УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к установкам гравитационного принципа действия для разделения несмешивающихся жидкостей и может быть использована для отделения от воды нефти или нефтепродуктов и механических примесей при очистке растворов, полученных при зачистке и мойке резервуаров и при ликвидации аварийных проливов.
Известны установки для разделения несмешивающихся жидкостей, включающие бак, на крышке которого размещена промежуточная емкость для улавливания механических примесей и горловина, а на стенках бака - патрубки для слива воды и нефтепродукта, нижние кромки которых расположены на определенных расстояниях от днища бака и связанных между собой заданным соотношением. Внутри бака имеются вертикальные перегородки, одна из которых установлена с возможностью создания полости для накопления отделенной воды. Она установлена с зазором относительно днища бака и связана соотношением с высотой расположения нижней кромки патрубка слива воды. Другие вертикальные перегородки закреплены на боковых стенках бака в шахматном порядке с заданным зазором относительно противоположной боковой стенки. Патрубок слива нефтепродукта установлен за полостью для накопления отделенной воды.
В горловине бака герметично закреплена вертикальная труба, верхний торец которой соединен с выходным патрубком промежуточной емкости. На нижнем торце трубы на заданном расстоянии от днища бака установлен успокоитель (RU патент №225350 С1, кл. В01Д 17/028, 03.12.2003 г.; RU патент ПМ №38298 U1, кл. В01Д 17/02, 17/028, 06.02.2004 г.; RU патент №2280489 С1, кл. В01Д 17/02, 14.01.2005 г.; RU патент ПМ №47245 U1, кл. В01Д 17/02, 17/028, 02.02.2005 г.).
Установки по патентам №2280489 и №47245 дополнительно содержат вертикальные заслонки, размещенные в нижней части бака с возможностью касания днища и установленные в направляющих, жестко закрепленных на боковых стенках бака по центральной оси каждой полости, образованной вертикальными перегородками. На торцах вертикальных заслонок закреплены жесткие тяги, размещенные с возможностью вертикального перемещения в герметичных отверстиях крышки бака.
Общим недостатком перечисленных установок является высокая остаточная концентрация нефтепродукта в воде, не позволяющая по санитарным нормам сливать ее в промышленный водоем.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности является установка для разделения несмешивающихся жидкостей (RU патент ПМ №83500 U1, кл. С02F 9/02, 12.02.2009 г., - прототип), которая отличается от вышеперечисленных установок тем, что она снабжена дополнительным очистителем сливаемой воды, выполненным в виде вертикальной емкости с коническими днищами. В нижней части боковой поверхности вертикальной емкости выполнен патрубок слива очищенной воды, который соединен с вертикальной трубой. Верхний срез вертикальной трубы находится на уровне нижнего среза патрубка слива воды из бака, соединенного с полостью дополнительного очистителя трубопроводом, на котором закреплен перфорированный распределитель потока воды. Суммарная площадь отверстий распределителя потока воды не менее площади сечения патрубка слива воды из бака. В полости дополнительного очистителя ниже распределителя потока воды установлен распределитель потока воздуха. В нижнем коническом днище по его осевой линии установлен патрубок для слива отстоя. На верхнем коническом днище установлено средство сбора нефтепродукта, выполненное в виде цилиндрической насадки с патрубками слива нефтепродукта и выпуска воздуха, при этом нижний срез цилиндрической насадки выполнен на одном уровне с нижним срезом патрубка слива воды из бака.
Недостатком этой установки является недостаточная эффективность очистки воды от нефтепродуктов, имеющих низкую плотность (бензин и керосин).
Технический результат полезной модели - повышение эффективности очистки воды от нефтепродуктов имеющих разную плотность за счет введения узла стабилизации уровня слива нефтепродукта и уровня слива воды в зависимости от плотности отделяемого нефтепродукта.
