ТЕРМОМОДУЛЬ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕМАСС ОТ ВОДЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Полезная модель относится к очистке загрязненных нефтемасс от воды и механических примесей. Загрязненные нефтемассы накапливаются в амбарах, в емкостях на предприятиях нефтепереработки, в земле, на воде, при выбросах нефти, при чрезвычайных ситуациях.
Известен способ переработки, устройство и использование отходов углеводородов, включающий емкость для нагрева массы, смешивание отходов с жидким топливом, диспергирование полученной смеси и подачу водотопливной эмульсии на сжигание с помощью форсунок.
(см. патент №2204761 F 23 G 7/00, 2001 г).
К недостаткам данной конструкции следует отнести то, что этот способ и устройство очень затратны т.к. на нагрев воды, которая используется в качестве теплоносителя для разжижения нефтемассы, расходуется большое количество энергии, с учетом большой теплоемкости самой воды.
Известно устройство для обезвоживания мазутного шлама, состоящего из резервуара и холодильника, а так же нагревателей, установленных в придонной части резервуара.
(см. патент №2122564 С 10 G 33/06, 1997 г.)
Недостатком является то, что полученная степень очистки нефтемасс от механических примесей и воды не позволяет использовать вторичный продукт без последующей переработки в качестве полноценного рыночного сырья.
Известно устройство и способ обезвоживания тяжелой нефти и битума, включающий фильтрование водонефтяной эмульсии с помощью фильтра отделителя, отстойник и нагревательные элементы.
(см. патент 210132, С 10 G 33/06, 1995 г.)
Недостатком является то, что эффективность использования процессов фильтрации, центрифугирования, для очистки загрязненной нефтемассы с большим содержанием парафинов и серы, очень низкая или просто нецелесообразная.
Известен способ и устройство для удаления загрязнений из нефтепродуктов, включающее две емкости высокого давления, сообщенную с источником загрязненого нефтепродукта и растворителя и выборочно с источником реагента, увеличивающего флокуляцию, содержащего воду или электролит, емкость десорбции, дистилляционную колонну, емкость для сбора остатков из первой и второй емкости высокого давления, нагревательное средство для получения текущего остаточного вещества, а так же смешивающее устройство.
(см. патент №2140433, С 10 С 3/00, 1995 г.)
Недостатком является то, что применяемые устройства технически сложные и дорогостоящие. Способ очистки настолько затратный, что полностью исключает целесообразность использования таких устройств. Кроме этого возникает не менее сложная проблема по утилизации нефтесодержащей технологической воды.
Известен способ и устройство обезвоживания масла, содержащее емкость для нагрева нефтемассы с горелками и тарельчатый сепаратор.
(см. патент №2123027, С 10 G 33 /06, 1997 г.)
Недостатком является низкое качество очистки, а сам процесс столь затратный, что предприятиям выгодней платить любые штрафы за использование нефтяных амбаров-могильщиков, а так же хранить и накапливать до бесконечности отходы нефтепереработки, ухудшая с каждым днем экологическую и пожарную безопасность
Цель полезной модели состоит в решении экологических задач, путем повышения качества очистки загрязненных нефтемасс от воды и механических примесей.
Поставленная задача достигается тем, что устройство выполнено в виде двухярусной конструкции, включающей в себя верхний блок
металлоконструкции и нижний блок с вмонтированным в них оборудованием: емкостью приема и нагрева нефтемассы до 70-90°С, с насосной установкой, четырьмя спаренными между собой реакторами выпарки воды, в которые из емкости приема и нагрева поступают определенные порции предварительно нагретой нефтемассы, через специальный клапан, где она дополнительно нагревается до 100°С, что приводит к образованию пузырьковой массы и способствует выпариванию воды из жидкой нефтемассы; термоизолированной емкостью отстоя горячей обезвоженной загрязненной нефтемассы, куда сливаются поочередно из четырех реакторов выпарки воды порции обезвоженной и нагретой до 100°С нефтемассы, что обеспечивает поддержание термоизолированной емкости отстоя температуры 85-90°С, за счет чего и происходит интенсивный процесс выпадения механических примесей в специальный сборник механического шлама. По мере достижения соответствующего уровня отстойной очищенной нефтемассы из термоизолированной емкости отстоя, горячей обезвоженной, загрязненной нефтемассы через переливную емкость, происходит эвакуация очищенной нефтемассы «ОНМ»в цистерну. Из переливной емкости, с помощью насоса, «OHM» перекачивается в емкость коллектор подачи очищенной нефтемассы. А далее с нее сливается в двухконтурные термо-горелки (36 штук), где происходит по мере движения нефтемассы, в предварительно нагретом корпусе горелки, высокотемпературный крекинг с выходом газовой энергетической составляющей, которая сгорает в двухконтурной термо-горелке, обеспечивая при этом энергетику термического процесса данной полезной модели.
