RU2536143C2

RU2536143C2 - Separation of unstable emulsions and device to this end (versions)

Info

Publication number: RU2536143C2
Application number: RU2013106536/05A
Authority: RU
Inventors: Илья Юрьевич Портнов; Александр Владимирович Мильчаков; Анатолий Петрович Жарковский; Петр Анатольевич Петрушенков
Original assignee: Общество с Ограниченной Ответственностью "Электрол Продукт"
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-12-20
Also published as: RU2013106536A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed process comprises gravity separation with upward discharge of fractions rich in light components and downward discharge of heavy components. Note here that buffer set is introduced in separation vessel to decelerate the fluid inlet flow. Then, it is distributed uniformly over the separation vessel width. Then, thin-layer settler is introduced to intensify the separation into upper and lower plies of said light and heavy fluid fractions by settling in thin ply. To optimise hydrophobic separation of hydrocarbons and hydrophilic separation of water, interface between said light and heavy fractions are adjusted by appropriate adjusting device that varies heavy fraction discharge level subject to light fraction density-to-heavy fraction density ratio. Separation is executed at light fraction ply height making 0.3-0.5 of the separation vessel entire height. For discharge of mechanical impurities, device bottom is either pyramid-shaped for removal of said impurities by pump or boxes their collection and removal are fitted on the device flat bottom. In compliance with the first version, this device comprises gravity separator and separated product discharge assembly. Note here that separation vessel accommodates extra buffer vessel with slitted hole over the device entire width to allow fluid to flow therefrom and extra thin-ply settler composed of one or several sequential modules composed by V- or W-like plates. Discharge assembly comprises moving trough to vary heavy fraction separation height and different-height spacers to this end. For discharge of mechanical impurities, device bottom is shaped to pyramid to support the set of atomisers for wash-out of said impurities. In compliance with second version, separation vessel accommodates the system of staggered webs elevated by 150-200 mm above said bottom. Discharge assembly comprises moving trough to vary heavy fraction separation height and different-height spacers to this end. For discharge of mechanical impurities, separation vessel bottom is flat with hatches arranged sat its ends.

EFFECT: higher efficiency of separation.

4 cl, 1 ex, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области химической, металлургической и др. промышленности, в частности к технологическим процессам, связанным с разделением несмешивающихся жидкостей различной плотности: при металлообработке (очистке смазочно-охлаждающих жидкостей от избыточных масел), очистке ливневых стоков и др., а также может быть использовано для разделения воды и углеводородов в нефтедобыче, в технологиях утилизации нефтешламов и охраны окружающей среды.The invention relates to the field of chemical, metallurgical and other industries, in particular to technological processes associated with the separation of immiscible liquids of various densities: during metalworking (cleaning of cutting fluids from excess oils), cleaning of storm drains, etc., and can also be used for the separation of water and hydrocarbons in oil production, in technologies for the disposal of oil sludge and environmental protection.

Известен «Способ разделения двух жидкостей с различной плотностью» (А.С. №882549, МПК B01D 17/038, 1981 г.), включающий гравитационное разделение смеси с отводом части тяжелой жидкости, диспергирование легкой жидкости и пропускание диспергированной жидкости через сплошную фазу тяжелой жидкости, смесь жидкостей предварительно подвергают центробежному разделению и дополнительно диспергируют остатки тяжелой жидкости.The well-known "Method for the separation of two liquids with different densities" (AS No. 882549, IPC B01D 17/038, 1981), including gravitational separation of the mixture with the removal of part of a heavy liquid, dispersing a light liquid and passing a dispersed liquid through a continuous phase of a heavy liquids, a mixture of liquids is preliminarily subjected to centrifugal separation and the residues of a heavy liquid are additionally dispersed.

Известно «Устройство для разделения двух жидкостей с различной плотностью» (А.С. №882549, МПК B01D 17/038, 1981 г.), содержащее корпус с размещенным в нем диспергатором и патрубки для ввода и вывода потоков, оно снабжено цилиндро-коническим центробежным разделителем с тангенциальным вводом, при этом диспергатор размещен в верхней расширенной части разделителя.It is known "Device for separating two liquids with different densities" (AS No. 882549, IPC B01D 17/038, 1981), containing a housing with a dispersant placed in it and nozzles for input and output flows, it is equipped with a cylinder-conical centrifugal separator with tangential input, while the dispersant is placed in the upper expanded part of the separator.