Этот технический результат достигается тем, что установка для разделения несмешивающихся жидкостей, содержащая первую ступень, состоящую из бака, на крышке которого размещена емкость для улавливания крупных механических примесей, соединенная с герметично закрепленной в горловине бака вертикальной трубой, на нижнем торце которой установлен успокоитель, выполненный в виде двух горизонтально расположенных дисков, верхний из которых имеет центральное отверстие, соответствующее диаметру вертикальной трубы, и жестко закреплен на нижнем торце трубы на заданном расстоянии от днища бака, внутри которого имеются вертикальные перегородки, одна из которых установлена перед патрубком слива воды с заданным зазором относительно днища и создает полость для накопления отделенной воды, другие вертикальные перегородки закреплены на боковых стенках бака в шахматном порядке с заданным зазором относительно противоположной боковой стенки, в нижней части бака с возможностью касания днища размещены вертикальные заслонки, расположенные по центральной оси каждой полости, образованной вертикальными перегородками, а на стенках бака выполнены патрубки слива воды, нефтепродукта и удаления твердых отложений, патрубок слива нефтепродукта размещен на максимально возможном удалении от горловины бака и непосредственно за полостью накопления отделенной воды, патрубок слива которой соединен трубопроводом со второй ступенью, состоящей из вертикальной емкости с коническими днищами, на трубопроводе вертикальной емкости закреплен перфорированный распределитель потока воды, суммарная площадь отверстий которого не менее площади сечения патрубка слива воды из бака, в полости вертикальной емкости ниже распределителя потока воды установлен распределитель потока воздуха, в нижнем коническом днище по его осевой линии установлен патрубок для слива отстоя, а на верхнем коническом днище установлено средство сбора нефтепродукта в виде цилиндрической насадки с патрубками слива нефтепродукта и выпуска воздуха, в нижней части боковой поверхности вертикальной емкости выполнен патрубок слива очищенной воды, соединенный с вертикальной трубой, верхний срез которой находится на уровне нижнего среза цилиндрической насадки, согласно предлагаемой полезной модели первая ступень установки снабжена узлом стабилизации уровня слива в зависимости от плотности отделяемого нефтепродукта, выполненным в виде резьбовых насадок, одна из которых установлена на патрубке слива воды, а другая - на патрубке слива нефтепродукта внутри бака с возможностью вертикального перемещения по резьбе посредством жестко связанных с насадками резьбовых штоков, пропущенных через крышку бака и связанных с элементом указателя уровней слива воды и нефтепродукта, а также тем, что элемент указателя уровней слива воды и нефтепродукта выполнен в виде жестко закрепленных на крышке бака реек со шкалой плотности нефтепродуктов, а также тем, что вертикальные заслонки бака жестко связаны между собой, при этом на торцах крайних заслонок по их центру закреплены жесткие тяги, концы которых выведены на крышку бака и выполнены с отверстиями для фиксации заслонок в поднятом положении, а также тем, что на патрубках удаления твердых отложений установлены заглушки, одна из которых имеет сквозное отверстие с запорным устройством для полного слива воды из бака.
На фиг.1 представлена установка для разделения несмешивающихся жидкостей (в разрезе);
фиг.2 - то же (вид по А-А на фиг.1);
фиг.3 - то же (вид по Б на фиг.1);
фиг.4 - узел стабилизации уровня слива воды;
фиг.5 - вид по Б-Б на фиг.1;
фиг.6 - вид по В-В на фиг.1.
Установка для разделения несмешивающихся жидкостей включает две ступени. Первая ступень состоит из емкости 1 и бака 2 с крышкой 3, снабженной горловиной 4 и крышкой 5, патрубком 6 для слива воды и патрубком 7 для слива нефтепродукта. Внутри бака 2 имеются вертикальная перегородка 8, установленная перед патрубком 6 и предназначенная для накопления отделенной воды, вертикальные перегородки 9, обеспечивающие разделение смеси на воду и нефтепродукт, и вертикальные заслонки 10 в нижней части бака с жесткими тягами 11 на торцах крайних заслонок и жесткими связями 12.
4
На крышке 5 горловины 4 герметично установлена вертикальная труба 13, на нижнем торце которой закреплен успокоитель 14, состоящий из верхнего 15 и нижнего 16 дисков. Верхний диск 15 имеет центральное отверстие, соответствующее диаметру вертикальной трубы 13, и жестко закреплен на нижнем торце вертикальной трубы 13 на заданной высоте Н от днища бака 2, а нижний диск 16 соединен с верхним болтами с возможностью регулирования зазора между ними.