После приема, отстоя и слива примерно 5-8 порций «OHM» из термоизолированной емкости отстоя, производится объемный сброс шлама из специального сборника механического шлама в порционную емкость с сетчатым фильтром, через который горячий механический шлам отфильтровывается и жидкая его фракция поступает в две двухконтурные термо-горелки, через которые он сливается в малую накопительную емкость, а остатки механического шлама на термопротвине выжига механических примесей нагреваются, поджигаются и выгорают до зольного состояния. Кроме
специального сборника механического шлама в порционную емкость с сетчатым фильтром, через который горячий механический шлам отфильтровывается и жидкая его фракция поступает в две двухконтурные термо-горелки, через которые он сливается в малую накопительную емкость, а остатки механического шлама на термопротвине выжига механических примесей нагреваются, поджигаются и выгорают до зольного состояния. Кроме этого смонтированы тридцать шесть двухконтурных термо-горелок с емкостью коллектором подачи керосина в двеннадцать из них и с четырьмя угловыми емкостями подачи керосина в остальные двадцать четыре двухконтурные термо-горелки. Здесь же смонтированы малая накопительная емкость, буферная емкость, термо- противень выжига механических примесей с двумя двухконтурными термо-горелками и с емкостью подачи в них керосина, при этом все тридцать восемь двухконтурных термо-горелок на начальном этапе процесса, горят на керосине, до получения первого объема очищенной нефтемассы, после чего часть этой массы поступает во второй контур двухконтурных термо-горелок, где из нее генерируется газовая составляющая, которая загорается, после чего прекращается подача керосина в первый контур и термо-процесс идет с использованием собственного энергопродукта.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая полезная модель отличается наличием двухярусной конструкции включающий в себя верхний блок металлоконструкции и нижний блок с вмонтированным в них оборудованием.
Таким образом, заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Отличительной особенностью этой конструкции является отсутствие каких-либо механических средств: фильтрующих, центрифугирующих предварительно разжиженную загрязненную нефтемассу горячей водой или паром. Качество очистки улучшается при выпадении мехпримесей из
предварительно нагретой до 100°С и обезвоженной нефтемассы, которая при этом значительно утрачивает свою вязкость и становится «сверхтекучей».
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг.1, фиг.2, вид А-А, фиг.3, вид Б-Б и фиг.4, вид В-В изображена схема термо-модуля очистки загрязненной нефтемассы от воды и механических примесей.
Устройство состоит из верхнего блока металлоконструкции 1 и нижнего блока металлоконструкции 2, которые соединяются между собой в единый блок с помощью фланцев (на чертеже не показаны). Верхний блок металлоконструкции 1 включает в себя емкость приема и нагрева нефтемассы 3, с вмонтированными в нее четырьмя специальными клапанами 3а (фиг.2), вытяжную трубу с регулировочной заслонкой 3б, насосную установку 4, а также четыре спаренных между собой реактора выпарки воды 5 (фиг.2) с вмонтированный в каждый из них переливной трубой 5а, вытяжной трубой с регулируемой заслонкой 5б и термоизоляционным щитом 5в.
