RU2243168C1 - Oil-containing water purification plant - Google Patents
Oil-containing water purification plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243168C1 RU2243168C1 RU2003126959/15A RU2003126959A RU2243168C1 RU 2243168 C1 RU2243168 C1 RU 2243168C1 RU 2003126959/15 A RU2003126959/15 A RU 2003126959/15A RU 2003126959 A RU2003126959 A RU 2003126959A RU 2243168 C1 RU2243168 C1 RU 2243168C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- plates
- water
- separation
- separator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам очистки нефтесодержащих вод и может быть использовано в судостроении, машиностроении, пищевой, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также в строительстве, на транспорте, энергетике и других отраслях промышленности, где происходит образование промывных, ливневых и технологических загрязненных вод, содержащих нефтепродукты наряду с другими растворенными и механическими примесями.The invention relates to a device for purification of oil-containing water and can be used in shipbuilding, engineering, food, petrochemical and oil refining industries, as well as in construction, transport, energy and other industries where the formation of wash, storm and contaminated water containing oil products along with other dissolved and mechanical impurities.
В связи с резким увеличением числа предприятий, занимающихся получением, хранением, оптовой и розничной реализацией нефтепродуктов, отсутствием на большинстве объектов (нефтебазы, АЗС, склады ГСМ, мазутохранилища) обустроенных и эффективно работающих систем сбора и очистки ливневых и аварийных стоков и газостравливания, возрастает загрязнение почв, водоемов и атмосферы нефтепродуктами. В результате загрязнение нефтепродуктами является наиболее значительным и распространенным видом загрязнения природы.Due to the sharp increase in the number of enterprises engaged in the receipt, storage, wholesale and retail sale of petroleum products, the absence at most facilities (oil depots, gas stations, fuel depots, fuel oil storages) of equipped and efficiently operating systems for collecting and treating storm and emergency effluents and gas treatment, pollution is increasing soil, water, and atmosphere with petroleum products. As a result, oil pollution is the most significant and widespread type of environmental pollution.
Загрязнение атмосферы, грунтов и подземных вод на территориях АЗС и других объектов нефтеобеспечения вызвано утечками нефтепродуктов. Причинами утечек могут быть разные дефекты: разгерметизация резервуаров и других емкостей, неисправности технологического оборудования. Особенно остро стоит проблема очистки нефтесодержащих вод на транспорте, особенно нефтетранспорте, в нефтепереработке и энергетике. Существует такая проблема и в строительстве, в машиностроении и в разных отраслях пищевой промышленности. Количество нефтепродуктов в нефтесодержащих водах колеблется в широких пределах.Pollution of the atmosphere, soil and groundwater in the territories of gas stations and other oil supply facilities is caused by leaks of oil products. The causes of leaks can be various defects: depressurization of tanks and other containers, malfunctions of technological equipment. The problem of purification of oil-containing water in transport, especially oil transport, in oil refining and energy, is especially acute. There is such a problem in construction, in mechanical engineering and in various branches of the food industry. The amount of petroleum products in oily waters varies widely.
Нефть и нефтепродукты, попадая в воду, загрязняют ее, находясь при этом в различных состояниях: свободная нефть, нестабилизированные дисперсии, стабилизированные дисперсии, молекулярно растворенная нефть, обволакивающая твердые включения. Нефтесодержащие воды - это, как правило, многокомпонентные, многофазные системы.Oil and oil products, getting into water, pollute it, being in various conditions: free oil, unstabilized dispersions, stabilized dispersions, molecularly dissolved oil, enveloping solid inclusions. Oil-containing waters are, as a rule, multicomponent, multiphase systems.
В сточных водах часто присутствуют сырая нефть, различные виды топлива, растворители, минеральные масла и различные смазки и присадки. Основным источником загрязнения жидкостей является топливо. Бензины представляют собой смесь парафинов (C5-C12), олефинов, нафтеновых и ароматических углеводородов. Дизельное топливо и мазуты содержат углеводороды с большей молекулярной массой, однако, летучие углеводороды в них тоже присутствуют.Wastewater often contains crude oil, various fuels, solvents, mineral oils and various lubricants and additives. The main source of liquid contamination is fuel. Gasolines are a mixture of paraffins (C 5 -C 12 ), olefins, naphthenic and aromatic hydrocarbons. Diesel and heavy fuel oils contain hydrocarbons with a higher molecular weight, however, volatile hydrocarbons are also present in them.
Вода может находиться в топливе в растворенном виде, в свободном состоянии и в виде водотопливной эмульсии. Растворимость воды зависит от химического состава топлива и температуры. Свободная вода находится обычно на дне резервуаров. В легких маловязких топливах вода быстро оседает на дно. В более тяжелых высоковязких топливах вода может образовывать водотопливные эмульсии, которые не разлагаются под действием температуры и сил гравитации. Устойчивость эмульсий повышается с увеличением содержания в топливе смолистых и высокомолекулярных соединений, а также сернистых соединений. Топливные эмульсии - это грубодисперсные системы с размером частиц 1-100 мкм и более. Органические и неорганические соединения присутствуют в топливе в виде механических примесей.Water can be in the fuel in dissolved form, in a free state and in the form of a fuel-oil emulsion. The solubility of water depends on the chemical composition of the fuel and temperature. Free water is usually at the bottom of the tanks. In light low-viscosity fuels, water quickly settles to the bottom. In heavier, highly viscous fuels, water can form water-fuel emulsions that do not decompose under the influence of temperature and gravitational forces. The stability of emulsions increases with increasing content of tarry and high molecular weight compounds, as well as sulfur compounds in the fuel. Fuel emulsions are coarse systems with a particle size of 1-100 microns or more. Organic and inorganic compounds are present in the fuel as mechanical impurities.
Средняя плотность смеси нефтепродуктов, содержащихся в льялах машинных отделений судов, оценивается в 0,85-0,97 г/ см3, т.е. несколько превышает среднее значение плотности нефтепродуктов, используемых на судах (0,83-0,94 г/см3). Среднее содержание механических примесей в льяльных водах ~0,006%, рН 5,9-7,1. Степень дисперсности нефти в них различна. Кроме нефтепродуктов в нефтесодержащих водах, например судовых, присутствуют различные механические примеси: частицы краски, кусочки и волокна осыпающейся при вибрации и качке изоляции, волос и щетина щеток и швабр, различные набивочные и абразивные материалы, продукты коррозии, осмоленные нефтепродукты, моющие средства и ПАВ, водоросли и планктон.The average density of the mixture of petroleum products contained in the bilges of the engine rooms of ships is estimated at 0.85-0.97 g / cm 3 , i.e. slightly exceeds the average density of oil products used on ships (0.83-0.94 g / cm 3 ). The average content of solids in bilge waters is ~ 0.006%, pH 5.9-7.1. The degree of dispersion of oil in them is different. In addition to petroleum products, in oily waters, such as ships, there are various mechanical impurities: paint particles, pieces and fibers that crumble during vibration and rolling of insulation, hair and bristles of brushes and mops, various stuffed and abrasive materials, corrosion products, tarred petroleum products, detergents and surfactants , algae and plankton.
Вода с низкомолекулярными углеводородами, включая парафины (C5-C8), производные бензола и циклогексана (растворители), кислородсодержащую органику (спирты, альдегиды, кетоны, эфиры), образуют нераздельно кипящие смеси (азеотропы), летучесть которых намного выше, чем у образующих их компонентов (С.П.Огородников, Т.М.Лестева, В.Б.Коган. Азеотропные смеси. Справочник. М.: Химия, 1971, 848 с). Именно этим объясняется ″пахучесть″ (нефтесодержащих вод и взрывоопасность. В процессе транспортировки и переработки нефтесодержащие воды перемешиваются и нагреваются, что ускоряет испарение азеотропов. По этой же причине основная часть перечисленных азеотропообразующих примесей улетучивается, загрязняя атмосферу. Испарение низкомолекулярных углеводородов не только наносит экологический вред, ухудшает условия труда и создает взрывоопасность. Из отсепарированных нефтепродуктов, не содержащих азеотропообразующих углеводородов, очень трудно отогнать растворенную воду, которой обычно содержится в них до 20-30%. При такой обводненности нефтепродукты не представляют ценности как топливо из-за низкой теплотворной способности (вся теплота расходуется на испарение воды). Чтобы снизить содержание воды в нефтепродуктах, одним из наиболее эффективных и экономичных способов оказывается добавление в сырые нефтепродукты азеотропообразующих ″уводителей″ (с последующей отгонкой азеотропов (патент РФ №2042372, БИ №24, 1995 г.).Water with low molecular weight hydrocarbons, including paraffins (C 5 -C 8 ), benzene and cyclohexane derivatives (solvents), oxygen-containing organics (alcohols, aldehydes, ketones, ethers) form inextricably boiling mixtures (azeotropes), the volatility of which is much higher than that of their constituent components (S.P. Ogorodnikov, T.M. Lesteva, V. B. Kogan. Azeotropic mixtures. Handbook. M: Chemistry, 1971, 848 s). This explains the “odor” (oil-containing water and explosiveness. During transportation and processing, oil-containing water is mixed and heated, which accelerates the evaporation of azeotropes. For the same reason, most of these azeotropically forming impurities evaporate, polluting the atmosphere. Evaporation of low molecular weight hydrocarbons not only causes environmental damage worsens working conditions and creates an explosion hazard .. Of the separated oil products that do not contain azeotropically forming hydrocarbons, it is very difficult to drive off the dissolved water, which usually contains up to 20-30%. With such a water cut, oil products are not valuable as fuel due to the low calorific value (all the heat is spent on evaporating the water). To reduce the water content in oil products, one of The most effective and economical methods are the addition of azeotropically-forming “guides” to crude oil products (followed by distillation of the azeotropes (RF patent No. 2042372, BI No. 24, 1995).