Недостатками известного технического решения являются: сложность процесса, а именно ввод предварительно разделенных фаз, включая гравитационное разделение смеси с отводом части тяжелой жидкости, а затем также ввод предварительно разделенных фаз в слой тяжелого компонента, независимо от состава разделяемой эмульсии, необходимость создания в сепарационной емкости первоначального слоя тяжелого компонента такой высоты, чтобы узел ввода был погружен в этот слой, невысокая интенсивность гравитационного разделения.The disadvantages of the known technical solutions are: the complexity of the process, namely the introduction of pre-separated phases, including gravitational separation of the mixture with the removal of part of the heavy liquid, and then also the introduction of pre-separated phases in the layer of the heavy component, regardless of the composition of the separated emulsion, the need to create an initial separation vessel layer of a heavy component of such a height that the input node was immersed in this layer, a low intensity of gravitational separation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и взятому в качестве прототипа является изобретение «Способ разделения неустойчивых эмульсий» (Патент РФ №2053008, МПК B01D 17/028, 1996 г.), включающий процессы предварительной центробежной сепарации жидкостей и последующей гравитационной сепарации с движением предварительно разделенных жидкостей навстречу друг другу в вертикальном направлении, а затем в противоположном направлении с отводом фракции, обогащенной легкими компонентами, вверх, а тяжелыми компонентами - вниз.The closest in technical essence to the claimed method and taken as a prototype is the invention "Method for the separation of unstable emulsions" (RF Patent No. 2053008, IPC B01D 17/028, 1996), including the processes of preliminary centrifugal separation of liquids and subsequent gravitational separation with movement pre-separated liquids towards each other in the vertical direction, and then in the opposite direction with the removal of the fraction enriched in light components up, and heavy components down.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и взятому в качестве прототипа является изобретение «Устройство разделения неустойчивых эмульсий» (Патент РФ №2053008, МПК B01D 17/038, 1996 г.), содержащее гравитационно-динамический сепаратор, который включает модуль центробежной сепарации и систему перегородок, обеспечивающих течение жидкостей сначала навстречу друг другу, а затем в противоположном направлении в вертикальной плоскости.The closest in technical essence to the claimed device and taken as a prototype is the invention "Device for the separation of unstable emulsions" (RF Patent No. 2053008, IPC B01D 17/038, 1996), containing a gravitational-dynamic separator, which includes a centrifugal separation module and a system of partitions that ensure the flow of fluids, first towards each other, and then in the opposite direction in a vertical plane.

Недостатками известного технического решения являются конструктивная особенность системы перегородок, не позволяющая производить разделение больших объемов жидкостей (более 20 м³/ч), а также конструктивная особенность модуля предварительной центробежной сепарации малого диаметра, ограничивающая скорость движения исходной эмульсии, являясь невысокой, и в связи с этим невозможна подача эмульсии по всей ширине сепаратора, а также малоэффективна предварительная центробежная сепарация, что ухудшает сепарацию и снижает эффективность ее в целом, а отсутствие регулировки выгрузки легкой и тяжелой фракций жидкостей в зависимости от отношения их плотностей также снижает эффективность способа и устройства.The disadvantages of the known technical solutions are the design feature of the partition system, which does not allow separation of large volumes of liquids (more than 20 m ³ / h), as well as the design feature of the module of preliminary centrifugal separation of small diameter, limiting the speed of movement of the initial emulsion, being low, and in connection with this makes it impossible to supply the emulsion over the entire width of the separator, and preliminary centrifugal separation is also ineffective, which worsens the separation and reduces its efficiency in General, and the lack of adjustment of the discharge of light and heavy fractions of liquids depending on the ratio of their densities also reduces the efficiency of the method and device.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности разделения неустойчивых эмульсий.An object of the invention is to increase the separation efficiency of unstable emulsions.

Технический результат достигается тем, что в способе разделения неустойчивых эмульсий, включающем процессы гравитационной сепарации с отводом фракции, обогащенной легкими компонентами, вверх, а тяжелыми компонентами - вниз, в сепарационную емкость вводят буферный блок и производят гашение скорости входного потока жидкости, затем распределяют его равномерно по всей ширине сепарационной емкости, при этом вводят тонкослойный отстойник и интенсифицируют процесс разделения на слои - верхний и нижний, соответственно легких и тяжелых фракций жидкости путем отстаивания в тонком слое, а для оптимизации гидрофобной, например углеводородов, и гидрофильной, например воды, сепарации регулируют положение границы раздела между легкой и тяжелой фракциями жидкости с помощью регулировочного устройства, изменяющего уровень выхода тяжелой фракции жидкости в зависимости от отношения плотностей легкой и тяжелой фракций жидкости по формуле:The technical result is achieved by the fact that in the method of separation of unstable emulsions, including gravitational separation processes with the removal of the fraction enriched in light components up and heavy components down, a buffer block is introduced into the separation tank and the velocity of the liquid inlet stream is quenched, then it is evenly distributed along the entire width of the separation tank, a thin-layer sedimentation tank is introduced and the process of separation into layers - upper and lower, respectively light and heavy fractions is intensified liquid by settling in a thin layer, and to optimize hydrophobic, such as hydrocarbons, and hydrophilic, such as water, separation, adjust the position of the interface between the light and heavy fractions of the liquid using an adjustment device that changes the output level of the heavy liquid fraction depending on the ratio of light densities and heavy fractions of the liquid according to the formula:

R=h_л(1-γ),R = h _l (1-γ),

где R - разность значений высоты перелива тяжелой и легкой фракций жидкости (переменная величина);where R is the difference in the values of the overflow of heavy and light fractions of the liquid (variable);

h_л - высота слоя легкой фракции жидкости в сепараторе,h _l - the height of the layer of light fraction of liquid in the separator,

γ - отношение плотностей легкой и тяжелой фракций жидкости,γ is the ratio of the densities of light and heavy fractions of the liquid,

