Способ очистки воды от жидких нефтепродуктов и нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор с электростатической очисткой воды

Номер патента: 2640

Опубликовано: 29.08.2002

Автор: Аладкин Александр Иванович

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающий ее подогрев, отстой в поле гравитационных сил, фильтрацию и отстой в поле гравитационных сил, отличающийся тем, что в нем создают мощное поле центробежных сил за счет обеспечения скорости потока воды, равной V=10-5000 об/мин, после отстоя в поле гравитационных сил производят нагрев ее до температуры не более 35° С, а при очистке воды от нефтепродуктов тяжелых фракций воду подвергают дополнительному предварительному нагреву до температуры не более 60° С, осуществляют фильтрацию в направлении сверху вниз в жестко ламинизированном режиме течения очищаемой воды в экстракторе под электрическим потенциалом малого напряжения, затем производят отстой воды под воздействием электростатического поля, в котором вектор поля направлен встречно вектору скорости потока очищаемой воды, и окончательную фильтрацию в гранулированном наполнителе мелкой фракции.

2. Нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор с электростатической очисткой воды, содержащий корпус с днищем и крышкой с патрубками, гранулированный наполнитель в виде термически закаленных шариков, расположенный во внутреннем объеме корпуса, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник, нижний гравитационный отстойник, патрубки подвода очищаемой воды, подачи промывочной воды и продувочного воздуха, патрубок удаления грязи и нефтепродуктов, отличающийся тем, что в него введены центробежная ступень очистки воды, подогреватель, экстрактор, рекуператор, дренажно-сборный коллектор очищенной воды, воздушный клапан, камера дренажа и снятия избыточного давления, при этом центробежная ступень очистки воды расположена вертикально вдоль оси симметрии корпуса или со смещением, закреплена на нем посредством радиальных ребер и выполнена в виде жестко соединенных между собой цилиндрического гидроциклона, цилиндрическо-конического грязесборника для крупнодисперсных взвесей с патрубком удаления грязи, устройства гашения скорости потока в виде трубы с радиальными отверстиями в верхней части и закрепленного на расстоянии от устройства отбойника в виде плоского или вогнутого диска, подогреватель выполнен спиралеобразным, плоским и многоярусным и расположен в верхней части корпуса или нижней части крышки, экстрактор выполнен в виде цилиндрической кассеты с подведенным к ней электрическим потенциалом малого напряжения с центральным отверстием для гидроциклона, в верхней части которого установлена сетка, а в нижней - диск, перфорированный крупными отверстиями с закрепленными над ними фильтрующими элементами, рекуператор выполнен в виде спиралеобразного электрода или сетки, к которому подведен электрический потенциал малого напряжения противоположной полярности по отношению к экстрактору, дренажно-сборный коллектор очищенной воды выполнен в виде разветвленной в горизонтальной плоскости системы взаимосвязанных труб, к нижней части которых в определенной последовательности подсоединены фильтрующие элементы, соединенные с патрубком вывода очищенной воды, камера дренажа и снятия избыточного давления образована сферической частью днища и диском, перфорированным крупными отверстиями, над которыми закреплены фильтрующие элементы, с патрубками крепления предохранительного клапана, клапана дренажа и протекторной защитой корпуса, причем с цилиндрическим гидроциклоном по касательной к окружности соединен патрубок очищаемой воды, а устройство гашения скорости потока снабжено грязесборником мелкодисперсных взвесей.

3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что фильтрующие элементы экстрактора, дренажно-сборного коллектора, камеры дренажа и снятия избыточного давления могут быть выполнены или колпачково-щелевыми, или спирально-щелевыми, или конусно-щелевыми, или колпачково-проволочными.

4. Сепаратор по п.3, отличающийся тем, что колпачково-проволочные фильтры выполнены в виде цилиндрического колпачка с продольными щелями и резьбой на цилиндрической поверхности, в канавках которой на расстоянии 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя намотана проволока, внутренний конец которой жестко соединен с корпусом колпачка, а другой свободен.

