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.
1
2
3
4
Известна установка для разделения несмешивающихся жидкостей, включающая бак с горловиной расположенной на его верхней стенке и патрубками для слива воды и нефтепродукта, нижние кромки которых расположены соответственно на расстоянии H и Н от днища бака. Внутри бака расположены вертикальные перегородки, одна из которых установлена с возможностью создания полости для накопления отделенной воды перед патрубком для слива воды с зазором Н относительно днища бака. Другие вертикальные перегородки закреплены на боковых стенках бака в шахматном порядке с зазором Н5 относительно противоположной боковой стенки. На верхней стенке бака расположена промежуточная емкость для улавливания механических примесей и горловина бака, в которой установлена вертикальная труба, верхний торец которой соединен с выходным патрубком промежуточной емкости, а на нижнем торце вертикальной трубы закреплен успокоитель, выполненный в виде двух горизонтально расположенных дисков, верхний из которых установлен на высоте Н от днища бака. Патрубок для слива нефтепродукта установлен непосредственно
за полостью для накопления отделенной воды, а горловина бака размещена на максимально возможном удалении от патрубка для слива нефтепродукта (RU Патент ПМ №38298, кл. В01.D 17/02, 17/028, 06.02.2004 г.).
Недостатком этой установки является то, что отделенная вода не соответствует требованиям нормативных документов по содержанию нефтепродукта и не может сливаться непосредственно в промышленный водоем или канализацию.
1
2
3
5
4
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности является установка для разделения несмешивающихся жидкостей, включающая бак, на крышке которого размещены промежуточная емкость для улавливания механических примесей и горловина, патрубки для слива воды и нефтепродукта, нижние кромки которых расположены соответственно на расстояниях H и H от днища бака. Внутри расположены вертикальные перегородки, одна из которых установлена с возможностью создания полости для накопления отделенной воды перед патрубком для слива воды с зазором Н относительно днища бака. Другие вертикальные внутренние перегородки закреплены на боковых стенках бака в шахматном порядке с зазором H относительно противоположной боковой стенки. В горловине бака герметично закреплена вертикальная труба, верхний торец которой соединен с выходным патрубком промежуточной емкости. На нижнем торце трубы 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 высоте Н от днища бака. Патрубок для слива нефтепродукта установлен непосредственно за полостью для накопления отделенной воды. Бак установки имеет также приспособление для создания лабиринтного движения воды в вертикальной плоскости в нижней его части, выполненное в виде заслонок, на торцах которых
закреплены жесткие тяги, размещенные в направляющих, жестко закрепленных на боковых стенках бака по центральной вертикальной оси каждой полости, образованной вертикальными внутренними перегородками, при этом в крышке бака выполнены сквозные отверстия, в которых герметично размещены с возможностью вертикального перемещения жесткие тяги заслонок, установленные в направляющих. Горловина бака размещена на максимально возможном удалении от патрубка для слива нефтепродукта. (RU Патент №2280489, кл. В01D 17/02, 27.07.2006 г. - прототип).
Недостатком этой установки также является недостаточная эффективность очистки воды от нефтепродукта, не позволяющая по санитарным нормам сливать ее в промышленный водоем или канализацию.
Технический результат полезной модели - повышение эффективности очистки воды от нефтепродуктов.
Этот технический результат достигается тем, что установка для разделения несмешивающихся жидкостей, содержащая бак, на крышке которого размещена промежуточная 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, патрубки слива воды и нефтепродукта выполнены в боковых стенках бака на определенных расстояниях, связанных между собой заданным соотношением их нижних кромок 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, патрубок слива нефтепродукта размещен непосредственно за полостью накопления отделенной воды и на максимально возможном удалении от горловины бака, в нижней части которого с возможностью касания днища размещены вертикальные заслонки, установленные в направляющих, жестко закрепленных на боковых стенках бака по центральной оси каждой полости, образованной вертикальными перегородками, на торцах вертикальных перегородок закреплены жесткие тяги, размещенные с возможностью вертикального перемещения в герметичных отверстиях крышки бака, согласно предлагаемой полезной модели установка снабжена дополнительным очистителем сливаемой воды, выполненным в виде вертикальной емкости с коническими днищами, в нижней части боковой поверхности которой выполнен патрубок слива очищенной воды, который соединен с вертикальной трубой, верхний срез которой 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 которого 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, а на верхнем коническом днище установлено средство сбора нефтепродукта 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.
