УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ, ВОДОМАСЛЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
SEPARATOR OF UNSTABLE WATER-PETROLEUM AND WATER-OIL EMULSIONS

Изобретение относится к устройствам разделения неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий на нефть, масло и воду и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, где происходит образование промывных, ливневых и технологических загрязнений с образованием эмульсий, содержащих нефтепродукты, воду, растворенный газ и механические примеси.
Предлагаемая установка может применяться для разделения и фильтрации эмульсий с очень низким содержанием одного из компонентов (менее 0,1%) при условии заполнения емкости предварительно этой эмульсией в количестве 3/4 объема сепарационной емкости.
Цель изобретения: повышение интенсивности гравитационного холодного разделения, гидрофобного разделения нефтепродуктосодержащих эмульсий без предварительного ввода через центробежный сепаратор, без применения фильтрующих загрузок, коалесцентов, деэмульгаторов и т.д., а также повышение интенсивности разделения и фильтрации эмульсий за счет создания условий для возникновения электрогидродинамического течения и фильтрации (ЭГД).
Согласно законам гидравлики необходимым условием для возникновения ЭГД-течения и ЭГД-фильтрации является нормальное или живое сечение потока-потока в данном месте пространства поверхностью, нормальной ко всем векторам скоростей частиц потока в этом месте. Только при таком условии движущиеся частицы потока с некоторой скоростью Vcp приобретают импульс скорости (grad V), направленный перпендикулярно вектору скорости потока.
Изобретение может найти применение в различных областях охраны окружающей среды для очистки загрязнений водоемов, очистки амбаров и устранения разливов нефтепродуктов.
Очищаемую водонефтяную эмульсию вводят сверху в первую секцию фильтрационной емкости подающим насосом непосредственно с амбара-отстойника или нефтеловушки со скоростью V1=0,1-0,5 м/г.
Скорость каминарного потока жидкости. Под действием гравитационных сил эмульсия устремляется вниз, причем тяжелые компоненты взвешенных частиц оседают на дно и впоследствии удаляются через очистной патрубок 14 (фиг.1).
Турбулентность потока гасится, и эмульсия устремляется в горизонтальный переточный канал, расположенный в центре первой перегородки. Поток в горизонтальном переточном канале первой перегородки приобретает некую скорость V2.
Во второй секции, имеющей перегородку с верхним и нижним переточными каналами, эмульсия, обогащенная положительно заряженными ионами нефтепродуктов, под действием электростатических сил, усиленных силами молекулярного притяжения, направляется в верхний переточный канал, проходя при этом через слой нефтепродуктов, отторгая воду, притягивая нефтепродукты (гидрофобные, гидрофильные свойства жидкостей). Эмульсия, обогащенная отрицательно заряженными ионами воды, под действием гравитационных сил, сил потока и электростатических сил устремляется вниз, проходя при этом через слой воды, притягивая воду и отторгая нефтепродукты.
В третьей секции фильтрационной емкости частично разделенная эмульсия под действием сил потока направляется навстречу друг другу до горизонтальной прорези переточного канала, и процесс разделения и фильтрации повторяется. В шестой и седьмой секциях уже разделенная жидкость движется в восьмую секцию и выходит через водяной патрубок для оборотного водоснабжения или других нужд; нефтепродукты - в девятую секцию и отбирается через нефтяной патрубок для дальнейшей переработки. Для сбора растворенного в эмульсии газа устройство фильтрации водонефтяных эмульсий снабжено дыхательными трубками, соединенными с газовой линией.
Наиболее близким по решаемой задаче и используемым средствам к предложенному является способ разделения неустойчивых эмульсий и устройство для его осуществления (патент RU 2053008 C1).
Цель предлагаемого изобретения: повышение эффективности разделения и фильтрации водонефтяных водомасляных эмульсий независимо от процентного содержания компонентов в исходной смеси и упрощение его использования. Это достигается в предложенном способе благодаря тому, что поток питательным насосом или самотеком вводится сверху первой секции установки (на излив), за счет чего исчезает турбулентность и поток в ламинарном режиме проходит горизонтальный переточный канал, т.е. создаются условия, необходимые для возникновения ЭГД-фильтрации, причем пропускная способность горизонтального переточного канала не менее чем в два раза больше пропускной способности входного патрубка, т.е. площадь поперечного сечения входного патрубка меньше площади горизонтального переточного канала в два раза.
S пр=2Sвх,
где S пр - пропускная способность горизонтального переточного канала;
S вх - пропускная способность входного патрубка.
Предлагаемый способ обеспечивает многократное движение фильтруемой жидкости друг от друга и навстречу друг другу. Это позволяет более полно использовать все физические свойства ее.
Согласно изобретению поставленная задача в предлагаемой установке решается благодаря тому, что она снабжена вертикальными перегородками, разделяющими фильтрационную емкость 19 на секции, первая из которых отделена от предыдущей перегородкой с горизонтальным переточным каналом, расположенным немного выше центра емкости. Вторая секция отделена от последующей перегородкой, края которой расположены на некотором расстоянии от верхнего края и днища емкости, образуя два переточных канала, верхний для нефтепродуктов, нижний для воды. Последующие 3, 4, 5, 6 перегородки идентичны 1 и 2 перегородкам. Перегородки 7 и 8 выполнены в виде опрокинутого стакана с дыхательной трубкой, предназначенного для сбора и слива воды в трубопровод 19. 9 секция фильтрационной емкости предназначена для сбора нефти или нефтепродуктов для дальнейшей переработки через трубопровод 17. На фигуре 1 изображена установка для разделения и фильтрации неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий. Установка представляет собой цилиндрическую или прямоугольную емкость, разделенную вертикальными перегородками 1-9 на секции.
Первая секция снабжена входным патрубком 20 и очистным патрубком 14, отделена от последующих перегородкой с горизонтальным переточным каналом и с линейными размерами, удовлетворяющими условию:
S пр = 2Sвх,
где S пр - площадь переточного канала;
S вх - площадь условного прохода входного патрубка.
Вторая секция отделена от последующей секции перегородкой, края которой расположены на расстоянии от верхнего края емкости и ее днища, образуя верхний и нижний переточные каналы. Последующие секции 3, 5 идентичны секции 1, а секции 4, 6, 7 - секции 2.
Секция 8 представляет собой перевернутый стакан с одним переточным каналом снизу и дыхательной трубкой вверху, которая соединена с газовой линией и трубопроводом для отбора воды 16. Секция 7 снабжена смотровым окном 13 для контроля гидродинамического уровня 12.
Секция 9 представляет собой изолированную снизу емкость с трубопроводом для отбора нефти 17 и трубопроводом для отбора газа 18.
Секции 1-9 снабжены очистными патрубками 14 для удаления выпадающих в осадок взвешенных частиц мехпримесей, а также линией опорожнения 15.
3
Расстояние между перегородками, а также диаметры условного прохода трубопроводов зависят от производительности установки, которая колеблется от 0,1 до 300 м/час.
Предлагаемая установка для разделения и фильтрации неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий работает непрерывно, так как не нуждается в фильтрующих и коалесцирующих загрузках и неподвержена эффекту «захлебывания».