причем оптимально процесс сепарации производят при значении высоты слоя легкой фракции жидкости в сепараторе, соответствующем интервалу 0,3…0,5 от значения общей высоты сепарационной емкости, а для выгрузки механических примесей дно устройства выполняют либо пирамидальным, для удаления механических примесей с помощью насоса, либо на ровное дно устройства устанавливают короба для сбора и удаления механических примесей.moreover, the separation process is optimally carried out at a layer height of a light fraction of liquid in the separator corresponding to an interval of 0.3 ... 0.5 from the total height of the separation tank, and for unloading mechanical impurities, the bottom of the device is either pyramidal to remove mechanical impurities using a pump, or on a flat bottom of the device, boxes are installed to collect and remove mechanical impurities.

Технический результат достигается тем, что в устройство для разделения неустойчивых эмульсий, включающее гравитационный сепаратор, выгрузной узел для удаления разделенных жидкостей из устройства, в сепарационную емкость введена и установлена буферная емкость, в которой выполнено щелевидное отверстие по всей ширине устройства, с возможностью вытекания по ней жидкости, и введен тонкослойный отстойник, который выполнен из одного или нескольких последовательно установленных модулей, в виде V- или W-образно набранных пластин, для больших объемов обрабатываемых жидкостей, при этом выгрузной узел содержит подвижное корыто и выполнен регулируемым с возможностью изменения высоты отбора тяжелой фракции жидкости при помощи подвижного корыта или при помощи установки проставок различной высоты, а для выгрузки механических примесей дно устройства выполнено пирамидальным, в котором расположена система форсунок для размыва механических примесей.The technical result is achieved by the fact that in the device for separating unstable emulsions, including a gravity separator, an unloading unit for removing separated liquids from the device, a buffer tank is introduced and installed in the separation tank, in which a slit-like opening is made over the entire width of the device, with the possibility of leakage through it fluid, and introduced a thin-layer sump, which is made of one or more sequentially installed modules, in the form of V- or W-shaped plates, for large volumes of processed fluids, while the unloading unit contains a moving trough and is made adjustable with the possibility of changing the height of the selection of the heavy liquid fraction using a moving trough or by installing spacers of various heights, and for unloading mechanical impurities, the bottom of the device is made pyramidal, in which there is a nozzle system for erosion of mechanical impurities.

Технический результат достигается тем, что в устройство для разделения неустойчивых эмульсий, включающее гравитационный сепаратор, выгрузной узел для удаления разделенных жидкостей из устройства, в сепарационную емкость введена и установлена буферная емкость, в которой выполнено щелевидное отверстие по всей ширине устройства, с возможностью вытекания по ней жидкости, и введена система перегородок в сепарационной емкости, выполненная в шахматном порядке и поднятая относительно дна на 150-200 мм, для малых объемов обрабатываемых жидкостей, при этом выгрузной узел содержит подвижное корыто и выполнен регулируемым с возможностью изменения высоты отбора тяжелой фракции жидкости при помощи подвижного корыта или при помощи установки проставок различной высоты, а для выгрузки механических примесей дно сепарационной емкости устройства выполнено плоским, по торцам которого расположены люки.The technical result is achieved by the fact that in the device for separating unstable emulsions, including a gravity separator, an unloading unit for removing separated liquids from the device, a buffer tank is introduced and installed in the separation tank, in which a slit-like opening is made over the entire width of the device, with the possibility of leakage through it liquid, and a system of partitions in the separation tank was introduced, made in a checkerboard pattern and raised relative to the bottom by 150-200 mm, for small volumes of processed liquid While unloading assembly comprises a movable trough and is adjustable to vary the height selection for the heavy fraction of the liquid by means of the movable trough or by installing spacers of different heights, and for discharging the solids separation tank bottom is flat device, which are arranged on the ends of the hatches.

В сепарационную емкость устройства введена съемная система перегородок, которая выполнена съемной, а на дне сепарационной емкости установлены короба для сбора и удаления механических примесей.A removable partition system is introduced into the separation tank of the device, which is removable, and boxes are installed at the bottom of the separation tank to collect and remove mechanical impurities.

Новым является:New is:

Предложен механизм тонкослойной или коалесцентной, гравитационной, гидрофобной и гидрофильной сепарации, а способ разделения эмульсии включает процессы начального успокоения потока жидкости и последующей подачи его равномерно по всей ширине сепаратора на систему тонкослойных отстойников. При этом сепаратор предварительно заполняется тяжелой жидкостной фракцией, например водой, а в процессе разделения эмульсии в сепараторе образуется второй жидкостный слой, состоящий из легкой жидкостной фракции, например из углеводородов. В совокупности эти два слоя жидкостей обеспечивают гидрофобную и гидрофильную сепарацию. Границу раздела двух сред (воды и углеводородов) устанавливают с помощью регулируемого выгрузного устройства. Заявляемый способ и устройство для его осуществления обеспечивают эффективную очистку как тяжелой фракции, например воды, от легкой, например углеводородов, так и легкой фракции от тяжелой.A mechanism is proposed for thin-layer or coalescence, gravitational, hydrophobic, and hydrophilic separation, and the emulsion separation method includes the processes of initially calming the fluid flow and then feeding it uniformly over the entire width of the separator to a system of thin-layer sedimentation tanks. In this case, the separator is pre-filled with a heavy liquid fraction, for example water, and during the separation of the emulsion, a second liquid layer is formed in the separator, consisting of a light liquid fraction, for example, of hydrocarbons. Together, these two layers of liquids provide hydrophobic and hydrophilic separation. The interface between two media (water and hydrocarbons) is set using an adjustable discharge device. The inventive method and device for its implementation provide effective cleaning of both the heavy fraction, for example water, from light, for example hydrocarbons, and light fraction from heavy.