Состояние нефтепродуктов в нефтесодержащих водах и их состав имеют определяющее значение для выбора способа обработки этих вод с целью их очистки.The condition of petroleum products in oily waters and their composition are crucial for choosing a method of treating these waters with the aim of purifying them.
Очистка нефтесодержащих вод осуществляется в сепараторах гравитационного, флотационного, коалесцирующего и центробежного типов, а также путем частичной и полной фильтрации, электрообработки, флотации. Наиболее часто в малогабаритных установках, предназначенных для работы, например, в нестационарных условиях, обработка проводится в две ступени: грубая и тонкая очистка. В качестве первой ступени для выделения основной массы нефти, механических примесей и высоковязких включений применяют отстойники гравитационного типа или коалесцирующие сепараторы с блоком пластин, которые могут выполняться как плоскими, так и гофрированными. Более тонкая очистка осуществляется на сорбционных или коалесцирующих фильтрах.Purification of oily water is carried out in separators of gravity, flotation, coalescing and centrifugal types, as well as by partial and complete filtration, electrical processing, flotation. Most often in small-sized installations designed to operate, for example, in non-stationary conditions, the treatment is carried out in two stages: rough and fine cleaning. As the first stage to isolate the bulk of the oil, mechanical impurities and highly viscous inclusions, gravity-type settlers or coalescing separators with a block of plates are used, which can be either flat or corrugated. Finer cleaning is carried out on sorption or coalescing filters.
Существенным недостатком фильтров является ограниченный ресурс работы их элементов. Стремление получить хорошую очистную способность вызывает необходимость уменьшать размер пор в фильтроэлементах, что приводит к быстрому их закупориванию.A significant disadvantage of filters is the limited resource of their elements. The desire to obtain a good cleaning ability causes the need to reduce the pore size in the filter elements, which leads to their rapid clogging.
Попытки повысить эффективность работы тонкослойных отстойников путем увеличения числа пластин в объеме аппарата натолкнулись на препятствие. При уменьшении расстояния между горизонтальными или наклонными пластинами до 150-200 мм эффективность сепарации действительно возрастает (за счет уменьшении необходимого времени сепарации). Однако дальнейшее сужение щелевых каналов не дает ожидаемого эффекта. Причина указанной аномалии (эффекта Пуазейля) заключается в том, что в узких каналах поток оттесняет частицы к стенке канала, причем направление действия потока не всегда совпадает с действием гравитационного поля (А.А.Евдокимов. Об использовании эффекта Пуазейля для обработки водно-жировых эмульсий. С-Пб: Ж. МЖП, N 1-2, 1995, с.42-48). Так, в горизонтально и наклонно ориентированных щелевых каналах ″сила Пуазейля″ оттесняет частицы нефти, перемещаемые водой, к ближайшей стенке, а результирующая гравитационного поля, как известно - к верхней. По этой причине частицы нефтепродукта, находящиеся в верхней половине щелевого канала, сепарируются быстрее, чем в свободной неподвижной воде, а те, что оказались в нижней половине - намного медленнее или вовсе не сепарируются. (А.А.Евдокимов, А.Ф.Богданов, В.М.Смолянов. Высокоэффективная технология очистки котлов железнодорожных цистерн. В сб. ″Повышение надежности и совершенствование методов ремонта подвижного состава″, СПб. ПГУПС (ЛИИЖТ), 2002, с.154-179). В вертикально ориентированных каналах сепарация происходит только за счет ″сил Пуазейля″. При этом относительная скорость сепарации частицы прямопропорциональна ее относительному размеру и относительной координате. По этой причине частицы, находящиеся достаточно близко к стенкам вертикально ориентированных каналов, сепарируются очень быстро, а те, что находятся ближе к середине каналов, приближаются к стенкам чрезвычайно медленно. Чтобы значительно ускорить сепарацию частиц на вертикально ориентированной насадке, очевидно, следует расположить коалесцирующие пластины как можно ближе одна к другой. Но в столь узких каналах скорость всплывания накопленной на пластинах нефтяной пленки (самоочистки) очень мала, что ведет к заполнению каналов нефтепродуктом и вынужденному останову.Attempts to improve the efficiency of thin-layer sedimentation tanks by increasing the number of plates in the apparatus volume encountered an obstacle. When reducing the distance between horizontal or inclined plates to 150-200 mm, the separation efficiency really increases (due to a decrease in the necessary separation time). However, further narrowing of the slotted channels does not give the expected effect. The reason for this anomaly (the Poiseuille effect) is that in narrow channels the flow pushes particles to the channel wall, and the direction of the flow does not always coincide with the action of the gravitational field (A. A. Evdokimov. On the use of the Poiseuille effect for processing water-in-oil emulsions St. Petersburg: J. MZHP, N 1-2, 1995, p. 42-48). So, in horizontally and obliquely oriented slot channels, the “Poiseuille force” pushes the oil particles displaced by water to the nearest wall, and the resulting gravitational field, as is known, to the upper. For this reason, oil particles located in the upper half of the slot channel are separated faster than in free still water, and those that are in the lower half are much slower or not separated at all. (A.A. Evdokimov, A.F. Bogdanov, V.M.Smolyanov. Highly efficient cleaning technology for railway tank boilers. In collection ″ Improving reliability and improving methods for repairing rolling stock ″, St. Petersburg. PGUPS (LIIZhT), 2002, p. .154-179). In vertically oriented channels, separation occurs only due to ″ Poiseuille forces ″. Moreover, the relative particle separation rate is directly proportional to its relative size and relative coordinate. For this reason, particles that are close enough to the walls of vertically oriented channels are separated very quickly, and those that are closer to the middle of the channels approach the walls extremely slowly. To significantly accelerate the separation of particles on a vertically oriented nozzle, obviously, it is necessary to arrange the coalescing plates as close as possible to each other. But in such narrow channels, the ascent rate of the oil film accumulated on the plates (self-cleaning) is very low, which leads to the filling of the channels with oil and forced shutdown.
Большое влияние на качество работы сепарационной установки оказывает насос, перекачивающий нефтесодержащие смеси. Центробежные, вихревые и высоконапорные насосы вызывают диспергирование нефтепродукта с образованием стабильных эмульсий с частицами микронных и субмикронных размеров. По этой причине для транспортировки нефтесодержащих вод чаще применяют насосы объемного типа, гидро- или аэростатический напор. Гидростатический напор обеспечивают, располагая сборники продуктов сепарации ниже уровня жидкости, направляемой на обработку самотеком. Аэростатический напор обеспечивают, просасывая обрабатываемую жидкость через герметичную систему аппаратов и трубопроводов под вакуумом.A great influence on the quality of the separation plant is provided by a pump pumping oily mixtures. Centrifugal, vortex and high-pressure pumps cause dispersion of the oil product with the formation of stable emulsions with micron and submicron particles. For this reason, for the transportation of oily water, pumps of volume type, hydro- or aerostatic pressure are more often used. The hydrostatic pressure is ensured by placing collectors of separation products below the level of the fluid sent for gravity treatment. Aerostatic pressure is ensured by sucking the processed fluid through a sealed system of apparatus and pipelines under vacuum.