5. Сепаратор по пп.2 и 3, отличающийся тем, что шарики гранулированного наполнителя выполнены термонапряженными и могут быть выполнены или из металла, или из стекла, или из керамики, или из полимера.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Изобретение относится к машиностроению и предназначено для очистки нефтесодержащих вод промышленных предприятий, железнодорожных депо, очистных станций, а также судовых льяльных (подсланевых) и балластных вод. Известен способ очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающий ее подогрев, отстой в поле гравитационных сил, фильтрацию и отстой в поле гравитационных сил, описанный в патенте РФ 2089261 от 10.09.97 на нефтеводяной фильтрующий сепаратор, реализующий данный способ. Изобретение по указанному патенту 2089261 на нефтеводяной фильтрующий сепаратор является наиболее близким к предлагаемому сепаратору очистки и содержит корпус с днищем и крышкой с патрубками, гранулированный наполнитель в виде термически закаленных шариков, расположенный во внутреннем объеме корпуса, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник, нижний гравитационный отстойник, патрубки подвода очищаемой воды, подачи промывочной воды и продувочного воздуха и патрубки удаления грязи и нефтепродуктов. Известные способ и конструкция не обеспечивают большой глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов, а в случае использования сепараторов на судах, при качке, гранулированный наполнитель будет перемещаться, что приведет к ухудшению очистной способности сепаратора,кроме того, в процессе эксплуатации пароводяной змеевиковый подогреватель будет быстро обрастать накипью, тяжелыми фракциями нефтепродуктов, а очистка его практически невозможна без разработки сепаратора. Целью настоящего изобретения является повышение очистной способности сепаратора,обеспечивающее сброс очищенной воды в акваторию портов, территориальных вод, рек и озер без применения доочищающих устройств, устранение вышеотмеченных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающем ее подогрев, отстой в поле гравитационных сил, фильтрацию и отстой в поле гравитационных сил, создают мощное поле центробежных сил за счет обеспечения скорости потока воды, равной V=10-5000 об/мин, после отстоя воды в поле гравитационных сил производят нагрев ее до температуры не более 35 С, а при очистке воды от нефтепродуктов тяжелых фракций воду подвергают дополнительному предварительному нагреву до температуры не более 60 С, осуществляют фильтрацию в экстракторе, находящемся под электрическим потенциалом в направлении сверху-вниз в жестко ламинизированном режиме течения очищаемой воды, а затем в гравитационном отстойнике под воздействием электростатического поля, в кото 002640 2 ром вектор поля направлен встречно вектору скорости потока очищаемой воды, и окончательную фильтрацию в гранулированном наполнителе мелкой фракции. В известный нефтеводяной фильтрующий сепаратор, содержащий корпус с днищем и крышкой с патрубками, гранулированный наполнитель в виде термически закаленных шариков, расположенный во внутреннем объеме корпуса, верхний гравитационный отстойникнефтесборник, нижний гравитационный отстойник, патрубки подвода очищаемой воды, подачи промывочной воды и продувочного воздуха,патрубки удаления грязи и нефтепродуктов,введены центробежная ступень очистки воды,подогреватель, экстрактор, рекуператор, дренажно-сборный коллектор очищенной воды,воздушный клапан, камера дренажа и снятия избыточного давления; центробежная ступень очистки воды расположена вертикально вдоль оси симметрии корпуса или со смещением, закреплена на нем посредством радиальных ребер и выполнена в виде жестко соединенных между собой цилиндрического гидроциклона, цилиндрически-конического грязесборника с патрубком удаления грязи, устройства гашения скорости потока в виде трубы с радиальными отверстиями в верхней части и закрепленного на установленном расстоянии от устройства отбойника в виде плоского вогнутого диска; подогреватель выполнен спиралеобразным, плоским и многоярусным и расположен в верхней части корпуса или в нижней части крышки; экстрактор выполнен в виде цилиндрической кассеты с подведенным к ней электрическим потенциалом малого напряжения с центральным отверстием для центробежной ступени, в верхней части которой установлена сетка, а в нижней - диск,перфорированный крупными отверстиями с закрепленными над ними фильтрующими элементами; рекуператор выполнен в виде спиралеобразного