ГИДРОЦИКЛОННАЯ НЕФТЕЛОВУШКА С РЕГУЛИРУЕМОЙ РАБОТОЙ
HYDROCYCLONE OIL TRAP WITH CONTROLLED OPERATION

Изобретение относится к гидроциклонной нефтеловушке с устройством для регулирования работы при непрерывном разделении пульпы под действием центробежных сил в трехпродуктовом гидроциклоне и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных нефтепродуктами, а также в других отраслях промышленности, где имеется потребность отделить нефтепродукты или саму нефть от грунта и воды. Известен гидроциклон фирмы "Данор", состоящий из цилиндрического корпуса с тангенциальным входным, сливным и песковым патрубками, у которого с целью улучшения гидравлического режима имеются сливная и шламовая камеры, соединенные трубкой, причем все эти элементы армированы регулировочными клапанами, а в центре аппарата помещен гладкий стержень (Скирдов И.В., Понамарев В.Г. Очистка сточных вод в гидроциклонах. - М.: Стройиздат, 1975 г. - С. 32, рис. 1.18).
Недостатком этого гидроциклона является низкая производительность, конструктивная и аппаратная избыточность и, как следствие, низкая надежность в работе. Все влияние на расходные характеристики в гидроциклоне и, как следствие, на разделительную способность заключено в регулировании разрежения посредством регулировочных клапанов, создаваемого рабочим напором на входе в гидроциклон, а это не всегда достаточно. Наличие шламовой камеры у пескового патрубка гидроциклона ведет к увеличению проходного сечения жидкости, то есть к непроизводительным сбросам.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является гидроциклон, состоящий из цилиндроконического корпуса с тангенциальным входным, сливным и песковым патрубками, у которого с целью улучшения гидродинамического режима по продольной оси соосно расположен патрубок со стороны пескового патрубка (патент РФ №2170622, 04.08.1999 - прототип).
Недостатком этого гидроциклона является низкая эффективность в работе, так как все воздействие на процесс разделения осуществляется лишь за счет регулирования разрежения в воздушном шнуре гидроциклона, подводимого через трубки, в определенном месте и в определенное время, когда воздействие на внутреннюю структуру потока, для ее улучшения, устройство оказать не в состоянии.
Техническим результатом является интенсификация работы гидроциклонной нефтеловушки и повышение эффективности отделения нефти от грунта и воды.
Технический результат достигается тем, что гидроциклонная нефтеловушка, представляющая собой цилиндроконический гидроциклон со сливным, питающим и песковым патрубками, в последнем соосно установлен патрубок, согласно изобретению имеет дополнительный сливной нефтеотводящий патрубок, а патрубок, соосно установленный в песковом патрубке, снабжен конфузором, охватывающим нижнюю часть дополнительного сливного нефтеотводящего патрубка в месте вершины внутренного потока жидкости, при этом между конфузором и дополнительным сливным патрубком расположены пропускные окна для подачи воздуха или пара.
Новизна заявляемого предложения заключается в том, что гидроциклонная нефтеловушка представляет собой трехпродуктовый цилиндроконический гидроциклон с двумя сливными, один из которых нефтеотводящий, питающим и песковым патрубками, причем в последнем соосно установлен дополнительный трубопровод, дополнительный трубопровод заканчивается конфузором, охватывающим нефтеотводящий патрубок, причем сам конфузор расположен в вершине внутреннего потока жидкости в аппарате, а между стенкой конфузора и нефтеотводящим патрубком есть проходное окно для подачи воздуха.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена предлагаемая гидроциклонная нефтеловушка с регулируемой работой, на фиг. 2 - цилиндрическая часть гидроциклонной нефтеловушки с регулируемой работой, содержащая входной и сливные патрубки, разрез по А-А, а на фиг. 3 - коническая часть гидроциклонной нефтеловушки, содержащая нефтеотводящий патрубок и конфузор дополнительного патрубка для подачи воздуха или пара, разрез по В-В.
Гидроциклонная нефтеловушка состоит из цилиндроконического корпуса 1, питающего патрубка 2, дополнительного сливного нефтеотводящего патрубка 3 с отверстиями приема нефтепродуктов 4, сливного патрубка 5 для отвода очищенной воды, пескового патрубка 6 для отвода твердой фазы пульпы, в котором установлен патрубок 7 для подачи воздуха, снабженный на конце конфузором 8, охватывающим нижнюю часть дополнительного сливного нефтеотводящего патрубка 3 в месте вершины внутренного потока жидкости, при этом между конфузором 8 и дополнительным сливным патрубком 3 расположены пропускные окна 9 для подачи воздуха или пара во внутреннюю полость гидроциклона 1.
H
H
H
3
3
3
3
3
3
Предлагаемая гидроциклонная нефтеловушка работает следующим образом. Трехкомпонентная пульпа (вода, нефть, грунт) под большим давлением входит в цилиндроконический корпус 1 через питающий патрубок 2 тангенциально. Под действием центробежной силы трехкомпонентная гидросмесь (пульпа) в гидроциклоне 1 разделяется на три составляющих элемента. Самая легкая фаза (нефть или нефтепродукты) с удельным весом Y<10 кг/м концентрируется в приосевой области и входит в отверстия 4, расположенные на сливном нефтеотводящем патрубке 3. Вода с удельным весом Y=10 кг/м через кольцевое пространство, заключенное между диаметрами сливных патрубков 3 и 5, выходит из гидроциклона 1 и отводится от него. Твердая фаза с удельным весом Y>10 кг/м смещается к периферии и внешним потоком направляется к песковому патрубку 6. Таким образом, трехкомпонентная гидросмесь в гидроциклонной нефтеловушке 1 разделяется на три составляющих элемента (нефть, вода и шлам) и отводится по разным патрубкам. Что касается нефти и ее продуктов, то они обычно весьма трудно отделяются от грунта. Эффективной реализации отделения способствует значительная турбулизация потока в теле гидроциклона 1, а также управляемая подача воздуха или пара различной температуры, вплоть до перегретого, через патрубок подачи воздуха 7 с диффузором 8 на конце, подающим воздух через проходное окно 9, во внутреннюю полость гидроциклона 1. Воздух или пар, в силу малой плотности, также как и нефть с ее продуктами, концентрируется в приосевой области, воздушные пузырьки являются коагулянтами, на внутренней поверхности которых собираются нефть и нефтепродукты. Усилению процесса отделения нефти из грунта также, кроме повышенной турбулизации потока, способствует повышенная температура воздуха, в плоть до перегретого пара, который разогревает нефть и ее продукты, увеличивает ее текучесть и повышает отделение от грунта. Далее насыщенная нефтью и ее продуктами водовоздушная масса, обладающая повышенной текучестью, вследствие повышенной температуры поступает к отверстиям приема нефтепродуктов 4 и входит в отверстия 4, расположенные на сливном нефтеотводящем патрубке 3. Именно возможность подавать воздух через трубопровод 7, конфузор 8 и проходное окно 9, в различном объеме и разной температуры, позволяет эффективно воздействовать на пульпу, повышая текучесть нефти и ее продуктов, и, как следствие, наиболее полно осуществлять разделение фаз пульпы. В свою очередь, расположение конфузора 8 во внутреннем пространстве тока гидроциклонной нефтеловушки 1 не вносит дополнительной ненужной турбулизации потока у пескового патрубка 6 гидроциклона 1 и тем самым также способствует повышению эффективности работы.