АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Заявляемая полезная модель относится к оборудованию для очистки воды от мехпримесей и нефтепродуктов и может применяться в системах оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, в энергетике, а также для очистки пластовых вод на блоках подготовки нефти и воды в нефтяной промышленности.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является аппарат для очистки воды от механических примесей и нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих предприятиях, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с эллиптическими днищами, вдоль цилиндрической части которого установлены коалесцирующие насадки, расположенные вдоль продольной оси корпуса по обе стороны от центра, образующие две камеры, стенками которых являются сами насадки, стенка корпуса и четыре сегмента, приваренных к корпусу, сверху цилиндрической части корпуса расположена камера для сбора нефти [патент РФ на полезную модель №112185 от 10.01.2012 г.].
Недостатком этого аппарата является недостаточно высокий срок межремонтного пробега из-за неизбежного накопления механических примесей на поверхностях коалесцирующих гидрофобных насадок, необходимость вследствие этого остановки и вывода аппарата из работы, а также большая трудоемкость технического обслуживания разборки аппарата из-за необходимости использования ручной чистки и промывки насадки.
Технический результат предлагаемой полезной модели, совпадающий с решаемой в ней задачей, заключается в увеличении срока межремонтного пробега предлагаемого аппарата и в упрощении технического обслуживания и ремонтных работ.
Указанный технический результат достигается тем, что в аппарате для очистки воды от механических примесей и нефтепродуктов, включающий горизонтальный цилиндрический корпус с эллиптическими днищами, установленный на две седловые опоры, системы ввода загрязненной воды и вывода очищенной воды и пульпы с механическими примесями, а также установленный сверху корпуса аппарата колпак для сбора нефтепродуктов со штуцером вывода нефтепродукта, причем аппарат содержит один или несколько вваренных в одно из днищ аппарата штуцеров, к каждому из которых присоединен продольный коллектор с установленным на нем фильтровальными элементами.
Указанный технический результат достигается также тем, что выводной штуцер колпака для сбора нефтепродуктов размещен в его нижней части.
Указанный технический результат достигается также тем, что между продольным коллектором и корпусом аппарата размещена, по меньшей мере, одна коалесцирующая перегородка.
Указанный технический результат достигается также тем, что внутри отсека, создаваемого коалесцирующей перегородкой, корпусом и двумя сегментами со стороны каждого из днищ, размещена система вывода очищенной воды.
Указанный технический результат достигается также тем, что аппарат дополнительно оснащен системой обратной промывки фильтровальных элементов и сбора пульпы.
Указанный технический результат достигается также тем, что система обратной промывки фильтровальных элементов и сбора пульпы размещена вне корпуса.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1-7.
На фиг.1 показан продольный разрез аппарата, где: 1 - горизонтальный цилиндрический корпус; 2, 3 - эллиптические днища; 4, 5 - опоры; 6 - штуцер ввода воды; 7 - продольный коллектор; 8 - фильтровальные элементы; 9 - колпак сбора нефтепродуктов; 10 - штуцер вывода нефтепродуктов; 11 - уровнемер; 12 - люк-лаз.
На фиг.2 показан вариант выполнения заявленного аппарата с несколькими параллельными продольными коллекторами 7, с размещенными на каждом из них фильтроэлементами 8, коллектор для сбора очищенной воды 13 и штуцером вывода воды 14, 5 - опора.
На фиг.3 показан вариант выполнения заявляемой полезной модели с коалесцирующей перегородкой, где 1 - корпус; 5 - опора; 7 - продольные коллекторы; 8-фильтровальные элементы; 13 - коллектор сбора очищенной воды; 14 - штуцер вывода воды, 15 - коалесцирующая перегородка.
На фиг.4 показан еще один вариант выполнения заявляемого аппарата с коалесцирующими перегородками, где 1 - корпус; 5 - опора; 7 - продольные коллекторы; 8 - фильтроэлементы; 13 - коллектор сбора очищенной воды; 14 - штуцеры вывода очищенной воды, 15 - коалесцирующие перегородки.
На фиг.5 показано схематичное изображение поперечного сечения горизонтального аппарата с коалесцирующей перегородкой, где 1 - корпус; 2, 3 - днища; 6 - штуцеры ввода воды; 7 - продольные коллекторы; 8 - фильтроэлементы; 12 - люк-лаз; 13 - коллектор сбора очищенной воды; 14 - штуцер вывода воды; 15 - коалесцирующая перегородка; 16, 17 - сегменты.
На фиг.6 показана схема обратной промывки фильтроэлементов и вывода пульпы применительно к вариантам аппарата, представленным на фиг.3, 4, где 1 - корпус аппарата; 2 - днище; 4 - опора; 6 - штуцер ввода воды; 9 - колпак сбора нефтепродуктов; 10 - штуцер вывода нефтепродуктов; 11 - уровнемер; 18 - распределительный коллектор; 19 - расходомер; 20 - запорная арматура; 21 - шламосборник со встроенным фильтром; 22 - циркуляционный насос; 23 - фундамент, 24 - линия вывода нефти с воздушником 25.