Для пояснения технической сущности изобретения рассмотрим чертежи:To clarify the technical nature of the invention, we consider the drawings:

На фиг.1 показан общий вид сепаратора; на фиг.2 показана конструкция V- или W-образного тонкослойного отстойника; на фиг.3 показана конструкция регулировочного устройства выгрузного узла тяжелой фракции; на фиг.4 показана система выгрузки механических примесей с помощью коробов; на фиг.5 показан вариант конструкции выгрузного узла тяжелой фракции; на фиг.6 показано пояснение вывода формулы для R, на фиг.7 показана сепарационная емкость с люками по торцам, где: 1 - сепарационная емкость; 2 - буферная емкость; 3 - патрубок; 4 - щелевидное отверстие; 5 - отстойник; 6 - секция для сбора и удаления из сепаратора легкой фракции; 7 - патрубок для удаления очищенных от воды углеводородов; 8 - подвижное корыто; 9 - тяги; 10 - гибкий рукав; 11 - патрубок для удаления очищенной от углеводородов воды; 12 - перегородка; 13 - выгрузной узел; 14 - пирамидальная емкость; 15 - патрубок для слива воды; 16 - система форсунок; 17 - патрубок для подачи воды на систему форсунок; 18 - патрубок для заполнения сепаратора водой; 19 - короба для сбора механических примесей, 20 - патрубок для слива воды; 22 - гайки; 23 - планка; 24 - герметичная емкость; 25 - проставка определенной высоты; 26 - прокладка; 27 - пресса; 28 - легкая фракция; 29 - тяжелая фракция; 30 - система перегородок; 31 - люки для удаления механических примесей.Figure 1 shows a General view of the separator; figure 2 shows the design of a V- or W-shaped thin-layer sump; figure 3 shows the design of the adjusting device of the discharge unit of the heavy fraction; figure 4 shows a system for unloading mechanical impurities using boxes; figure 5 shows a design variant of the discharge unit of the heavy fraction; in Fig.6 shows an explanation of the derivation of the formula for R, Fig.7 shows a separation tank with hatches at the ends, where: 1 - separation tank; 2 - buffer capacity; 3 - pipe; 4 - slit-like hole; 5 - sump; 6 - section for collecting and removing light fraction from the separator; 7 - pipe to remove water-free hydrocarbons; 8 - mobile trough; 9 - thrust; 10 - flexible sleeve; 11 - pipe for removing purified from hydrocarbons water; 12 - a partition; 13 - unloading unit; 14 - pyramidal capacity; 15 - pipe for draining water; 16 - nozzle system; 17 - pipe for supplying water to the nozzle system; 18 - pipe for filling the separator with water; 19 - boxes for collecting mechanical impurities, 20 - pipe for draining water; 22 - nuts; 23 - level; 24 - sealed container; 25 - spacer of a certain height; 26 - gasket; 27 - the press; 28 - light fraction; 29 - heavy fraction; 30 - system of partitions; 31 - hatches for removing mechanical impurities.

