RU2297267C2 - Method of separation of multi-phase media and device for realization of this method - Google Patents

Method of separation of multi-phase media and device for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2297267C2
RU2297267C2 RU2004131100/15A RU2004131100A RU2297267C2 RU 2297267 C2 RU2297267 C2 RU 2297267C2 RU 2004131100/15 A RU2004131100/15 A RU 2004131100/15A RU 2004131100 A RU2004131100 A RU 2004131100A RU 2297267 C2 RU2297267 C2 RU 2297267C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separation
liquid
flow
media
stage
Prior art date
Application number
RU2004131100/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004131100A (en
Inventor
Анатолий Алексеевич Беспалов (RU)
Анатолий Алексеевич Беспалов
Светлана Анатольевна Власенко (RU)
Светлана Анатольевна Власенко
Анна Анатольевна Медведева (RU)
Анна Анатольевна Медведева
Original Assignee
Анатолий Алексеевич Беспалов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Алексеевич Беспалов filed Critical Анатолий Алексеевич Беспалов
Priority to RU2004131100/15A priority Critical patent/RU2297267C2/en
Publication of RU2004131100A publication Critical patent/RU2004131100A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2297267C2 publication Critical patent/RU2297267C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: cleaning of liquid mixtures containing suspended agents, mechanical impurities, petroleum products, gases; purification of waste water; aeronautical engineering; rocketry; chemical and oil industries; separation of byproduct gas and water from oil.
SUBSTANCE: proposed method includes repeated forming of vortex flow of medium, centrifugal separation of media at removal of light fractions and straight-flow separation of heavy fractions. Device proposed for realization of this method has housing, vortex flow forming unit made in form of immovable hollow body with twisting blades rigidly connected with housing walls. Cavity of housing whose open end is directed towards delivery of mixture is connected with light fraction discharge pipe line. Housing is connected with separation chamber made in form of tube.
EFFECT: enhanced efficiency of media separation.
10 cl, 8 dwg, 6 ex

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для очистки жидкостных смесей, содержащих взвешенные равно- и разноплотные вещества, механические примеси, нефтепродукты и другие органические соединения, газообразные включения, и может быть использовано для очистки бытовых сточных вод и сточных вод в различных производствах, а также в авиационной, ракетной, химической, нефтяной промышленности и других областях техники. Изобретение может быть также использовано для отделения попутного газа от нефти при добыче на этапе подготовки нефти к транспортированию по магистральному трубопроводу, для очистки попутной воды от нефти, либо нефти от воды и механических примесей.The invention relates to methods and devices for cleaning liquid mixtures containing suspended equal and different density substances, mechanical impurities, oil products and other organic compounds, gaseous inclusions, and can be used for the treatment of domestic wastewater and wastewater in various industries, as well as in aviation, rocket, chemical, oil industry and other fields of technology. The invention can also be used to separate associated gas from oil during production at the stage of preparing oil for transportation through the main pipeline, for purifying associated water from oil, or oil from water and solids.

Вопросы очистки воды и возвращения ее в природный оборот в последние годы приобрели огромное значение. Рост объемов производств, связанных с потреблением и загрязнением воды, техногенные катастрофы, приводящие к загрязнению водных бассейнов нефтью и др. вредными для природы веществами, выдвигают задачу очистки жидкостных сред от вредных примесей.The issues of water purification and its return to natural circulation in recent years have acquired great importance. The growth of production volumes associated with the consumption and pollution of water, technological disasters leading to the pollution of water basins with oil and other substances harmful to nature, put forward the task of cleaning liquid media from harmful impurities.

Известные способы и устройства разделения смесей, использующие флотацию газа, химические реагенты, электролитические процессы и др., не обеспечивают получение качественной очистки.Known methods and devices for separating mixtures using gas flotation, chemicals, electrolytic processes, etc., do not provide high-quality purification.

Известны способ Vortoil и устройство для его осуществления, использующие центробежный эффект, разработанные фирмой CONOCO Specialty Products Inc. (см. рекламный проспект, 1990 г.).The known Vortoil method and device for its implementation, using the centrifugal effect, developed by CONOCO Specialty Products Inc. (see brochure, 1990).

В соответствии со способом поток загрязненной воды с концентрацией нефти от 0 до 10000 частей на миллион подается в эвольвентные каналы и закручивается в вихревой поток, вращающийся со скоростью 30000 об/мин. При этом за счет центробежных сил - более 1000 g - обеспечивается разделение потока. Более легкая нефть затягивается внутрь вихревого потока, в зону низкого давления. По мере удаления от зоны закручивания давление вдоль оси увеличивается и создаются условия для возникновения обратного течения отсепарированной нефти путем перекрытия прямоточного основного потока, то есть образуется противонаправленный основному внутренний поток. Более тяжелая вода движется вдоль наружной стенки и отводится через боковой выход.In accordance with the method, a stream of contaminated water with an oil concentration of 0 to 10,000 ppm is fed into the involute channels and spun into a vortex stream rotating at a speed of 30,000 rpm. At the same time, due to centrifugal forces - more than 1000 g - flow separation is ensured. Lighter oil is drawn into the vortex flow into the low pressure zone. As you move away from the swirling zone, the pressure along the axis increases and conditions are created for the reverse flow of the separated oil to occur by blocking the direct-flow main flow, i.e., an internal directional flow opposite to the main flow is formed. Heavier water moves along the outer wall and is discharged through a side outlet.

Устройство для осуществления способа представляет собой гидроциклон с эвольвентным впуском, обеспечивающим завихрение потока загрязненной жидкости, подаваемой в циклон по трубопроводу. Корпус циклона снабжен радиальным каналом вывода нефти из центральной зоны в отводящий трубопровод и каналом отвода очищенной воды.The device for implementing the method is a hydrocyclone with an involute inlet, providing a swirl of the flow of contaminated liquid supplied to the cyclone through the pipeline. The cyclone body is equipped with a radial channel for oil output from the central zone to the discharge pipe and a channel for the removal of purified water.

Указанные способ и устройство используют единственный физический принцип действия - центробежное разделение разных фракций, обеспечивают осуществление непрерывного процесса в стабильном режиме. Система Vortoil может содержать множество параллельно включенных устройств, что позволяет обеспечить возможность обработки любых объемов загрязненной среды. Однако система Vortoil может использоваться только для очистки двухфазных жидкостных потоков типа нефть - вода.The indicated method and device use a single physical principle of operation - centrifugal separation of different fractions, ensure the implementation of a continuous process in a stable mode. The Vortoil system can contain many devices connected in parallel, which makes it possible to handle any amount of contaminated media. However, the Vortoil system can only be used to clean two-phase fluid flows of oil-water type.

Таким образом, недостатком данного способа является низкая эффективность очистки многофазных жидкостных смесей.Thus, the disadvantage of this method is the low cleaning efficiency of multiphase liquid mixtures.

Недостатком устройства являются большие энергетические потери при сепарации, связанные с необходимостью подачи жидкостной смеси в эвольвентный канал под большим давлением, равным 40 кг/см2, большие габариты, вес и стоимость установки. Для обеспечения производительности около 700 м3/час потребуется блок из 37 секций сепараторов.The disadvantage of this device is the large energy loss during separation associated with the need to feed the liquid mixture into the involute channel under high pressure equal to 40 kg / cm 2 , large dimensions, weight and installation cost. To ensure a capacity of about 700 m 3 / h, a block of 37 separator sections will be required.

Кроме того, система Vortoil обеспечивает очистку с остаточной концентрацией не менее 40 мг/л, тогда как национальные правила многих стран предусматривают сброс очищенной воды в море с остаточной концентрацией не выше 5 мг/л. Еще более жесткие требования к воде, сбрасываемой во внутренние рыбохозяйственные водоемы (до 0, 05 мг/л).In addition, the Vortoil system provides purification with a residual concentration of at least 40 mg / l, while the national regulations of many countries provide for the discharge of treated water into the sea with a residual concentration of not more than 5 mg / l. Even more stringent requirements for water discharged into inland fisheries (up to 0.05 mg / l).

