 3.

Удаление продуктов регенерации, грязи и шлама из кассеты 18, фильтрующего материала 29 из объема внутренней обечайки 12 производится через короткую трубу 22, загнутую к самой высокой точке под крышкой 20 и автоматический клапан 19, методом кратковременной продувки воздухом и подачи чистой воды через автоматический клапан 35.

Для предотвращения коррозионных разрушений в процессе эксплуатации змеевик имеет диэлектрическую развязку в местах касания корпуса.

Работа сепаратора по удалению очищенной воды из сборника 4 и отсепарированного нефтепродукта из верхнего гравитационного отстойника-нефтесборника 24 происходит двумя способами:

а) поочередным удалении очищенной воды из сборника 4 и нефтепродукта из нефтесборника 24 через свои соответственно автоматические клапана 26 и 19 при непрерывной работе насосного агрегата;

б) удалением очищенной воды через автоматический клапан 26 при работающем насосе и удалением отсепарированного нефтепродукта из нефтесборника 24 при неработающем насосе через автоматический клапан 19 методом вытеснения чистой водой, подаваемой через автоматический клапан подачи чистой воды 35 на вытеснение нефтепродукта с одновременной регенерацией фильтрующей загрузки сепаратора.

Работа сепаратора по способу а) происходит следующим образом.

После пуска насоса и отсутствии в нефтесборнике 24 нефтепродукта открывается автоматический клапан 26 и очищенная вода через вертикальную трубу 25 удаляется в канализацию или за борт корабля. По мере работы сепаратора в нефтесборнике 24 постепенно накапливается нефтепродукт, при этом срабатывает сначала датчик верхнего уровня 23 границы раздела сред «нефтепродукт-вода», а затем нижнего уровня, в результате автоматический клапан 26 удаления очищенной воды закрывается, а автоматический клапан 19 удаления отсепарированного нефтепродукта открывается и под действием давления нагнетания работающего насоса нефтепродукт из нефтесборника 24 через короткую трубу 22, автоматический клапан 19 вытесняется в сборную емкость. После удаления из нефтесборника 24 нефтепродукта, срабатывает датчик 23 границы раздела сред «нефтепродукт-вода» верхнего уровня при этом автоматический клапан 19 удаления отсепарированного нефтепродукта закрывается, а автоматический клапан 26 удаления очищенной воды открывается. Работа в таком режиме будет продолжаться до тех пор, пока не будет очищена вся нефтесодержащая вода в сборной емкости, при этом насос остановится и закроется автоматический клапан удаления очищенной воды 26, а при наличии нефтепродукта в нефтесборнике 24 откроются автоматические клапана удаления отсепарированного нефтепродукта 19 и автоматический клапан 35 подачи чистой воды на вытеснение нефтепродукта. Под действием давления чистой воды начнется вытеснение нефтепродукта из нефтесборника 24 и одновременно произойдет регенерация фильтрующей загрузки сепаратора. Вытеснение нефтепродукта из нефтесборника 24 и регенерация фильтрующей загрузки будет происходить до тех пор, пока весь нефтепродукт не будет вытеснен из нефтесборника 24 и не сработает датчик границы раздела сред 23 верхнего уровня, при этом закроются автоматические клапана 35 и 19. Работа сепаратора по способу б) происходит следующим образом.

После пуска насоса и отсутствии в нефтесборнике 24 нефтепродукта открывается автоматический клапан 26 и очищенная вода через вертикальную трубу 25 удаляется в канализацию или за борт корабля. По мере накопления в нефтесборнике 24 нефтепродукта, граница раздела сред «нефтепродукт-вода» начинает опускаться вниз, что приводит к срабатыванию датчиков границы раздела сред «нефтепродукт-вода» сначала верхнего уровня, а затем нижнего, при этом останавливается насосный агрегат, закрывается автоматический клапан 26 удаления очищенной воды, открываются автоматические клапана 19 удаления отсепарированного нефтепродукта и 35 подачи чистой воды на вытеснение нефтепродукта из нефтесборника 24 производя одновременно регенерацию фильтрующего материала 29 в объеме внутренней обечайке 12 и кассеты 18.