Сепаратор состоит из сепарационной емкости 1, в которой установлена приемная буферная емкость 2, предназначающаяся для гашения скорости входного потока технологической жидкости, входящей через патрубок 3, а также для равномерного распределения подачи жидкости по всей ширине ГДС. Для улучшения равномерности подачи жидкости приемная буферная емкость 2 снабжена щелевидным отверстием 4 для выхода жидкости. Это щелевидное отверстие выполняется по всей ширине сепарационной емкости 1. По направляющим в сепарационной емкости 1 свободно устанавливаются модули тонкослойных отстойников 5, представляющих собой раму, например, с V- или W-образно набранными пластинами (фиг.2). В зависимости от размеров сепаратора количество этих модулей может быть один или несколько. Тонкослойные отстойники позволяют интенсифицировать процесс удаления примесей воды (углеводородов, механических частиц) путем отстаивания в тонком слое. Сущность метода заключается в ламинаризации потока жидкости, при котором исключается влияние турбулентных потоков. Секция 6 служит для сбора и удаления из сепаратора очищенных от воды углеводородов через патрубок 7. Подвижное корыто 8, положение которого регулируется по высоте с помощью тяг 9 регулировочного устройства (фиг.3), предназначено для сбора очищенной от углеводородов и механических примесей воды и удалении ее посредством гибкого рукава 10 через патрубок 11. При этом положение нижней кромки перегородки 12, определяющее уровень отбора воды на выгрузку из сепаратора, должно располагаться по возможности на нижнем уровне сепарационной емкости 1 с целью отбора воды с наименьшим содержанием углеводородов. Пирамидальная емкость 14 служит для сбора и удаления механических примесей путем откачки их вместе с водой насосом (на схеме не показан) через патрубок 15. Внутри пирамидальной емкости 14 расположена система форсунок 16, которая служит для размыва осадка в случае забивания патрубка 15. Вода на форсунки подается насосом через патрубок 17. Патрубок 18 предназначен для предварительного заполнения сепаратора водой. На фиг.4 представлено устройство, которое отличается системой выгрузки механических примесей. Дно сепаратора выполнено плоским. На ровное дно сепаратора устанавливаются короба 19, которые служат для сбора и удаления механических примесей. Количество коробов может варьироваться от одного до нескольких штук в зависимости от габаритов сепаратора. Патрубок 20 предназначен для слива жидкости из сепаратора.The separator consists of a separation tank 1, in which a receiving buffer tank 2 is installed, designed to damp the speed of the input stream of the process fluid entering through the pipe 3, as well as to evenly distribute the fluid supply over the entire width of the GDS. To improve the uniformity of the fluid supply, the receiving buffer tank 2 is provided with a slit-like opening 4 for liquid exit. This slit-like hole is made over the entire width of the separation vessel 1. Modulators of thin-layer sedimentation tanks 5 are freely mounted along the guides in the separation vessel 1. They are a frame, for example, with V- or W-shaped plates (Fig. 2). Depending on the size of the separator, the number of these modules can be one or more. Thin-layer sedimentation tanks make it possible to intensify the process of removing water impurities (hydrocarbons, mechanical particles) by settling in a thin layer. The essence of the method is the laminarization of the fluid flow, in which the influence of turbulent flows is eliminated. Section 6 is used to collect and remove water-free hydrocarbons from the separator through the nozzle 7. A movable trough 8, the position of which is adjustable in height using the rods 9 of the adjusting device (Fig. 3), is designed to collect water and remove it from hydrocarbons and mechanical impurities and remove it by means of a flexible sleeve 10 through the pipe 11. In this case, the position of the lower edge of the partition 12, which determines the level of water withdrawal for unloading from the separator, should be located as low as possible on the separation tank 1 with water withdrawal with the lowest hydrocarbon content. The pyramidal tank 14 serves to collect and remove mechanical impurities by pumping them together with water by a pump (not shown in the diagram) through the nozzle 15. Inside the pyramidal tank 14 there is a nozzle system 16, which serves to erode sediment in the event of clogging of the nozzle 15. Water on the nozzles pumped through the pipe 17. The pipe 18 is designed to pre-fill the separator with water. Figure 4 presents the device, which differs in the system of unloading of mechanical impurities. The bottom of the separator is flat. On a flat bottom of the separator are installed boxes 19, which serve to collect and remove mechanical impurities. The number of boxes can vary from one to several pieces, depending on the dimensions of the separator. The pipe 20 is designed to drain the liquid from the separator.

Работа устройстваDevice operation

Посредством тяг 9, шпилек 21, гаек 22 и планки 23 производится установка корыта 8 в положение, при котором уровень перелива воды в корыто 8 становится ниже уровня перелива углеводородов в секцию 6 на величину R (см. фиг.1). Методика расчета оптимальных значений параметра R приведена ниже.By means of rods 9, studs 21, nuts 22 and strap 23, the trough 8 is installed in a position in which the level of the overflow of water in the trough 8 becomes lower than the level of the overflow of hydrocarbons in section 6 by the amount R (see Fig. 1). The methodology for calculating the optimal values of the parameter R is given below.