Указанная система не обеспечивает такой степени очистки.The specified system does not provide such a degree of purification.

Известен выбранный в качестве прототипа способ разделения многофазных нефтесодержащих систем в химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности, который предусматривает создание тангенциального вихревого потока подаваемой под давлением очищаемой среды, последующее центробежное разделение сред с удалением за счет создания отрицательного градиента давления легких фракций по оси гидроциклона в направлении, обратном поступательному перемещению очищаемой среды, и выведением более тяжелых по отношению к несущей среде фракций в обратном направлении (см. патент №2211095, приоритет от 08.11.2001, опубликован 27.08.2003).A known method of separating multiphase oil-containing systems in the chemical, oil refining and oil industries, selected as a prototype, involves the creation of a tangential vortex flow of a cleaned medium supplied under pressure, subsequent centrifugal separation of the media with removal by creating a negative pressure gradient of light fractions along the axis of the hydrocyclone in the direction reverse translational movement of the cleaned medium, and the removal of more severe in relation to the carrier medium s in the opposite direction (See. Patent №2211095, priority of 08.11.2001, published 27.08.2003).

В качестве прототипа устройства выбран гидроциклон, обеспечивающий выполнение вышеописанного способа. Указанный гидроциклон содержит корпус, узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода загрязненной жидкости, выполненный в виде тангенциально расположенного входного патрубка, трубопровод удаления загрязнений и трубопровод очищенной жидкости, установленные коаксиально корпусу с противоположных сторон. В выходном конце корпуса установлено спрямляющее (раскручивающее) устройство, выполненное в виде крыльчатки, наружный диаметр которой меньше или равен внутреннему диаметру корпуса, а наклон входных кромок лопастей совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы, при этом выходные кромки лопастей направлены по осевым плоскостям корпуса (см. патент №2211095, приоритет от 08.11.2001, опубликован 27.08.2003).As a prototype of the device, a hydrocyclone is selected, which ensures the implementation of the above method. The specified hydrocyclone contains a housing, a unit for creating a vortex flow supplied to the housing from the pipeline of contaminated liquid, made in the form of a tangentially located inlet pipe, a pipeline for removing contaminants and a pipeline of purified liquid mounted coaxially to the housing from opposite sides. At the output end of the casing, a straightening (spinning) device is installed, made in the form of an impeller, the outer diameter of which is less than or equal to the inner diameter of the casing, and the slope of the input edges of the blades coincides with the slope of the trajectory of the heavy phase, while the output edges of the blades are directed along the axial planes of the casing ( see patent No. 2211095, priority of 11/08/2001, published on 08/27/2003).

Недостатками способа и устройства являются большие энергетические потери при сепарации, связанные с необходимостью подачи жидкостной смеси в эвольвентный канал 4 под большим давлением, равным 40 кг/см2, большие габариты, вес и стоимость установки.The disadvantages of the method and device are the large energy losses during separation associated with the need to supply the liquid mixture to the involute channel 4 under high pressure equal to 40 kg / cm 2 , large dimensions, weight and installation cost.

Кроме того, они, так же как и описанные выше аналоги, характеризуются недостаточным уровнем очистки.In addition, they, like the analogues described above, are characterized by an insufficient level of purification.

Наличие раскручивающего устройства в виде крыльчатки, перегораживающей осевой поток и установленной на расстоянии, равном нескольким диаметрам корпуса, обеспечивает возможность разделения среды «жидкость - газ». Но при разделении смеси «жидкость - жидкость» наличие такой преграды на пути вихревого потока приводит к разрушению этого потока и уносу загрязнений вместе с выходящей из гидроциклона очищенной средой, что не позволяет обеспечить качественного разделения сред.The presence of a spinning device in the form of an impeller, blocking the axial flow and installed at a distance equal to several body diameters, provides the possibility of separating the liquid-gas medium. But in the separation of the liquid – liquid mixture, the presence of such an obstacle in the path of the vortex flow leads to the destruction of this flow and entrainment of contaminants together with the cleaned medium leaving the hydrocyclone, which does not allow ensuring high-quality separation of the media.

Задачей предложенных способа и устройства является обеспечение возможности высокоэффективной очистки многофазных жидкостных смесей при уменьшении энергетических затрат, габаритов, веса и стоимости.The objective of the proposed method and device is to enable highly efficient cleaning of multiphase liquid mixtures while reducing energy costs, dimensions, weight and cost.

Для решения указанной задачи в способе разделения многофазных сред, преимущественно «жидкость+жидкость+газ+взвешенные вещества и/или механические примеси», включающем создание вихревого потока подаваемой под давлением очищаемой среды, последующее центробежное разделение сред с удалением легких фракций за счет создания отрицательного градиента давления легких фракций по оси центробежного сепаратора в направлении, обратном поступательному перемещению очищаемой среды, и прямоточным выведением более тяжелых по отношению к несущей среде фракций, согласно изобретению, первоначально образуют поток смеси со значением числа Рейнольдса (Re) не ниже 105 по несущей среде и производят многостадийное разделение смеси с созданием на каждой стадии вихревого потока в прямоточном линейном трубопроводе и последовательным центробежным разделением сред, преимущественно в порядке по убыванию плотностей разделяемых сред, при этом на первой стадии разделения сред «жидкость+газ» вихревой поток образуют длиной 2-10 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком газовую фракцию, затем осуществляют принудительное выпрямление и торможение вихревого потока с образованием в приосевой части потока свободного канала; на стадии разделения сред «жидкость+жидкость» вихревой поток образуют длиной 80-100 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком легкие фракции, затем осуществляют торможение потока, при этом на стадии разделения смеси «жидкость+жидкость» за 3...5 секунд до создания вихревого потока при концентрации в воде масляной фракции более 50 мг/л вводят соответствующий деэмульгатор, а при концентрации менее 50 мг/л вводят электролит; на стадии разделения равноплотных сред за 3-5 секунд до создания вихревого потока вводят сорбент, плотностью большей, чем удаляемая среда, а на стадии разделения разноплотных сред взвешенные вещества (механические примеси) удаляют прямотоком через кольцевую щель камеры сепарации, при этом кратность многостадийного разделения смеси осуществляют до требуемых значений параметров каждой среды.To solve this problem in the method of separation of multiphase media, mainly “liquid + liquid + gas + suspended solids and / or mechanical impurities”, including the creation of a vortex flow supplied under pressure of the cleaned medium, the subsequent centrifugal separation of the media with the removal of light fractions due to the creation of a negative gradient the pressure of light fractions along the axis of the centrifugal separator in the direction opposite to the translational movement of the medium to be cleaned, and the direct-flow removal of heavier relative to the bearing medium de fractions according to the invention, initially form a mixture flow with Reynolds number (Re) is not lower than 10 5 and the carrier medium and produce a multi-stage separation of a mixture with the creation in each step of the vortex flow in cocurrent linear conduit and consistent centrifugal separation media, preferably in the order of the density of the separated media decreases, while in the first stage of the liquid + gas separation of the media, the vortex flow forms a length of 2-10 diameters of the separation chamber and the gas fraction is removed countercurrently, then carry out forced rectification and braking of the vortex flow with the formation of a free channel in the axial part of the flow; at the stage of liquid-liquid separation, the vortex stream forms a length of 80-100 diameters of the separation chamber and light fractions are removed by countercurrent flow, then the flow is decelerated, while at the stage of separation of the liquid + liquid mixture 3 ... 5 seconds before creation a vortex flow at an oil fraction concentration in water of more than 50 mg / l, an appropriate demulsifier is introduced, and at a concentration of less than 50 mg / l, an electrolyte is introduced; at the stage of separation of equal-density media, 3-5 seconds before the creation of the vortex flow, a sorbent is introduced, with a density higher than the medium to be removed, and at the stage of separation of different-density media, suspended solids (mechanical impurities) are removed directly through the annular slit of the separation chamber, while the multiplicity of multi-stage separation of the mixture carry out to the required values of the parameters of each environment.

