Установка очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом

Предлагаемая полезная модель относится к оборудованию нефтебуровых платформ, а именно, к средствам очистки буровых растворов и буровых сточных вод, используемых в технологии нефтедобычи, а более конкретно к устройствам, предназначенным очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом.
Известна установка, которая по своему назначению является аналогом заявляемой, например, установка (см. описание к патенту РФ №48513 на полезную модель «Блок фильтров для очистки морской воды от взвешенных веществ и нефти на нефтебуровой платформе», МКИ В63В 35/44, B01D 29/48, опубл. 27.10.2005 г.). Указанное устройство содержит ряд гидравлически соединенных между собой цилиндрических корпусов со съемными крышками и патрубками подвода и отвода воды, в которых размещены соединенные одним концом с трубной перегородкой фильтрующие элементы в виде спирально навитой на перфорированную трубу проволоки некруглого сечения, коллектора подвода и отвода воды, запорную арматуру, перепадомер, системы осушения и вентиляции, при этом труба фильтрующих элементов, размещенных под трубной перегородкой, выполнена гофрированной в поперечном направлении с продольными по ее длине гребнями и впадинами и сквозными отверстиями, расположенными во впадинах, при этом проволока частично сплющена по диаметру и навита на трубу плотно, виток к витку так, что витки касаются друг друга по плоскости сплющивания, причем, на одной из двух плоскостей, образованных при сплющивании, периодически выполнены поперечные пазы (ступени).
Недостатками указанного аналога являются: низкая эффективность устройства в целом, а также невозможность обеспечения экологической безопасности окружающей среды и санитарной безопасности обслуживающего персонала при обработке балластных вод.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по своему назначению и общей компоновке, принятым за ближайший аналог (прототип) полезной модели, является установка (см. описание к патенту РФ №117886 на полезную модель «Система обезвреживания судовых балластных вод», МКИ В63В 25/08, C02F 9/00, B01D 27/00, опубл. 10.07.2012 г.), предназначенное для обезвреживания судовых балластных вод. Указанный ближайший аналог (прототип) содержит блок патронных фильтров с фильтрующими элементами, выполненными в виде спирально навитой на перфорированную трубу проволоки некруглого сечения и соединенными одним концом с трубной перегородкой; блок электрохимического хлорирования воды; запорную арматуру; насосы; трубопроводы и устройство регенерации фильтрующих элементов, при этом система дополнительно укомплектована генератором ионов меди, блоком ультрафиолетового облучения и блоком озонирования, а также системой мониторинга и управления, выполненной с возможностью многовариантного, например, по закону случайных чисел, подключения блока электрохимического хлорирования, блока ультрафиолетового облучения, блока озонирования и с возможностью многовариантного дозирования биоцида в пределах допустимых концентраций.
Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является то, что он является дорогостоящим, сложным и ненадежным в эксплуатации из-за аппаратурного разнообразия, причем, методы ультрафиолетового облучения и озонирования крайне не эффективны при очистки балластных вод, а также не обеспечивает очистку от радионуклидов.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога (прототипа), включая повышение эффективности работы установки за счет использования электросорбционной технологии без использования химических реагентов, улучшение эксплуатационных характеристик и обеспечение экологической безопасности окружающей среды и санитарной безопасности личного состава, полностью отвечающее всем современным техническим требованиям международных соглашений по охране окружающей среды.
Это достигается тем, что в конструкции предлагаемой установки очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом, включающей электролизер, систему управления и контроля, насосы, запорную арматуру, трубопроводы и фильтры, в отличие от ближайшего аналога (прототипа), установка дополнительно снабжена реактором сорбции, а в качестве фильтров применены подключенные к электролизеру через дополнительную емкость и последовательно соединенные гидравлически между собой друк-фильтр и фильтр-пресс, подключенные, в свою очередь, через емкость для сбора отфильтрованного раствора к реактору сорбции, причем вышеупомянутый электролизер наполнен графитовой крошкой и подключен к монтежю, который соединен с дополнительной емкостью, при этом все элементы установки жестко закреплены на единой раме, причем установка снабжена датчиками контроля очистки раствора.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена структурная схема установки очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом.
Примером конкретного выполнения заявляемой полезной модели является конструкция установки очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом, разработанной АО «Гипрорыбфлот».