Известна сепарационная установка ″ПеПеМатик″ шведской фирмы ″Сален и Викандер″. Этот сепаратор выпускается в трех модификациях разной пропускной способности. Он состоит из трех цистерн, смонтированных на одном фундаменте. На этом же фундаменте установлен винтовой насос. Очистка в сепараторе двухступенчатая.Known separation plant ″ PePeMatic ″ Swedish company ″ Salen and Vikander ″. This separator is available in three versions with different throughputs. It consists of three tanks mounted on one foundation. A screw pump is installed on the same foundation. Cleaning in the separator is two-stage.
Нефтесодержащие воды вначале подаются в сепаратор гравитационного типа (первая ступень), в котором отделение частиц нефти происходит за счет разности плотности воды и нефтепродукта. Насос устанавливается после сепаратора, т.е. на первой ступени его нет. Таким образом, гравитационный сепаратор работает под вакуумом, что значительно повышает его очистную способность, т.к. диспергирующее воздействие насоса на частицы нефтепродукта исключено. Отделенная в гравитационном сепараторе нефть собирается в его верхней части и по мере накопления удаляется в сборную цистерну по сигналу датчика уровня раздела сред нефть - вода. Затем частично очищенная вода подается в фильтр (вторая ступень). В объем фильтрующей цистерны засыпан гранулированный кристаллический материал. В фильтрах фирмы использовался полимерный материал, выполненный в виде небольших ″беличьих″ колес. Частички нефтепродукта, не отделившиеся в гравитационном сепараторе, задерживаются на поверхности фильтрующего материала, а очищенная вода через цистерны промывочной воды выбрасываются за борт. Регенерация фильтра проводится путем обратной промывки очищенной трюмной водой, заключенной в промывочной цистерне. Давлением сжатого воздуха вода из промывочной цистерны выдавливается в фильтр, где с более высокой скоростью, чем при очистке нефтесодержащих вод, проходит через фильтрующий материал. При этом происходит смывание нефти с поверхности фильтра и его регенерация. После каждой промывки определенное количество воды с нефтепродуктами возвращается снова в трюмный колодец или цистерну сбора трюмных вод. Однако благодаря коалесценции частиц нефтепродукта на поверхности фильтра последующее их отделение в гравитационном сепараторе протекает быстрее. Процесс регенерации осуществляется периодически. Управление пневматическими и электронными клапанами, осуществляющими переключение работы установки с режима очистки на регенерацию и наоборот, осуществляется через щит управления, поставляемый вместе с установкой (″Средства очистки жидкостей на судах″. Справочник под ред. И.А.Иванова, Л.: Судостроение, 1984 г.)Oil-containing water is first fed to a gravity-type separator (first stage), in which the separation of oil particles occurs due to the difference in the density of water and the oil product. The pump is installed after the separator, i.e. at the first stage it is not. Thus, the gravitational separator operates under vacuum, which significantly increases its cleaning ability, because the dispersing effect of the pump on the oil particles is excluded. The oil separated in the gravitational separator is collected in its upper part and, as it accumulates, is removed to the collection tank by the signal of the oil-water interface level sensor. Then partially purified water is supplied to the filter (second stage). Granular crystalline material is poured into the volume of the filtering tank. The company’s filters used polymeric material made in the form of small "squirrel" wheels. Particles of oil that have not separated in the gravity separator are trapped on the surface of the filter material, and purified water is thrown overboard through the washing water tanks. The regeneration of the filter is carried out by backwashing with purified bilge water, enclosed in a washing tank. Water is squeezed out of the washing tank by the pressure of compressed air into the filter, where it passes through the filter material at a higher rate than when cleaning oil-containing water. In this case, the oil is washed off from the surface of the filter and its regeneration. After each flushing, a certain amount of water with petroleum products is returned again to the bilge well or bilge water collection tank. However, due to the coalescence of oil particles on the filter surface, their subsequent separation in the gravity separator proceeds faster. The regeneration process is carried out periodically. The pneumatic and electronic valves that switch the operation of the installation from the cleaning mode to regeneration and vice versa are controlled through the control panel supplied with the installation (″ Liquid purification devices on ships ″. Handbook edited by I.A. Ivanov, L .: Shipbuilding 1984)
Известно использование сепаратора типа SFC фирмы "Сереп" (Франция). Сепаратор представляет однокорпусную конструкцию, разделенную на две части. Одна из них - ступень предварительной очистки - предназначена для гравитационного отделения более крупных частиц нефтепродукта. Другая - расположенный в середине корпуса сепаратора доочистной фильтр, предназначенный для задержания мелких капель нефтепродукта. Фильтр имеет засыпку из олефильного материала, запатентованного фирмой. Толщина засыпки фильтрующего материала - 700 мм при общей высоте фильтра 1000 мм. Фирма выпускает три модификации сепаратора (там же). Эта конструкции более компактна.It is known to use a separator type SFC firm "Serep" (France). The separator is a single-hull structure, divided into two parts. One of them - the pre-treatment stage - is designed for gravitational separation of larger particles of oil. The other is a post-treatment filter located in the middle of the separator housing, designed to retain small drops of oil. The filter is filled with olefil material, patented by the company. The filling thickness of the filter material is 700 mm with a total filter height of 1000 mm. The company produces three modifications of the separator (ibid.). This design is more compact.
Недостатком всех установок, содержащих коалесцирующие и сорбционные фильтрующие загрузки, является быстрое их загрязнение, требующее замены или регенерации.The disadvantage of all installations containing coalescing and sorption filter media is their rapid contamination, requiring replacement or regeneration.
Известна установка для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащая последовательно соединенные трубопроводами водозаборную камеру с погружным насосом, грязеловушку с грязесборником, блок фильтров с сорбционной загрузкой и резервуар для очищенной воды. Она снабжена сепаратором, установленным между блоком фильтров и грязеловушкой и выполненным в виде цилиндрической камеры с крышкой. Цилиндрическая часть ее разделена вертикальной, не доходящей до крышки глухой перегородкой на две половины, в одной из которых выполнены вертикальные цилиндрические каналы, а в другой установлены полукольца в шахматном порядке по вертикали. Над конической частью камеры установлена горизонтальная перфорированная перегородка. Грязеловушка выполнена в виде обратного усеченного конуса, к меньшему основанию которого прикреплена расположенная под грязесборником труба с рыхлителем, установленным с возможностью вращения (патент РФ №2006474, БИ №2, 1994 г.).A known installation for the purification of oily wastewater, containing a water inlet chamber with a submersible pump, a mud trap with a dirt collector, a filter unit with sorption loading and a tank for purified water, connected in series to the pipelines. It is equipped with a separator installed between the filter unit and the dirt trap and made in the form of a cylindrical chamber with a cover. Its cylindrical part is divided by a vertical blind partition not reaching the lid into two halves, in one of which vertical cylindrical channels are made, and in the other, half rings are staggered vertically. A horizontal perforated partition is installed above the conical part of the chamber. The mud trap is made in the form of a reverse truncated cone, to the smaller base of which there is attached a pipe located under the mud collector with a ripper mounted for rotation (RF patent No. 20046474, BI No. 2, 1994).
К недостаткам этого устройства надо отнести испарения азеотропообразующих углеводородов в атмосферу, наличие фильтров с сорбционной загрузкой, которая требует замены или регенерации сорбента, а конструкция сепаратора не позволяет отделить высоковязкие нефтепродукты.The disadvantages of this device include the evaporation of azeotropically forming hydrocarbons into the atmosphere, the presence of filters with sorption loading, which requires replacement or regeneration of the sorbent, and the design of the separator does not allow separating high-viscosity oil products.
Известна установка для очитки сточных вод от нефтепродуктов, включающая корпус с размещенными в нем предварительным отстойником, тонкослойным модулем из наклонных гофрированных полок, фильтровальной камерой с коалесцирующей загрузкой, трубопроводы подачи сточной воды, отвода нефтепродуктов, осадка и очищенной воды, фильтровальной камерой с адсорбирующей загрузкой и перфорированным коллектором, соединяющим обе фильтровальные камеры и размещенным в их верхних частях трубопроводы отвода нефтепродуктов, снабженные регулирующими уровень слива навинчивающимися стаканами. Фильтровальные камеры установлены по ходу движения жидкости за тонкослойным модулем, коалесцирующая загрузка выполнена из гранулированного гидрофобного материала, например полиамида или полиэтилена, а адсорбирующая загрузка - из термостойкого кварцевого волокна с большой пористостью. Предварительный отстойник снабжен коллектором отопления (патент РФ №2013375, БИ №10, 1994 г.).A known installation for cleaning wastewater from petroleum products, comprising a housing with a preliminary sump placed in it, a thin-layer module from inclined corrugated shelves, a filter chamber with a coalescing charge, sewage pipelines, oil products discharge, sludge and purified water, a filter chamber with an adsorbent load and perforated manifold connecting both filter chambers and placed in their upper parts pipelines for the removal of petroleum products, equipped with control levels Hb drain screw-cups. Filter chambers are installed in the direction of the liquid behind the thin-layer module, the coalescing charge is made of granular hydrophobic material, for example polyamide or polyethylene, and the adsorbing charge is made of heat-resistant quartz fiber with high porosity. The preliminary sump is equipped with a heating collector (RF patent No. 20133375, BI No. 10, 1994).