Производится первоначальное заполнение сепаратора тяжелой жидкостной фракцией (водой) через патрубок 18 до уровня, перекрывающего нижнюю кромку перегородки 12, или до уровня, при котором вода начинает выходить из сепаратора через патрубок 11. Далее через патрубок 3 осуществляется подача исходной эмульсии на разделение. При этом эмульсия первоначально заполняет буферную емкость 2. Далее через щелевидное отверстие 4 в буферной емкости 2 эмульсия равномерно (ламинарно) по всей ширине сепарационной емкости 1 поступает на разделение в модули тонкослойных отстойников 5, где осуществляется разделение эмульсии на легкую (например, углеводороды) и тяжелую (например, вода) жидкостные фракции. Первоначально углеводороды накапливаются в сепарационной емкости 1, вытесняя излишнее количество воды из сепарационной емкости 1 через перегородку 12, посредством корыта 8, гибкого рукава 10 и патрубка 11. После того как уровень углеводородов в сепарационной емкости 1 достигнет уровня верхней кромки секции 6, углеводороды начинают заполнять эту секцию и удаляться из сепаратора через патрубок 7, который связан с секцией 6. При этом в сепарационной емкости 1 полностью формируются два жидкостных слоя: верхний, состоящий из углеводородов, - гидрофобный и нижний, состоящий из воды, - гидрофильный. Уровень положения границы раздела жидкостных фракций зависит от плотностей воды и углеводородов и от уровня перелива воды в корыто 8. Из Фиг.1 видно, что уровень перелива воды в корыто определяется параметром R, оптимальные значения которого определяются по формуле:The separator is initially filled with a heavy liquid fraction (water) through the nozzle 18 to a level that overlaps the lower edge of the partition 12, or to a level at which water begins to exit the separator through the nozzle 11. Then, the source emulsion is fed through the nozzle 3 for separation. In this case, the emulsion initially fills the buffer tank 2. Next, through the slit-like opening 4 in the buffer tank 2, the emulsion uniformly (laminarly) over the entire width of the separation tank 1 enters the separation into modules of thin-layer sedimentation tanks 5, where the emulsion is divided into light (for example, hydrocarbons) and heavy (e.g. water) liquid fractions. Initially, hydrocarbons accumulate in the separation vessel 1, displacing excess water from the separation vessel 1 through the baffle plate 12, through a trough 8, a flexible sleeve 10 and a nozzle 11. After the hydrocarbon level in the separation vessel 1 reaches the level of the upper edge of section 6, the hydrocarbons begin to fill this section and removed from the separator through a pipe 7, which is connected with section 6. In this case, two liquid layers are completely formed in the separation tank 1: the upper one, consisting of hydrocarbons, is hydropho the bottom and bottom, consisting of water, are hydrophilic. The level of the interface between the liquid fractions depends on the densities of water and hydrocarbons and on the level of overflow of water in the trough 8. From Figure 1 it can be seen that the level of overflow of water in the trough is determined by the parameter R, the optimal values of which are determined by the formula:

R=h_л(1-γ),R = h _l (1-γ),

где h_л - высота слоя легкой жидкостной фракции в сепараторе (например, углеводородов), γ - отношение плотности легкой и тяжелой фракции (например, воды) жидкости. Экспериментально установлено, что оптимально процесс сепарации происходит, когда значение h_л соответствует интервалу 0,3…0,5 от значения высоты сепарационной емкости 1, т.е. в нашем случае граница раздела жидкостных фракций будет проходить посередине модуля тонкослойного отстойника или несколько выше. Более точное значение параметра R определяют экспериментально для каждого типа жидкостей в ходе эксплуатации сепаратора.where h _l is the height of the layer of light liquid fraction in the separator (for example, hydrocarbons), γ is the ratio of the density of the light and heavy fraction (for example, water) of the liquid. It was experimentally established that the optimum separation process occurs when the value of h _l corresponds to an interval of 0.3 ... 0.5 from the height of the separation tank 1, i.e. in our case, the interface between the liquid fractions will pass in the middle of the module of a thin-layer sedimentation tank or slightly higher. A more accurate value of the parameter R is determined experimentally for each type of liquid during operation of the separator.

В процессе работы сепаратора механические примеси накапливаются в пирамидальной емкости 14 и удаляются через патрубок 15 насосом (на схеме не показа) вместе с водой. В случае забивания патрубка 15 механическими примесями производится их размыв водой посредством системы форсунок 16. Вода на форсунки подается насосом (на схеме не показа) через патрубок 17.During the operation of the separator, mechanical impurities accumulate in the pyramidal tank 14 and are removed through the pipe 15 by a pump (not shown in the diagram) along with water. In the case of clogging of the nozzle 15 with mechanical impurities, they are washed out with water through a system of nozzles 16. Water is supplied to the nozzles by a pump (not shown in the diagram) through the nozzle 17.

Принцип работы устройства по фиг.4. Выгрузку механических примесей из устройства производят следующим образом: устройство предварительно освобождается от жидкостей через патрубок 20, далее из устройства с помощью подъемно-транспортного механизма (на схеме не показан) удаляются модули тонкослойных отстойников 5, а затем с помощью подъемно-транспортных механизмов из устройства удаляются короба 19 с осадившимися в них механическими примесями.The principle of operation of the device of figure 4. Unloading of mechanical impurities from the device is carried out as follows: the device is preliminarily freed from liquids through the pipe 20, then the modules of thin-layer sedimentation tanks 5 are removed from the device using a lifting and transport mechanism (not shown in the diagram), and then they are removed from the device using lifting and transport mechanisms box 19 with precipitated mechanical impurities.

Рассмотрим вариант конструкции регулировочного устройства для изменения значений параметра R. Этот параметр определяет разность значений уровней перелива углеводородов и воды.Consider the design option of the adjustment device for changing the values of the parameter R. This parameter determines the difference between the values of the levels of overflow of hydrocarbons and water.

