RU472U1 - Коалесцирующий элемент - Google Patents

Description

u

КОМЕСЩРУВЩШ-. ДЛЯ Ш Р /

РАЗДЕЛШЖ ШзгТЕСОДЕРЖАЩК ВОД

Полезная модель относится к обработке воды, а именно, к судовым сепараторам коалесцирзпощего типа для очистки нефтесодержащих вод и может быть использована в тех областях техники, где необходимо очищать воду от нефтепродуктов.

Общеизвестно, что современные судовые сепарационнЫе установки отстойно-коалесцирзшщего типа содержат различные виды коалесцирующих фильтрующих элементов, в т.ч. и имеющих неизменную (фиксированную) пористость . Например, патроны из термофицированного полипропилена иди фильтроэлемент15(Г из различных тканых волокнистых материалов

Общим их недостатком, как известно, является ограниченный ре- . суре использования из-за засорения механическими пршюсями, содержащимися в очищаемой воде, или асфальтенами. и парафинами от нефтепродуктов. Это снижает очистную способность сепарационного оборудования, т.к. вызывает в ходе очистки вторичное эмульгирование очищаемой нефтеводяной смеси,...

При этом, при загрязнении, т.е. с .выработкой фильтроэлементов,требуется их замена, т.к« очистить поры фильтрующего материала от отложений в них без разр тпения всей порвмеррич.еской системы практически невозможно.

Известны фильтроэлёмёнты в виде патрона из терм6$йцйро |ашого полигфЬтшдена, установленные в судовом коалест.щзующёмсепараторе трюмных вод .(см, Нунупарод.О- ГПредотвращение загрязне- ния моря с судов, М,: рвнсгйорт, 1985, с. 97), предназначенном для очистки не фтеводяных эмульсий. %л йрующая масса расположена на внутреннем металлическом перфорированном корцу е-из.. листовой стали (Т7№ У;- -схютшгнйягт горвпиг--возмхжностей сдачи экологическив редных отходов

берег. По этим, в частности, причинам известные зернистыеуза /

грузки адсорбвнти широкого применения на судах не нашли

также зернистая фильтрующая загрузка для разрушения эмульсий рЦфти в воде (см, А.С, СССР № II6I536), вышшненная из анионита марки BII-IM - анионита на основе А - а.илированного пористого сополимера дивинилбензола и 2-метил -/Ь - винилкиридина Известная загрузкаЧобеспечивает разделение нш теводяных эмульсий путем фильтрации и накопления нефтепродз кяюв в объеме загрузки фильтра и в то же вpeмя e смачивается/нефтью, что позволяет промы вать ее меньшим количествоЦ чистой воды, т.е. она обладает антикоа лесцирующими свойствами и может бить использована в фильтре насыще ния (что и реализовано в А.С.ЮР Г- 1161536). Однако, основными недостатками этого и вообще/всех известных фильтруюьцих элементов насыщения зернистой загр)зки является цикличность их работы и неизбежность периодичес|5йх прошгеок, треошщих использования прощт вочной воды. Причем чем вьше концентрапия нефпепродукта в очищаемой воде, тем чаи|е необходимо выводить из экс штации фильтрующее оборудование )г известной загрузкой и проводить ее промывку (регене рацию). Другим недостатком известной загрузки из анионита ВП-1АП является/необходимость замены загрузки по мере ее засЪрения механичес1дами примесями, асфальтенами и парафинами. По при чин/м известные зернистые загрузки широкого применения на сУдах /

iK И

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является фильтр (элемент) для очистки нефтесодержащих вод tewhr- fW ;; бСС - 46594, oпз блт--&OтO вё-fv), содержаш,ий корпус с патрубками входа - сверху и выхода - снизу воды. Корщ/-с содержит гранулированную загрузку, размещенную горизонтальньми верхней и нижней

0

-vT

JjL

ограничиваюЕ ими сеткамижЗагрузка выполнена подвижной из статически взвешенной в воде фракции полимерного материала с плотностью 1,01-1,05 г/см, например, полистирола. Гранулы загрз/зки размещены -отдельными друг от друга слоями. Верхний слой - подвижный, насыщаемый в процессе очистки нефтепродл-ктами, отделен от нижнего, ненасьиценного нефтепродл ктами, свободным пространством, через которое за счет сил гравитации в процессе очистки проходят эмульгированные нефтепродл-кты с размерами частиц менее 50 мкм, не успевшие отделиться в отстойной зоне и в верхнем слое плавающей гран; лированной загрузки.

