ОТСТОЙНИК ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Заявляемая полезная модель относится к оборудованию для очистки воды, содержащей механические примеси и примеси нефтепродуктов, преимущественно в нефтедобывающей промышленности, например, для подготовки попутно-добываемой пластовой воды.
Известен отстойник для очистки нефтесодержащей пластовой воды /патент РФ №2206366, оп.20.06.2003 - прототип/, включающий корпус, снабженный вертикальными перегородками, ограничивающими гидрофобный слой, трубопровод с распределителем воды для ввода нефтесодержащей пластовой воды, трубопроводы для отвода отделенной нефти и очищенной воды, регулятор уровня раздела фаз "нефть-вода", отличающийся тем, что корпус отстойника выполнен в виде двух наклонных цилиндрических труб, расположенных одна к другой под углом и соединенных в верхней части горизонтальной трубой, посередине горизонтальной трубы установлен трубопровод с распределителем потока, который выполнен в виде перфорированной трубы с прорезями и помещен в отсек, ограниченный двумя вертикальными перегородками, причем в верхней части отстойного водяного отсека установлен колпак для сбора выделившегося газа и отстоявшейся нефти, который соединен газоуравнительной линией с отсеком гидрофобного слоя и снабжен трубопроводом для отвода нефти и газа, а первый и второй отстойные водяные отсеки соединены между собой трубопроводом, колпак оснащен датчиком уровня раздела фаз "нефть-вода" и "газ-нефть", кроме того, внутри обеих наклонных труб параллельно их стенкам размещен пакет параллельных пластин, установленный на шарнирах с возможностью их поворота с помощью поворотного механизма и снабженный трубопроводом для удаления мехпримесей.
К недостаткам устройства-прототипа относятся следующие. Недостаточная эффективность при сложности конструкции и эксплуатации связана с необходимостью поддержания в рабочем состоянии гидрофобного слоя для очистки пластовой воды от нефти в узле отделения нефти от воды, а именно в отсеке горизонтальной трубы, ограниченном двумя вертикальными перегородками, при этом указанный узел совсем не очищает нефтесодержащую пластовую воду от мехпримесей. Пакеты параллельных пластин, установленные в корпусе, наоборот, очищают пластовую воду только от механических примесей, но не очищают ее от нефти. Устройство-прототип предусматривает преимущественно совместный выход газа с отделяемой нефтью.
Сложность конструкции, в свою очередь, повышает металлоемкость устройства-прототипа.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности отстойника для очистки воды от нефти и мехпримесей за счет применения двух фильтров-коалесцеров и раздельного отвода газа, нефти и воды, причем оба фильтра-коалесцера предусматривают отделение от очищаемой воды и нефтепродуктов, и мехпримесей; предпочтительно применяются различные конструкции указанных фильтров-коалесцеров в зависимости от качества очищаемой воды в различных участках корпуса отстойника, т.е. различные конструкции для «грубой» и «глубокой» очистки соответственно. Конструкция и эксплуатация устройства проще, так как исключена необходимость поддержания в рабочем состоянии гидрофобного слоя для очистки пластовой воды от нефти в узле отделения нефти от воды. Упрощение конструкции способствует, соответственно, снижению металлоемкости.
Поставленная задача решается тем, что отстойник для очистки воды от нефти и мехпримесей, включающий корпус, трубопровод подачи очищаемой воды в корпус, трубопровод отвода из корпуса воды, трубопровод отвода из корпуса нефти, узел отвода из корпуса мехпримесей, узел отделения нефти от воды, установленный в корпусе после точки подачи очищаемой воды в корпус, фильтр в виде пакета параллельных пластин для очистки воды от мехпримесей, установленный после узла отделения нефти от воды и до трубопровода отвода воды, отличается тем, что фильтр в виде пакета параллельных пластин для очистки от мехпримесей выполнен с дополнительной возможностью очистки от нефти и газа, а узел отделения нефти от воды выполнен с дополнительной возможностью очистки от мехпримесей и газа, дополнительно корпус снабжен раздельными трубопроводами отвода нефти и газа, для чего точка подачи очищаемой воды в корпус расположена ниже точки отвода нефти.