Установка очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом включает в себя электролизер 1, предназначенный для очистки воды от нефтяных загрязнений. Электролизер 1 выполнен в виде емкости с двумя электродами (на чертеже не показано) - катодом из нержавеющей стали и анодом из графита. Электролизер 1 наполнен графитовой крошкой, предназначенной для увеличения эффективной поверхности анода. Электролизер 1 соединен трубопроводом 2 (гидравлически) с дополнительной емкостью (цистерной) 3, предназначенной для сбора обработанного раствора в электролизере 1, а также электролизер 1 соединен трубопроводом 4, снабженным запорным клапаном, предназначенным для откачки пены из электролизера (на чертеже не показано), с монтежю 5, предназначенным для нейтрализации пены, образующейся в электролизере 1. Монтежю 5 подключено к вакуум-насосу (на чертеже не показан), предназначенному для создания пониженного давления в монтежю 5 и соединено трубопроводом 6 с вышеупомянутой дополнительной емкостью 3 для сбора обработанного раствора в электролизере 1. Дополнительная емкость 3 соединена трубопроводом 7 с друк-фильтром 8, предназначенным для отделения крупных примесей от раствора. Друк-фильтр 8 соединен трубопроводом 9 с фильтр-прессом 10, предназначенным для отделения взвешенных частиц от раствора. Фильтр-пресс 10 соединен трубопроводом 11 с емкостью (цистерной) 12, предназначенной для сбора отфильтрованного раствора. Друк-фильтр 8 и фильтр-пресс 10 снабжены отделениями для сбора шлама (на чертеже не показано), которые периодически очищают от шлама любым известным способом. Емкость 12 соединена трубопроводом 13 с реактором сорбции 14, а также соединена при помощи трубопровода 15 с емкостью регенерированного раствора 16. Реактор сорбции 14 соединен при помощи трубопровода 17 с емкостью регенерированного раствора 16. На трубопроводах 15 и 17 установлены запорные клапаны (на чертеже не показано) для подачи очищенного раствора в емкость 16. Установка снабжена датчиками мутности (на чертеже не показано), предназначенными для контроля уровня загрязнения очищаемого раствора, установленными на выходе из друк-фильтра 8 на трубопроводе 9 и на выходе из фильтр-пресса 10 на трубопроводе 11, а также датчиком радиоактивности (на чертеже не показано), предназначенным для контроля радиоактивности очищаемого раствора, установленными на выходе из емкости 12 на трубопроводе 15 и на выходе из реактора сорбции 14 на трубопроводе 17. Установка снабжена насосами (на чертеже не показано), предназначенными для перекачки раствора по трубопроводам. Установка снабжена системой управления и контроля (на чертеже не показано), которая электрически соединена с насосами, клапанами и датчиками контроля очистки раствора (датчиками мутности и датчиками радиоактивности). Все элементы установки жестко закреплены на единой металлической раме (на чертеже не показано) и образуют единую конструкцию.
Установка для очистки буровых растворов работает следующим образом. Открывают клапан подачи исходного (отработанного) раствора (на чертеже не показано) в электролизер 1, включают насос (на чертеже не показано) в системе подачи отработанного раствора в электролизер 1. Электролизер 1 заполняют отработанным раствором, после чего подают постоянный ток на электроды электролизера 1. В электролизере 1 происходит электролиз отработанного бурового раствора, в результате чего содержащиеся в нем нефтепродукты полностью разрушаются. Далее открывают клапан (на чертеже не показано) и запускают вакуумный насос (на чертеже не показано) для создания разрежения в монтежю 5, после снижения давления в монтежю 5 до 0,5 бар вакуумный насос отключают. Пену, образующуюся в электролизере 1, через трубопровод 4 при помощи насоса (на чертеже не показано) подают в монтежю 5 для ее нейтрализации. Раствор, после полной нейтрализации пены, из монтежю 5 по трубопроводу 6 при помощи насоса (на чертеже не показано) подают в дополнительную емкость 3. Обработанный в электролизере 1 раствор по трубопроводу 2 при помощи насоса (на чертеже не показано) также подают в дополнительную емкость 3. Из дополнительной емкости 3 обработанный электролизером 1 раствор подают по трубопроводу 7 при помощи насоса (на чертеже не показано) в друк-фильтр 8, где раствор очищают от крупных примесей. Шлам, накапливающийся при фильтрации раствора в друк-фильтре 8, сбрасывают в отделение для шлама, которое выгружают по мере заполнения. Из друк-фильтра 8 раствор подают по трубопроводу 9 при помощи насоса (на чертеже не показан) в фильтр-пресс 10, где его очищают от взвешенных частиц. Шлам, накапливающийся при фильтрации раствора, сбрасывают в отделение для шлама, из которого выгружают шлам по мере заполнения отделения. Из фильтр-пресса 10 очищенный раствор подают по трубопроводу 11 при помощи насоса (на чертеже не показан) в емкость 12 для сбора отфильтрованного раствора. При необходимости (определяется оператором по результатам проверки исходного раствора на наличие радионуклидов датчиком радиоактивности) раствор подают при помощи насоса (на чертеже не показано) из емкости 12 по трубопроводу 13 в реактор сорбции 14, где проводят дополнительную отчистку раствора от радионуклидов. Очищенный раствор из реактора сорбции 14 подают при помощи насоса (на чертеже не показано) по трубопроводу 17 в емкость регенерированного раствора 16. В случае если раствор не содержит радионуклидов, раствор прямо из емкости 12 подают по трубопроводу 15 в емкость 16. Во время работы установки оператор осуществляет контроль степени очистки раствора по показаниям датчиков мутности и радиоактивности (на чертеже не показано). Регенерированный раствор снова используют в работе.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность работы установки за счет использования электросорбционной технологии без использования химических реагентов, улучшить эксплуатационные характеристики, а также выполнить требования по обеспечению экологической безопасности окружающей среды.