Эта конструкция напоминает известную установку фирмы ″General Electric″, но в нее добавлена фильтровальная камера с адсорбирующей загрузкой и в предварительном отстойнике установлен коллектор подогрева. Эта установка не пригодна для разделения сточных вод, содержащих высоковязкие нефтепродукты, что резко сократило бы срок службы коалесцирующей и адсорбирующей загрузки (размещение подогревателя в предварительном отстойнике не может существенно повлиять на вязкость нефтепродуктов). Конструкция не позволяет избежать потерь азеотропообразующих углеводородов в атмосферу. Наклонно расположенные тонкослойные гофрированные элементы не обеспечивают требуемой эффективности сепарации без коалесцирующей и адсорбирующей загрузки.This design resembles the well-known installation of the company ″ General Electric ″, but a filter chamber with an adsorbing charge is added to it and a preheater is installed in the pre-settler. This installation is not suitable for the separation of wastewater containing highly viscous petroleum products, which would drastically reduce the life of the coalescing and adsorbing charge (placing a heater in the pre-settler cannot significantly affect the viscosity of the petroleum products). The design does not avoid the loss of azeotropically forming hydrocarbons into the atmosphere. Inclined thin-layer corrugated elements do not provide the required separation efficiency without coalescing and adsorbing loading.
Известен аппарат для разделения двух несмешивающихся жидкостей (патент РФ №2105592, БИ №10, 1996 г.), который предназначен для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты. Он состоит из корпуса, выполненного в виде двух сообщающихся секций, одна из которых содержит патрубок подвода исходной смеси, карман с разгрузочным порогом и патрубком отвода легкой жидкости, а также другой карман с установленным в нем фильтрующим элементом и разгрузочным порогом с патрубком для отвода тяжелой жидкости. В первой секции установлена преграда с плоской горизонтальной поверхностью, которая расположена ниже уровня разгрузочного порога первой секции на определенную величину. Кроме недостатка, присущего всем устройствам, содержащим фильтровальные элементы, у указанного аппарата имеется еще ряд недостатков, а именно:A known apparatus for the separation of two immiscible liquids (RF patent No. 2105592, BI No. 10, 1996), which is intended for the treatment of wastewater containing oil products. It consists of a casing made in the form of two communicating sections, one of which contains a nozzle for supplying the initial mixture, a pocket with an unloading threshold and a branch pipe for removing light fluid, and another pocket with a filter element installed in it and a unloading threshold with a branch pipe for draining heavy liquids . In the first section, an obstacle is installed with a flat horizontal surface, which is located below the level of the unloading threshold of the first section by a certain amount. In addition to the disadvantage inherent in all devices containing filter elements, this apparatus has a number of disadvantages, namely:
- не позволяет избежать потерь азеотропообразующих углеводородов в атмосферу;- does not avoid the loss of azeotropically forming hydrocarbons into the atmosphere;
- не предназначен для разделения трехфазных смесей, к которым относятся нефтесодержащие воды;- not intended for the separation of three-phase mixtures, which include oily water;
- удаление отсепарированных нефтепродуктов предусмотрено самотеком под малым напором, что не позволяет удалять из отстойной камеры вязкие нефтяные загрязнения;- removal of the separated oil products is provided by gravity under low pressure, which does not allow to remove viscous oil contaminants from the settling chamber;
- в процессе очистки сопротивление горизонтальной перегородки не остается постоянным, и требуется изменять ее положение, чтобы режим сохранялся стационарным.- during the cleaning process, the resistance of the horizontal partition does not remain constant, and it is necessary to change its position so that the mode remains stationary.
- фильтрующий элемент, установленный во втором кармане, в процессе его эксплуатации и загрязнения тоже необходимо периодически заменять или регенерировать.- the filter element installed in the second pocket, during its operation and contamination, it is also necessary to periodically replace or regenerate.
Известно также устройство для очистки сточных вод (патент РФ №2163828, БИ №7, 2001). Оно содержит корпус, выполненный в виде двух цилиндрических отстойников, сопряженных между собой под углом 60° к горизонту, в каждой секции камеры сгущения, над которыми размещены тонкослойные элементы (под углом 60° к горизонту), патрубки для вывода сгущенного продукта и осветленной воды и коллектор для сбора осветленной воды. Каждая камера сгущения сопряжена с полостью загрузочно-разгрузочной трубы, разгрузочный конец которой соединен с патрубком для вывода сгущенного продукта, а коллектор для сбора осветленной воды соединен с расположенной над тонкослойными элементами камерой сбора осветленной воды и патрубком для вывода осветленной воды, при этом соотношение диаметров загрузочно-разгрузочной трубы и цилиндрического отстойника составляет 1:2...1:3.A device for wastewater treatment is also known (RF patent No. 2163828, BI No. 7, 2001). It contains a housing made in the form of two cylindrical sedimentation tanks, interconnected at an angle of 60 ° to the horizontal, in each section of the thickening chamber, above which thin-layer elements are placed (at an angle of 60 ° to the horizontal), nozzles for removing the condensed product and clarified water and collector for collecting clarified water. Each thickening chamber is associated with a cavity of the loading and unloading pipe, the discharge end of which is connected to a nozzle for withdrawing the condensed product, and the collector for collecting clarified water is connected to a clarified water collecting chamber located above the thin-layer elements and a nozzle for removing clarified water, while the diameter ratio is loading the discharge pipe and the cylindrical sump is 1: 2 ... 1: 3.
Основной недостаток описанного устройства в том, что при наклоне тонкослойных элементов под углом 60° и движении обрабатываемого потока навстречу нефтяной пленке затрудняется вывод отсепарированного нефтепродукта и эффективность работы устройства снижается. Кроме того, оно вовсе непригодно для непрерывного выведения из зоны сепарации высоковязких нефтепродуктов и не позволяет избежать потерь азеотропообразующих углеводородов в атмосферу.The main disadvantage of the described device is that when the thin-layer elements are tilted at an angle of 60 ° and the processed stream moves towards the oil film, it is difficult to withdraw the separated oil product and the device's operating efficiency is reduced. In addition, it is completely unsuitable for the continuous removal of high-viscosity oil products from the separation zone and does not allow avoiding the loss of azeotropically forming hydrocarbons into the atmosphere.
Общие недостатки всех рассмотренных выше сепарационных установок заключаются в том, что ониThe common disadvantages of all the separation plants discussed above are that they
- не позволяют улавливать летучие азеотропобразующие углеводороды, которые первоначально присутствуют в нефтесодержащих водах и в процессе обработки испаряются в виде азеотропов, загрязняя атмосферу, а как следствие отсепарированные нефтепродукты даже после длительного отстоя с обогревом содержат много воды;- they do not allow the capture of volatile azeotropically forming hydrocarbons that are initially present in oil-containing waters and evaporate in the form of azeotropes during processing, polluting the atmosphere, and as a result, the separated oil products contain a lot of water even after prolonged sedimentation;
- не приспособлены для выгрузки вязкого отсепарированного нефтепродукта;- not suitable for unloading a viscous separated oil product;
- имеют фильтрующую загрузку с ограниченным ресурсом работы;- have a filter load with a limited resource of work;
- оборудованы малоэффективными блоками параллельных коалесцирующих пластин, ориентированных горизонтально или наклонно.- equipped with ineffective blocks of parallel coalescing plates oriented horizontally or obliquely.