электрода или сетки, к которому подведен электрический потенциал малого напряжения противоположной полярности по отношению к экстрактору; дренажно-сборный коллектор очищенной воды выполнен в виде разветвленной в горизонтальной плоскости системы взаимосвязанных труб, к нижней части которых в определенной последовательности подсоединены фильтрующие элементы, трубы соединены с патрубком вывода очищенной воды; камера дренажа и снятия избыточного давления образована сферической частью днища и диском,перфорированным крупными отверстиями, над которыми закреплены фильтрующие элементы с патрубками крепления предохранительного клапана, клапана дренажа, с гидроциклоном по касательной к окружности соединен патрубок подвода очищаемой воды. Фильтрующие элементы экстрактора, дренажно-сборного коллектора, камеры дренажа могут быть выполнены или колпачково-щелевыми, или колпачково 3 проволочными. Колпачково-проволочные фильтры выполнены в виде цилиндрического колпачка с продольными щелями и резьбой на цилиндрической поверхности, в канавках которой на расстоянии 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя намотана проволока,внутренний конец которой жестко соединен с корпусом колпачка, а другой свободен. Шарики гранулированного наполнителя могут быть выполнены или из металла, или из стекла, или из керамики, или из полимера. Устройство гашения скорости потока снабжено грязесборником мелкодисперсных взвесей. Сущность изобретения заключается в том,что способ и устройство очистки воды от жидких нефтепродуктов обеспечивают создание мощных центробежных сил при движении ее снизу-вверх, снижение угловой и линейной составляющих скорости потока, отстой в поле гравитационных сил, подогрев в многоярусном плоском спиралеобразном трубчатом подогревателе для обеспечения термокоагуляции и последующую ее фильтрацию сверху-вниз через термонапряженные гранулы крупной фракции и щели фильтрующих элементов экстрактора,находящихся под электрическим потенциалом малого напряжения, с последующим повторным отстоем в поле гравитационных сил под воздействием электростатического поля, создаваемого экстрактором и рекуператором, вектор напряженности которого направлен встречно вектору скорости ламинарного потока очищаемой воды и окончательной фильтрации воды сверху-вниз через гранулы олеофильного материала в поровых каналах между гранулами фильтрующего материала корпуса и днища сепаратора, представляющего собой термически закаленные мелкие шарики из металла или стекла, керамики, полимера, с одновременным отводом тепла через вертикальные радиальные ребра крепления центробежной ступени очистки металлоконструкции корпуса и днища в атмосферу. Очищаемая вода с нефтепродуктами, подаваемая через питательный патрубок по касательной к окружности гидроциклона, закручивается, создавая мощное поле центробежных сил, при котором дисперсионная среда - вода,грязь оттесняются к цилиндрической поверхности, а дисперсная фаза - нефтепродукт - к центру вращения потока при движении вращающейся очищаемой воды снизу-вверх по спирали,обеспечивая гетерокоагуляцию (адагуляцию) и увеличение глубины извлечения из объема очищаемой воды диспергированных нефтепродуктов. Использование в качестве фильтрующего наполнителя термически закаленных металлических или стеклянных, керамических или полимерных шариков с высокими олеофильными свойствами, размещенных в экстракторе и в объеме корпуса-днища, позволяет обеспечить процессы ортокинетической коагуляции, коа 002640 4 лесценции отдельных частиц нефтепродуктов и исключает необходимость периодической замены фильтрующего материала, обеспечивая стабильную во времени очистку и возможность периодической очистки наполнителя от механических взвесей продувкой его объема воздухом в направлении снизу-вверх с последующей доочисткой чистой водой в том же направлении. Присоединение центробежной ступени(гидроциклона) к корпусу с помощью радиальных вертикальных ребер позволяет за счет снижения температуры фильтрующей среды (воданефтепродукт) уменьшить вторичную эмульгацию отсепарированных нефтепродуктов, как следствие, уменьшить гидравлическое сопротивление, повысить очистную способность, а также позволяет в условиях качки корабля исключить влияние наклона сепаратора в любой плоскости на толщину слоя гранулированного фильтрующего наполнителя, через который барботируется доочищаемая вода, что обеспечивает стабильность очистной способности сепаратора. Наличие в сепараторе камеры дренажа и снятия избыточного