ОТСТОЙНИК ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ ВОДЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Полезная модель относится к отстойникам гравитационного принципа действия для отделения от нефтепродуктов воды и механических примесей и может быть использована на складах и базах горючего для разделения на фазы продуктов зачистки резервуаров, аварийных проливов и обводненных нефтепродуктов в результате тушения пожара, а также для отделения воды от нефти.
Как следует из практики эксплуатации резервуаров после их зачистки от остатков нефтепродуктов, а также в процессе сбора аварийных проливов и образования обводненных нефтепродуктов в результате тушения пожара на складах и базах горючего скапливается большое количество некондиционных нефтепродуктов с большим содержанием воды и механических примесей.
Для обеспечения возможности использования нефтепродуктов по прямому назначению и слива очищенной от нефтепродуктов воды в промышленные водоемы на складах и базах горючего необходимо иметь отстойники объемом, соответствующим предполагаемым аварийным проливам.
Известен отстойник для отделения воды от нефти, состоящий из резервуара с горизонтальным перфорированным патрубком для подачи водонефтяной эмульсии, установленным в резервуаре на высоте 0,2-1.0 м от днища, с вертикально расположенным внутри резервуара патрубком для отвода обезвоженной нефти с уровня не выше 7 м и с патрубком для отвода воды (патент на ПМ RU №18236, кл.. В 01 D 19/00, 08.11.2000).
Недостатком этого отстойника является то, что патрубок для подачи водонефтяной эмульсии выполнен в виде горизонтально расположенной перфорированной трубы, расположенной над днищем резервуара на высоте 0.2-1.0 м.
что затрудняет очистку днища от механических примесей с помощью различных механизмов.
Известен также отстойник для разделения эмульсии, включающий вертикальную цилиндрическую емкость, V-образный распределитель эмульсии с присоединенными двухсторонними перфорированными гребенками и сборника разделенных фаз (а.с. СССР №889033, кл. В 01 D 17/04, 15.12.1981).
Недостатками этого отстойника являются сложность и громоздкость конструкции распределителя эмульсии.
Наиболее близким по технической сущности является отстойник для разделения эмульсии, включающий вертикальную цилиндрическую емкость и распределитель эмульсии, выполненный в виде горизонтального патрубка ввода эмульсии и набора расположенных последовательно друг за другом направляющих отбойников, представляющих собой полые усеченные конусы. Сборники разделенных фаз расположены у противоположной от распределителя эмульсии стенки емкости (патент RU №2242265, кл. В 01 D 17/04, 20.12.2004) - прототип.
Недостатком этого отстойника является то, что наличие распределителя эмульсии, выполненного в виде последовательно расположенных отбойников в форме усеченных конусов, создает расходящийся во все стороны от усеченных конусов поток эмульсии, который перемешивается с выше расположенными слоями отстоявшейся нефти. Поток эмульсии отбойниками также направляется к днищу отстойника, что приводит к перемешиванию отстоявшейся воды с эмульсией и механическими примесями. В результате ухудшается качество очистки нефти от воды.
Технический результат полезной модели - повышение эффективности разделения эмульсии.
Этот технический результат достигается тем, что в отстойнике для отделения от нефтепродуктов воды и механических примесей, содержащем резервуар с патрубками слива воды, обезвоженного нефтепродукта, отвода газа и подачи очищаемой жидкости, закрепленный внутри резервуара на патрубке подачи
очищаемой жидкости расширитель для распределения входящего в резервуар потока жидкости, согласно предлагаемой полезной модели расширитель выполнен в виде короба, верхняя и нижняя стенки которого, соединенные между собой вертикальными перегородками, размещены в горизонтальных плоскостях и имеют форму усеченных секторов круга, центры которых находятся на прямой, перпендикулярной осевой линии патрубка подачи очищаемой жидкости, крайние вертикальные перегородки - стенки расширителя образуют центральный угол α, равный (40°-120°), а внутренние перегородки расширителя размещены веерообразно по кольцу шириной Н, равной разности длин радиуса R круга сектора и диаметра d патрубка подачи очищаемой жидкости, при этом расстояние между верхней и нижней стенками расширителя h составляет (1.1-1.2)d.
На фиг.1 представлен общий вид отстойника для отделения от нефтепродуктов воды и механических примесей;
фиг.2 - то же (вид по А-А на фиг.1);
фиг.3 - то же (узел I на фиг 2 в разрезе);
фиг 4 - общий вид расширителя для отстойника в изометрической проекции (вид по Б на фиг.3).