Днище бака 2 выполнено либо плоским, либо по форме эллипса. В нижней части торцевых стенок бака 2 имеются патрубки 17 с заглушками 18 для периодического удаления твердых отложений с днища бака 2. На одной из заглушек 18 установлен патрубок с запорным устройством 19 для полного слива воды из бака. На крышке 3 бака 2 имеется патрубок 20 для выпуска газа.
Емкость 1 имеет крышку 21, входной патрубок 22 для подачи исходной смеси, выходной патрубок 23, который через колено соединен с вертикальной трубой 13, и патрубок 24 для выпуска газа. Внутри промежуточной емкости 1 имеются металлические сетки.
Бак 2 первой ступени установки снабжен узлом стабилизации уровня слива в зависимости от плотности отделяемого нефтепродукта, который выполнен в виде резьбовых насадок 25 и 26, одна из которых установлена на патрубке 6 слива воды, а другая (26) - на патрубке 7 слива нефтепродукта внутри бака. Резьбовые насадки 25 и 26 навернуты на уголковые трубы с наружной резьбой с возможностью вертикального перемещения по резьбе посредством жестко связанных с насадками резьбовых штоков 27 и 28. Резьбовые штоки 27 и 28 пропущены через крышку 3 бака 2. На концах резьбовых штоков 27 и 28 установлены диски 29, 30 для их вращения и контроля уровня слива воды и нефтепродукта. На крышке 3 бака 2 установлены элементы указателя уровней слива воды и нефтепродукта, выполненные в виде жестко закрепленных реек 31 и 32 со шкалой плотности нефтепродуктов. На рейке 31 нанесена шкала плотности нефтепродуктов по возрастающей от низа вверх, а на рейке 32 - по убывающей от низа вверх.
Вторая ступень установки выполнена в виде вертикальной емкости 34 с коническими днищами. В нижней части боковой поверхности вертикальной емкости 34 установлен патрубок 35 слива очищенной воды, который соединен с вертикальной трубой 36. Вертикальная труба 36 снабжена уголковым патрубком 37 для слива воды. Вертикальная емкость 34 соединена с патрубком 6 слива воды из бака 2 трубопроводом 38, на котором закреплен перфорированный распределитель 39 потока воды. На распределителе потока воды 39 имеются отверстия, суммарная площадь которых должна быть не менее площади сечения патрубка 6 слива воды из бака 2. Ниже распределителя 39 потока воды установлен распределитель 40 потока воздуха с патрубком 41 для его подачи. Распределитель 40 потока воздуха выполнен в виде центральной трубки, к которой подсоединено не менее восьми трубок. На трубках выполнены отверстия, направленные в вверх и в бок. В нижнем коническом днище вертикальной емкости 34 установлен патрубок 42 для слива отстоя, а на верхнем коническом днище установлено средство сбора нефтепродукта, выполненное в виде цилиндрической насадки 43 с патрубками 44 и 45 для слива отделившегося нефтепродукта и выпуска воздуха. Нижний срез цилиндрической насадки 43 и верхний срез вертикальной трубы 36 находятся на одном уровне с верхним торцом резьбовой насадки 25 слива воды из бака 2 при полностью ввернутой насадке 25 в уголковую трубу.
Площади поперечного сечения вертикальной трубы 36 и трубопровода 38 должны быть не менее площади поперечного сечения патрубка 6 для слива воды из бака 2.
2
2
Расстояние H от верхнего торца резьбовой насадки 26 для слива нефтепродукта при максимально вывернутой насадке 26 принимается конструктивно равным Н=0,8-0,9Н, где Н - расстояние от днища бака 2 до крышки 3.
1
Расстояние H от днища бака до верхнего торца резьбовой насадки 25 для слива воды при полностью ввернутой насадке 25 выбирается из соотношения  что находится в пределах оптимальных соотношений, указанных в известном устройстве.