В ходе очистки под действием потока воды в направлении сверху вниз гранз/лы в какой-то мере начинают перемещаться вниз, а налипшие на них нефтепродукты отделяются от гранул и всплывают вверх. Однако, и немалая часть гранул вместе с налипшими на них нефтепродуктами потоком воды прижимается к нижнему слою чистой гран лированной загрузки. Т.е. известный элемент работает и как фильтр насыщения, и как элемент коалесцейсии, притом, до тех пор, пока не будет прекращена подача очищаемой воды. ., известное устройство в достаточной степени по своим технической сущности и достигаемому техническоьт результату является и известньм фильтром насыщения с присущими последнему недостатками: цикличностью работы, неизбежностью периодических проьшвок и использованием промывочной воды. При этом, особенно существенно,, что при промывке его зернистой загрузки противотоком промывочной воды отделения налипших, достаточно вязких парафинов и асфальтенов от гранл л, и это общеизвестно, не происходит. Последнее, в свою очередь, приводит к тому, что через сравнительно непродолжительное время эксплуатации известного устройства его зернистую загрузку вообще необходимо менять, т.к. плотность ее из-за налипших, весьма вязких асфальтенов становится на -&

много выше, и она уже не выполняет функции плавающей, самоочищающейся.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель , является устранение указанных недостатков, а именно, повышение непрерывности работы элемента, снижение числа его периодических промывок и расхода промывочной воды.

Поставленная задача достигается тем, что в коалесцирующем элементе для разделения нефтесодержащих вод, включающем корпус, размещенную в нем гранулированного загрузку, ограниченную со свободных сторон сетками, подвод нефтесодержащих вод и выход органической и водной фаз, в отличие от него гран лированная загрл/зка, ограниченная сетками, размещена сшюшньм, непрерывным слоем и выполнена из фракции шарообразной формы, а в нижней части корпл с снабжен фланцем для установки элемента в нефтеводяном сепараторе отстойно-коалесцирующего типа. В качестве гранулированной загрузки использован анионит, например, марки АВсД7-8 с размером зерен 0,5-0,7 мм.

Ограничительные и отличительные признаки заявляемой полезной модели обеспечивают достижение поставленной задачи с пол щением следуюЕ1их технических результатов: повышение непрерывности работы элемента, снижение числа его периодических промывок и расхода промывочной воды. Кроме того, достигается дополнительный технический результат заявляемого элемента-универсальность использования.

Так, нефтесодержащая вода, благодаря наличию сеток, ограничивающих зернист ш загрузку ковлесцирующего элемента со свободных сторон, может свободно поступать в него в любых направлениях потока (радиальное, аксиальное) в зависимости от принятого направления тока очищаемой воды, что, благодаря наличию фланца в нижней части корпуса, позволяет пршленять заявляеьшй коалесцируюпщй элемент для любой соответствующей марки нефтеводяного сепаратора, т.е. обеспе5

чивается универсальность его применения. При этом, эмульгированные нефтепродз-кты налипают на сплошного, непрерывного слоя зернистой загрузки и .под действием тока воды перетекают в направлении от входной удерживающей сетки к выходной стороне слоя загрз зки, постепенно заполняя ее поровое пространство

Наличие шарообразной формы фракции загрз зки обеспечивает создание наиболее идеальной конфиглфации каналов периметрической системы и соответственно наиболее благоприятные условия коалесценсии. Как известно, из всех с ту ествзнощих криволинейных поверхностей наиболее гидродинамически совершенной, является форма шара, которая при ламинарных потоках жидкости исключает образование на поверхности вихрей, разрыв капель и пленки нефтепродукта, . исключает вторичное эмульгирование нефтеводяной смеси. Шарообразная форма и размещение зернистой загрузки сплошным, непрерывным слоем обеспечивают именно такое протекание процесса коалесценсии. Этим достигается высокое качество очистки. При этом, период Фильтрования, характерный для известных типов фильтров насыщение, только завершает этап подготовки коалесцирующего элемента к работе. После этого он, благодаря шарообразной форме фракции, выходит на установившийся длительный режим работы, при котором количество нефтепродз кта в сплошном, непрерывном слое загрузки в течение всей его работы остается постоянным во времени и не зависит от концентрации его в очищаемой воде. Причем, гидродинамически совершенная форма каналов заявленной переметрической системы сплошного слоя, образованная фракциями шарообразной форьш, обеспечивает плавное сближение мелкодисперсных капель нефтепродукта в поровых каналах зернистой загрузки и их коалесценсию, притом, как в ядре потока жидкости, так и на поверхности зерен коалесцирующего материала. На входе в слой зернистой загрузки коалесцирующего элемента постоянно поступают мелкие частицы нефтепро