На стадии разделения смеси «жидкость+механические примеси» с содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ) за 3...5 секунд до создания вихревого потока может быть введен электролит.At the stage of separation of the mixture "liquid + mechanical impurities" with the content of surface-active substances (surfactants) 3 ... 5 seconds before the creation of the vortex flow can be introduced electrolyte.

В качестве электролита может быть использован 5-7%-ый раствор сернокислого железа или 5-7%-ый раствор сернокислого алюминия или 5-7%-ый раствор сернокислого цинка.As an electrolyte, a 5-7% solution of iron sulfate or a 5-7% solution of aluminum sulfate or a 5-7% solution of zinc sulfate can be used.

В качестве сорбента можно вводить раствор извести в концентрации до 5% мас, при этом доза раствора должна составлять 50-300 мг/л.As a sorbent, you can enter a solution of lime in a concentration of up to 5% wt, while the dose of the solution should be 50-300 mg / L.

Для решения указанной задачи в устройстве для разделения многофазных сред, включающем корпус, узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода загрязненной жидкости, трубопровод удаления более легкой фазы и трубопровод очищенной жидкости, согласно изобретению, узел создания вихревого потока выполнен в виде неподвижно установленного в корпусе полого центрального тела с закручивающими лопастями, жестко связанными со стенками корпуса, а полость центрального тела, направленная открытым концом в сторону подачи смеси, связана с трубопроводом удаления более легкой фазы, при этом корпус связан с камерой сепарации, выполненной в виде трубы.To solve this problem, in a device for separating multiphase media, comprising a housing, a unit for creating a vortex flow supplied to the housing from a contaminated liquid pipeline, a pipeline for removing a lighter phase and a pipeline for purified liquid, according to the invention, the unit for creating a vortex flow is made in the form of a stationary mounted in the housing hollow central body with twisting blades rigidly connected to the walls of the body, and the cavity of the central body, directed by the open end towards the supply of the mixture, It is connected with a pipeline for removing the lighter phase, while the housing is connected to a separation chamber made in the form of a pipe.

Проекция закручивающих лопастей на плоскость, перпендикулярную оси потока, может перекрывать, по крайней мере, сечение канала в зоне узла создания вихревого потока.The projection of the swirling blades on a plane perpendicular to the axis of the flow can overlap at least the cross-section of the channel in the area of the eddy flow generating unit.

Полость центрального тела узла создания вихревого потока может быть связана с трубопроводом удаления загрязнений посредством радиальных каналов.The cavity of the Central body of the node creating a vortex flow may be associated with the pipeline to remove contaminants through radial channels.

Полость центрального тела узла создания вихревого потока может быть связана с трубопроводом удаления загрязнений посредством осевого трубчатого канала.The cavity of the Central body of the node creating a vortex flow may be associated with the pipeline to remove contaminants through an axial tubular channel.

В случае разделения сжимаемой среды (жидкость - газ) за узлом создания вихревого потока на расстоянии длиной 2-10 диаметров камеры сепарации перед диффузором размещается узел принудительного выпрямления потока очищенной жидкости, выполненный в виде неподвижных, связанных со стенками трубопровода лопаток, направление изгиба которых противоположно лопаткам узла создания вихревого потока, при этом в приосевой зоне между лопастями образован свободный канал.In the case of separation of a compressible medium (liquid - gas), a node for the forced rectification of the purified liquid flow is arranged in front of the diffuser to create a vortex flow at a distance of 2-10 diameters of the separation chamber, made in the form of fixed blades connected to the walls of the pipeline, the direction of bending of which is opposite to the blades node creating a vortex flow, while in the axial zone between the blades a free channel is formed.

В случае разделения разноплотных сред (жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси) за узлом создания вихревого потока на расстоянии 0,5-5,0 диаметра камеры сепарации размещается узел удаления более тяжелой фазы, выполненный в виде коллектора с кольцевой щелью, образованной между проточным каналом камеры сепарации и трубопроводом очищенной жидкости.In the case of separation of different-density media (liquid - suspended solids or mechanical impurities), a unit for removing a heavier phase, made in the form of a collector with an annular gap formed between the flow channel, is placed behind the vortex flow creating unit at a distance of 0.5-5.0 of the separation chamber diameter separation chamber and piping of purified liquid.

В случае разделения несжимаемых сред (жидкость - жидкость) длина камеры сепарации составляет 80-100 ее диаметров.In the case of separation of incompressible media (liquid - liquid), the length of the separation chamber is 80-100 of its diameters.

В случае многостадийного разделения за камерой сепарации может быть размещен диффузор.In the case of multi-stage separation, a diffuser can be placed behind the separation chamber.

Проведенные патентные исследования показали, что заявляемые объекты соответствуют критериям охраноспособности изобретений "новизна" и "изобретательский уровень".Conducted patent studies have shown that the claimed objects meet the eligibility criteria of inventions "novelty" and "inventive step".

Заявляемые способы и устройства для их осуществления могут быть реализованы промышленным путем, следовательно, соответствуют критерию «промышленная применимость».The inventive methods and devices for their implementation can be implemented industrially, therefore, meet the criterion of "industrial applicability".

Сущность заявляемых технических решений поясняется чертежами и схемами, где представлены:The essence of the claimed technical solutions is illustrated by drawings and diagrams, which show:

на фиг.1 - устройство для разделения многофазных сред, преимущественно газожидкостной смеси;figure 1 - a device for the separation of multiphase media, mainly gas-liquid mixtures;

на фиг.2 - схема потока в устройстве для разделения многофазных сред, преимущественно газожидкостной смеси;figure 2 - flow diagram in a device for the separation of multiphase media, mainly gas-liquid mixture;

на фиг.3 - вариант выполнения устройства для разделения многофазных сред, преимущественно смеси «жидкость - жидкость»;figure 3 is an embodiment of a device for the separation of multiphase media, mainly a mixture of "liquid - liquid";

на фиг.4 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной двум диаметрам камеры сепарации;figure 4 is a graph of the dependence of the efficiency of gas extraction from a gas-liquid mixture from the volumetric gas content with the length of the separation chamber equal to two diameters of the separation chamber;

на фиг.5 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной 3,8 диаметрам камеры сепарации;figure 5 is a graph of the dependence of the efficiency of gas extraction from a gas-liquid mixture from the volumetric gas content with a length of the separation chamber equal to 3.8 diameters of the separation chamber;

на фиг.6 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной 6,8 диаметрам камеры сепарации;figure 6 is a graph of the dependence of the efficiency of gas extraction from a gas-liquid mixture from the volumetric gas content with a length of the separation chamber equal to 6.8 diameters of the separation chamber;

на фиг.7 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной 8,6 диаметрам камеры сепарации;7 is a graph of the dependence of the efficiency of gas extraction from a gas-liquid mixture from the volumetric gas content with a separation chamber length equal to 8.6 diameters of the separation chamber;

на фиг.8 - вариант выполнения устройства для разделения разноплотных сред, преимущественно «жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси».on Fig - an embodiment of a device for the separation of different-density media, mainly "liquid - suspended solids or mechanical impurities".

Для более точного понимания сущности заявляемых способов вначале рассмотрим предлагаемые конструкции устройств для разделения многофазных сред.For a more accurate understanding of the essence of the claimed methods, we first consider the proposed device designs for the separation of multiphase media.