давления, образованной сферической частью днища и диском с отверстиями, над которыми установлены фильтрующие элементы, позволяет исключить попадание гранулированного наполнителя в предохранительный клапан и в систему дренажа при их работе, а также позволяет установить антикоррозионную защиту. Применение рассредоточенного дренажносборного коллектора очищенной воды в виде разветвленной системы горизонтальных труб с закрепленными снизу фильтрующими элементами позволяет значительно уменьшить вес сепаратора и его габариты по высоте, а также решить проблему равномерного взрыхления воздухом и промывочной водой всего объема гранулированного наполнителя при его регенерации. Очищаемая вода, поступив под давлением от насосного агрегата через патрубок в гидроциклон по касательной к окружности и получив сильное вращательное движение по спирали снизу-вверх, создает мощное поле центробежных сил, в результате действия которого вода и механически взвешенные частицы отбрасываются к внутренней поверхности гидроциклона, а нефтепродукт вытесняется к центру вращения очищаемого потока и в виде вращающегося жгута, под действием сил всплытия и вытеснения, вместе с водой сначала поступает в коническо-цилиндрическую трубу устройства гашения скоростей потока, где скорости снижаются до необходимой величины, а затем попадают в гравитационный отстойник-нефтесборник, при этом мелкодисперсная часть нефтепродукта коагулирует, гетерокоагулирует и коалисцирует,механические взвеси, укрупняясь и накапливаясь на стенках гидроциклона, соскальзывают 5 вниз, попадая в грязесборник крупнодисперсных фракций. Значительно разделенные на фазы вода и нефтепродукт после выхода из гидроциклона из-за изменения площади проходного сечения труб устройство гашения скоростей плавно уменьшают угловую и вертикальную (линейную) скорости, а достигнув уровня радиальных отверстий и после выхода из трубы в гравитационном отстойнике-нефтесборнике, упираясь в диск отбойника, полностью гасят вертикальную составляющую скорости потока и резко снижают его угловую скорость, нефтепродукт, всплывая в гравитационном отстойнике-нефтесборнике,накапливается в его верхней части, медленно вращаясь под крышкой сепаратора, коагулирует и коалисцирует при этом, а значительно очищенная вода, медленно вращаясь в нижней части нефтесборника, в строго ламинарном режиме сверху-вниз поступает сначала в подогреватель,где нагревается, обеспечивая термокоагуляцию и эффект совокупного всплытия (осаждения), а затем фильтруется через гранулы крупной фракции и фильтрующие элементы экстрактора,находящегося под отрицательным потенциалом малого напряжения. Нефтепродукты по мере их накопления выводятся из нефтесборника через патрубок. Доочистка воды от мелкодисперсной фазы нефтепродуктов осуществляется в процессе ее фильтрации через поровые каналы между гранулами фильтрующего материала, представляющего собой термически закаленные шарики из металла, стекла, керамики или полимера, находящиеся под отрицательным потенциалом в экстракторе, а в нижней части корпуса и днища сепаратора с наведенными олеофильньми свойствами, обусловленными термическим перенапряжением их поверхности, сначала в кассете экстрактора, а затем в поле действия электростатического поля в пространстве нижнего гравитационного отстойника между экстрактором и рекуператором, и в завершение в объеме корпуса и днища с гранулами наполнителя мелкой фракции. При фильтрации доочищаемой воды через поровые каналы между гранулами наполнителя экстрактора, находящимися под отрицательным потенциалом, при скоростях, отвечающих строго ламинарному режиму течения сверху-вниз,когда скорость всплытия частиц нефтепродукта выше скорости истечения воды, дисперсные частицы нефтепродукта, переходя в последовательно расположенные поры, притягиваются к поверхности шариков, смачивают их, а затем растекаются на их поверхности с увеличением пленки до определенных размеров. Перекрытие поровых каналов нефтепродуктами предотвращает прочное соединение молекул и мелкодисперсных частиц с гранулами наполнителя и обеспечивает барботаж очищаемой воды через фильтрующий слой, представляющий собой 6 естественно поддерживаемые фазы: гранулы наполнителя-нефтепродукт. При превышении пороговой насыщенности поровых каналов нефтепродуктом избыточная масса его, за счет возрастания перепада давления и сил всплытия, срывается с поверхности гранул в виде отдельных капель грушевидной формы, которые, сливаясь между собой в процессе коалесценции, выводятся из