На фиг.7 показана в плане монтажная схема расположения трубопроводов с фиг.6 (вид Б фиг.6) применительно к варианту выполнения аппарата, приведенного на фиг.3, где 1 - корпус аппарата; 2 - днище; 6 - штуцер ввода воды; 18 - распределительный коллектор; 19 - расходомеры; 20 - запорная арматура.
Предлагаемый аппарат для очистки воды от механических примесей и нефтепродуктов (фиг.1) содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 с эллиптическими днищами 2 и 3, установленный на седловые опоры 4 и 5. В днище 2 вварен штуцер 6 для ввода загрязненной воды, к которому присоединен продольный коллектор 7 с установленными на нем фильтровальными элементами 8.
По верхней образующей корпуса 1 установлен нефтесборный колпак 9 со штуцерами для вывода нефти 10 и установки уровнемера 11. Для удобства обслуживания в днище 3 врезан люк-лаз 12.
В варианте аппарата, поперечное сечение которого показано на фиг.2, в аппарате размещены три продольных коллектора 7 с установленными на них фильтровальными элементами 8. В нижней части аппарата размещен коллектор сбора очищенной воды 13 с присоединенным к нему штуцером вывода воды 14.
На фиг.3 и 5 представлен вариант выполнения аппарата для очистки воды от механических примесей и нефтепродуктов, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус 1 с эллиптическими днищами 2 и 3, установленный на седловые опоры 4 и 5. В днище 2 вварены три штуцера 6 для ввода загрязненной воды, к каждому из которых присоединены соответствующие продольные коллекторы 7 с установленными на них фильтровальными элементами 8. Вдоль оси корпуса размещена отстойно-коалесцирующая перегородка 15, с торцов закрытая сегментами 16 и 17. Между перегородкой 15 и корпусом 1 размещен продольный сборный коллектор 13 со штуцером 14.
В варианте выполнения аппарата, поперечное сечение которого представлено на фиг.4, вдоль оси корпуса симметрично размещены продольные коллекторы 7 с фильтроэлементами 8 и два ряда коалесцирующих перегородок 15. Между каждой коалесцирующей перегородкой 15 и корпусом 1 размещено по сборному коллектору 13 со штуцером 14.
В схеме организации процесса промывки фильтроэлементов и сбора шлама, представленной на фиг.6, 7, показано, что схема включает распределительный коллектор 16, от которого к каждому из штуцеров 6 в днище 2 корпуса 1 выполнена подводящая линия с расходомером 19 и запорной арматурой 20. От каждой из линий выполнен подвод к шламосборнику 21, показанному условно. Конструктивно он может быть выполнен, например, в виде мешкового фильтра, корзины со съемной сеткой, в виде сборника со шнековым уплотнителем или в другом конструктивном исполнении, зависящем от конкретных условий эксплуатаций. В схему ключен также циркуляционный насос 22 с линиями приема воды от шламонакопителя и ее возврата в схему через коллектор 18.
На штуцере колпака 9 установлен уровнемер 11, к штуцеру вывода нефти 10 колпака 9 присоединена линия вывода нефти 24 с воздушником 25. Для удобства обслуживания аппарат установлен на фундамент 23.
Предлагаемый аппарат (фиг.1, 6, 7) работает следующим образом.
Подлежащую очистке воду подают в коллектор 18 и из него через расходомеры 19 и штуцеры 6 в днище аппарата в продольные коллекторы 7, из которых она выходит в объем аппарата через фильтровальные элементы 8 изнутри наружу. Частицы механических примесей задерживаются на фильтрующих поверхностях, а вода собирается коллектором 13 и выводится из аппарата через штуцер 14. При прохождении водой слоя осадка на фильтрующих поверхностях и слоя фильтровального материала происходит коалесценция мельчайших капель нефтепродуктов в воде с образованием сплошной нефтяной пленки толщиной, соизмеримой с размером фильтрующих зазоров. Нефть, как более легкая фаза, всплывает в воде и в итоге собирается в верхней части аппарата и накапливается в нефтесборном колпаке 9. Поскольку в этом колпаке выводной штуцер 10 размещен в нижней части обечайки, над жидкостью в нем всегда существует газовая шапка. Уровнемер, предпочтительно радарный, показывает как границу раздела газ-жидкость, так и границу вода-нефть. Верхнюю границу нефтепродукта, т.е. уровень жидкости в колпаке 9 при первоначальном пуске и наборе давления устанавливают с помощью воздушника 25, а нижнюю границу нефтепродукта поддерживают путем его периодического вывода через штуцер 10 по показаниям уровнемера 11.
Предлагаемый аппарат (фиг.1) работает следующим образом.
