КАПИЛЛЯРНЫЙ СЕПАРАТОР ЭМУЛЬСИЙ

Полезная модель относится к области разделения водонефтяных эмульсий, а именно разделения на составляющие компоненты эмульсий, в которых в качестве дисперсной фазы присутствует нефть или любые другие нефтепродукты (масла, бензин, мазут, дизтопливо и пр.), и касается установки для указанного разделения.
Заявленное устройство может быть использовано для очистки и утилизации промышленных и сточных вод, содержащих значительное количество нефтепродуктов для их выделения и дальнейшей переработки, и, в частности, для очистки сбросовых вод, предназначенных для оборотного использования, содержащих эмульгированные нефтепродукты, механические примеси и поверхностно-активные вещества, а также во многих областях народного хозяйства, например в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, на морском и речном транспорте: для очистки трюмно-балластных судовых вод, в городском хозяйстве: для очистки производственных стоков автомоек и автозаправок и ливневых стоков.
В зависимости от условий образования нефтесодержащие сточные воды представляют собой полидисперсные системы от грубодисперсных до коллоидных, с размерами частиц нефтепродуктов от 200 до 0,001 мкм и менее, образующих устойчивые и суперустойчивые водомасляные эмульсии, в которых преобладают частицы нефти размером 5-50 мкм. Скорость всплывания таких частиц очень мала. Интенсифицировать процесс очистки можно за счет укрупнения размеров капель нефтяных частиц путем коалесценции. Метод коалесценции является наиболее перспективным для интенсификации процесса очистки воды от нефтяных загрязнений.
Известно устройство для очистки воды, загрязненной нефтепродуктами, содержащее цилиндрический корпус, разделенный перегородками на три камеры, верхняя камера частично заполнена волокнистым олефобным материалом, средняя камера заполнена волокнистым олефильным материалом, а нижняя камера снабжена сеткой из стеклоткани, перед корпусом установлена система трубопроводов, в которой размещен коалесцирующий материал (RU 2104736, 20.02.1998).
Следует отметить, что известное устройство отличается большими габаритами и массой. При этом эффективность разделения водонефтяной эмульсии недостаточна.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разделения водонефтяных эмульсий -капиллярный сепаратор водонефтяных эмульсий, содержащий корпус с входным и выходными патрубками, в котором размещена коалесцирующая камера, заполненная олеофильным гранулированным коалесцирующим материалом (RU 2181068, 10.04.2002.).
Недостатком известных устройств является неполное выделение мелкодисперсных частиц, присутствующих в эмульсии, особенно в суперустойчивой эмульсии.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности разделения водонефтяных эмульсий за счет разработки высокоэффективного композиционного коалесцирующего материала, позволяющего разделить суперустойчивые эмульсии.
Технический результат достигается тем, что в капиллярном сепараторе водонефтяных эмульсий, содержащем камеру, заполненную коалесцирующим наполнителем, и снабженную входным и, по крайней мере, двумя выходными патрубками, коалесцирующий наполнитель
выполнен из гранул, заполняющих камеру слоями, расположенными перпендикулярно направлению движения эмульсии, первый по ходу движения эмульсии слой выполнен из не смачиваемых водой гранул, последующие слои гранул выполнены из смеси не смачиваемых водой и смачиваемых водой гранул, при этом количество не смачиваемых водой гранул к последнему по ходу движения эмульсии слою постепенно уменьшается до нуля.
Гранулы могут быть выполнены различной формы, однако преимущественно их выполняют шарообразной формы диаметром 0,5-10 мм.
Каждый слой гранул можно расположить на соответствующей сетке, что позволит избежать смещение гранул в различных слоях. При этом степень заполнения камеры наполнителем может быть по необходимости различной.
Не смачиваемые водой гранулы могут быть выполнены из любого гидрофобного материала, например, из органофильного материала, такого, как политетрафторэтилен или полихлорфторэтилен, или смеси гранул из этих или других материалов.
Смачиваемые водой гранулы могут быть выполнены из любого имеющегося гидрофильного материала, например, из нержавеющей стали или силикатного стекла, или смеси гранул из этих или других материалов.
Кроме того, гранулы могут иметь соответствующее необходимое покрытие из гидрофобного или гидрофильного материала.
В основу разделения водонефтяных смесей положен принцип неоднородности состава наполнителя в направлении движения эмульсии. Неоднородность достигается за счет определенного послойного способа укладки гранулированного наполнителя.
Так, для разделения эмульсии воды и нефти в качестве наполнителя применяются гранулы двух сортов: смачиваемые водой (гидрофильные) и смачиваемые нефтью (гидрофобные). Гранулы укладываются послойно:
сначала слой гранул, смачиваемых водой, но отталкивающих нефть, последний слой, где 100% гранул, смачиваемых нефтью.
В промежуточных слоях происходит постепенное уменьшение содержания гранул, смачиваемых водой и возрастание содержания гранул, смачиваемых нефтью по оптимизированному закону таким образом, что промежуточные слои обеспечивают постепенный переход от первого слоя к последнему.
Пример.
Для получения заявленного капиллярного сепаратора водонефтяных эмульсий камеру заполняют коалесцирующим наполнителем. Для разделения воды и нефти в качестве разделяющей среды используют наполнитель в виде гранул двух сортов: смачиваемые водой (гидрофильные) и смачиваемые нефтью (гидрофобные). Гранулы укладываются послойно: сначала слой 100% гранул, смачиваемых водой, но отталкивающих нефть, затем слой гранул, где 10% гранул, смачиваемых нефтью, но отталкивающих воду, и 90% гранул, смачиваемых водой, но отталкивающих нефть, затем слой где 20% гранул, смачиваемых нефтью, но отталкивающих воду, и 80% гранул, смачиваемых водой и так далее,... слой где 90% гранул, смачиваемых нефтью, но отталкивающих воду, и 10% гранул, смачиваемых водой и, наконец слой, где 100% гранул, смачиваемых нефтью.
Гранулы выполняют преимущественно шарообразной формы диаметром 0,5-10 мм. Шарообразная форма выполнения гранул коалесцирующего наполнителя обеспечивает создание наиболее идеальной конфигурации каналов протекания эмульсии, и соответственно, наиболее благоприятные условия коалесценции. Шарообразная форма гранул и размещение наполнителя сплошным слоем обеспечивает протекание процесса коалесценции без образования вторичного эмульгирования.
Для исключения смещения гранулированного наполнителя одного слоя в соседний слои при заполнении камеры между слоями располагают сетки, на которых размещают гранулы соответствующего слоя.
Гидрофобные гранулы выполнены из органофильного материала, такого, как политетрафторэтилен или полихлорфторэтилен, а гидрофильные гранулы выполнены из силикатного стекла.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Очищаемая вода, содержащая эмульгированные частицы нефтепродукта, поступает через входной патрубок в камеру, заполненную послойно коалесцирующим наполнителем, где проникает в слой, выполненный из гидрофобных гранул. Здесь происходит снижение скорости движения потока и эмульгированных частиц, которые, соприкасаясь с первым слоем коалецируются, укрупняются и поднимаются вверх для сбора нефтепродукта и отвода по соответствующему патрубку. Далее вода проходит через второй и последующие слои гранулированного наполнителя, в которых коалесцируются самые мельчайшие эмульгированные частицы нефтепродукта. Очищенная вода выходит через соответствующий патрубок.
Опыт показал, что при подаче водонефтяной эмульсии в такое устройство происходит высокоэффективное разделение эмульсии на составляющие воду и нефть. При этом происходит также разделение суперустойчивой эмульсии.