Устройство (фиг.1), выполненное в виде прямоточного линейного трубопровода, включает корпус 1, внутри которого неподвижно установлен узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода загрязненной жидкости. Указанный узел выполнен в виде полого центрального тела 2, на наружной поверхности которого закреплены полые закручивающие лопасти 3, жестко связанные со стенками корпуса 1. Проекция закручивающих лопастей на плоскость, перпендикулярную оси потока, может закрывать, по крайней мере, сечение канала в зоне узла создания вихревого потока.The device (figure 1), made in the form of a straight-through linear pipeline, includes a housing 1, inside which a unit for creating a vortex flow supplied to the housing from the pipeline of contaminated liquid is fixedly installed. The specified node is made in the form of a hollow central body 2, on the outer surface of which hollow twisting blades 3 are fixed, rigidly connected with the walls of the housing 1. The projection of the twisting blades on a plane perpendicular to the axis of the flow can close at least the channel section in the zone of the creation node swirl flow.

Внутренняя полость центрального тела 2, направленная открытым концом в сторону подачи смеси, связана с трубопроводом 4 удаления более легкой фазы. Связь может быть осуществлена посредством радиальных каналов (фиг.1, 2) или посредством осевого трубчатого канала (фиг.3). Корпус 1 связан с камерой сепарации 5, выполненной в форме трубы соответствующей длины. Выходная часть камеры сепарации может быть снабжена диффузором 6.The inner cavity of the Central body 2, directed by the open end towards the supply of the mixture, is connected with the pipe 4 removal of the lighter phase. Communication can be carried out by means of radial channels (Figs. 1, 2) or by means of an axial tubular channel (Fig. 3). The housing 1 is connected with the separation chamber 5, made in the form of a pipe of appropriate length. The output of the separation chamber may be provided with a diffuser 6.

В случае разделения сжимаемой среды (жидкость - газ) за узлом создания вихревого потока на расстоянии длиной 2-10 диаметров камеры сепарации 5 перед диффузором 6 размещается узел принудительного выпрямления потока очищенной жидкости, выполненный в виде неподвижных, связанных со стенками трубопровода лопастей 7, направление изгиба которых противоположно лопастям 3 узла создания вихревого потока. При этом в приосевой зоне между лопастями образован свободный канал «А» (фиг.1).In the case of separation of a compressible medium (liquid - gas), a node for creating a straightened flow of purified liquid in the form of stationary blades connected with the walls of the pipeline 7 is placed in front of the diffuser 6 at a distance of 2-10 diameters of the separation chamber 5, the bending direction which is opposite to the blades 3 of the node creating a vortex flow. Moreover, in the axial zone between the blades formed a free channel "A" (Fig.1).

В случае разделения разноплотных сред (жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси) за узлом создания вихревого потока на расстоянии 0,5-5,0 диаметра камеры сепарации 5 размещается узел удаления более тяжелой фазы, выполненный в виде коллектора 8 с кольцевой щелью 9, образованной между проточным каналом камеры сепарации 5 и трубопроводом очищенной жидкости 10 (см. фиг.8).In the case of separation of different-density media (liquid - suspended solids or mechanical impurities), a node for removing a heavier phase, made in the form of a collector 8 with an annular gap 9 formed between the flow channel of the separation chamber 5 and the pipeline of the purified liquid 10 (see Fig. 8).

В случае разделения среды «жидкость - жидкость» длина камеры сепарации составляет 80-100 ее диаметров.In the case of separation of the liquid-liquid medium, the length of the separation chamber is 80-100 of its diameters.

Устройство может включать один из описанных выше блоков разделения (камера 1, центральное полое тело 2 с лопастями 3, камера сепарации и трубопроводы), а может содержать два и более последовательно размещенных блоков, например блок, представленный на фйг.1, обеспечивающий разделение смеси «жидкость - газ», затем блок, представленный на фиг.8, обеспечивающий разделение смеси «жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси», и затем блок, представленный на фиг.3, обеспечивающий разделение смеси «жидкость - жидкость», то есть в порядке по убыванию плотностей разделяемых сред.The device may include one of the separation units described above (chamber 1, central hollow body 2 with blades 3, separation chamber and pipelines), and may contain two or more consecutively placed blocks, for example, the block shown in FIG. 1, providing for separation of the mixture liquid - gas ", then the block shown in Fig. 8, providing separation of the mixture" liquid - suspended solids or mechanical impurities ", and then the block presented on Fig. 3, providing separation of the mixture" liquid - liquid ", that is, in order P on a decrease in the densities of shared media.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

В корпус 1 под давлением подается разделяемая среда. Поток среды прямоточный. Обтекая центральное тело 2 с лопастями 3, поток среды закручивается, при этом происходит центробежное разделение сред. Более тяжелая фаза отбрасывается к периферии камеры сепарации 5, а более легкая фаза собирается в приосевой зоне потока. Таким образом, обеспечивается создание отрицательного градиента давления легких фракций по оси центробежного сепаратора.Shared medium is supplied to housing 1 under pressure. Direct-flow medium flow. Flowing around the central body 2 with the blades 3, the medium flow swirls, and centrifugal separation of the media occurs. The heavier phase is discarded to the periphery of the separation chamber 5, and the lighter phase is collected in the axial flow zone. This ensures the creation of a negative pressure gradient of light fractions along the axis of the centrifugal separator.

Более тяжелая фаза прямотоком перемещается по камере сепарации, а более легкая фаза противотоком удаляется в трубопровод.4. Эта стадия разделения эффективно работает при среде «жидкость - газ» и «жидкость - жидкость».The heavier phase flows directly through the separation chamber, while the lighter phase is countercurrently removed into the pipeline. 4. This separation stage is effective in the liquid-gas and liquid-liquid environments.

Для увеличения градиента давления очищенная среда может принудительно «тормозиться», например, за счет использования диффузора. При разделении среды «жидкость - газ» можно производить спрямление потока, выходящего из камеры сепарации 5, например за счет использования неподвижных лопастей 7, что тоже обеспечивает увеличение градиента давления.To increase the pressure gradient, the cleaned medium can be forcedly "braked", for example, through the use of a diffuser. When separating the liquid-gas medium, it is possible to straighten the flow exiting the separation chamber 5, for example, by using fixed blades 7, which also provides an increase in the pressure gradient.

Способ характеризуется также тем, что на стадии разделения смеси «жидкость+жидкость» за 3...5 секунд до создания вихревого потока при концентрации в воде масляной фракции более 50 мг/л вводят соответствующий деэмульгатор. Это обеспечивает разрушение оболочки ПАВ капель нефти.The method is also characterized by the fact that at the stage of separation of the mixture "liquid + liquid" for 3 ... 5 seconds before creating a vortex flow when the concentration in the water of the oil fraction of more than 50 mg / l, the corresponding demulsifier is introduced. This ensures the destruction of the shell surfactant drops of oil.

Если концентрация в воде масляной фракций менее 50 мг/л, то вводят электролит. Электролит обеспечивает повышенную подвижность частиц, что ведет к столкновению и коагуляции.If the concentration in the water of the oil fractions is less than 50 mg / l, an electrolyte is introduced. The electrolyte provides increased mobility of particles, which leads to collision and coagulation.

На стадии разделения равноплотных сред за 3-5 секунд до создания вихревого потока вводят сорбент плотностью большей, чем удаляемая средаAt the stage of separation of equal-density media, 3-5 seconds before the creation of the vortex flow, a sorbent is introduced with a density higher than the medium to be removed

Таким образом, указанные способ и устройство могут эффективно осуществлять разделение разнообразных многофазных сред.Thus, these method and device can effectively carry out the separation of a variety of multiphase media.

При разделении сжимаемой среды, например газожидкостной смеси, разделение производят в центробежном сепараторе, принципиальная схема которого приведена на фиг.1.When separating a compressible medium, for example a gas-liquid mixture, the separation is carried out in a centrifugal separator, a schematic diagram of which is shown in figure 1.

