SU1733392A1 - Сепаратор дл очистки нефтесодержащих вод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  очистки нефтесодержащих вод и может быть использовано при очистке судовых нефтесодержащих вод, а также при очистке сточных вод на буровых платформах, предпри ти х нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, автопредпри ти х и др. Цель - повышение очистной способности и ресурса фильтроэ- лемента (ФЭ). Сепаратор содержит корпус, разделенный на камеры смеси и очищаемой воды, над которыми размещены нефтесбор- ники и между которыми установлены замкнутые сверху цилиндрические ФЭ. Внутренн   полость каждого ФЭ соедин етс  с камерой очищенной воды. Над каждым ФЭ установлен вверх днищем стакан в виде усеченного конуса. Днище выполнено с наклоном 25-30° к горизонтали и снабжено нефтевыводным и рециркул ционным патрубками, размещенными в его верхней и нижней части соответственно. Диаметр рециркул ционного патрубка составл ет

Description

Изобретение относитс  к устройствам очистки нефтесодержащих вод и может быть использовано при очистке судовых нефтесодержащих вод, а также при очистке сточных вод на буровых платформах, предпри ти х нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, автопредпри ти х и прочих промышленных объектах, где образуютс  сточные воды, содержащие нефтепродукты

Наиболее близким предлагаемому  вл етс  сепаратор дл  очистки нефтесодержащих вод от нефтепродуктов. Сепаратор состоит из корпуса, переборкой разделенного на камеру смеси и очищенной воды. В нижней части сепаратора установлен подогреватель нефтевод ной смеси. Полость подогрева сообщаетс  с камерой смеси, в которой установлена каскадна  перегородка , раздел юща  камеру смеси на отстойную зону и зону фильтрации. В последней имеетс  труба с приварышем, на котором установлен замкнутый сверху цилиндрический фильтроэлемент, герметично закрепленный к приварышу.Над фильтроэлементом с зазором установлен вверх днищем стакан в виде усеченного конуса большим основанием вниз, в днище малого основани  стакана имеетс  отверстие , в которое вмонтирован нефтевывод- ной патрубок диаметром 0,1-0,12 с)фэ. Труба с приварышем одним концом через вырез в переборке сообщаетс  с камерой очищенной воды. Над зоной фильтрации размещен нефтесборник, имеющий устройство дл  вывода концентрированного нефтепродукта . Над камерой очищенной воды также размещен нефтесборник с устройством вывода концентрированного нефтепро-Ч

СО

со со о го

дукта, кроме того, в ней расположено устройство вывода очищенной воды.

Сепаратор работает следующим образом .

Вода, загр зненна  нефтепродуктом, поступает вначале в полость подогрева, а затем в камеру смеси. При огибании каскадной перегородки из загр зненной воды выдел ютс  наиболее крупные частицы нефтепродуктов, которые всплывают в неф- тесборник. По мере наполнени  нефти в нефтесборнике она периодически удал етс  в нефтесборную цистерну посредством устройства вывода концентрированного нефтепродукта. Далее нефтесодержаща  вода поступает в кольцевой зазор между конусным стаканом и наружной поверхностью фильтроэлемента. Часть нефтепродукта всплывает вверх и посредством нефтевыводного патрубка отводитс  в неф- тесборник, а вода продавливаетс  через пористуюструктуруматериала фильтроэлемента и очищаетс  от нефтепродуктов .

Однако расположение верхнего днища стакана параллельно горизонтальной плоскости , в которой находитс  его нижнее основание , не позвол ет надежно отводить нефть через нефтевыводной-патрубок в случа х наклона сепаратора относительно горизонта , например при использовании сепаратора на судах в услови х качки, в штормовых услови х. В процессе качки (при наклона сепаратора относительно горизонта ) уровень нефти у верхнего основани  стакана в зазоре между стенками фильтроэлемента и стакана мен етс  и в нефтевы- водной патрубок нефтепродукты практически не попадают так как они задерживаютс  в образующихс  под верхним днищем стакана застойных зонах.

Указанное ведет к более интенсивному заносу нефтепродуктов в материал фильтроэлемента , что соответственно приводит к снижению очистной способности и ресурса сепаратора в целом.