дукта, a на выходе из сплошного слоя в течение всей его работы они постоянно формируются в крупные капли, способные быстро всплывать в объеме очищенной воды. Т.о., достигается повьгаюние непрерывности работы коалесцирующего элемента и снижение количества его периодических промывок. При этом, ресурс использования коалесцирующего элемента при таком режиме работы достаточно высок, может составлять несколько лет и лимитирован только качеством употребляемой зернистой загрз зки. Как известно, применяемая в заявляемом элементе зернистая загрузка, в частности, высокоосновной анионит марки АВ 17-8 механически прочен, хш/гачески стоек к кислотам и щелочам и mieeT шарообразную форму зерен размером 0,5-0,7 ш/i. Срок службы подобного материала, как известно, зависит только от механического истирания зерен между собой в процессе их перемешивания при двшкении очищаемой воды, измельчения и послед шп его уноса через ограничительные сетки коалесцируюБ: его элемента. С срока службы анионита в очистных сооружениях тепловых электростанций и системах оборотного водоснабжения промьшленных предприятий сроки замены анионита в заявляемом коалесцирующем элементе судовых сепараторов составляют не менее 8-10 лет эксплз/атации (Как известно., годовой износ его в результате измельчения в чистой воде на практике не превышает

/о)

Обладая конструктивной простотой и относительно небольшой массой, заявляемый коалесцируюпщй элемент при необходимости может быть, путем снятия фланца в нижней части его с сепаратора, легко демонтирован из последнего, разобран, промыт и собран в судовых условиях ограниченного объема машинного помещения и возможной качки.

Регенерация заявляемого коалесцирующего элемента промывочной воды не требует. Она заключается в заполнении зернистой загрузки орга( я

ническим растворителем или легким сортом дизельного топлива с последующим непродолжительным барботажем загрузки воздзгком. Это приводит к подвижке зерен коалесцирующего материала и растворению высоковязкшс. отложений нефтепродз ктов, образовавшихся на поверхности зерен загрузки во время эксплуатации. Т.о., достигаются увеличение длительности работы элемента и уменьшение количества его периодических промывок, исключается необходимость расхода промывочной воды- (последней вообвте не требуется).

Заявляемое устройство поясняется следующим примером его конкретного осуществления.

На фиг, I изображен заявляемый коалесцирующий элемент при подаче очишаемой воды вертикально.

На фиг.-2 то же при подаче очищаемой воды горизонтально-радиально.

На фиг. 3 - гранулы коалесцирующего материала

Заявляемое устройство содержит герметичный корпус I, снабженный в своей нижней части патрубком 2 с фланцем 3 отвода органической и водной фаз, Kopnjrc также содержит поддерживающие сетки 4, ограничивающие со свободных сторон гранулированную загрузку 5, состоящую из зерен (гранзл) 6, Гранулированная загрузка 5 размещена между сетками 4 сплошным, непрерывньм слоем и выполнена из фракции зерен б шарообразной формы, образующих междз собой в слое пюреметрическ оо систеь у с каналами 7. В качестве гран -лированной загрузки использован анионит марки АВ, 17-8, обладающий коалесцирующими свойствами, С размером зерен 0,5-0,7 мм. При этом, каналы 7, образующие пирометрическую системз/ такой загрузки, являются гидродинамически достаточно совершенными для налипания на них пленки 8 нефтепродукта, т.к. сформированы поверхностягш шарообразной формы. При оптимальных скоростях потока воды они исключают вторичное эмульги рование нефтепродукта (в отличие, например, от загрузок песка) Устройство используют следующим образом. Перед работой коалесцирующий элемент в сборе посредством фланца 3 устанавливают на штатный отводной патрубок 9 собирающей/распределительной трубы Ю нефтеводяного сепаратора отстойно-коалесцир; тощего типа (не показан), например, в судовом сепараторе марки СК-2,5М. Подготавливают сепаратор к работе по прямому назначению и начинают подачз очищаемой воды. Вода поступает на элемент вертикально вниз (см, фиг. 1). Может быть и радиально-горизонтальное поступление очищаемой воды,например, при установке элементов в отстойно-коалесцирующих сепараторах судового типа марки СК-4М или CK-IOM (см. фиг 2). Загрязненная вода, при этом, начинает на ближайший к ее потоку слой гранулированной загрузки 5 и, проходя через весь непрерывный слой загрузки по его каналам , очищается. Частицы нефтепродукта налипают на поверхности каналов , образ ш пленки 8. При этом, эффективность очистки нефтеводяной смеси и производительность элемента обусловлены скоростью тока воды через живое сечение канала гранулированной загрузки. При диаметре зерен б, равном 0,5-0,7 мм оптимальные их значения, в частности, качество очистки не менее 15 млн , обеспечиваются при указанной скорости воды до 4 мм/сек. Причем, слой загрззки 5 по мере очистки постепенно насыщается нефтепродуктами. По мере увеличения толщины пленки и насыщения слоя загрузки отделенньми от воды нефтепродуктами последние под действием тока воды смещаются в сторон выходной сетки и отрываются от нее в виде крупных капель в направлении выходного патрубка 2, Из патрубка 2 капли нефтепродукта током воды через собирающего трубу 10 выносятся в отстойную зону отстойно-коалесцирз ощего сепаратора (не показано), где они легко всплывают в объеме очищенной воды, обеспечивая непрерывное разделение нефтеводяной смеси. Режим на ю