Подлежащую очистке воду подают в коллектор 18 и из него через расходомеры 19 и штуцеры 6 в днище аппарата в продольные коллекторы 7, из которых она выходит в объем аппарата через фильтровальные элементы 8 изнутри наружу. Частицы механических примесей задерживаются на фильтрующих поверхностях, а вода собирается коллектором 13 и выводится из аппарата через штуцер 14. При прохождении водой слоя осадка на фильтрующих поверхностях и слоя фильтровального материала происходит коалесценция мельчайших капель нефтепродуктов в воде с образованием сплошной нефтяной пленки толщиной, соизмеримой с размером фильтрующих зазоров. Нефть, как более легкая фаза, всплывает в воде и в итоге собирается в верхней части аппарата и накапливается в нефтесборном колпаке 9. Поскольку в этом колпаке выводной штуцер 10 размещен в нижней части обечайки, над жидкостью в нем всегда существует газовая шапка. Уровнемер 11, предпочтительно радарный, показывает как границу раздела газ-жидкость, так и границу вода-нефть. Верхнюю границу нефтепродукта, т.е. уровень жидкости в колпаке 9 при первоначальном пуске и наборе давления устанавливают с помощью воздушника 25, а нижнюю границу нефтепродукта поддерживают путем его периодического вывода через штуцер 10 по показаниям уровнемера 11.
Предлагаемый аппарат (фиг.1, 3, 4, 5) работает следующим образом.
Подлежащую очистке воду подают в коллектор 18 и из него через расходомеры 19 и штуцеры 6 в днище аппарата в распределители 7, из которых она выходит в объем аппарата через фильтровальные элементы 8 изнутри наружу. Частицы механических примесей задерживаются на фильтрующих поверхностях, а вода проходит через насадку коалесцирующей перегородки 15, собирается коллектором 13 и выводится из аппарата через штуцер 14. При прохождении водой слоя осадка на фильтрующих поверхностях и слоя фильтровального материала происходит коалесценция мельчайших капель нефтепродуктов в воде с образованием сплошной нефтяной пленки толщиной, соизмеримой с размером фильтрующих зазоров. Дальнейшее увеличение толщины пленки происходит при прохождении водой насадки коалесцирующей перегородки 15. Нефть, как более легкая фаза, всплывает в воде и в итоге собирается в верхней части аппарата и накапливается в нефтесборном колпаке 9. Поскольку в этом колпаке выводной штуцер 10 размещен в нижней части обечайки, над жидкостью в нем всегда существует газовая шапка. Уровнемер 11, предпочтительно радарный, показывает как границу раздела газ-жидкость, так и границу вода-нефть. Верхнюю границу нефтепродукта, т.е. уровень жидкости в колпаке 9 при первоначальном пуске и наборе давления устанавливают с помощью воздушника 25, а нижнюю границу нефтепродукта поддерживают путем его периодического вывода через штуцер 10 по показаниям уровнемера 11.
На поверхности фильтровальных элементов накапливаются задерживаемые ими механические примеси и для поддержания требуемого расхода воды через аппарат необходима периодическая регенерация фильтровальных элементов 8 путем обратной промывки (фиг. 6). Для этого закрывают арматуру 20 на линии подачи воды в промываемый коллектор 18 и открывают арматуру 20 на линии от этого коллектора в шламосборник 21. Очищенная вода из аппарата обратным ходом идет через фильтровальные элементы 8, смывает с них осадок, который остается в шламосборнике 21. Пульпа в нем сгущается, а избыточную воду насосом 22 опять закачивают в аппарат. Коллекторы 7, присоединенные внутри аппарата к штуцерам 6, промывают поочередно по мере зарастания фильтроэлементов уловленными примесями.
Важную роль в процессе обратной промывки играет газовая (или воздушная) пробка над слоем нефтепродукта в нефтесборном колпаке 9. Общеизвестно, что жидкость практически несжимаема, а объем газа обратно пропорционален его абсолютному давлению. Поэтому при обратной промывке фильтроэлементов 8 газовая подушка в колпаке 9 выполняет функцию демпфера, позволяя мягко, без значительных скачков давления в системе, смывать с них загрязнения. Скачки давления в системе крайне нежелательны не только из-за технологических аспектов, но и из-за опасности нарушения герметичности многочисленных фланцевых соединений при гидроударах.
Поскольку основное количество взвешенных частиц задерживается фильтроэлементами, срок межремонтного пробега аппарата, определяемый в основном зарастанием насадки коалесцирующих перегородок 15 твердыми загрязнениями, существенно увеличивается по сравнению с известными аналогами.
Расположение системы удаления мехпримесей снаружи аппарата намного упрощает обслуживание, поскольку не требует остановки аппарата, его пропарки, промывки и чистки.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает увеличение срока межремонтного пробега и облегчает обслуживание и ремонт аппарата.