Отстойник для отделения от нефтепродуктов воды и механических примесей состоит из резервуара 1 с патрубками 2, 3, 4, 5 слива воды, обезвоженного нефтепродукта, отвода газа и подачи очищаемой жидкости соответственно.
На патрубке 5 подачи очищаемой жидкости внутри резервуара 1 жестко закреплен расширитель 6, а с наружной стороны резервуара 1 патрубок 5 соединен с трубопроводом 7.
Расширитель 6 имеет вид короба, верхняя 8 и нижняя 9 стенки которого выполнены в форме усеченного сектора круга, с радиусом R, равным двум-трем диаметрам d патрубка 5 подачи очищаемой жидкости. Вертикальные перегородки - стенки 10 и 11 расширителя 6 жестко соединены с верхней 8 и нижней 9 стенками и образуют центральный угол α, равный (40°-120°). Внутри расширителя 6 установлены вертикальные перегородки 12, размещенные веерообразно
по кольцу шириной Н, равной (R-d), а расстояние h между верхней 8 и нижней 9 стенками расширителя составляет (1.1-1,2) от диаметра d патрубка 5 подачи очищаемой жидкости.
Верхняя 8 и нижняя 9 стенки расширителя 6 размещены в горизонтальных параллельных плоскостях. Вертикальные перегородки 12 равноудалены друг от друга.
Патрубок 2 слива воды расположен на стенке резервуара в нижней его части, а патрубок 3 слива обезвоженного нефтепродукта расположен в верхней части резервуара. Оба патрубка установлены с противоположной стороны от патрубка 5 подачи очищаемой жидкости. Патрубок 4 для отвода газа расположен на крыше резервуара 1.
Параметры расширителя 6 и его элементов определяются следующим образом:
d - диаметр патрубка 5 подачи очищаемой жидкости - принимается конструктивно равным диаметру трубопровода 7;
h - расстояние между верхней 8 и нижней 9 стенок расширителя - принимается конструктивно равным (1.1-1.2) от диаметра d патрубка 5 подачи очищаемой жидкости;
R - радиус сектора круга верхней 8 и нижней 9 стенками расширителя 6. Он принят по результатам экспериментальных испытаний и составляет (2-3)d;
α - центральный угол между вертикальными перегородками - стенками 10 и 11. Он принят по результатам экспериментальных испытаний и составляет (40°-120°);
H - ширина кольца. Она принята по результатам экспериментальных испытаний и соответствует уравнению Н=R-d;
n - количество вертикальных перегородок 12. Оно определено по результатам экспериментальных испытаний и составляет для углов (40°-120°) от 3 до 5 шт.
Для изготовления отстойника в качестве емкости может использоваться вертикальный или горизонтальный резервуары, выпускаемые промышленностью.
Расширитель 6 может крепиться как непосредственно на патрубке 5, так и через вставку с помощью фланцевого соединения.
В отстойниках для отделения от бензина, авиационного керосина и дизельного топлива воды и механических примесей на патрубке 4 отвода газа необходимо установить дыхательный клапан.
Для оценки эффективности разделения очищаемой жидкости и определения параметров расширителя были изготовлены макетные образцы заявляемого отстойника и прототипа из органического стекла емкостью 20 литров. Высота макетного образца составляла 350 мм, а диаметр - 300 мм. Патрубок подачи смеси диаметром 15 мм с закрепленным на нем расширителем устанавливали на высоте 50 мм от днища емкости. Патрубки слива воды и обезвоженного нефтепродукта устанавливались на высоте соответственно 40 и 300 мм от днища емкости. В заявляемом образце отстойника были проведены испытания расширителей с разными параметрами.
Для проведения эксперимента использовалось моторное масло М-6з/10В с обводненностью 40%.
Обводненное моторное масло подавалось в макетный образец отстойника с производительностью 20 л/ч. Отбор проб масла и воды производился в процессе непрерывной подачи смеси в отстойник.
Содержание воды в сливаемом масле в % определялось по ГОСТ 2477-65 (СТ СЭВ 23 82-80).
Концентрация (содержание) масла в сливаемой воде в мг/л определялось на приборе - анализаторе жидкости «Флюоорат-02-3М».
Результаты экспериментов представлены в таблицах 1 и 2.