объема гранулированного наполнителя с последующим их выделением из объема доочищаемой воды в гравитационном отстойнике-нефтесборнике под действием сил Архимеда (за счет разности плотностей разделяемых сред). Часть капель нефтепродукта, вынесенных потоком воды из экстрактора в нижний гравитационный отстойник, попадая в поле действия электростатического поля экстрактор-рекуператор, выталкиваются из объема воды в экстрактор, где притягиваются к металлоконструкции, гранулам наполнителя экстрактора и выводятся, как ранее описано, в нефтесборник. На завершающем этапе оставшаяся мелкодисперсная часть нефтепродукта в доочищаемой воде,протекая сверху-вниз, фильтруется в гранулированном наполнителе мелкой фракции, размещенном в нижней части корпуса и днища, притягивается к поверхности шарика, смачивая их и барбoтируя в поровых каналах, увеличивается до определенных размеров, всплывает, попадая в экстрактор, а затем в нефтесборник. Фильтрующие элементы, закрепленные в нижнем диске экстрактора, обеспечивают не только удержание гранулированного наполнителя от вымывания, но и внутренними объемами колпачков выполняют роль гравитационного отстойника-накопителя нефтепродуктов. Доочищенная вода в гранулированном наполнителе мелкой фракции через щели фильтрующих элементов рассредоточенного дренажно-сборного коллектора удаляется из сепаратора через патрубок. При заполнении корпуса сепаратора очищаемой водой и при попадании в процессе эксплуатации в корпус воздуха его удаление производится через поплавковый автоматический воздушный клапан, размещенный в крышке сепаратора. Для предотвращения разрыва корпуса сепаратора, при превышении установленного предела давления нагнетания насосного агрегата, на патрубке камеры дренажа и снятия избыточного давления установлен предохранительный клапан, при этом диск с фильтрующими элементами предотвращает унос гранул из корпуса сепаратора. С целью снижения коррозионного износа корпуса сепаратора и его металлоконструкции из-за электрохимической коррозии в днище, в камере дренажа и снятия избыточного давления установлено устройство защиты, например пальчиковый протектор. 7 Применение радиально-вертикальных ребер крепления центробежной ступени очистки к корпусу сепаратора позволяет осуществлять отвод тепла от фильтруемой среды в металлоконструкцию сепаратора и, как следствие, избежать вторичной эмульгации уже отсепарированных нефтепродуктов. В присутствии синтетических, природных поверхностно-активных веществ или дезактиваторов для исключения эмульгации дисперсной фазы нефтепродуктов в объем очищаемой воды дозируют коагулянт концентрацией от 20 до 100 мг/л. На фиг. 1 представлен общий вид сепаратора, фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1, фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1, фиг. 4 - сечение В-В фиг. 1,фиг. 5 - сечение С-С фиг. 1, фиг. 6 - общий вид с сечением колпачково-проволочного фильтрующего элемента, фиг. 7 -конструкция питающего патрубка и гидроциклона в сечении В-В, фиг. 8 общий вид центробежной ступени очистки воды. Устройство (фиг. 1) содержит корпус 1,центробежную ступень очистки (фиг. 1, 8) с грязесборником 2, гидроциклоном 3, устройством гашения (снижения) скоростей потока очищаемой воды 4 с грязесборником мелкодисперсных взвесей 5, образованным цилиндрической или цилиндрическо-конической трубой 6 и цилиндрическо-конической частью трубы гашения скоростей, с отбойником 7, радиальновертикальные ребра 8 (фиг. 4) крепления центробежной ступени очистки к корпусу 1, гравитационный отстойник-нефтесборник 9, крышку 10 с термодатчиками 11, автоматическим воздушным клапаном 12, патрубками удаления нефтепродукта 13, удаления продуктов регенерации 14, горловиной датчика верхнего и нижнего уровней границы раздела сред нефтепродукт-вода 15, многоярусный, плоский, спиралеобразный подогреватель 16 с патрубками подвода 17 и отвода 18 теплоносителя, электроизолированный от корпуса и крышки экстрактор 19 с крупным гранулированным наполнителем 20, снабженный в верхней части сеткой 21, а в нижней части - диском 22, перфорированным в определенной последовательности крупными отверстиями, над которыми закреплены колпачково-проволочные фильтрующие элементы 23,внутренний объем диска разделен тонкими вертикально-радиальными ребрами 24 (фиг. 3) на более мелкие объемы, нижний гравитационный отстойник 25, рекуператор 26, рассредоточенный дренажно-сборный коллектор очищенной воды 27 с фильтрующими элементами 28 и патрубком 29 удаления очищенной воды, днище 30 с камерой дренажа и снятия избыточного давления 31, образованной сферической частью днища и перфорированным диском 32 с фильтрующими элементами 33 и патрубками крепления предохранительного клапана 34, дренажа 35,протекторной защитой 36. 