Наиболее близкой к заявляемой является установка для очистки нефтесодержащих сточных вод (патент РФ №2205797), содержащая корпус, снабженный патрубками для ввода обрабатываемой смеси и вывода очищенной воды, отсепарированных нефтепродуктов и обводненного шлама, разделенный вертикальными перегородками на 5 секций. Первая секция без насадки служит для гашения скорости потока и распределения обрабатываемой смеси перед сепарацией. Вторая и четвертая секции (сообщающиеся между собой) заполнены насадкой из одинаковых параллельных коалесцирующих пластин, ориентированных вертикально с образованием узких щелевых каналов. Третья - обогреваемая секция - является сборником отсепарированного нефтепродукта, а пятая - сборником очищенной воды. Перегородки между второй и третьей, а также между четвертой и пятой секциями являются переливными порожками, поддерживающими постоянные уровни во второй и четвертой секции соответственно. При этом постоянный уровень жидкости в четвертой секции представляет собой гидрозатвор, выполняющий функции регулятора уровня раздела фаз во второй секции. Для выгрузки высоковязких нефтепродуктов установка оборудована нефтежироловителем (НЖЛ), укрепленным вместе с приводом на крышке сепаратора.Closest to the claimed is an installation for the treatment of oily wastewater (RF patent No. 2205797), containing a housing equipped with nozzles for inputting the treated mixture and the withdrawal of purified water, separated oil products and flooded sludge, divided by vertical partitions into 5 sections. The first section without nozzle serves to dampen the flow rate and distribution of the treated mixture before separation. The second and fourth sections (communicating with each other) are filled with a nozzle of identical parallel coalescing plates oriented vertically with the formation of narrow slotted channels. The third - the heated section - is a collection of separated oil products, and the fifth is a collection of purified water. The partitions between the second and third, as well as between the fourth and fifth sections, are overflow spouts that maintain constant levels in the second and fourth sections, respectively. In this case, a constant liquid level in the fourth section is a hydraulic lock that performs the functions of a regulator of the level of phase separation in the second section. For unloading highly viscous petroleum products, the unit is equipped with an oil separator (NLH), mounted together with a drive on the separator cover.
Вертикальная ориентация коалесцирующих пластин позволяет использовать эффект Пуазейля для сепарации частиц дисперсной фазы и обеспечивает удаление из щелевых каналов продуктов сепарации (самоочистку) под действием гравитационных сил. Однако описанная установка (прототип) имеет существенные недостатки.The vertical orientation of the coalescing plates makes it possible to use the Poiseuille effect for separating the particles of the dispersed phase and ensures the removal of separation products from the slotted channels (self-cleaning) under the influence of gravitational forces. However, the described installation (prototype) has significant drawbacks.
1. Значительная часть нефтяных загрязнений - летучие углеводороды при обработке - испаряются в атмосферу (в виде азеотропов) и теряются безвозмездно. Конструкция аппарата не позволяет обеспечить герметичность соединения крышки с корпусом, чтобы улавливать пары летучих углеводородов. Как следствие отсепарированные нефтепродукты имеют даже после длительного отстоя с интенсивным обогревом большую обводненность (~20%) и не представляют товарной ценности.1. A significant part of oil pollution - volatile hydrocarbons during processing - evaporates into the atmosphere (in the form of azeotropes) and is lost free of charge. The design of the apparatus does not allow to ensure the tightness of the connection of the lid with the housing in order to catch the vapor of volatile hydrocarbons. As a result, the separated petroleum products have even a large water cut (~ 20%) even after a long sludge with intensive heating and do not represent marketable value.
2. Хранение и транспортировку вязких нефтепродуктов осуществляют при довольно высоких температурах (~100°С), поэтому соседство обогреваемого сборника нефтепродуктов отрицательно влияет на работу сепаратора: возникают нежелательные конвективные потоки и потери летучих углеводородов в атмосферу увеличиваются.2. Storage and transportation of viscous petroleum products is carried out at rather high temperatures (~ 100 ° C), therefore, the proximity of the heated collection of petroleum products negatively affects the operation of the separator: there are undesirable convective flows and losses of volatile hydrocarbons into the atmosphere increase.
3. Даже при постоянной работе НЖЛ гидрозатвор не исключает больших колебаний уровня раздела фаз в зоне сепарации и попадания нефтепродукта в сборник очищенной воды, а воды в сборник отсепарированного нефтепродукта.3. Even with the continuous operation of the NLF, the hydraulic lock does not exclude large fluctuations in the level of the phase separation in the separation zone and the ingress of oil into the collection of purified water, and water into the collection of separated oil.
4. Параллельное соединение в блоки пластин одного размера и формы не позволяет обеспечить одновременно и высокую эффективность сепарации и своевременную разгрузку щелевых каналов от продуктов сепарации (см. выше об эффекте Пуазейля). При большом расстоянии между пластинами не обеспечивается требуемая эффективность сепарации, а при достаточно малом не успевает происходить самоочистка щелевых каналов от продуктов разделения из-за интенсивного накопления последних.4. Parallel connection into blocks of plates of the same size and shape does not simultaneously provide high separation efficiency and timely discharge of slotted channels from separation products (see above on the Poiseuille effect). With a large distance between the plates, the required separation efficiency is not ensured, and with a sufficiently small distance, self-cleaning of the slotted channels from the separation products does not have time due to the intensive accumulation of the latter.
5. Форма днища аппарата и расположение большого количества патрубков не позволяет своевременно и достаточно полно сбрасывать накапливающийся шлам с минимальной обводненностью.5. The shape of the bottom of the apparatus and the location of a large number of nozzles does not allow timely and sufficiently complete discharge of accumulated sludge with minimal water cut.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание устройства, свободного от указанных недостатков, позволяющегоThe technical task of the alleged invention is to provide a device free from these disadvantages, allowing
- исключить загрязнение атмосферы парами летучих углеводородов;- eliminate air pollution by vapors of volatile hydrocarbons;
- получать отсепарированные нефтепродукты с низкой степенью обводненности;- receive separated oil products with a low degree of water cut;
- достаточно полно очищать нефтесодержащие воды любого состава;- it is enough to completely clean oil-containing water of any composition;
- функционировать без частых остановов для чистки и/или регенерации, а также- function without frequent shutdowns for cleaning and / or regeneration, as well as
- исключить большие колебания уровня раздела фаз в зоне разделения слоев;- eliminate large fluctuations in the level of phase separation in the zone of separation of layers;
- обеспечивать своевременный и более полный сброс накапливающегося шлама с минимальной обводненностью.- to ensure timely and more complete discharge of accumulated sludge with minimal water cut.
Технический результат достигается за счет того, что в конструкцию установки, содержащей сепаратор, разделенный перегородками на секции с блоками коалесцирующих пластин, патрубки ввода обрабатываемой смеси, вывода осветленной воды, вывода нефтепродуктов и сброса обводненного шлама, сборник очищенной воды и обогреваемый сборник отсепарированных нефтепродуктов внесены изменения, а именно:The technical result is achieved due to the fact that changes have been made to the design of the installation containing a separator, divided by partitions into sections with blocks of coalescing plates, nozzles for the input of the treated mixture, the outlet of clarified water, the output of oil products and the discharge of irrigated sludge, the collection of purified water and the heated collection of separated oil products , namely:
- добавлен конденсатор паров, содержащих летучие углеводороды (азеотропов), к которому присоединены линии газостравливания со сборников очищенной воды и отсепарированных нефтепродуктов (см. фиг.1);- added a condenser of vapors containing volatile hydrocarbons (azeotropes), to which are connected the gas recovery lines from the collections of purified water and separated oil products (see figure 1);
- добавлен сборник - сепаратор для приемки и разделения конденсата паров азеотропов, соединенный с конденсатором двумя линиями (одна - для приемки конденсата, другая - уравнительная - для стравливания паров на конденсатор), со сборником очищенной воды - линией слива нижнего (водного) слоя и со сборником нефтепродуктов - линией слива верхнего (углеводородного) слоя (см. фиг.1);- added a collector - a separator for receiving and separating condensate from azeotropic vapors, connected to the condenser in two lines (one for receiving condensate, the other equalizing one for bleeding the vapor onto the condenser), with a purified water collector - the drain line of the lower (water) layer and with a collection of petroleum products - drain line of the upper (hydrocarbon) layer (see figure 1);
- секционирующие перегородки установлены наклонно, а коалесцирующие пластины выполнены в форме треугольника, трапеции или сегмента, что обеспечивает образование в каждой из сепарационных секций щелевых каналов, ширина которых вначале увеличивается, а затем уменьшается с образованием застойных зон, предназначенных для скопления отсепарированных слоев и крупных частиц дисперсной фазы (см. фиг.2 и 4);- the partition walls are installed obliquely, and the coalescing plates are made in the form of a triangle, trapezoid or segment, which ensures the formation of slotted channels in each of the separation sections, the width of which first increases and then decreases with the formation of stagnant zones intended for the accumulation of separated layers and large particles dispersed phase (see figure 2 and 4);
- взаимное расположение коалесцирующих пластин в блоках обеспечивают плавное либо скачкообразное изменение щелевых зазоров по всей длине щелевых каналов (см. фиг.3, 5, 6 и 7);- the relative position of the coalescing plates in the blocks provide a smooth or spasmodic change in the slotted gaps along the entire length of the slotted channels (see Figs. 3, 5, 6 and 7);
- блок коалесцирующих пластин в секции, предназначенной для сепарации нефтепродуктов, ориентирован застойной зоной вверх, а блок, предназначенный для сепарации более плотного осадка, - застойной зоной вниз (см. фиг.2 и 4);- the block of coalescing plates in the section intended for the separation of petroleum products is oriented by the stagnant zone upward, and the block intended for separation of a denser sediment is oriented by the stagnant zone down (see FIGS. 2 and 4);
Конструкция установки поясняется следующими схемами и эскизами:The design of the installation is illustrated by the following schemes and sketches:
Фиг.1 - схема установки.Figure 1 - installation diagram.