Кроме того, отсутствует посто нное движение потока нефтесодержащей воды вверх в зазоре, особенно в его верхней части . Движение вверх воды в зазоре, а следо- вательно, и смыв нефтепродуктов и мехпримесей со стенки фильтроэлемента происходит только при удалении нефтепродуктов из нефтесборника,/огда там падает давление (т.е. периодически). Это происходит потому, что нефтесборник соединен с камерой смеси и давление в них соответственно одинаковое В то же врем  в камере очищенной воды давление меньше, поэтому нефтевод на  смесь не двигаетс  в зазоре

вверх, а проходит через фильтр в камеру очищенной воды. Таким образом, движение воды в зазоре между стаканом и фильтроэ- лементом возможно только периодически,

кратковременно, когда из нефтесборника камеры смеси удал етс  нефть и давление там становитс  ниже, чем в камере смеси, а соответственно, и в зазоре между стаканом и фильтроэлементом.

Целью изобретени   вл етс  повышение очистной способности сепаратора и ресурса фильтроэлемента.

Указанное достигаетс  тем, что в сепараторе дл  очистки нефсодержащих вод от

нефтепродуктов, содержащем корпус, разделенный на камеры смеси и очищенной воды, над которыми размещены нефтесбор- ники и между которыми установлены замкнутые сверху цилиндрические

фильтроэлементы, внутренн   полость каждого из которых св зана с камерой очищенной воды, а над каждым фильтроэлементом с радиальным и осевым зазорами установлен стакан в виде усеченного конуса, с нефтевыводным патрубком, размещенным в нефтесборнике, верхнее днище стакана выполнено с наклоном 25-30° относительно горизонтальной плоскости, в которой находитс  нижнее основание стакана. При этом

нефтевыводной патрубок закреплен в высшей точке днища стакана, а в нижней точке днища закреплен патрубок рециркул цион- нной воды, вторым концом подсоединенный к емкости нефтесодержащих вод.

Патрубок рециркул ционной воды выполнен с диаметром г 0,15-0,2 наружного диаметра фильтроэлемента.

Установка верхнего днища стакана под

углом 25-30° удовлетвор ет следующим услови м . Во-первых такой угол наклона способствует лучшему самосто тельному всплытию капель нефти, выделившихс  из воды, по наклонной плоскости в высшую

точку стакана, откуда затем по нефтевывод- ному патрубку нефть выводитс  в нефтесборник . Во-вторых, в услови х качки судна, обычно не превышающей 25° наклона судна , нефть всегда находитс  выше верхней

части фильтроэлемента и не покрывает сплошь материал фильтроэлемента, так как объем, образующийс  в наивысшей точке стакана при упом нутых значени х угла наклона верхнего днища, оказываетс  достаточным дл  удержани  уровн  нефти на рассто нии, недос гаемом до фильтроэлемента . Увеличение угла наклона днища по сравнению с предлагаемыми значени ми с целью отдалени  уровн  собирающейс  в стакане нефти от фильтроэлемента нецелесообразно , так как значительно возрастают габариты сепаратора по высоте.

Как показали результаты испытаний, эффективность очистки нефтесодержащей воды от нефтепродуктов при установке наклонного днища увеличилась на 3-4% (при наклонах сепаратора не ухудшилось) по сравнению с прототипом.

Установка в нижней части днища стакана патрубка рециркул ционной воды и соединение его с емкостью нефтесодержащей воды позволили организовать посто нное движение очищаемой жидкости вдоль поверхности фильтроэлемента в зазоре между стенками стакана и фильтроэлементом. При посто нном движении жидкости вдоль поверхности фильтроэлемента эффективнее смываютс  частицы нефти, скоалесцировав- шие на поверхности фильтроэлемента. При указанной установке патрубков на стакане поток рециркул ционной жидкости направлен вверх, т.е. в ту же сторону, что и капли нефти, выделившиес  из воды или скоалес- цировавшие на поверхности фильтроэлемента , что способствует лучшему отделению нефти от воды. Проведенные испытани  показали, что наибольший эффект достигаетс , если на рециркул цию из стакана направл ть примерно половину общего расхода очищаемой воды, что соответствует диаметру патрубка рециркул ционной воды, равному 0.15-0,2 диаметра фильтроэлемента. Очистна  способность при этом увеличиваетс  на 10-15% по сравнению с сепаратором-прототипом, а ресурс фильтроэлемента увеличиваетс  на 35- 40%.