8 Мелкая фракция гранулированного наполнителя 37 размещена в нижней части корпуса 1 и днища 30 на 0,7-0,9 высоты от камеры дренажа и снятия избыточного давления до экстрактора. Центробежная ступень очистки (фиг. 8, 7,1) выполнена как единая вертикальная конструкция, размещенная в центре корпуса сепаратора или со смещением и состоящая из грязесборника 2 с патрубком удаления грязи 38, гидроциклона 3, представляющего собой вертикальный, толстостенный, небольшой цилиндр 39, к которому по касательной к окружности подсоединен питательный патрубок 40 с соплом 41 и устройство гашения (снижения) скоростей потока очищаемой воды, состоящая из цилиндрической трубы 42, диаметр которой больше диаметра гидроциклона, с радиальными отверстиями 43 на определенном расстоянии от верхнего края, имеющими острые кромки по ходу вращения воды, и отбойника 7, представляющего собой плоский или вогнутый диск диаметром несколько больше диаметра трубы и закрепленного на необходимом расстоянии от ее верхнего края. Гидроциклон 3 (39) соединен с грязесборником 2 и устройством гашения (снижения) скоростей потока воды с помощью конусных переходников 44, имеющих определенный угол конусности. Сферическое днище 30 имеет лапы 45 крепления сепаратора к фундаменту. Фильтрующие элементы экстрактора 23,сборного коллектора очищенной воды 28, камеры дренажа и снятия избыточного давления 33 представляют собой цилиндрический колпачок 46 (фиг. 6) с широкими продольными прорезями 47 и нарезанной резьбой с шагом 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя, в канавках которой навита проволочная пружина 48, один конец которой жестко соединен с колпачком, а второй свободен, что обеспечивает свободу температурных расширений проволоки и колпачка, исключая вымывание гранулированного наполнителя 20, 37 потоком воды и продувочным воздухом. Для защиты корпуса и внутренних металлоконструкций сепаратора в процессе эксплуатации от электрохимической коррозии в камере дренажа и снятия избыточного давления 31 установлена защита в виде протектора 36. В сепараторе имеются также патрубки подачи продувочного воздуха и промывочной воды 49, промывочной воды 50 в трубы удаления грязи и подачи очищаемой воды гидроциклона. Очищаемая вода подается в сепаратор через патрубок 51 и трубу 52, а электрический потенциал постоянного напряжения от постороннего источника тока подается на экстрактор 19 и рекуператор 26 через клеммы 53, закрепленные в сальниках-изоляторах. 9 Устройство работает следующим образом. Очищаемая вода малоэмульгирующим насосом через патрубок 51, трубу 52, питательный патрубок 40, 41 (фиг. 7, 8) по касательной к окружности цилиндрической части 39 подается в гидроциклон 3, закрепленный в корпусе 1 с помощью радиально-вертикальных ребер 8 (фиг. 4),и, закручиваясь с большой скоростью, создает мощное поле центробежных сил, перемещаясь по спирали снизу-вверх, при этом воздух из внутренней полости сепаратора удаляется через автоматический воздушный клапан 12 в атмосферу. В результате действия центробежных сил вода и механические взвеси отбрасываются на цилиндрическую поверхность гидроциклона, а нефтепродукт оттесняется к центру вращения и в виде вращающегося жгута под действием сил вытеснения и всплытия попадает вместе с водой в устройство гашения скорости потока (фиг. 8,1), где угловая и вертикальная составляющие скорости, за счет увеличения площади сечения трубы, снижаются, а достигнув радиальных отверстий 43 и упираясь в отбойник 7 в гравитационном отстойнике-нефтесборнике 9 полностью теряет вертикальную составляющую скорости, а угловая скорость значительно снижена за счет большого увеличения площади сечения гравитационного отстойника, а также истечения воды через радиальные отверстия. Крупнодисперсные механические взвеси в гидроциклоне 3,укрупняясь, соскальзывает по стенке в грязесборник 2, мелкодисперсные механические взвеси - в грязесборник 5, а вода, значительно очищенная от нефтепродукта, не пересекаясь со жгутом нефтепродукта, поступает в нижнюю часть гравитационного отстойника-нефтесборника 9, нефтепродукт, утыкаясь (упираясь) в отбойник 7, вращаясь, обтекая отбойник, всплывает и накапливается в верней части гравитационного отстойника-нефтесборника 