Под действием давления чистой воды из автоматического клапана 35 нефтепродукт начинает вытесняться из нефтесборника 24 через короткую трубу 22, автоматический клапан 19, а граница раздела сред «нефтепродукт-вода» начинает перемещаться вверх, что приводит к срабатыванию датчиков границы раздела сред «нефтепродукт-вода» сначала нижнего, а затем верхнего уровня. Как только сработает датчик границы раздела сред «нефтепродукт-вода» верхнего уровня закроются автоматические клапана 35 подачи чистой воды на вытеснение нефтепродукта, регенерацию, 19 удаления отсепарированного нефтепродукта, запускается насосный агрегат и открывается автоматический клапан 26 удаления очищенной воды. Процессы поочередного пуска-остановки насосного агрегата и накопления-удаления из нефтесборника 24 нефтепродукта будут происходить до тех пор, пока не будет очищена вся нефтесодержащая вода в накопительной емкости. Как только будет очищена вся нефтесодержащая вода в накопительной емкости, насосный агрегат остановится и при наличии нефтепродукта в нефтесборнике 24 откроются автоматические клапана 19 удаления нефтепродукта из нефтесборника, 35 подачи чистой воды на вытеснение нефтепродукта, регенерацию фильтрующей загрузки сепаратора. После удаления из нефтесборника 24 всего нефтепродукта, сработает датчик границы раздела сред «нефтепродукт-вода» верхнего уровня, автоматические клапана 19, 35 закроются, сепаратор будет находиться в режиме ожидания очередного пуска, накопление нефтесодержащей воды в сборной емкости до полной вместимости.

Удаление грязи и шлама из сепаратора происходит следующим образом. По мере работы сепаратора в кольцевом зазоре 13 между наружной 10 и внутренней 12 обечайками постепенно накапливается грязь и шлам, что приводит к срабатыванию сначала датчика грязи 31 нижнего уровня, а затем датчика грязи 31 верхнего уровня, при этом остановится насосный агрегат, откроется автоматические клапана 5 удаления грязи, шлама и подачи чистой воды 35 не вытеснение регенерацию. Под действием давления чистой воды из клапана 35 грязь и шлам удаляются из кольцевого зазора в сборную емкость.

Описанные процессы очистки нефтесодержащей воды, удаления грязи и шлама могут выполняться и в дистанционно-ручном режиме.

Заявляемые конструктивные особенности сепаратора в их совокупности снижают массогабаритные характеристики, себестоимость изготовления, обеспечивают высокую очистную способность и, практически, полную автоматизацию процессов.

Полезная модель обеспечивает остаточную концентрацию нефтепродуктов в очищенной воде около 1 мг/литр, что значительно меньше требований Международного комитета защиты морской среды (ИМО), изложенных в Резолюции МЕРС.107 (49) от 18.07.2003 года (менее 15 мг/литр).

Claims (1)

1. Нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор, содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней обечаек с фланцами, с торосферическими крышкой и днищем, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник, размещенный под крышкой, кассету, установленную в верхней части внутренней обечайки и выполненную в виде короткого цилиндра, заполненного гранулированным наполнителем крупной фракции, удерживаемый от вымывания верхней и нижней сетками, внутренний объем которой разделен на более мелкие объемы радиальными или взаимно перпендикулярными перегородками, нижний гравитационный отстойник, расположенный между кассетой и фильтрующим наполнителем внутренней обечайки, подогреватель очищаемой воды в виде пароводяного змеевика, размещенного в зазоре между внутренней и наружной обечайками корпуса, фильтрующий гранулированный наполнитель мелкой фракции в виде шариков или сорбента, размещаемых в объеме внутренней обечайки, вертикальные ребра постоянного теплового сопротивления, расположенные во внутренней обечайки, диск, перфорированный крупными отверстиями, на котором закреплена сетка, соединенный с внутренней обечайкой, сборник очищенной воды, размещенный в днище и имеющий патрубок вывода очищенной воды, соединенный в днище с диском, тангенциальный патрубок подвода очищаемой воды с центробежным деэмульгирующим устройством в нижней части наружной обечайки, патрубок удаления отсепарированных нефтепродуктов с автоматическим клапаном из верхнего гравитационного отстойника - нефтесборника, патрубки подвода теплоносителя с автоматическим клапаном и отвода охлажденного теплоносителя с запорным клапаном, патрубок удаления грязи и шлама с автоматическим клапаном, невозвратно-запорный клапан подачи продувочного воздуха, датчики границы раздела сред «нефтепродукт-вода» и температуры, размещенные в крышке, патрубок крепления предохранительного клапана, размещенный в нижней части наружной обечайки, спускная пробка в днище для осушения сепаратора и лапы для крепления сепаратора к фундаменту, отличающийся тем, что кассета снабжена крупноячеистыми сетками из стекловолокна или коррозионностойких материалов и имеет диаметр больше, чем диаметр внутренней обечайки, при этом кассета и внутренняя обечайка соединены с помощью конусного переходника, змеевиковый подогреватель изготовлен из двух или нескольких параллельно включенных трубок, сам змеевик имеет диэлектрическую развязку в местах касания корпуса, на перфорированном диске внутренней обечайки закреплена сетка из стекловолокна или коррозионностойких материалов, мелкоячеистая сетка в средней части нижнего гравитационного отстойника изготовлена из стекловолокна, из сборника очищенная вода удаляется через патрубок с диском на торце, в днище и нижней части наружной обечайки закреплены датчики наличия грязи нижнего и верхнего уровня соответственно, а на патрубке удаления грязи из кольцевого зазора закреплен автоматический клапан.

   

Images