Корпус выполнен в виде емкостного горизонтального аппарата или наклонным или с наклонным участком, причем при выполнении корпуса в виде емкостного горизонтального аппарата последний дополнительно оснащен вертикальной перегородкой с открытым верхом, установленной внутри корпуса на его нижней образующей после фильтра в виде пакета параллельных пластин для очистки от мехпримесей, выполненного с дополнительной возможностью очистки от нефти и газа.
Фильтр в виде пакета параллельных пластин для очистки от мехпримесей, выполненный с дополнительной возможностью очистки от нефти и газа, представляет собой пакет параллельных гофрированных пластин, установленных перпендикулярно горизонтальной поверхности, причем форма пластин и их взаимное расположение образуют проточную сотовую структуру, обеспечивающую переменную скорость движения потока очищаемой воды.
Узел отделения нефти от воды, выполненный с дополнительной возможностью очистки от мехпримесей и газа, представляет собой пакет параллельных плоских пластин, установленных с наклоном к горизонтальной поверхности; причем наклон плоских пластин к горизонтальной поверхности преимущественно составляет 45°.
Узел отвода из корпуса мехпримесей выполнен в виде очищаемого колпака.
Наделение специфических по основной функции узла для отделения нефти от воды и фильтра для очистки воды от мехпримесей дополнительными функциями - позволяет организовать на каждом из участков заявляемого отстойника более эффективное разделение очищаемой воды на мехпримеси, нефть, газ и очищенную воду, поскольку качество очищаемой воды различно в различных участках корпуса отстойника по ходу движения потока очищаемой воды.
Корпусом устройства может служить емкостной горизонтальный аппарат или наклонный трубный водоотделитель типа ТВО или аппарат с наклонным участком типа УФРЭ - устройство фазового разделения эмульсии (аналогично прототипу). При выполнении корпуса в виде емкостного горизонтального аппарата последний - для обеспечения раздельного отвода из него воды, нефти и газа - дополнительно оснащен вертикальной перегородкой с открытым верхом, установленной внутри корпуса на его нижней образующей после фильтра в виде пакета параллельных пластин для очистки от мехпримесей, выполненного с дополнительной возможностью очистки от нефти и газа.
Схема устройства для случая выполнения корпуса в виде наклонного ТВО представлена на фиг.1.
На фиг.2 - предпочтительная конструкция узла отделения нефти от воды, выполненного с дополнительной возможностью очистки воды от мехпримесей и газа.
На фиг.3 - предпочтительная конструкция фильтра в виде пакета параллельных пластин для очистки воды от мехпримесей, выполненного с дополнительной возможностью очистки воды от нефти и газа.
На фиг.4 - вид сверху на фильтр по фиг.3 в виде пакета параллельных пластин для очистки воды от мехпримесей, выполненного с дополнительной возможностью очистки от нефти и газа.
На фиг.1:
1 - корпус устройства - корпус ТВО;
2 - точка входа в корпус 1 трубопровода подачи очищаемой воды;
3 - точка выхода из корпуса 1 очищенной воды в трубопровод отвода воды;
4 - трубопровод отвода газа;
5 - колпак для сбора механических примесей;
6 - узел отделения нефти от воды, выполненный с дополнительной возможностью очистки от мехпримесей и газа,
7 - фильтр в виде пакета параллельных пластин для очистки от мехпримесей, выполненный с дополнительной возможностью очистки от нефти и газа;
8 - трубопровод отвода нефти.
Предпочтительная конструкция узла 6 отделения нефти от воды, выполненного с дополнительной возможностью очистки от мехпримесей и газа, работающего как фильтр-коалесцер, представлена на фиг.2. Здесь:
9 - одна из параллельных плоских пластин;
10 - один из стержней крепления плоских пластин;
11 - основание узла 6;
12 - боковины.
Предпочтительная конструкция фильтра-коалесцера 7 в виде пакета параллельных пластин для очистки от мехпримесей, выполненного с дополнительной возможностью очистки от нефти и газа, представлена на фиг.3. Вид сверху на фильтр 7 представлен на фиг.4. Здесь:
13 - одна из параллельных гофрированных пластин;
14 - один из стержней крепления гофрированных пластин;
15 - основание узла 7;
16 - одна из зон завихрений потока очищаемой воды.