9. В поле центробежных сил гидроциклона 3,а также по мере спиралеобразного движения в трубе устройства гашения (снижения) скоростей 4 и в объеме гравитационного отстойниканефтесборника 9 крупно- и мелкодисперсные частицы нефтепродукта коагулируют и каолесцируют и по мере их накопления в нефтесборнике выводятся через патрубок 13. Диск отбойника 7 исключает перемешивание нефтепродукта и воды в вертикальной плоскости восходящим потоком очищаемой воды из трубы 42 (4). После выхода из трубы 42 устройства гашения (снижения) скоростей потока за счет изменения площади сечения потока в гравитационном отстойнике-нефтесборнике 9 происходит резкое уменьшение скорости вращения потока и вода, значительно очищенная, медленно вращаясь в нижней части гравитационного отстойника-нефтесборника, в строго ламинизированном режиме, обтекая трубки подогревателя 16 сверху-вниз, нагревается, обеспечивая термокоагуляцию и эффект совокупного всплытия(осаждения) мелкодисперсной составляющей нефтепродукта, а затем фильтруется через поровые каналы находящегося под отрицательном потенциалом малого напряжения экстрактора 19 с крупным гранулированным наполнителем,закрытым сверху сеткой 21, исключающей вымывание шариков наполнителя при рециркуляции воды, а снизу диском 22, закрытым, перфорированным в определенной последовательности крупными отверстиями, над которыми установлены щелевые фильтрующие элементы 23. При фильтрации сверху-вниз доочищаемой воды через поровые каналы между гранулами наполнителя 20 и щели фильтрующих элементов 23 экстрактора, находящегося под отрицательным потенциалом малого напряжения, положительно заряженные микро- и миллишарики нефтепродукта, содержащиеся в воде,притягиваются к поверхности с увеличением пленки до определенных размеров и барботируются. Малое напряжение постоянного тока подводится к экстрактору 19 и рекуператору 26 от источника тока через клеммы 53 сальниковизоляторов. После превышения определенного уровня насыщенности поровых каналов нефтепродуктами избыточная масса их, за счет сил всплытия и возрастания перепада давления,срывается с поверхности гранул в виде отдельных капель грушевидной формы, которые, сливаясь между собой в процессе коалесценсии и коагуляции, выводятся из объема гранулированного наполнителя с последующим их выделением из объема доочищаемой воды в гравитационный отстойник-нефтесборник 9. Значительно очищенная вода после экстрактора 19, в строго ламинарном режиме течения сверху-вниз, поступает во второй (нижний) гравитационный отстойник 25, попадая в поле действия электростатического поля экстракторарекуператора, в котором вектор напряженности действует встречно вектору скорости течения воды, в результате положительно заряженные микро- и милличастицы мелкодисперсного нефтепродукта выталкиваются из объема воды в сторону экстрактора, где притягиваются к металлоконструкции, гранулам наполнителя экстрактора 19 и выводятся, как ранее описано, в нефтесборник. На завершающем этапе оставшаяся мелкодисперсная часть нефтепродукта в доочищаемой воде, протекая сверху-вниз в строго ламинарном режиме, фильтруется в гранулированном наполнителе мелкой фракции 37, размещенном в нижней части корпуса 1 и днища 30, перетягивается к поверхности шариков, смачивает их,барботируя в поровых каналах, увеличивается до определенных размеров, всплывает, попадая в экстрактор 19, а затем в нефтесборник 9. Далее очищенная вода дренируется через щели фильтрующих элементов 28 рассредоточенного дренажно-сборного коллектора 27 очищенной 11 воды и через патрубок 29 выводится из корпуса сепаратора. Крупнодисперсные механические взвеси из грязесборника 2 удаляются из сепаратора через патрубок 38, а мелкодисперсные механические взвеси - из грязесборника 5 через патрубок 54. Изобретение обеспечивает остаточную концентрацию нефтепродуктов в очищенной воде до 0,05 млн при допустимом значении согласно требованиям резолюции МЕРС 60 (33) ИМО, 15 млн, позволяя производить сброс очищенной воды в акватории портов, территориальных вод, в реки и озера. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки воды от жидких нефтепродуктов, включающий ее подогрев, отстой в поле гравитационных сил, фильтрацию и отстой в поле гравитационных сил, отличающийся тем,что в нем создают мощное поле центробежных сил за счет обеспечения скорости потока воды,равной V=10-5000 об/мин, после отстоя в поле гравитационных сил производят нагрев ее до температуры не более 35 С, а при очистке воды от нефтепродуктов тяжелых фракций воду подвергают дополнительному предварительному нагреву до температуры не более 60 С, осуществляют фильтрацию в направлении сверхувниз в жестко ламинизированном режиме течения очищаемой воды в экстракторе под электрическим потенциалом малого напряжения,затем производят отстой воды под воздействием электростатического поля, в котором вектор поля направлен встречно вектору скорости потока очищаемой воды, и окончательную фильтрацию в гранулированном наполнителе мелкой фракции. 2. Нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор с электростатической очисткой воды, содержащий корпус с днищем и крышкой с патрубками, гранулированный наполнитель в виде термически закаленных шариков, расположенный во внутреннем объеме корпуса, верхний гравитационный отстойник-нефтесборник,нижний гравитационный отстойник, патрубки подвода очищаемой воды, подачи промывочной воды и продувочного воздуха, патрубок удаления грязи и нефтепродуктов, отличающийся тем, что в него введены центробежная ступень очистки воды, подогреватель, экстрактор, рекуператор, дренажно-сборный коллектор очищенной воды, воздушный клапан, камера дренажа и снятия избыточного давления, при этом центробежная ступень очистки воды расположена вертикально вдоль оси симметрии корпуса или со смещением, закреплена на нем посредством радиальных ребер и выполнена в виде жестко соединенных между собой цилиндрического гидроциклона, цилиндрическо-конического грязесборника для крупнодисперсных взвесей с 12 патрубком удаления грязи, устройства гашения скорости потока в виде трубы с радиальными отверстиями в верхней части и закрепленного на расстоянии от устройства отбойника в виде плоского или вогнутого диска, подогреватель выполнен спиралеобразным, плоским и многоярусным и расположен в верхней части корпуса или нижней части крышки, экстрактор выполнен в виде цилиндрической кассеты с подведенным к ней электрическим потенциалом малого напряжения с центральным отверстием для гидроциклона, в верхней части которого установлена сетка, а в нижней - диск, перфорированный крупными отверстиями с закрепленными над ними фильтрующими элементами, рекуператор выполнен в виде спиралеобразного электрода или сетки, к которому подведен электрический потенциал малого напряжения противоположной полярности по отношению к экстрактору,дренажно-сборный коллектор очищенной воды выполнен в виде разветвленной в горизонтальной плоскости системы взаимосвязанных труб,к нижней части которых в определенной последовательности подсоединены фильтрующие элементы, соединенные с патрубком вывода очищенной воды, камера дренажа и снятия избыточного давления образована сферической частью днища и диском, перфорированным крупными отверстиями, над которыми закреплены фильтрующие элементы, с патрубками крепления предохранительного клапана, клапана дренажа и протекторной защитой корпуса,причем с цилиндрическим гидроциклоном по касательной к окружности соединен патрубок очищаемой воды, а устройство гашения скорости потока снабжено грязесборником мелкодисперсных взвесей. 3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем,что фильтрующие элементы экстрактора, дренажно-сборного коллектора, камеры дренажа и снятия избыточного давления могут быть выполнены или колпачково-щелевыми, или спирально-щелевыми, или конусно-щелевыми, или колпачково-проволочными. 4. Сепаратор по п.3, отличающийся тем,что колпачково-проволочные фильтры выполнены в виде цилиндрического колпачка с продольными щелями и резьбой на цилиндрической поверхности, в канавках которой на расстоянии 4/5-5/6 диаметра шарика гранулированного наполнителя намотана проволока, внутренний конец которой жестко соединен с корпусом колпачка, а другой свободен. 5. Сепаратор по пп.2 и 3, отличающийся тем, что шарики гранулированного наполнителя выполнены термонапряженными и могут быть выполнены или из металла, или из стекла, или из керамики, или из полимера.

МПК / Метки

МПК: C02F 1/40

Метки: сепаратор, центробежно-фильтрующий, электростатической, очистки, воды, очисткой, нефтепродуктов, нефтеводяной, жидких, способ

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-2640-sposob-ochistki-vody-ot-zhidkih-nefteproduktov-i-neftevodyanojj-centrobezhno-filtruyushhijj-separator-s-elektrostaticheskojj-ochistkojj-vody.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ очистки воды от жидких нефтепродуктов и нефтеводяной центробежно-фильтрующий сепаратор с электростатической очисткой воды</a>

Похожие патенты