Важнейшей особенностью работы данного сепаратора является образование вдоль оси зоны возвратного течения отсепарированной более легкой фазы (газа), при этом жидкость будет удаляться от полого тела 2 с лопастями 3, только по периферии камеры сепарации 3, см. фиг.2, где для простоты показаны линии тока составляющих фаз смеси без учета окружной скорости.The most important feature of this separator is the formation along the axis of the zone of the return flow of the separated lighter phase (gas), while the liquid will be removed from the hollow body 2 with blades 3, only along the periphery of the separation chamber 3, see figure 2, where for simplicity are shown streamlines of the constituent phases of the mixture without regard to peripheral speed.

В сепараторе без узла принудительного выпрямления потока (спрямляющего аппарата), используемого для разделения несжимаемой смеси, причина возникновения возвратного течения состоит в постепенном, по мере удаления от полого тела с лопастями, затухании вращательного движения вследствие трения вращающейся среды о стенки трубы. Градиент давления по радиусу по мере удаления уменьшается как в силу вязкого трения, так и в силу замедления потока по мере повышения плотности смеси. Поэтому в приосевой зоне камеры сепарации создают осевой градиент давления, направленный от закручивающих лопастей, а движение отсепарированной менее плотной среды, определяемое величиной этого градиента направлено к узлу создания вихревого потока (полому телу с лопастями), через отводные каналы которого отсепарированная фаза и удаляется. Зона вторичных течений может иметь значительную протяженность. Так, результаты испытаний заявляемого объекта, при которых узел создания вихревого потока был расположен в прозрачной цилиндрической трубе, показали, что отсепарированная более легкая фаза смеси «жидкость-жидкость» распространяется на длину 80-100 диаметров камеры сепарации (dк.с.) при Re≥105.In a separator without a forced flow straightening unit (straightener) used to separate an incompressible mixture, the cause of the return flow is the gradual, as the distance from the hollow body with the blades, damping of the rotational motion due to friction of the rotating medium on the pipe wall. The pressure gradient along the radius decreases with distance, both due to viscous friction and due to deceleration of the flow as the density of the mixture increases. Therefore, in the near-axial zone of the separation chamber, an axial pressure gradient is created, directed from the twisting blades, and the movement of the separated less dense medium, determined by the magnitude of this gradient, is directed to the eddy flow creating unit (hollow body with blades), through which the separated phase is removed through the outlet channels. The zone of secondary currents can have a considerable extent. So, the test results of the claimed object, in which the node creating the vortex flow was located in a transparent cylindrical pipe, showed that the separated lighter phase of the liquid-liquid mixture extends to a length of 80-100 diameters of the separation chamber (d c.s. ) at Re≥10 5 .

Уменьшение зоны возвратного течения (длины камеры сепарации) отсепарированной сжимаемой фазы (газа) в газожидкостной смеси достигают за счет искусственного повышения давления с помощью узла принудительного выпрямления потока. Этот узел состоит из профилированных лопастей, образующие которых радиальны в сечениях, перпендикулярных к оси камеры сепарации. Между лопастями по оси трубы образован кольцевой проход «А». Установка такого узла позволяет сократить длину камеры сепарации (lк.с.) до величины нескольких диаметров трубы при полном отборе газа (100% эффективности), см. фиг. 4, 5, 6, 7.The reduction of the return flow zone (separation chamber length) of the separated compressible phase (gas) in the gas-liquid mixture is achieved by artificially increasing the pressure using the forced flow straightening unit. This assembly consists of profiled blades, the generators of which are radial in sections perpendicular to the axis of the separation chamber. An annular passage “A” is formed between the blades along the pipe axis. The installation of such a unit makes it possible to reduce the length of the separation chamber (l c.s. ) to several pipe diameters with full gas extraction (100% efficiency), see FIG. 4, 5, 6, 7.

С целью снижения гидравлического сопротивления, повышения надежности и эффективности работы сепаратора, отводной канал удаляемой менее плотной фазы выполняют в виде трубки, проложенной через центральное тело и выведенной за корпус входной (подающей) трубы (см. фиг.3).In order to reduce hydraulic resistance, increase the reliability and efficiency of the separator, the outlet channel of the removed less dense phase is performed in the form of a tube laid through the central body and brought out of the input (supply) pipe body (see figure 3).

Очистку жидкостного потока от находящихся в нем разноплотных и равноплотных частиц производят с помощью узла удаления тяжелой фазы (см. фиг.8).The liquid stream is cleaned from the particles of different density and equal density located in it using the heavy phase removal unit (see Fig. 8).

Отсепарированная более тяжелая фаза (взвешенные частицы и механические примеси), смещенная к периферии трубы, движется прямотоком. На ее пути на расстоянии 0,5-5,0 dк.c. от среза узла создания вихревого потока образована кольцевая щель, через которую более тяжелая фаза попадает в коллектор 8 и затем удаляется в канализацию или в сборную емкость и т.п. Коллектор 8 соединен с трубами разного диаметра, за счет чего и образована щель.The separated heavier phase (suspended particles and mechanical impurities), displaced to the periphery of the pipe, moves forward flow. On her way at a distance of 0.5-5.0 d c.c. an annular gap is formed from a cut of the vortex flow creation unit, through which the heavier phase enters the collector 8 and then is removed to the sewer or to the collection tank, etc. The collector 8 is connected to pipes of different diameters, due to which a gap is formed.

Для разделения равноплотных взвешенных веществ, например бытовых сточных вод, производят утяжеление взвешенных частиц вводом в основной поток раствора СаО (известковое молоко), который сорбируется на частицы, утяжеляет их и тем самым позволяет эффективно отделить их от основного потока в центробежном поле и удалить из основного потока в узле удаления тяжелой фазы.To separate equal-dense suspended solids, for example, domestic wastewater, the suspended particles are weighted by introducing a CaO solution (milk of lime) into the main stream, which is sorbed onto the particles, makes them heavier and thereby allows them to be effectively separated from the main stream in a centrifugal field and removed from the main flow in the site of removal of the heavy phase.

В модели системы, состоящей из двух индивидуальных веществ и одного поверхностно-активного вещества, ПАВ всегда является фактором эмульгирования. На практике система включает в себя сложные фазы:In a model of a system consisting of two individual substances and one surfactant, a surfactant is always an emulsification factor. In practice, the system includes complex phases:

- нефть, пластовая вода, ПАВ, механические примеси;- oil, produced water, surfactants, mechanical impurities;

- бытовые стоки - вода, ПАВ, нефтепродукты, взвешенные вещества, механические примеси, азотосодержащие примеси, фосфор и др.- domestic wastewater - water, surfactants, petroleum products, suspended solids, mechanical impurities, nitrogen-containing impurities, phosphorus, etc.

Химическое деэмульгирование - это вытеснение с поверхности частиц веществ другим типом с небольшой структурно-механической прочностью. Частицы с ослабленными поверхностными оболочками при столкновении легко коалесцируют или уплотняются в центробежном поле.Chemical demulsification is the displacement from the surface of particles of substances of another type with a small structural and mechanical strength. Particles with weakened surface shells in a collision easily coalesce or compact in a centrifugal field.

Данная обработка используется для очистки подтоварной воды с входной концентрацией нефти в воде десятки-сотни миллиграмм на литр.This treatment is used to purify produced water with an input concentration of oil in water of tens to hundreds of milligrams per liter.

Лучшие результаты мировой практики по очистке воды от нефтепродуктов при использовании в том числе химического деэмульгирования и других реагентов с центробежной сепарацией составляют до 20 мг/л.The best results of world practice in water purification from petroleum products when used including chemical demulsification and other centrifugal separation reagents are up to 20 mg / l.

Результаты промышленных испытаний по очистке подтоварной воды по заявляемому объекту составили 2-5 мг/л при норме 15 мг/л.The results of industrial tests for the treatment of produced water for the inventive facility amounted to 2-5 mg / l at a rate of 15 mg / l.