2
1
Расстояние L между верхними торцами резьбовых накладок 25 и 26 определяется как разность между расстояниями Н и H и может изменяться в сторону уменьшения значения L в зависимости от плотности отделяемого нефтепродукта.
5
5
тр
4
2
4
2
Вертикальные перегородки 9 закреплены на боковых стенках бака 2 в шахматном порядке с зазором Н относительно противоположной боковой стенки связанным с диаметром вертикальной трубы 13 соотношением Н=(0,7-1,0)Д. Верхний диск 15 успокоителя 14 закреплен на нижнем торце вертикальной трубы 13 на высоте N от днища бака, связанной с высотой Н соотношением Н=(0,96-0,89)Н.
6
7
Ширина Н полости, в которой расположены вертикальная труба 13 и успокоитель 14, должна быть в два раза больше ширины Н между вертикальными перегородками 9.
Металлические сетки в емкости 1 имеют разный размер ячеек, величина которых уменьшается по ходу потока. Они закреплены на едином несущем каркасе и могут быть извлечены в промежутках между процессом разделения смеси для их очистки от крупных механических примесей или для замены.
Вертикальная емкость 34 второй ступени установки выполнена в виде цилиндрической емкости вместимостью не менее вместимости полости для накопления отделенной воды.
В качестве средства подачи воздуха используется компрессор или воздуходувка.
3
1
3
1
Вертикальная перегородка 8 установлена с зазором Н по отношению к днищу бака 2, герметично закреплена на его боковых стенках и связана с расстоянием H соотношением Н=(0,05-0,2)Н, соответствующим соотношению в известном устройстве.
2
1
3
После заполнения бака 2 водой и нефтепродуктом в верхней части бака образуется слой нефтепродукта, толщина которого зависит не только от разности значений Н и H верхних торцов резьбовых насадок 26 и 25, а также плотности отделяемого нефтепродукта. Чем больше плотность нефтепродукта, тем толще его слой. В процессе подачи смеси этот слой может достигать такой величины, что возможен частичный переток нефтепродукта через зазор Н.
Для исключения этого явления предусмотрено изменение высоты расположения нижней границы слоя нефтепродукта в зависимости от его плотности в сторону увеличения этой высоты с помощью резьбовой насадки 25, которая одновременно повышает уровень слива воды из бака 2.
Объем бака 2 и диаметр вертикальной трубы 13 выбирают в зависимости от часовой подачи исходной смеси.
Для обеспечения отделения воды от нефтепродукта в первой ступени используется известный способ, включающий предварительное наполнение установки водой и нефтепродуктом и подачу очищаемой смеси в слой нефтепродукта, при этом в установку заливают ту марку нефтепродукта, которая содержится в очищаемой смеси.
Во второй ступени используется известный способ напорной флотации, заключающийся в том, что воду с эмульгированными в ней нефтепродуктами насыщают воздухом. Микрокапли нефтепродукта прилипают к пузырькам воздуха и выносятся на поверхность воды.
Результаты испытаний макетных образцов заявляемой установки и прототипа вместимостью 15 л, изготовленных с прозрачными стенками, представлены в таблице. Испытания проводились на смесях: вода и бензин (минимальная плотность) вода и дизельное топливо (средняя плотность), вода и масло (максимальная плотность).
В заявляемой установке уровни слива нефтепродукта и воды устанавливались в зависимости от плотности отделяемого нефтепродукта.
Концентрация нефтепродукта в сливаемой воде в мг/л определялась известным методом с использованием прибора «Флюорат-02».
Из результатов испытаний следует, что в заявляемой установке степень очистки воды от нефтепродуктов эффективнее, чем в прототипе.
Таблица
Результаты испытаний макетных образцов заявляемой установки и прототипа
Концентрация исходной смеси, мг/л
Показатели эффективности
Подача смеси в установку, л/мин
Заявляемая установка с узлом стабилизации уровня слива воды и нефтепродукта в зависимости от плотности нефтепродукта
Прототип ПМ №8350
min плотность
средняя плотность
max плотность
45000
Концентрация нефтепродукта в сливаемой воде, мг/л:
1
0,85
0,51
0,34
1,42-1,68
90000
То же
1
0,95
0,62
0,36
1,72-1,95
Установка работает следующим образом.