На фиг.1 изображен сепаратор, общий вид; на фиг.2 - фильтроэлемент со стаканом; на фиг.З - схема подсоединени  сепаратора в систему.

Сепаратор дл  очистки нефтесодержа- щих вод (фиг.1) состоит из корпуса 1 переборкой 2 разделенного на камеру 3 смеси и камеру 4 очищенной воды. В нижней части сепаратора установлен подогреватель 5. расположенный в полости 6 подогрева и устройство 7 ввода нефтесодержащей воды в сепаратор от насоса 8 Полость 6 подогрева сообщаетс  с камерой 3 посредством ще- ли 9. В камере 3 смеси установлена каскадна  перегородка 10. раздел юща  ее на отстойную зону 11 и зону 12 фильтрации. В зоне 12 расположена труба 13, на которой имеетс  приварыш 14. На приварыш установлен замкнутый сверху цилиндрический фильтроэлемент 15. герметично закрепленный прижимным фланцем 16 к приварышу 14. Над фильтроэлементом 15 на рассто нии от прижимного фланца 16 установлен

стакан 17 в виде усеченного конуса большим основанием вниз, причем малое основание (верхнее днище стакана) выполнено с наклоном 25-30° относительно нижнего основани .

В верхнем днище стакана имеютс  два отверсти . Одно из них размещено в высшей точке днища и посредством вмонтированного в это отверстие нефтевыводного

0 патрубка 18 сообщено с нефтесборником 19. Другое отверстие размещено в нижней точке верхнего днища стакана и посредством смонтированного в него рециркул ционного патрубка 20 трубопроводом 21

5 сообщено входом с емкостью 22 дл  сбора воды, требующей очистки.

Из емкости 22 нефтесодержаща  вода забираетс  насосом 8 и подаетс  на устройство 7 ввода воды в сепаратор. Очищаема 

0 вода, отводима  на рециркул цию через патрубок 20, по трубопроводу 21 направл етс  в емкость 22.

Труба 13 одним концом через вырез в переборке 2 сообщаетс  с камерой 4 очи5 щенной воды и герметично закреплена на переборке 2. Другой конец трубы 13 проходит через вырез каскадной перегородки 10 и герметично закреплен на торце корпуса 1. Над зоной 12 фильтрации на корпусе 1 раз0 мещен нефтесборник 19, имеющий устройство 23 вывода концентрированного нефтепродукта.

Камера 4 очищенной воды каскадной перегородкой 24 разделена на две зоны 25

5 и 26. Над камерой 4 на корпусе 1 размещен нефтесборник 27 с устройством 28 вывода концентрированного нефтепродукта, а в зоне 26 расположено устройство 29 вывода очищенной воды.

0 Стакан 17 установлен с радиальным зазором а (фиг.2), равным 0,022-0,13 диаметра фильтроэлемента 15, и с осевым зазором б, равным 0.02-0,116 диаметра фильтроэлемента . Нефтевыводной патрубок 18 выпол5 нен с диаметром в, равным 0,1-0,12 диаметра фильтроэлемента. Рециркул ционный патрубок 20 выполнен с диаметром г. равным 0,15-0.2 диаметра фильтроэлемента .

0 Размеры зазоров а, б и диаметра нефтевыводного патрубка в прин ты такими же как в прототипе.

Что касаетс  диаметра рециркул ционного патрубка г, то он выбран исход  из

5 результатов экспериментальных исследований . По данным эксперимента можно сделать вывод, что при оптимальном расходе на рециркул цию Gp 0,5 Собщ ресурс ФЭ увеличиваетс  на 35-40%. а очистна  способность - на 10-15%.

Сепаратор работает следующим образом .