Глубокая очистка нефтесодержащих сточных вод при низкой входной концентрации нефти в воде (от единиц до нескольких десятков мг/л) для сброса их в рыбохозяйственные водоемы (норма 0,05 мг/л) требует значительных затрат - фильтрование, биологическая очистка и т.д.Deep purification of oily wastewater with a low input concentration of oil in water (from units to several tens of mg / l) to discharge them into fishery reservoirs (norm 0.05 mg / l) requires significant costs - filtering, biological treatment, etc.

Традиционная технология очистки сточных вод от нефтепродуктов с применением коагулянтов позволяет снизить концентрацию их с 2,0 мг/л до 1,5 мг/л, что не может быть приемлемым решением.The traditional technology of wastewater treatment from oil products using coagulants can reduce their concentration from 2.0 mg / l to 1.5 mg / l, which may not be an acceptable solution.

При подаче в поток эмульсии электролита (сернокислого железа, сернокислого алюминия, сернокислого цинка) происходит нейтрализация ПАВ, наличие которых и определяет силы взаимного отталкивания глобул нефти (воды, взвешенных частиц), имеющих электрическую природу.When an electrolyte (iron sulfate, aluminum sulfate, zinc sulfate) is fed into the emulsion stream, surfactants are neutralized, the presence of which determines the forces of mutual repulsion of oil globules (water, suspended particles), which are of an electrical nature.

Пример №1Example No. 1

Проведены стендовые испытания сепаратора по отделению газа из газожидкостной смеси. Методика испытаний состояла в определении эффективности отбора газа из потокаBench tests of the separator for the separation of gas from a gas-liquid mixture were carried out. The test method consisted in determining the efficiency of gas extraction from the stream

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где Vг.св. - объемный расход свободного газа на входе в сепаратор;where V St. - volumetric flow of free gas at the inlet to the separator;

Vг.от. - объемный расход отобранного газа.V from - volumetric flow rate of the sampled gas.

Экспериментальные точки наносились на плоскость параметров Ψ и β (здесь β - объемный расход смеси при разных длинах камеры сепарации lк.с.(см. фиг.4-7), где на фиг.4 lк.с.=2dк.c.; на фиг.5 lк.с.=3,8dк.c.; на фиг.6 lк.с.=6,8dк.с.; на фиг 7 lк.с.=8,6 dк.с.The experimental points were plotted on the plane of parameters Ψ and β (here β is the volumetric flow rate of the mixture at different lengths of the separation chamber lc.c. (see Figs. 4-7), where in Fig. 4 l.c. = 2d.c .; in Fig. 5 lk.s. = 3.8 dk.s.; in Fig.6 lk.s. = 6.8 dk.s .; in Fig. 7 lk.s. = 8.6 dk.s.

Как следует из результатов испытаний (см. фиг.4-7), с увеличением длины камеры сепарации зона по β при 100% удалении газа из жидкости увеличивается, при этом гидравлическое сопротивление сепаратора не превышает 0,1 кг/см2.As follows from the test results (see Fig.4-7), with increasing length of the separation chamber, the β zone increases with 100% removal of gas from the liquid, while the hydraulic resistance of the separator does not exceed 0.1 kg / cm 2 .

Пример №2Example No. 2

Проведены опытно-промышленные испытания заявляемых способа и устройства для очистки воды от нефтезагрязнений.Pilot tests of the inventive method and device for purifying water from oil pollution were carried out.

При расходах воды 25-35 м3/час, подаваемой в сепарационную систему из пруда-отстойника с добавлением коагулирующих агентов перед второй ступенью сепарации, получены следующие результаты:When the water flow rate of 25-35 m 3 / h, supplied to the separation system from the settling pond with the addition of coagulating agents before the second separation stage, the following results were obtained:

Концентрация загрязнений на входе в сепаратор, мг/лThe concentration of contaminants at the inlet to the separator, mg / l Концентрация загрязнений на выходе, мг/лThe concentration of pollution at the exit, mg / l Перепад давления на сепараторе, кг/см2 The pressure drop across the separator, kg / cm 2 I ступеньI stage II ступеньII stage I ступеньI stage II ступеньII stage 215215 16,016,0 0,050.05 0,10.1 0,10.1 300300 10,010.0 0,050.05 285285 2,562,56 ОтсутствиеLack of

Пример №3Example No. 3

Проведены опытно-промышленные испытания центробежного сепаратора для очистки попутной воды. Попутная вода (водонефтяная эмульсия) обрабатывалась деэмульгатором (вводился в трубопровод на входе станции) с дозой, определенной для данной смеси в лабораторных условиях, как это принято применять на практике.Pilot tests of a centrifugal separator for the treatment of associated water have been carried out. Associated water (water-oil emulsion) was treated with a demulsifier (introduced into the pipeline at the inlet of the station) with a dose determined for this mixture in laboratory conditions, as is usually used in practice.

Концентрация нефти на входе в сепаратор составляла от 98,8 мг/л до 526,3 мг/л.The oil concentration at the inlet to the separator ranged from 98.8 mg / L to 526.3 mg / L.

С помощью заявляемого объекта концентрация нефти в воде на выходе из сепаратора составила в среднем от 2 мг/л до 5 мг/л при норме 15 мг/л. При этом схема подготовки значительно упрощается.Using the inventive facility, the concentration of oil in water at the outlet of the separator averaged from 2 mg / l to 5 mg / l with a norm of 15 mg / l. Moreover, the training scheme is greatly simplified.

Пример №4Example No. 4

а) Эмульсия сырой нефти Шаимского месторождения Тюменской области при температуре 8°С, обработанная деэмульгатором Сепарол MF-41 с дозировкой 400 г/т, с последующим перемешиванием и отстоем в течение 3,5 часов показало, что содержание нефти в отстоянной воде С составилоa) The crude oil emulsion of the Shaim field of the Tyumen region at a temperature of 8 ° C, treated with the Separol MF-41 demulsifier with a dosage of 400 g / t, followed by stirring and settling for 3.5 hours showed that the oil content in the separated water C was

С=237 мг/лC = 237 mg / L

б) То же, что и по п. а) с выдержкой 20 часb) The same as in paragraph a) with an exposure of 20 hours

С=24 мг/лC = 24 mg / L

в) То же, что и по п. б) с последующей обработкой 7% раствором сернокислого алюминия в количестве 3 мл на 0,5 лc) The same as in paragraph b), followed by treatment with a 7% solution of aluminum sulfate in an amount of 3 ml per 0.5 l

С=6 мг/лC = 6 mg / L

Пример №5Example No. 5

а) Эмульсия сырой нефти Шаимского месторождения Тюменской области при температуре 28°С, обработанная деэмульгатором Акванокс МЛ3230 с дозировкой 8,0 г/т с последующим перемешиванием и отстоем в течение 1 часа показало, чтоa) The crude oil emulsion of the Shaim field of the Tyumen region at a temperature of 28 ° C, treated with the demulsifier Akvanoks ML3230 with a dosage of 8.0 g / t, followed by stirring and settling for 1 hour showed that

С=356,0 млC = 356.0 ml

б) То же, что и по п. а) с выдержкой 20 часb) The same as in paragraph a) with an exposure of 20 hours

С=36,0 мг/лC = 36.0 mg / L

в) То же, что и по п. б) с обработкой 7% раствором сернокислого алюминия в количестве 3 мл на 0,5 л пробыc) The same as in paragraph b) with treatment with 7% aluminum sulfate solution in the amount of 3 ml per 0.5 l of sample

С=5,2 мг/лC = 5.2 mg / L

г) То же, что и по п. в) с повторной обработкой раствором электролита в количестве 3 мл на 0,5 л пробы, что показалоd) The same as in item c) with repeated treatment with an electrolyte solution in an amount of 3 ml per 0.5 l of sample, which showed

С=0,05 мг/лC = 0.05 mg / L

Пример №5Example No. 5

Проведены опытно-промышленные испытания заявляемого объекта для очистки бытовых сточных вод.Pilot tests of the claimed facility for the treatment of domestic wastewater were carried out.