Перед началом подачи смеси в установку определяют плотность нефтепродукта, который находился в зачищаемом резервуаре. Затем диски 31 и 32 на резьбовых штоках 27 и 28 устанавливают в положение, соответствующее плотности отделяемого нефтепродукта.
Готовят к эксплуатации первую ступень установки. Для этого через патрубок 22 на емкости 1 в бак 2 вначале заливают воду до начала вытекания ее из патрубка 37 второй ступени, затем заливают нефтепродукт до начала его вытекания из патрубка 7, при этом в баке 2 образуется слой нефтепродукта, а излишки воды вытекают через патрубок 37. Газы из емкости 1 и бака 2 выводятся соответственно через патрубки 24 и 20. В таком состоянии установка готова к эксплуатации.
Очищаемую смесь подают в первую ступень через патрубок 22 в емкость 1 в которой смесь, проходя через металлические сетки, очищается от крупных механических примесей. Далее смесь, состоящая из воды, нефтепродукта и мелких механических примесей, по вертикальной трубе 13 поступает в успокоитель 14, из которого она через зазор между дисками 15 и 16 попадает в слой нефтепродукта. Смесь, поступающая в бак 2, огибая вертикальные перегородки 9 в горизонтальной плоскости, перемещается в сторону патрубка 7.
В процессе перемещения к патрубку 7 смесь разделяется на воду и нефтепродукт. Вода под действием гравитационных сил опускается вниз, увеличивая объем залитой воды.
3
В нижней части бака 2 вода движется зигзагообразно в вертикальной плоскости к зазору Н между вертикальной перегородкой 8 и днищем, при этом механические частицы под действием гравитационных сил оседают на днище бака, а взвешенные частицы нефтепродукта поднимаются вверх. Вода, очищенная от нефтепродукта и механических примесей, собирается в полости для накопления отделенной воды и сливается через резьбовую насадку 25, патрубок 6 и трубопровод 38 в вертикальную емкость 34 второй ступени. Нефтепродукт, отделенный от воды, в первой ступени выливается через резьбовую насадку 26 и патрубок 7 бака 2.
С началом подачи исходной смеси в патрубок 22 емкости 1 включается компрессор. Воздух, проходя через слой воды с микрочастицами нефтепродукта, в вертикальной емкости 34 второй ступени, увлекает их вверх и они, скапливаясь в цилиндрической насадке 43, укрупняются, образуя слой нефтепродукта, который сливается через патрубок 44. Воздух из цилиндрической насадки 43 выходит через патрубок 45. Доочищенная вода опускается вниз и через вертикальную трубу 36 с угловым патрубком 37 сливается в промышленный водоем или канализацию.
Крупные механические примеси из емкости 1 периодически удаляются при снятой крышке 21.
Для полного освобождения установки от нефтепродуктов и воды резьбовую насадку 25 для слива воды поднимают вверх, а резьбовую насадку 26 для слива нефтепродукта опускают вниз до упора, при этом нефтепродукт из бака 2 сливается через патрубок 7. Для полного слива нефтепродукта из бака 2 в него через патрубок 22 заливают небольшое количество воды до начала ее вытекания из патрубка 7. При этом до начала подачи воды на патрубок 37 устанавливают заглушку. Затем открывают запорное устройство 19 на заглушке 18 первой ступени и вентиль на патрубке 42 второй ступени.
3
Твердые частицы, скапливающиеся на днище бака 2, удаляют через патрубки 17 при снятых заглушках 18 путем подачи воды под напором в один из патрубков. При этом, перед удалением твердых отложений с днища бака 2 заслонки 10 приподнимают за штанги 11 на высоту не более зазора Н и фиксируют в поднятом состоянии.
Применение полезной модели позволяет повысить эффективность очистки воды от нефтепродуктов за счет введения узла стабилизации уровня слива нефтепродукта и уровня слива воды в зависимости от плотности отделяемого нефтепродукта.