Из результатов испытаний следует, что наибольший эффект очистки масла от воды и воды от масла достигается в отстойнике с параметрами расширителя:
Таблица 1
Результаты испытаний макетных образцов заявляемого отстойника с различными параметрами расширителя
№ макетного образца
Параметры (R, α, n, H) макетных образцов
Содержание воды в сливаемом масле, %
Содержание масла в сливаемой воде, мг/л
1
R=(2-3)d при α=40°-120°
1,0-1,4
20-25
2
R>3d при α=40°-120°
1,1-1,5
22-25
3
R<3d при α=40°-120°
1,7-1,8
25-30
4
α=40°-120° при R=2,5d
1,0-1,4
20-25
5
α>120° при R=2,5d
1,2-1,5
22-26
6
α<40° при R=2,5d
1,6-1,9
25-35
7
n=5 при α=120°, R=2,5d
1,0-1,5
20-25
8
n>5 при α=120°, R=2,5d
1,1-1,4
22-25
9
n<5 при α=120°, R=2,5d
1,6-1,9
23-32
10
n=3 при α=40°, R=2,5d
1,1-1,4
22-25
11
n<3 при α=20°, R=2,5d
1,7-1,8
23-33
12
n>3 при α=20°, R=2,5d
1,1-1,6
21 -26
13
H=R-d, где R=2,5d, α=40°-120°, n=5
1,0-1,4
20-25
14
H=R-2d, где R=2,5d, α=40°-120°, n=5
1,6-1,9
25-35
15
H=R-0,5d, где R=2,5d, α=40°-120°, n=5
1,5-1,8
23-32
Таблица 2
Результаты испытаний макетных образцов заявляемого отстойника и прототипа
Определяемые
Макетные образцы
параметры
Заявляемого отстойника
Прототипа RU №2242265
Содержание воды в сливаемом масле, %
от 1,0 до 1,4
от 1,5 до 2,0
Содержание масла в сливаемой воде, мг/л
от 20 до 25
от 30 до 40
R=(2-3)d; α=40°-120°; Н=R-d; n=5 при α=120° и n=3 при α=40° (см. табл.1, образцы №№1, 4, 7, 10 и 13).
Увеличение параметров (R>3d, α>120°, n>5 при α=120° и n>3 при α=40°) расширителя не дает существенного улучшения качества очистки (см. табл.1, образцы №№2, 5, 8, 12).
Уменьшение параметров (R<3d, α<40°, n<5 при α=120° и n<3 при α=40°) расширителя приводит к ухудшению качества очистки (см. табл.1, образцы №№3, 6, 9, 11), что связано с уменьшением площади сечения расширителя на его выходе и повышением скорости истечения подаваемой смеси, приводящее к более бурному перемешиванию с отстоявшимися водой и нефтепродуктом в районе расположения расширителя.
Увеличение или уменьшение ширины Н кольца сектора также приводит к ухудшению качества очистки (см. табл.1, образцы №№14, 15).
Из результатов испытаний заявляемого отстойника и прототипа следует, что больший эффект очистки достигается в заявляемом отстойнике (см. табл.2).
Отстойник для отделения от нефтепродуктов, воды и механических примесей работает следующим образом:
По трубопроводу 7 очищаемая жидкость поступает в патрубок 5 и далее через расширитель 6 в резервуар. В горизонтально расположенном расширителе 6, благодаря внутренним перегородкам 12 и коробообразной форме расширителя 6 очищаемая жидкость распределяется по отдельным потокам, расходящимся в резервуаре в горизонтальной плоскости, и не перемешивается с отстоявшимися слоями нефтепродукта и воды, а также с механическими примесями, находящимися на днище резервуара. В процессе подачи очищаемой жидкости в резервуар, она занимает пространство между слоем воды и слоем нефтепродукта, где и происходит гравитационное разделение ее на нефтепродукт, воду и механические примеси. Толщина слоя очищаемой жидкости в резервуаре зависит от производительности ее подачи в резервуар и диаметра резервуара. Газы (пары нефтепродукта), образующиеся в результате испарения с поверхностного слоя, выводятся через патрубок 4 в атмосферу. При отделении воды от жидких нефтепродуктов на патрубок 4 необходимо установить дыхательный клапан.
Применение полезной модели позволит повысить эффективность отделения от нефтепродуктов воды и механических примесей.