Ни фиг.3 изображена конструкция регулировочного устройства. Здесь 8 - подвижное корыто, 9 - тяги, которые жестко соединены с корытом 8 и планкой 23, 21 - шпильки, которые жестко закреплены на корпусе сепарационной емкости 1, 22 - регулировочные гайки, 10 - гибкий рукав. Перемещение корыта 8 в вертикальной плоскости осуществляется с помощью регулировочных гаек 22. Регулировку можно осуществлять по параметру H, который связан линейно с параметром R. Преимуществом данной конструкция является простота регулировки, которая производится без снятия верхних крышек сепаратора, а также тот факт, что резьбовые пары не контактируют с жидкостями и не подвергаются тем самым коррозии.Figure 3 shows the design of the adjusting device. Here 8 is a movable trough, 9 is a rod that is rigidly connected to a trough 8 and a strap 23, 21 are studs that are rigidly fixed to the housing of the separation tank 1, 22 are adjusting nuts, 10 is a flexible sleeve. The movement of the trough 8 in the vertical plane is carried out using the adjusting nuts 22. The adjustment can be carried out according to the parameter H, which is connected linearly with the parameter R. The advantage of this design is the ease of adjustment, which is done without removing the top covers of the separator, as well as the fact that the threaded pairs They do not come into contact with liquids and thus do not corrode.

В случае нецелесообразности использования гибких рукавов, например, при высоких значениях температуры жидкостей возможно осуществление регулировки высоты перелива воды с помощью набора проставок различной высоты (фиг.5). Здесь 24 - герметичная емкость, через которую насквозь проходит патрубок 7 для удаления легкой жидкостной фракции из секции 6, 25 - проставка определенной высоты, 26 - прокладка. Для герметизации конструкции проставка сверху прижимается прессами 27. Прессы 27 могут устанавливаться на съемной поперечине (на схеме не показана). Тяжелая жидкостная фракция (вода) поднимается до уровня верхний кромки проставки 25, поступает в герметичную емкость 24 и удаляется через патрубок 11. Для разделения жидкостных фракций, имеющих различные плотности, необходимо иметь набор проставок различной высоты. Преимуществом данной конструкции является высокая надежность ввиду отсутствия гибких рукавов.In the case of the inappropriateness of using flexible hoses, for example, at high temperatures of liquids, it is possible to adjust the height of the overflow of water using a set of spacers of different heights (Fig. 5). Here 24 is a sealed container through which pipe 7 passes through to remove a light liquid fraction from section 6, 25 is a spacer of a certain height, 26 is a gasket. To seal the structure, the spacer is pressed from above by the presses 27. The presses 27 can be mounted on a removable cross member (not shown in the diagram). The heavy liquid fraction (water) rises to the level of the upper edge of the spacer 25, enters the sealed container 24 and is removed through the nozzle 11. To separate liquid fractions having different densities, it is necessary to have a set of spacers of different heights. The advantage of this design is its high reliability due to the lack of flexible hoses.

На фиг.6 дана схема, поясняющая вывод формулы для R.Figure 6 is a diagram explaining the derivation of the formula for R.

Здесь 28 и 29 - соответственно легкая и тяжелая жидкостные фракции,Here 28 and 29 are respectively light and heavy liquid fractions,

где R - разность значений высоты перелива тяжелой и легкой фракций жидкости (переменная величина),where R is the difference in the values of the overflow of heavy and light fractions of the liquid (variable),

h_л - толщина слоя легкой фракции (переменная величина, зависит от плотности легкой фракции и установленного значения R),h _l - layer thickness of the light fraction (variable, depends on the density of the light fraction and the set value of R),

h_т - толщина слоя тяжелой фракции под слоем легкой фракции (переменная величина, зависит от значения h_л),h _t - the thickness of the layer of the heavy fraction under the layer of the light fraction (variable, depends on the value of h _l ),

H_т - высота слоя тяжелой фракции (переменная величина зависти от установленного значения R).H _t is the height of the layer of the heavy fraction (a variable value of the envy of the set value of R).

Имеем:We have:

где ρ_л и ρ_т - плотности соответственно легкой и тяжелой фракций жидкости.where ρ _l and ρ _t are the densities of light and heavy fractions of the liquid, respectively.

Очевидное соотношение из фиг.6:The obvious ratio of Fig.6:

(h_л+h_т=K, где K - const. - фиксированная величина для конкретного сепаратора).(h _l + h _t = K, where K is const. is a fixed value for a particular separator).

Из (1) имеем:From (1) we have:

где γ=ρ_л/ρ_т. where γ = ρ _l / ρ _t.

Из (2) имеем:From (2) we have:

H_т-h_т=h_л-RH _t -h _t = h _l -R

R=h_л-(H_т-h_т).R = h _l - (H _t -h _t ).

Из (3) имеемFrom (3) we have

H_т-h_т=h_лx γ,H _t -h _t = h _l x γ,

тогдаthen

R=h_л-h_лx γ.R = h _l -h _l x γ.

Отсюда окончательно имеем:From here we finally have:

R=h_л(1-γ).R = h _l (1-γ).

Пример конкретного выполнения устройства. Заявляемая установка предназначена для разделения смеси воды, нефтепродуктов, твердых частиц, получаемых в результате размыва содержимого нефтешламового бассейна. Для этого берем установку с объемом сепаратора=25 м³. Жидкость подается на вход в сепаратор винтовым насосом. Заявляемая конструкция установки при таком объеме позволяет обеспечить эффективность разделения неустойчивой эмульсии до 50 м³/ч. На входе в сепаратор:An example of a specific implementation of the device. The inventive installation is intended for separation of a mixture of water, oil products, solid particles resulting from erosion of the contents of the oil sludge basin. To do this, take the installation with a separator volume = 25 m ³ . Liquid is supplied to the inlet of the separator by a screw pump. The inventive design of the installation with such a volume allows the separation efficiency of the unstable emulsion to 50 m ³ / h. At the entrance to the separator:

содержание углеводородов в эмульсии - 70%,the hydrocarbon content in the emulsion is 70%,

содержание концентрации твердых частиц - не более 1%,solids concentration - not more than 1%,

остальное - вода.the rest is water.