Цель настоящих испытаний состояла в оценке оптимальных эксплуатационных характеристик сепарационной системы с установлением эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных частиц.The purpose of these tests was to assess the optimal operational characteristics of the separation system with the establishment of the efficiency of wastewater treatment from oil products and suspended particles.

Результаты опытно-промышленных испытаний новых технологических приемов показали высокую эффективность сепарационной установки очистки сточных вод до отсутствия содержания нефтепродуктов (входная концентрация нефтепродуктов изменялась от 1,5 до 6,0 мг/л) по взвешенным веществам - при входной концентрации от 40 мг/л до 66,5 мг/л, выходная концентрация составила 3,2-11,4 мг/л при норме 31,0 мг/л. Такая реагентная обработка с использованием заявляемой системы очистки многофазной смеси позволила обеспечить 100% удаление нефтепродуктов, гуминовых веществ, фосфора и существенно снизить количество азотосодержащих примесей.The results of pilot tests of new technological methods have shown the high efficiency of the separation plant for wastewater treatment until there is no oil content (input concentration of oil products varied from 1.5 to 6.0 mg / l) for suspended solids - at an input concentration of 40 mg / l to 66.5 mg / l, the output concentration was 3.2-11.4 mg / l with a norm of 31.0 mg / l. Such a reagent treatment using the inventive multiphase mixture purification system made it possible to ensure 100% removal of oil products, humic substances, phosphorus and significantly reduce the amount of nitrogen-containing impurities.

В качестве реагентов были использованы электролит - сернокислый алюминий и известковое молоко, предназначенное для утяжеления взвешенных частиц (исходная плотность частиц 1,002 г/см3) и эффективного отделения в центробежном поле и удаления из потока.As reagents, we used an electrolyte - aluminum sulfate and milk of lime, designed to weight suspended particles (initial particle density 1.002 g / cm 3 ) and efficient separation in a centrifugal field and removal from the stream.

Концентрация исходных растворов соответственно 5%-7% по Al2SO4 и 4,8% по СаО. Доза сернокислого алюминия составила 15 мг/л, доза известкового молока составила 50 мг/л.The concentration of the initial solutions, respectively, 5% -7% for Al 2 SO 4 and 4.8% for CaO. The dose of aluminum sulfate was 15 mg / l, the dose of milk of lime was 50 mg / l.

Дозы реагентов для конкретной воды определяются на практике в лабораторных условиях и уточняются в промышленных условиях.Doses of reagents for a specific water are determined in practice in laboratory conditions and are specified in an industrial environment.

Время обработки воды электролитом и известковым молоком или время пребывания реагента в потоке жидкости τ, определяемое какThe time of water treatment with electrolyte and milk of lime or the residence time of the reagent in the fluid stream τ, defined as

Figure 00000003
Figure 00000003

где l - длина трубопровода от входа реагента до выхода загрязнений;where l is the length of the pipeline from the inlet of the reagent to the exit of pollution;

w - скорость потока жидкости,w is the fluid flow rate,

составило соответственно до 3 сек и до 3 сек.amounted to 3 seconds and up to 3 seconds, respectively.

Расход сброса воды с нефтепродуктами и взвешенными веществами составил не более 3% по отношению к общему расходу очищаемой воды.The discharge rate of water with oil products and suspended solids was not more than 3% in relation to the total consumption of purified water.

Пример №6Example No. 6

Эмульсию пластовой воды с взвешенными частицами дисперсностью 5-10 микрон и концентрацией их в воде 300 мг/л при температуре 18°С обрабатывают 7% раствором сернокислого железа с дозой 25 мг/л по Fe2О3 с последующим перемешиванием и отстоем в течение 1 часа. В результате было получено осветление воды.An emulsion of produced water with suspended particles with a dispersion of 5-10 microns and their concentration in water of 300 mg / l at a temperature of 18 ° C is treated with a 7% solution of iron sulfate with a dose of 25 mg / l of Fe 2 O 3 , followed by stirring and settling for 1 hours. As a result, water clarification was obtained.

Claims (10)