Фиг.2 - одна из возможных конструкций сепаратора (вид сбоку в разрезе).Figure 2 is one of the possible designs of the separator (side view in section).
Фиг.3 - один из возможных вариантов блока коалесцирующих пластин в секции, предназначенной для сепарации нефтепродуктов (вид сверху, сечение по Б-Б);Figure 3 is one of the possible options for the block of coalescing plates in the section intended for the separation of petroleum products (top view, section along BB);
Фиг.4 - один из щелевых каналов в секции, предназначенной для сепарации нефтепродуктов (объемное изображение);Figure 4 - one of the slotted channels in the section intended for the separation of petroleum products (three-dimensional image);
Фиг.5, 6 и 7 - варианты блоков коалесцирующих пластин (вид сверху).5, 6 and 7 are variants of blocks of coalescing plates (top view).
На фиг.1 показана схема заявляемой установки, включающая сепаратор 1, сборники очищенной воды 2 и отсепарированного нефтепродукта 3 с обогревателем 4, охлаждаемый водой конденсатор паров азеотропов 5 с линией стравливания воздуха 6, сборник-сепаратор конденсата паров азеотропов 7, а также трубопроводы с арматурой. Для обеспечения эффективной работы установки на линиях слива воды из сепараторов 1 и 7 установлены регулирующие клапаны 8 и 10, а на самих сепараторах 1 и 7 - датчики уровня раздела фаз 9 и 11 соответственно. Направления потоков показаны стрелками.Figure 1 shows a diagram of the inventive installation, including a
Установка работает следующим образом. Нефтесодержащая вода поступает в сепаратор 1, где очищается от примесей: нефтепродукты сепарируются на коалесцирующих пластинах и накапливаются в верхней части сепаратора в виде углеводородного слоя, который по мере накопления передавливается в обогреваемый сборник 3. Очищенная вода через регулирующий клапан 8 сливается самотеком в сборник 2 и по мере накопления направляется на повторное использование или на сброс. Уровень раздела фаз в сепараторе 1 контролируется с помощью датчика уровня 9 и поддерживается в заданных пределах с помощью регулирующего клапана 8. Отсепарированный шлам скапливается в нижней части сепаратора и по мере накопления сбрасывается через дренажный патрубок. Летучие углеводороды при перекачке в сборник 3 и подогреве в процессе хранения испаряются вместе с растворенной водой в соотношении 1:5...1:10 и в виде азеотропов поступают на конденсатор 5, охлаждаемый водой.Installation works as follows. Oil-containing water enters the
Конденсат азеотропов представляет собой гетерогенную смесь, которая, сливаясь самотеком из конденсатора 5 в сборник-сепаратор 7, расслаивается на водный и углеводородный слои. Водный слой, содержащий ~10 мг/л летучих углеводородов, сливается самотеком в сборник 2. Углеводородный слой с содержанием воды менее 3% возвращается в обогреваемый сборник 3. Уровень раздела фаз в сепараторе 7 контролируется с помощью датчика уровня 11 и поддерживается в заданных пределах с помощью регулирующего клапана 10. Если нефтепродукты в сборнике 3 содержат много растворенной воды, то поступающие из сепаратора 7 углеводороды вместе с этой водой вновь образуют азеотропы, которые испаряются, завершая рецикл. Испарение азеотропов продолжается до тех пор, пока содержание воды в отсепарированных нефтепродуктах в сборнике 3 не уменьшится до 2-3%. При столь низкой концентрации воды скорость образования и испарения азеотропов становится очень мала из-за больших сопротивлений массопереносу.Azeotrope condensate is a heterogeneous mixture, which, merging by gravity from the
На фиг.2 показана одна из конструкций сепаратора. Корпус аппарата 1 имеет цилиндрическую форму, днища - конические. Имеется четыре патрубка: патрубок 2, расположенный в приведенном примере тангенциально к цилиндрической стенке, - для входа смеси на обработку, 3 - для выхода отсепарированного нефтепродукта, 4 - для выхода очищенной воды и 5 - для сброса обводненного осадка (шлама). Внутренний объем аппарата перегородками 6 и 7 в форме соосно установленных конусов разделен по вертикали на три секции. Верхняя секция предназначена для подготовки поступающего на разделение потока, грубого разделения слоев (гидроциклон, как в примере, или отстойник) и накопления слоя нефтепродукта. Средняя и нижняя сепарационные секции снабжены блоками коалесцирующих пластин 8 и 9 в форме трапеций, треугольников или сегментов, так что ширина щелевых каналов между ними вначале увеличивается, а затем уменьшается с образованием застойных зон А и В, предназначенных для сбора пленок и крупных частиц дисперсной фазы. Причем блок коалесцирующих пластин 8 в секции, предназначенной для сепарации нефтепродуктов, ориентирован застойной зоной А вверх, а блок пластин 9, предназначенный для сепарации более плотного осадка - застойной зоной В вниз. В перегородке 6 имеются два отверстия: кольцеобразное у основания - для прохода загрязненной воды из верхней секции в среднюю и круглое вверху (срезана вершина) - для всплывания пленки и крупных капель нефтепродукта из застойной зоны А в верхнюю секцию сепаратора. Перегородка 7 - перевернутый конус, плотно прилегающий к цилиндрическому корпусу 1, имеет одно круглое отверстие (срезана вершина конуса) для выхода воды из средней секции в нижнюю. В центральной части нижней сепарационной зоны установлен экран 10, например, в виде сегмента поверхности тела вращения, который обеспечивает плавный поворот обрабатываемого потока и защищает сползающий по конической поверхности шлам от вторичного перемешивания.Figure 2 shows one of the designs of the separator. The housing of the
На фиг.3 показан один из вариантов блока коалесцирующих пластин в секции, предназначенной для сепарации нефтепродуктов (вид по сечению Б-Б на сепаратор, изображенный на фиг.2). Пластины 8 внутри корпуса 1 расположены радиально с образованием плавно сужающихся щелевых каналов (щелевой зазор уменьшается). Стрелками показано направление потока обрабатываемой жидкости.Figure 3 shows one of the block block coalescing plates in the section for the separation of petroleum products (view along section BB on the separator shown in figure 2). The
На фиг.4 для лучшего понимания конструкции дано объемное изображение одного из щелевых каналов в секции, предназначенной для сепарации нефтепродуктов. Вертикальные коалесцирующие пластины 8 в форме трапеций расположены радиально, так что щелевой зазор δ между ними 8 плавно изменяется. Коалесцирующие пластины прилегают к секционирующим перегородкам 6 и 7 (показаны только секторы конусов, образующие границы канала), так что ширина канала В по направлению потока обрабатываемой жидкости (показано стрелками) вначале увеличивается, а затем уменьшается с образованием застойной зоны А. Эта зона А в аппарате ориентирована вверх (примыкает к верхней секционирующей перегородке 6). Нижняя граница канала - сектор перегородки 7 (см. фиг.4) - определяет длину канала L и кратчайшую траекторию обрабатываемого потока.In Fig. 4, for a better understanding of the design, a three-dimensional image of one of the slotted channels in the section for the separation of oil products is given. The
Работает сепаратор следующим образом. Поток обрабатываемой смеси поступает в верхнюю секцию аппарата через патрубок 2, расположенный тангенциально к корпусу 1. Энергия потока, входящего в цилиндрическую секцию тангенциально, вызывает вращение жидкости в ней и разделение водного и углеводородного слоев в центробежном поле. Менее плотный углеводородный слой собирается в центральной части секции и по мере накопления выдавливается через патрубок 3. Более плотный водный слой оттесняется к образующей цилиндра и через щелевое отверстие между основанием конической перегородки 6 и стенкой корпуса 1 продавливается в среднюю секцию аппарата, заключенную между перегородками 6 и 7. Попадая в нее, обрабатываемая жидкость распределяется по щелевым каналам, образованным, например, вертикальными коалесцирующими пластинами, ориентированными радиально (фиг.3).The separator operates as follows. The flow of the processed mixture enters the upper section of the apparatus through a