сыщения работы элемента завершается, начинается ег.о работа в режиме чистой коалесценсии Благодаря совершенной форме каналов 7, на которых образуются пленки 8, сформированных шарообразньтш зернами, загрузки, также необходимой (оптимальной) до 4 кш/сек -скорости тока через них воды, течение ее через каналы имеет ламинарный характер Мелкодисперсные капли нефтепрод кта в ходе такого течения в каналах плавно сближаются и коалесцируют. При этом, их сближение и коалесценсия происходит как в ядре потока, так и на поверхности пленок 8 и зерен коалесцируюшего материала. На выхо де из слоя зернистой загрузки (в течение всего процесса) образуются крупные капли. Через патрубок 2 они начинают быстро всплывать

в отстойную зону отстойно-коалесцирз ощего сепаратора (не показано). Режим приобретает установившийся, длительный характер: на входе в слой зернистой загрузки постоянно поступают мелкие частицы нефтепродукта, а на выходе из него они формируются в крупные капли, которые быстро всплывают. Причем, количество нефтепродз.-кта в слое зернистой загрузки по времени остается неизменным и не зависит от концентрации его в очиш;аемой воде. Такая работа продолжается достаточно длительное время. Качество очистки составляет не менее 15 млн , Останавливать режим, проводить регенерацию элемента, как фильтра насыщения, от налипшей пленки 8 нес5тепродзкта не требз -ется, В ходе эксплуатации элемента, особенно при очистке несЬтесодержап.1их вод с большим содержанием механических приъюсей, по мере насътщения ими зернистой загрл зки может возникн; ть необходшюсть в ее регенерации. Ее выполняют следлпощим образом. Не демонтируя элемент из сепаратора, заполняют последний легким сортом дизельного топлива, например марки ДЛ, или каким-либо органическж растворителем, доводя уровень заполнения до верхней кромки I. Затем через

9 ч

трубу 10 по патрубкам 9 и 2 в элемент вводят сжатый воздух для барботажной его промывки. Подачз ос тцествляют в течение 20-30 мин. Зернистая загрз.зка воздухом барботирз ется, зерна коалесцирующего материала приходят в движение, высоковязкие отложения нефтепродуктов (асфальтены и парафины) и часть pacтвopи ыx механических примесей, образовавшиеся на поверхности зерен загрузки при эксплуатации, в введенной жвдкости растворяются, а воздух выходит из сепаратора через воздушные клапана (не показаны). Затем содерЖ1шое сепаратора сливают в расходн; ю емкость (не показана), а коалесцирутощий элемент обычньш путем заполняют водой и вводят в эксплуатацию При необходштости (более тщательной очистки) он может быть по своему - фланцу 3 без затруднения демонтирован и удален из сепаратора. Заявляемый элемент легко заменяется и разбирается. Как очевидно, он может быть без затруднения изготовлен даже в судовых условиях с использованием типовых комплектующих изделий.

/3-

}о

Начальник патентного отдела У/ Х Е,Г,Непомнящий

Claims (2)

1. Коалесцирующий элемент, включающий корпус, размешенную в нем гранулированную загрузку, ограниченную со свободных сторон секциями, подвод нефтесодержащих вод и выход органической и водной фаз, отличающийся тем, что гранулированная загрузка, ограниченная сетками, размещена сплошным непрерывным слоем и выполнена из фракции шарообразной формы, а в нижней части корпус снабжен фланцем для установки элемента в нефтеводяном сепараторе отстойно-коалесцирующего типа.

2. Элемент по п.1, отличающееся тем, что в качестве гранулированной загрузки использован анионит, например, марки АВ17-8 с размером зерен 0,5 - 0,7 мм.