Для повышения качества разделения эмульсии производят подогрев эмульсии до 80°C, при плотности воды 1,00…1,05 г/см³, плотности углеводородов 0,90…0,93 г/см³. При других видах эмульсий подогрев не обязателен. В результате разделения эмульсий на выходе из сепаратора имеем:To improve the quality of separation of the emulsion, the emulsion is heated to 80 ° C, at a water density of 1.00 ... 1.05 g / cm ³ , a hydrocarbon density of 0.90 ... 0.93 g / cm ³ . For other types of emulsions, heating is not necessary. As a result of the separation of emulsions at the outlet of the separator, we have:

содержание углеводородов в воде не более 50 мг/л;the hydrocarbon content in water is not more than 50 mg / l;

содержание воды в углеводородах - не более 1%;the water content in hydrocarbons is not more than 1%;

содержание примесей в воде - не более 100 мг/л.impurity content in water - not more than 100 mg / l.

Предлагаемый «Способ разделения неустойчивых эмульсий и устройство для его реализации» по сравнению с известными аналогами обеспечивает эффективность процесса разделения неустойчивых эмульсий при больших объемах жидкостей, а также при близких значениях плотностей их фракций за счет введения буферной емкости, тонкослойного отстойника и регулировочного устройства, который позволяет оптимизировать положение границы раздела двух фракций, что одновременно обеспечивает очистку двух жидкостей друг от друга, например воды от нефти и нефти от воды, и их раздельную выгрузку.The proposed "Method for the separation of unstable emulsions and a device for its implementation" in comparison with known analogues provides the efficiency of the process of separation of unstable emulsions at large volumes of liquids, as well as at close densities of their fractions due to the introduction of a buffer tank, a thin-layer sedimentation tank and an adjusting device that allows optimize the position of the interface between the two fractions, which simultaneously ensures the purification of two liquids from each other, for example, water from oil and oil and from water, and their separate discharge.

Claims

1. The method of separation of unstable emulsions, including gravitational separation processes with removal of fractions: enriched with light components - up, and heavy components - down, characterized in that the buffer unit is introduced into the separation tank and the velocity of the input liquid is quenched, then it is distributed evenly over the entire width of the separation tank, while introducing a thin-layer sump and intensify the process of separation into layers - the upper and lower, respectively, light and heavy fractions of the liquid by sludge thinning, and to optimize hydrophobic, for example, hydrocarbons, and hydrophilic, for example, water, separation, adjust the interface between the light and heavy fractions of the liquid using an adjustment device that changes the output level of the heavy fraction of the liquid, depending on the ratio of light densities and heavy fractions of the liquid according to the formula:
R = h _l (1-γ),
where R is the difference in the values of the overflow of heavy and light fractions of the liquid;
h _l - the height of the layer of light fraction of liquid in the separator,
γ is the ratio of the densities of light and heavy fractions of the liquid,
moreover, the separation process is optimally carried out at a layer height of a light liquid fraction in the separator corresponding to an interval of 0.3-0.5 of the value of the total height of the separation tank, and for unloading mechanical impurities, the bottom of the device is either pyramidal to remove mechanical impurities using a pump, or on a flat bottom of the device, boxes are installed to collect and remove mechanical impurities.

2. A device for separating unstable emulsions, including a gravity separator, an unloading unit for removing separated liquids from the device, characterized in that a buffer tank is introduced and installed in the separation tank, in which a slit-like opening is made over the entire width of the device with the possibility of liquid flowing out through it, and introduced a thin-layer sump, which is made of one or more sequentially installed modules in the form of V- or W-shaped plates, while the discharge unit contains the moving trough is made adjustable with the possibility of changing the height of the selection of the heavy liquid fraction using a moving trough or by installing spacers of different heights, and for unloading mechanical impurities, the bottom of the device is made pyramidal, in which there is a nozzle system for washing mechanical impurities.

3. A device for separating unstable emulsions, including a gravity separator, an unloading unit for removing separated liquids from the device, characterized in that a buffer tank is introduced and installed in the separation tank, in which a slit-like opening is made over the entire width of the device with the possibility of liquid flowing out through it, and a system of partitions installed staggered and raised relative to the bottom by 150-200 mm was introduced, while the unloading unit contains a movable trough and is made adjustable with the possibility of by changing the height of the selection of the heavy fraction of the liquid using a moving trough or by installing spacers of various heights, and for unloading mechanical impurities, the bottom of the separation tank of the device is made flat, at the ends of which there are hatches.

4. A device for separating unstable emulsions according to claim 3, characterized in that the system of partitions in the separation vessel is removable, and boxes are installed at the bottom of the separation vessel for collecting and removing mechanical impurities.