В вертикальных щелевых каналах нисходящий поток под действием сил Пуазейля оттесняет частицы нефтепродукта к стенкам, достигая которых, они коалесцируют. Причем коалесцируют не все частицы одинаково быстро. Вначале успевают достичь стенок канала более крупные частицы и те, что находятся вблизи стенок. Затем по мере уменьшения расстояния между пластинами становится возможной сепарация более удаленных частиц и меньшего размера. Такое постепенное сужение щелей позволяет избежать взрывного характера коалесценции и распределить пленку отсепарированного нефтепродукта равномерно по длине коалесцирующих пластин, предотвращая закупоривание отдельных участков канала. Кроме того, поскольку коалесцирующие пластины имеют форму треугольников, трапеций или сегментов (см. фиг.4), ширина щелевых каналов вначале увеличивается, а затем уменьшается с образованием застойных зон А в верхней части каналов. Пленка отсепарированных углеводородов и крупные частицы нефти в процессе обработки постепенно перемещаются в эту зону под действием суммы сил (объемных и потока). По мере накопления нефтепродуктов в застойной зоне А они вытесняются объемными силами через центральное отверстие в верхнюю секцию аппарата, где сливаются с углеводородным слоем. В достаточно длинных каналах с переменным щелевым зазором достигается достаточно высокая эффективность очистки воды от частичек нефтепродукта.In vertical slotted channels, the downward flow, under the influence of Poiseuille forces, forces the oil particles to the walls, reaching which they coalesce. Moreover, not all particles coalesce equally quickly. At first, larger particles and those that are close to the walls manage to reach the channel walls. Then, as the distance between the plates decreases, the separation of more distant particles and a smaller size becomes possible. Such a gradual narrowing of the gaps avoids the explosive nature of coalescence and distributes the film of the separated oil product evenly along the length of the coalescing plates, preventing clogging of individual sections of the channel. In addition, since the coalescing plates are in the form of triangles, trapezoids or segments (see FIG. 4), the width of the slotted channels first increases and then decreases with the formation of stagnant zones A in the upper part of the channels. The film of separated hydrocarbons and large particles of oil during processing gradually move to this zone under the influence of the sum of forces (volumetric and flow). As oil products accumulate in stagnant zone A, they are displaced by volume forces through a central hole into the upper section of the apparatus, where they merge with the hydrocarbon layer. In sufficiently long channels with a variable slotted gap, a sufficiently high efficiency of water purification from particles of oil product is achieved.
Очищенная от нерастворенных нефтепродуктов вода через центральное отверстие в перегородке 7 попадает в нижнюю сепарационную секцию, где вертикальные коалесцирующие пластины тоже ориентированы радиально, так что щелевой зазор между ними плавно увеличивается. Нисходящий поток радиально к центру аппарата из средней секции с помощью экрана 10 в виде сегмента поверхности тела вращения плавно изменяет свое направление до восходящего радиально от центра аппарата (см. фиг.2). Поскольку коалесцирующие пластины в нижней секции тоже имеют форму треугольников, трапеций или сегментов, ширина щелевых каналов между ними вначале увеличивается, а затем уменьшается с образованием застойных зон В, но ориентированных вниз. В процессе движения по вертикальным щелевым каналам жидкость оттесняет более плотные частицы (силами Пуазейля) к стенкам, очищается таким образом от шламовых загрязнений и собирается в верхней части этой секции, откуда отводится через патрубок 4. Частички шлама, прижимаемые потоком к пластинам, сползают под действием объемных сил в нижнюю застойную зону В, откуда затем по мере накопления по конической поверхности днища аппарата далее вниз и по мере накопления сбрасываются в виде концентрированного осадка через патрубок 5.The water purified from undissolved oil products through the central hole in the partition 7 enters the lower separation section, where the vertical coalescing plates are also oriented radially, so that the gap gap between them gradually increases. The downward flow radially to the center of the apparatus from the middle section using the screen 10 in the form of a segment of the surface of the body of revolution smoothly changes its direction to the ascending radially from the center of the apparatus (see figure 2). Since the coalescing plates in the lower section also have the form of triangles, trapezoids, or segments, the width of the slotted channels between them first increases and then decreases with the formation of stagnant zones B, but oriented downward. During movement along vertical slotted channels, the fluid forces the denser particles (by Poiseuille forces) to the walls, is thus cleaned of sludge contaminants and is collected in the upper part of this section, from where it is discharged through the
На фиг.5, 6 и 7 показаны варианты компоновки коалесцирующих пластин. Направление потока обрабатываемой смеси показано стрелками.Figures 5, 6 and 7 show layout options for coalescing plates. The direction of flow of the processed mixture is shown by arrows.
На фиг.5 приведен вид сверху на блок вертикальных коалесцирующих пластин, размещенных радиально. Но в отличие от блока, изображенного на фиг.3, он изготовлен из пластин трех разных размеров: 1, 2 и 3, что обеспечивает дополнительно два скачкообразных уменьшения щелевых зазоров, если направление потока будет от центра, как показано стрелками. Такой блок вполне пригоден для нижней секции сепаратора (см. фиг.2).Figure 5 shows a top view of a block of vertical coalescing plates placed radially. But unlike the block shown in Fig. 3, it is made of plates of three different sizes: 1, 2, and 3, which provides an additional two stepwise reductions in slotted gaps if the flow direction is from the center, as shown by arrows. Such a block is quite suitable for the lower section of the separator (see figure 2).
На фиг.6 дан вид сверху на блок параллельных вертикально ориентированных коалесцирующих пластин 1, 2 и 3 разной длины, собранных в блок с образованием скачкообразно сужающихся щелевых каналов. Каждое из таких сужений щелевых зазоров позволяет не менее чем в два раза увеличивать скорость движения сепарируемых частиц к пластинам и сокращать время, необходимое для их сепарации. Такая форма блока удобна для размещения его в камере в форме параллелепипеда.Figure 6 shows a top view of a block of parallel vertically oriented coalescing
На фиг.7 - вид сбоку на блок наклонных параллельных коалесцирующих пластин четырех типов 1-4. Способ стыковки пластин 1 и 2 (сдвиг на половину щелевого зазора) позволяет, не нарушая ламинарной структуры потока, вдвое сократить путь сепарации частиц, наиболее удаленных от пластин, и во столько же раз увеличить скорость их сепарации. Добавление пластин 3 позволяет вдвое уменьшить щелевой зазор между пластинами, увеличивая скорость сепарации частиц не менее чем в два раза. Такого же эффекта (уменьшения щелевого зазора еще в два раза) удается достичь добавлением пластин 4.7 is a side view of a block of inclined parallel coalescing plates of four types 1-4. The method of joining
Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает рядом преимуществ по сравнению с техническими решениями, применяемыми для этих целей, а именно:Thus, the proposed technical solution has several advantages compared to the technical solutions used for these purposes, namely:
- за счет улавливания и конденсации паров азеотропов на конденсаторе исключить загрязнение атмосферы парами летучих углеводородов;- due to the capture and condensation of azeotrope vapors on the condenser, to eliminate atmospheric pollution by vapors of volatile hydrocarbons;
- за счет расслаивания конденсата азеотропов в добавленном сепараторе и возврата слоя углеводородов в рецикл получать нефтепродукты с низкой степенью обводненности;- due to the delamination of the azeotrope condensate in the added separator and the return of the hydrocarbon layer to recycling, to obtain oil products with a low degree of water cut;
- за счет добавления коалесцирующих пластин и изменения щелевого зазора между коалесцирующими пластинами достаточно полно очищать нефтесодержащие воды любого состава (с эффективностью ~97-99%);- due to the addition of coalescing plates and changing the gap between the coalescing plates, it is sufficient to completely clean oil-containing water of any composition (with an efficiency of ~ 97-99%);
- за счет увеличения, а затем уменьшения ширины каналов, ориентации застойных зон вверх при обработке нисходящего потока и вниз при обработке восходящего потока обеспечивать непрерывное вытеснение сепарируемых примесей в застойные зоны и за счет этого непрерывную самоочистку коалесцирующей насадки и функционирование без частых остановов для ее чистки и/или регенерации (фильтрующая загрузка вообще не используется);- by increasing and then decreasing the width of the channels, orienting the stagnant zones upward when processing the downward flow and downward during the processing of the upward flow, ensure continuous separation of the separated impurities into the stagnant zones and due to this, continuous self-cleaning of the coalescing nozzle and functioning without frequent stops to clean it and / or regeneration (filter media is not used at all);
- за счет выдавливания отсепарированных слоев по уровню раздела фаз исключить его большие колебания, характерные для авторегулирования с помощью гидрозатвора;- due to the extrusion of the separated layers at the level of the phase separation to exclude its large fluctuations characteristic of self-regulation using a water seal;
- за счет выполнения днищ в виде конфузоров с достаточно крутыми стенками (по сравнению с прототипом) и экрана, обеспечивающего плавный поворот потока обрабатываемой жидкости без вторичного перемешивания илистого осадка, обеспечивать своевременное накопление, сгущение и более полное выдавливание шлама с минимальной обводненностью и отсепарированных нефтепродуктов.- due to the execution of the bottoms in the form of confusers with fairly steep walls (compared to the prototype) and a screen that provides a smooth rotation of the processed fluid stream without secondary mixing of silt sediment, to ensure timely accumulation, thickening and more complete extrusion of sludge with minimal water cut and separated oil products.