На фиг.1 представлена установка для разделения несмешивающихся жидкостей (в разрезе);
фиг.2 - то же (вид по А на фиг.1);
фиг.3 - то же (вид по Б на фиг.1);
фиг.4 - то же (вид по В-В на фиг.1);
фиг.5 - то же (вид Г-Г на фиг.1).
Установка для разделения несмешивающихся жидкостей состоит из промежуточной 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 их торцах и направляющие 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 по форме эллипса. В нижней части торцевых стенок бака 2 имеются патрубки 17 и 18 с запорными устройствами (не показано) для периодического удаления осажденных твердых частиц с днища бака 2.
Герметичность жестких тяг 11 в отверстиях крышки 3 может быть обеспечена установкой сальникового уплотнения или патрубков с заглушками. В данной установке принят второй вариант уплотнения. К крышке 3 бака 2 соосно отверстиям для жестких тяг 11 приварены патрубки 19 со съемными заглушками. Концы жестких тяг 11 размещаются внутри патрубков
19. На крышке 3 бака 2 также имеется патрубок 20 для выпуска газа.
Промежуточная емкость 1 имеет крышку 21, входной патрубок 22 для подачи исходной смеси, выходной патрубок, который через колено соединен с вертикальной трубой 13, и патрубок 23 для выпуска газа. Внутри промежуточной емкости 1 имеются металлические сетки 24.
Бак 2 в нижней части имеет опоры 25, а промежуточная емкость 1 - опоры 26.
Дополнительный очиститель сливаемой воды выполнен в виде вертикальной емкости 27 с коническими днищами. В нижней части боковой поверхности вертикальной емкости 27 установлен патрубок 28 слива очищенной воды, который соединен с вертикальной трубой 29. Верхний срез вертикальной трубы 29 находится на уровне нижнего среза патрубка 6 слива воды из бака 2. Вертикальная труба 29 снабжена уголковым патрубком 30 для слива воды. Вертикальная емкость 27 соединена с патрубком 6 слива воды из бака 2 трубопроводом 31, на котором закреплен перфорированный распределитель 32 потока воды. На распределителе потока 32 имеются отверстия, суммарная площадь которых должна быть не менее площади сечения патрубка 6 слива воды из бака 2. Ниже распределителя 32 потока воды установлен распределитель 33 потока воздуха с патрубком 34 для его подачи. Распределитель 33 потока воздуха выполнен в виде центральной трубки, к которой с двух сторон перпендикулярно подсоединено не менее двух трубок. На трубках выполнены отверстия, направленные в вверх. В нижнем коническом днище вертикальной емкости 27 установлен патрубок 35 для слива отстоя, а на верхнем коническом днище установлено средство сбора нефтепродукта, выполненное в виде цилиндрической насадки 36 и с патрубками 37 и 38 для слива нефтепродукта и выпуска воздуха. Нижний
срез цилиндрической насадки 36 выполнен на одном уровне с нижним срезом патрубка 6 слива воды из бака 2.
Площади поперечного сечения вертикальной трубы 29 и трубопровода 31 должны быть не менее площади поперечного сечения патрубка 6 для слива воды из бака 2.
2
1
Нижние кромки патрубка 6 для слива воды и патрубка 7 для слива нефтепродукта расположены на заданном расстоянии от днища бака 2 и связаны соотношением H=(1,005-1,250)H.
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.
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 Н 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 24 в промежуточной 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 27 дополнительного очистителя сливаемой воды выполнена в виде прямоугольной или цилиндрической емкости вместимостью
не менее вместимости полости для накопления отделенной воды.
В качестве средства подачи воздуха используется компрессор или воздуходувка.
Объем бака 2 и диаметр вертикальной трубы 13 выбирают в зависимости от часовой подачи исходной смеси.
Для обеспечения отделения воды от нефтепродукта в баке 2 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.
В дополнительном очистителе 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.
2
1
Были изготовлены макетные образцы заявляемой установки и прототипа вместимостью бака 15 л. Вертикальная емкость дополнительного очистителя выполнена цилиндрической формы, вместимостью 2 литра. Патрубок для слива нефтепродукта в макетных образцах расположен на высоте Н от днища бака, которая равна 1,03H, что находится в переделах оптимальных соотношений, указанных в известном устройстве.