1. Способ разделения многофазных сред, преимущественно «жидкость+жидкость+газ+взвешенные вещества+механические примеси», включающий создание вихревого потока подаваемой под давлением многофазной среды, последующее центробежное разделение сред с удалением легких фракций за счет создания отрицательного градиента давления по оси центробежного сепаратора в направлении, обратном поступательному перемещению многофазной среды, и прямоточным выведением более тяжелых по отношению к несущей среде фракций, отличающийся тем, что первоначально образуют поток смеси со значением числа Рейнольдса не ниже 105 по несущей среде и производят многостадийное разделение смеси с созданием на каждой стадии вихревого потока в прямоточном линейном трубопроводе и последовательным центробежным разделением сред, преимущественно в порядке по убыванию плотностей разделяемых сред, при этом на первой стадии разделения сред «жидкость+газ» вихревой поток образуют длиной 2-10 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком газовую фракцию, затем осуществляют принудительное выпрямление и торможение вихревого потока с образованием в приосевой части потока свободного канала; на стадии разделения сред «жидкость+жидкость» вихревой поток образуют длиной 80-100 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком легкие фракции, затем осуществляют торможение потока, при этом на стадии разделения смеси «жидкость+жидкость» за 3-5 с до создания вихревого потока при концентрации в воде масляной фракции более 50 мг/л вводят соответствующий деэмульгатор, а при концентрации менее 50 мг/л - вводят электролит; на стадии разделения равноплотных сред за 3-5 с до создания вихревого потока вводят сорбент плотностью большей, чем удаляемая среда, а на стадии разделения разноплотных сред взвешенные вещества либо механические примеси удаляют прямотоком через кольцевую щель камеры сепарации, при этом кратность многостадийного разделения смеси осуществляют до требуемых значений параметров каждой среды.1. The method of separation of multiphase media, mainly "liquid + liquid + gas + suspended solids + solids", including the creation of a vortex flow supplied under pressure of a multiphase medium, the subsequent centrifugal separation of the media with the removal of light fractions due to the creation of a negative pressure gradient along the axis of the centrifugal separator in the direction opposite to the translational movement of the multiphase medium, and direct-flow removal of the heavier fractions relative to the carrier medium, characterized in that the initial о form a mixture stream with a Reynolds number value of at least 10 5 in the carrier medium and produce a multi-stage separation of the mixture with the creation of a vortex stream at each stage in a straight-through linear pipeline and sequential centrifugal separation of the media, mainly in the order of decreasing density of the separated media, while on the first stages of liquid + gas separation of the vortex flow form a length of 2-10 diameters of the separation chamber and remove the gas fraction in countercurrent flow, then force straightening and braking ix to form the vortex flow in the axial part of the free-flow channel; at the stage of liquid-liquid separation, the vortex stream forms a length of 80-100 diameters of the separation chamber and light fractions are removed by countercurrent, then the flow is decelerated, while at the stage of separation of the liquid + liquid mixture, 3-5 s before the creation of the vortex stream at a concentration of an oil fraction of more than 50 mg / l in water, an appropriate demulsifier is introduced, and at a concentration of less than 50 mg / l, an electrolyte is introduced; at the stage of separation of equal-density media 3-5 s before the creation of the vortex flow, a sorbent with a density higher than the medium to be removed is introduced, and at the stage of separation of different-density media, suspended solids or mechanical impurities are removed directly through the annular slit of the separation chamber, while the multiplicity of multi-stage separation of the mixture is the required parameter values of each environment. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии разделения смеси «жидкость+взвешенные вещества и/или механические примеси» с содержанием поверхностно-активных веществ за 3-5 с до создания вихревого потока вводят электролит.2. The method according to claim 1, characterized in that at the stage of separation of the mixture "liquid + suspended solids and / or solids" with the content of surface-active substances 3-5 seconds before the creation of the vortex stream, an electrolyte is introduced. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита вводят 5-7%-ный раствор сернокислого железа, или 5-7%-ный раствор сернокислого алюминия, или 7%-ный раствор сернокислого цинка.3. The method according to claim 1, characterized in that a 5-7% solution of iron sulfate, or a 5-7% solution of aluminum sulfate, or a 7% solution of zinc sulfate is introduced as an electrolyte. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента вводят раствор извести в концентрации до 5 мас.%, при этом доза раствора составляет 50-300 мг/л.4. The method according to claim 1, characterized in that the lime solution is added as a sorbent in a concentration of up to 5 wt.%, While the dose of the solution is 50-300 mg / L. 5. Устройство для разделения многофазных сред, включающее корпус, узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода многофазной среды, выполненный в виде неподвижно установленного в корпусе пустотелого центрального тела с закручивающими лопастями, жестко связанными со стенками корпуса, а полость центрального тела связана с трубопроводом удаления более легкой фазы, отличающееся тем, что закручивающие лопасти выполнены с обеспечением проекции на плоскость, перпендикулярную оси потока, перекрывающей сечение канала в зоне узла создания вихревого потока, при этом корпус связан с камерой сепарации, выполненной в виде трубы.5. A device for separating multiphase media, including a housing, a unit for creating a vortex flow supplied to the housing from a multiphase medium pipeline, made in the form of a hollow central body fixedly installed in the housing with twisting blades rigidly connected to the walls of the housing, and the cavity of the central body is connected to the pipeline removal of a lighter phase, characterized in that the twisting blades are designed to project onto a plane perpendicular to the axis of the flow, overlapping the cross section of the channel in e node creation of the vortex flow, the body is connected with the separation chamber formed as a tube. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что полость центрального тела узла создания вихревого потока связана с трубопроводом удаления более легкой фазы посредством осевого трубчатого канала.6. The device according to claim 5, characterized in that the cavity of the Central body of the node creating the vortex flow is connected to the pipeline for removing the lighter phase through the axial tubular channel. 7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае разделения сжимаемой среды «жидкость+газ» за узлом создания вихревого потока на расстоянии 2-10 диаметров камеры сепарации размещен узел принудительного выпрямления потока жидкости, выполненный в виде неподвижных, связанных со стенками трубопровода лопастей, направление изгиба которых противоположно направлению изгиба лопастей узла создания вихревого потока, при этом в приосевой зоне между лопастями узла выпрямления потока образован свободный канал.7. The device according to claim 5, characterized in that in the case of separation of the compressible medium "liquid + gas" behind the node creating a vortex flow at a distance of 2-10 diameters of the separation chamber is placed node forced rectification of the fluid flow, made in the form of fixed, connected with the walls a pipeline of blades, the direction of bending of which is opposite to the direction of bending of the blades of the vortex flow assembly, while a free channel is formed in the axial region between the blades of the flow straightening assembly. 8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае разделения разноплотных сред «жидкость+взвешенные вещества и/или механические примеси» за узлом создания вихревого потока на расстоянии 0,5-5,0 диаметра камеры сепарации размещен узел удаления более тяжелой фазы, выполненный в виде коллектора с кольцевой щелью, образованной между проточным каналом камеры сепарации и трубопроводом жидкости.8. The device according to claim 5, characterized in that in the case of separation of different density media "liquid + suspended solids and / or mechanical impurities" behind the site of the creation of the vortex flow at a distance of 0.5-5.0 diameter of the separation chamber is placed node removal heavier phase, made in the form of a collector with an annular gap formed between the flow channel of the separation chamber and the liquid pipe. 9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае разделения несжимаемых сред «жидкость+жидкость» длина камеры сепарации составляет 80-100 ее диаметров.9. The device according to claim 5, characterized in that in the case of separation of incompressible media "liquid + liquid" the length of the separation chamber is 80-100 of its diameters. 10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае многостадийного разделения за камерой сепарации размещен диффузор.10. The device according to claim 5, characterized in that in the case of multi-stage separation, a diffuser is placed behind the separation chamber.
RU2004131100/15A 2004-10-25 2004-10-25 Method of separation of multi-phase media and device for realization of this method RU2297267C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131100/15A RU2297267C2 (en) 2004-10-25 2004-10-25 Method of separation of multi-phase media and device for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131100/15A RU2297267C2 (en) 2004-10-25 2004-10-25 Method of separation of multi-phase media and device for realization of this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004131100A RU2004131100A (en) 2006-04-10
RU2297267C2 true RU2297267C2 (en) 2007-04-20

Family

ID=36458550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004131100/15A RU2297267C2 (en) 2004-10-25 2004-10-25 Method of separation of multi-phase media and device for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2297267C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457011C2 (en) * 2010-04-19 2012-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "НЕФТЕХИМ" Method of separating water flow with complex pollutions to kinds of pollution and device to this end
WO2013065032A2 (en) * 2011-11-03 2013-05-10 Приватное Акционерное Общество "Донецксталь" - Металлургический Завод" Method for extracting individual components from a gas mixture and device for the implementation thereof
RU2489193C1 (en) * 2012-03-30 2013-08-10 Закрытое акционерное общество Научно Техническая Компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" Gas-fluid mix separator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457011C2 (en) * 2010-04-19 2012-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "НЕФТЕХИМ" Method of separating water flow with complex pollutions to kinds of pollution and device to this end
WO2013065032A2 (en) * 2011-11-03 2013-05-10 Приватное Акционерное Общество "Донецксталь" - Металлургический Завод" Method for extracting individual components from a gas mixture and device for the implementation thereof
WO2013065032A3 (en) * 2011-11-03 2013-07-04 Приватное Акционерное Общество "Донецксталь" - Металлургический Завод" Method for extracting individual components from a gas mixture and device for the implementation thereof
RU2489193C1 (en) * 2012-03-30 2013-08-10 Закрытое акционерное общество Научно Техническая Компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" Gas-fluid mix separator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004131100A (en) 2006-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009210880B2 (en) Method and apparatus for separation of multiphase fluids, and applications thereof
AU612673B2 (en) Liquid separator
CA2705127C (en) Revolution vortex tube gas/liquids separator
CN101347687B (en) Device for generating oil-containing water with micro air bubble
CN112390420B (en) System and method suitable for treating complex produced liquid of offshore gas field
US5080792A (en) Apparatus and method for separating fluids
CN105498987B (en) Three-phase separation cyclone separator
CN104685154B (en) Multi-phase separation system
CN104001349B (en) For the microprocess separator that liquid-liquid diphase is separated
CN103922499A (en) Cyclone enhanced extraction method for heavy metal ions in waste water, and device thereof
US20110147302A1 (en) Oil/Water Separator
CN105688449A (en) Inner cone type variable cross-section spiral oil-water separator
CN109019913B (en) Oil field compact separation method for removing oil and suspended matters
RU2297267C2 (en) Method of separation of multi-phase media and device for realization of this method
CA2195267A1 (en) Hydrocyclone
CN113816460B (en) Self-overflow iterative separation cyclone and application thereof in separation of DNAs PLS in underground water
GB2457602A (en) Oil/water separator for use in drainage systems
CN211546178U (en) Multistage circulation flotation column and treatment system for oil-field chemical flooding oil-displacement produced water
RU2191618C2 (en) Method of separation of unstable dispersed systems and device for realization of this method
US20070262033A1 (en) Method and apparatus to enhance separation performance of a lean and low mean size dispersed phase from a continuous phase
US3616911A (en) A process for removing solid particles from a liquid
CN113023914A (en) Oil-water separation treatment system and treatment method for oil field chemical flooding oil displacement produced water
CN113025376A (en) Oil-water separation device and oil-water separation method
CN115477358B (en) Secondary separation device, multistage separator, separation system and separation method for oily sewage
JP4063616B2 (en) Method for separating or concentrating oil in oil-water mixed phase fluid

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20100810

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111026