Уже разработана проектная документация на предлагаемую установку и начато изготовление оборудования. Внедрение установки планируется в первом квартале 2004 г.Design documentation for the proposed installation has already been developed and equipment manufacturing has begun. The installation is planned for the first quarter of 2004.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003126959/15A RU2243168C1 (en) | 2003-09-03 | 2003-09-03 | Oil-containing water purification plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003126959/15A RU2243168C1 (en) | 2003-09-03 | 2003-09-03 | Oil-containing water purification plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2243168C1 true RU2243168C1 (en) | 2004-12-27 |
| RU2003126959A RU2003126959A (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=34388533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003126959/15A RU2243168C1 (en) | 2003-09-03 | 2003-09-03 | Oil-containing water purification plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2243168C1 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470876C1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Device to clean condensate of oil products |
| RU2475297C2 (en) * | 2007-12-06 | 2013-02-20 | Базелль Полиолефин Италия С.Р.Л. | Method and device for separating gas from solid matter and their use for polymerisation reactions |
| RU2540651C2 (en) * | 2010-02-24 | 2015-02-10 | Юнивейшн Текнолоджиз, Ллк | Apparatus for separating volatile components from solid particles (versions) |
| CN106957084A (en) * | 2017-03-24 | 2017-07-18 | 胜利油田森诺胜利工程有限公司 | From excessive type graphene oil-contained waste water treatment device |
| RU174039U1 (en) * | 2017-01-09 | 2017-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО "ВГУВТ") | SHIP SEPARATOR OF OIL-CONTAINING WATERS |
| RU2636520C1 (en) * | 2013-12-04 | 2017-11-23 | Базелл Полиолефин Гмбх | Method for separating components of reaction mixture obtained by polymerization of ethylene-unsaturated monomers under high pressure |
| RU2644919C1 (en) * | 2016-02-19 | 2018-02-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Plant for purifying waste waters from petroleum products using coalescent and sorbent filters |
| CN109611090A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | A kind of CO2Displacement of reservoir oil set returns the method and device of well acquisition gas |
| WO2019177490A1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | Владимир Викторович МОСКАЛЁВ | Method for recycling oily water as a means of improving ecological safety |
| RU195743U1 (en) * | 2019-09-06 | 2020-02-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Камилла" | Pressureless separator for fish farming systems |
| CN117566984A (en) * | 2024-01-17 | 2024-02-20 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | Oil sewage bidirectional treatment equipment for ship repair |
-
2003
- 2003-09-03 RU RU2003126959/15A patent/RU2243168C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475297C2 (en) * | 2007-12-06 | 2013-02-20 | Базелль Полиолефин Италия С.Р.Л. | Method and device for separating gas from solid matter and their use for polymerisation reactions |
| RU2540651C2 (en) * | 2010-02-24 | 2015-02-10 | Юнивейшн Текнолоджиз, Ллк | Apparatus for separating volatile components from solid particles (versions) |
| RU2470876C1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Device to clean condensate of oil products |
| RU2636520C1 (en) * | 2013-12-04 | 2017-11-23 | Базелл Полиолефин Гмбх | Method for separating components of reaction mixture obtained by polymerization of ethylene-unsaturated monomers under high pressure |
| RU2644919C1 (en) * | 2016-02-19 | 2018-02-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Plant for purifying waste waters from petroleum products using coalescent and sorbent filters |
| RU174039U1 (en) * | 2017-01-09 | 2017-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО "ВГУВТ") | SHIP SEPARATOR OF OIL-CONTAINING WATERS |
| CN106957084A (en) * | 2017-03-24 | 2017-07-18 | 胜利油田森诺胜利工程有限公司 | From excessive type graphene oil-contained waste water treatment device |
| WO2019177490A1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | Владимир Викторович МОСКАЛЁВ | Method for recycling oily water as a means of improving ecological safety |
| RU2703628C2 (en) * | 2018-03-14 | 2019-10-21 | Владимир Викторович Москалёв | Method for utilization of oil-containing water as method for increasing environmental safety |
| CN109611090A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | A kind of CO2Displacement of reservoir oil set returns the method and device of well acquisition gas |
| CN109611090B (en) * | 2018-12-28 | 2023-10-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | CO (carbon monoxide) 2 Method and device for collecting gas by returning oil casing to well |
| RU195743U1 (en) * | 2019-09-06 | 2020-02-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Камилла" | Pressureless separator for fish farming systems |
| CN117566984A (en) * | 2024-01-17 | 2024-02-20 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | Oil sewage bidirectional treatment equipment for ship repair |
| CN117566984B (en) * | 2024-01-17 | 2024-03-22 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | Oil sewage bidirectional treatment equipment for ship repair |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003126959A (en) | 2005-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5368747A (en) | Fluid separation system and method | |
| KR100559350B1 (en) | Method for the separation of a first liquid from a second one | |
| US6315131B1 (en) | Multi-directional flow gravity Separator | |
| RU2243168C1 (en) | Oil-containing water purification plant | |
| CN109652117A (en) | A kind of oil-water separation system and isolated process | |
| UA76437C2 (en) | Combined degassing and floatation tank | |
| US20080035586A1 (en) | Enhanced coalescer | |
| RU2372295C1 (en) | Installation for purification of oil-containing liquids | |
| KR100542338B1 (en) | Oil-Water Separator which is equipped with Mash Plate Filter Module | |
| RU180681U1 (en) | Coalescent filter for wastewater treatment in oil companies | |
| CA2585004A1 (en) | Apparatus and method for processing fluids from oil wells | |
| RU2205797C1 (en) | Oil-containing waste water treatment installation | |
| RU158250U1 (en) | INSTALLATION FOR CLEANING OIL-CONTAINING LIQUIDS | |
| RU2181068C2 (en) | Plant for separation of water-and-oil emulsions | |
| RU2644919C1 (en) | Plant for purifying waste waters from petroleum products using coalescent and sorbent filters | |
| RU2541544C1 (en) | Method of purifying liquid | |
| CN220098923U (en) | Airtight quick degree of depth dewatering system under combination station produced liquid normal atmospheric temperature | |
| US20110042288A1 (en) | Enhanced Coalescer | |
| RU2160714C1 (en) | Plant for cleaning water from petroleum products and mechanical admixtures | |
| RU2772482C1 (en) | Device for trapping oil, oil products and suspended solids in industrial and storm wastewater | |
| RU2508150C2 (en) | Method of cleaning oil product tank drainage waters and device to this end | |
| SU1558425A1 (en) | Apparatus for separating phases of disperse liquids | |
| RU2281251C1 (en) | Plant for cleaning oil-containing waste water | |
| RU2048644C1 (en) | Method and device for separating immiscible liquids of different specific weight | |
| RU2170706C1 (en) | Petroliferous water purifying apparatus (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130904 |