3
4
5
Зазоры Н, H и Н также находятся в пределах оптимальных соотношений, указанных в известном устройстве.
Перед началом испытаний обе установки заполняли водой до начала ее вытекания из патрубка 30 в заявляемой установке (патрубка 6 в прототипе) и нефтепродуктом (необводненным отработанным моторным маслом М-6з/10В) до начала его вытекания из патрубка 7.
Исходная очищаемая смесь готовилась путем перемешивания отработанного моторного масла М-6з/10В с водой в соотношениях 45 г масла на 1 л воды и 90 г масла на 1 л воды. В процессе подачи исходной смеси в макетные образцы установок очищаемая смесь постоянно перемешивалась. Подача осуществлялась со скоростью 0,5 л/мин и 1 л/мин. Концентрация масла в сливаемой воде в мг/л определялась известным методом с использованием прибора Флюората-02.
С началом подачи исходной смеси включался компрессор для подачи воздуха в вертикальную емкость дополнительного очистителя воды.
Пробы воды отбирались из патрубка 6 (в прототипе) и патрубка 30 в заявляемой установке.
Результаты испытаний макетных образцов заявляемой установки и прототипа вместимостью 15 л, изготовленных с прозрачными стенками, представлены в таблице.
Из результатов испытаний следует, что в заявляемой установке степень очистки воды от масла эффективнее, чем в прототипе.
Воду, отделенную из исходной смеси в заявляемой установке при подаче 0,5 л/мин по санитарным нормам можно сливать в промышленный водоем или канализацию.
Увеличение скорости подачи исходной смеси в установке объемом 15 л приводит к ухудшению очистки воды от масла, что подтверждает необходимость выбора скорости подачи исходной смеси в зависимости от объема бака 2.
Таблица - Результаты испытаний макетных образцов заявляемой установки и прототипа
Концентрация исходной смеси, г/л
Показатели эффективности
Макетные образцы
заявляемой установки
прототипа
45000
Концентрация масла в сливаемой воде, мг/л:
при подаче исходной смеси 0,5 л/мин
0,3
2,1
при подаче исходной смеси 1 л/мин
1,5
4,3
90000
Концентрация масла в сливаемой воде, мг/л:
при подаче исходной смеси 0,5 л/мин
0,35
2,8
при подаче исходной смеси 1 л/мин
1,8
4,6
Установка работает следующим образом.
Через патрубок 22 на промежуточной емкости 1 в бак вначале заливают воду до начала вытекания ее из патрубка 30, затем заливают нефтепродукт до начала его вытекания из патрубка 7, при этом в баке 2 образуется слой нефтепродукта, а излишки воды вытекают через патрубок 30. Газы из промежуточной емкости 1 и бака 2 выводятся соответственно через патрубки 23 и 20. В таком состоянии установка готова к эксплуатации.
Очищаемую смесь подают через патрубок 22 в промежуточную емкость 1 в которой смесь, проходя через металлические сетки 24, 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 патрубок 6 и трубопровод 31 в вертикальную емкость 27 дополнительного очистителя сливаемой воды. Нефтепродукт, отделенный от воды, выливается через патрубок 7.
3
Твердые частицы, скапливающиеся на днище бака 2, периодически удаляются через патрубки 17 и 18. При этом, перед удалением твердых частиц с днища бака 2 заслонки 10 приподнимаются за штанги 11 на высоту не более зазора Н.
Крупные механические примеси, оставшиеся в промежуточной емкости 1, также периодически удаляются при снятой крышке 21.
С началом подачи исходной смеси в патрубок 22 промежуточной емкости включается компрессор. Воздух, проходя через слой воды с микрочастицами нефтепродукта, увлекает их вверх, и они, скапливаясь в цилиндрической насадке 36, укрупняются, образуя слой нефтепродукта, который сливается через патрубок 37. Воздух из цилиндрической насадки 36 выходит через патрубок 38. Доочищенная вода опускается вниз и через вертикальную трубу 29 с угловым патрубком 30 сливается в промышленный водоем или канализацию. Отстой, скапливающийся на нижнем конусном днище, периодически удаляется через патрубок 35.
Применение полезной модели позволяет повысить эффективность очистки воды от нефтепродуктов.