Пример.
Устройство представляет собой наклонный трубный водоотделитель ТВО, в котором:
на границе раздела фаз «нефть-вода» ниже точки 2 входа в корпус 1 трубопровода подачи очищаемой воды находится узел 6 отделения нефти от воды, плоские пластины 9 которого установлены предпочтительно под углом 45° к горизонтали;
ниже узла 6 до трубопровода отвода воды из корпуса 1 установлен фильтр 7 для очистки от мехпримесей в виде пакета параллельных гофрированных пластин 13, установленных перпендикулярно к горизонтали;
в нижней части корпуса 1 ТВО имеется колпак 5 для сбора механических примесей, осажденных на фильтре 7;
трубопровод отвода газа 4 расположен в верхней части корпуса 1 ТВО.
Устройство работает следующим образом.
Очищаемая вода, поступая по трубопроводу подачи очищаемой воды через точку 2 в корпус 1 ТВО попадает в узел отделения нефти от воды 6, где под действием гравитационных сил подвергается сепарации газа, нефти и воды и отделению механических примесей следующим образом. Механические примеси, содержащиеся в очищаемой воде, по плоским наклонным пластинам 9 скатываются вниз и осаждаются на нижней образующей корпуса 1 ТВО, в котором установлен узел отделения нефти от воды 6. Капли нефти и пузырьки газа слипаются/коалесцируют и под действием гравитационных сил всплывают вдоль нижней поверхности вышерасположенной пластины 9 и собираются под верхней образующей корпуса 1 ТВО, в котором установлен узел отделения нефти от воды 6. Вода, очищенная таким образом от мехпримесей и от капель нефти и пузырьков газа, продолжает движение вдоль пластин 9 ниже по ходу потока очищаемой воды в корпусе 1.
Очищенная на узле 6 вода далее поступает на фильтр 7 в виде пакета параллельных гофрированных пластин 13 для очистки от мехпримесей, где под действием гравитационных сил и переменной скорости движения потока очищаемой воды, обусловленной сотовой структурой фильтра 7, подвергается «глубокой» сепарации газа, нефти и воды и отделению механических примесей следующим образом. В сотовой структуре фильтра 7 с периодическим сужением и расширением проходного сечения возникают изменения скорости движения потока и зоны завихрений, обозначенные на фиг.4 позицией 16, что способствует коалесценции и всплытию под действием гравитационных сил капель нефти и пузырьков газа, а также осаждению мехпримесей.
Механические примеси осаждаются на нижней образующей корпуса 1 ТВО, в котором установлен фильтр 7. Всплывающие капли нефти и пузырьки газа собираются под верхней образующей корпуса 1 ТВО, в котором установлен фильтр 7. Вода, очищенная таким образом от мехпримесей и от капель нефти и пузырьков газа, продолжает движение вдоль параллельных гофрированных пластин 13. Очищенная вода далее выводится из корпуса 1 ТВО по трубопроводу отвода воды через точку 3.
Осажденные на фильтре 7 механические примеси занимают нижнюю часть корпуса 1 ТВО и (вместе с мехпримесями, отделенными на узле 6) скапливаются в колпаке 5 для сбора механических примесей 5, откуда периодически производится их откачка.
Нефть, отделенная на узле 6 отделения нефти от воды и на фильтре 7, скапливается в верхней части корпуса 1 ТВО, откуда выводится по трубопроводу отвода нефти 8.
Газ, выделившейся на узле 6 отделения нефти от воды и на фильтре 7, двигаясь по верхней образующей корпуса 1, поступает в верхнюю точку корпуса 1 ТВО и по трубопроводу отвода газа 4 выводится из корпуса 1 ТВО.
Установка дополнительно колпака 5 для сбора механических примесей позволит исключить проскок осажденных на узле 6 и на фильтре 7 механических примесей в поток очищенной воды, отводимой по трубопроводу отвода воды через точку 3.
Таким образом, обеспечивается повышение эффективности отстойника за счет применения в нем двух фильтров-коалесцеров, выполненных с дополнительными функциями. Упрощена конструкция отстойника и его эксплуатация, снижена металлоемкость. Простота эксплуатации, в частности, связана с исключением необходимости применения гидрофобного слоя.