Вода, загр зненна  нефтепродуктом, через устройство 7 ввода насосом 8, соединенным с емкостью 22 нефтесодержащей воды, подаетс  в полость 6 подогрева, где нагреваетс  подогревателем 5. Из полости 6 подогрева вода поступает через щель 9 в отстойную зону 11 камеры 3. При огибании каскадной перегородки 10 из загр зенной воды выдел ютс  наиболее крупные частицы нефтепродуктов, всплывающие к нефте- сборнику 19 и отвод щиес  за пределы сепаратора через устройство 23. Освободившись от значительной части нефтепродуктов , вода поступает в зону 12 фильтрации камеры 3, затем в кольцевой зазор между конусным стаканом 17 и прижимным фланцем 16 и далее в кольцевой зазор между наружной поверхностью филь- троэлемента 15, закрепленного на привары- ше 14 трубы 13, и стаканом 17. В зазоре путем организации направленного потока, движущегос  вверх за счет отвода части воды на рециркул цию посредством патрубка 20, присоединенного к трубе 21, происходит посто нный смыв частиц нефтепродуктов и механических примесей с наружной поверхности фильтроэлемента 15. Процесс смыва нефтепродукта с поверхности коалесцирую- щего фильтроэлемента происходит интенсивнее при обтекании коалесцирующей поверхности нефтевод ной смесью с повышенными скорост ми. Нефтевод на  смесь, поступивша  в рециркул ционный патрубок 20, трубопроводом 21 направл етс  в емкость 22 нефтесодержащей воды. Смываемые нефт ные частицы и мехпримеси, обладающие положительной плавучестью, скапливаютс  у верхнего днища стакана и благодар  наклонуднища на 25-30°собираютс  в его верхней точке, откуда посредством патрубка 18 отвод тс  в нефтесборник 19, установленный в верхней части корпуса 1 сепаратора и через устройство 23 вывода концентрированного нефтепродукта отводитс  за пределы сепаратора. Вода, в значительной степени очищенна  от нефтепродуктов и механических примесей, продавливаетс  через пористую структуру материала фильтроэлемента 15, где очищаетс  от нефтепродуктов до требуемой степени очистки. Очищенна  вода после фильтроэлемента 15 поступает в трубу 13 а из нее через отверстие в переборке 2 - в зону 25 камеры 4 очищенной воды, Из зоны 25 вода поступает в зону 26 камеры 4 очищенной воды, предварительно обогнув каскадную перегородку 24. При огибании каскадной перегородки 24 из воды выдел ютс  остаточные нефтепродукты, которые всплывают в нефтесборник 27, а оттуда через устройство 28 вывода нефтепродукта отвод тс  за пределы корпуса 1 сепаратора. Очищенна  вода отводитс  из сепаратора через устройство 29 вывода очищенной воды , расположенное в зоне 26 камеры 4 очищенной воды.

Преимущества предлагаемого сепаратора состо т в том, что за счет организации посто нного направленного вверх потока нефтевод ной смеси производитс  систематический смыв частиц нефтепродуктов и механических примесей с наружной поверхности фильтроэлемента, что увеличивает его очистную способность и ресурс. Отвод частиц воды, содержащей укрупненный

нефтепродукт, способствует повышению очистной способности сепаратора, так как снимаетс  ударна  нагрузка на материал фильтроэлемента, что также способствует увеличению его ресурса и очистной способности сепаратора. Величина расхода на рециркул цию должна быть ограничена в пределах 0,3-0,5 общего расхода через сепаратор .

Claims (3)

1.Сепаратор дл  очистки нефтесодер- жащих вод от нефтепродуктов, содержащий корпус, разделенный на камеры смеси и очищенной воды, над которыми размещены

нефтесборники и между которыми установлены замкнутые сверху цилиндрические фильтроэлементы, внутренн  полость каждого из которых св зана с камерой очищенной воды, а над каждым фильтроэлементом

с радиальным и осевым зазором установлен вверх днищем стакан в виде усеченного конуса с нефтевыводным патрубком, сообщающимс  с нефтесборником, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

очистной способности и ресурса фильтроэлемента , днище стакана расположено с наклоном к горизонтальной плоскости и снабжено рециркул ционным патрубком дл  очищаемой воды, при этом нефтевыводной и рециркул ционный патрубки размещены в верхней и нижней част х днища стакана соответственно.

2.Сепаратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что наклон днища стакана составл ет 25-30°.

3.Сепаратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что диаметр рециркул ционного патрубка составл ет 0,15-0,2 диаметра фильтроэлемента

к

26€СШ

//

и

CM,

С

Гч.

ъ

«V

$

е