Нижний блок металлоконструкции 2 включает в себя термоизолированную емкость отстоя горячей, обезвоженной, загрязненной нефтемассы (ЗНМ) 6, с вмонтированным в нее, специальным сборником механического шлама 6а, переливной емкостью 6б и насосом 6в, а также емкость коллектор подачи очищенной нефтемассы 7 в двухконтурные термогорелки 8 (36 шт), порционную емкость с сетчатым фильтром 9, малую накопительную емкость 10,(фиг.3, 4) термопротвинь выжига механических примесей 11 (фиг 1), емкость коллектор подачи керосина 12, (фиг.3) в 12 двухконтурных термогорелок 8 для нагрева емкости приема и нагрева нефтемассы 3, четыре угловых емкости подачи керосина 13, (фиг.3) в двадцать четыре штуки двухконтурные термогорелки 8, для нагрева четырех емкостей реакторов выпарки воды 5, а также емкость подачи керосина 14(фиг.1, 4) в две двухконтурные термогорелки 8 термопротвиня выжига механических примесей 11 и буферная емкость 15.
Работает полезная модель следующим образом.
Режим работы устройства непрерывный, порционный универсальный для очистки загрязненных нефтемасс с любым возможным содержанием воды, парафина, серы, механических примесей и других мехкомпонентов. Универсальность термо-модуля для очистки загрязненных нефтемасс от воды и механических примесей достигается тем, что в реакторе выпарки воды 5, где температура достигает до 100°С и объем которого в девять раз превышает поступающий в него объем порций загрязненной нефтемассы, /нагретой до 70-90°С/ с емкости приема и нагрева нефтемассы 3, происходит процесс выпарки воды по- разному, т.е. при нагреве жидкой, вязкой /ЗНМ/ до 100°С в реакторе выпарки воды 5 образуется пузырьковая эмульсия. Прочность пленки пузырька, количество пузырьков, время устойчивости пузырьковой массы зависит от процентного содержания воды и химического состава /ЗНМ/. При этом объем трансформации жидкой /ЗНМ/ в пузырьковую массу в реакторе выпарки воды 5 сопровождается увеличением объема нефтемассы от 1,5 до 12 раз. При увеличении первоначального объема /ЗНМ] более чем в 9 раз, происходит слив превышающего объема пузырьковой массы, по установленной внутри реактора выпарки воды 5, переливной трубе 5 а, в верхнюю часть емкости приема и нагрева нефтемассы 3.
При незначительном увеличении первоначального объема жидкой «ЗНМ» в реакторе выпарки воды 5, процесс выпарки сопровождается барбатажем, интенсивным образованием пузырьковой массы и ее разрушением, с выбросом из пузырьков паров воды и незначительного количества других газовых составляющих.
По мере обезвоживания, образование пузырьковой массы прекращается вместе с барботажем нефтемасса оседает, после чего происходит слив порции в термоизолированную емкость отстоя горячей обезвоженной загрязненной нефтемассы 6.
При значительном увеличении первоначального объема «ЗНМ» в пузырьковый объем, процесс идет менее интенсивно с накоплением
специальный сборник механического шлама 6а. После слива с верхнего уровня термоизолированной емкости отстоя горячей обезвоженной загрязненной нефтемассы 6, приблизительно 5-8 порций уже очищенной нефтемассы в накопительную цистерну, производится сброс объема нефтемассы из специального сборника механического шлама 6а в порционную емкость с сетчатым фильтром 9, через который горячий шлам отфильтровывается и его жидкая фракция поступает в две двухконтурные термо-горелки 8(фиг.1, 4), установленные под термопротвинем выжига механических примесей 11, с выходом этой жидкой фракции в малую накопительную емкость 10, при этом механический шлам подается на термопротвинь выжига механических примесей 11, где нагревается и сгорает до зольного состояния.
На первом этапе двухконтурная термо-горелка использует керосин или дизельное топливо. Работая на керосине в первом контуре она разогревает рабочие емкости, прогревая одновременно металлоемкий корпус двухконтурной термо-горелки 8 до 250-350°С.
При получении первого объема очищенной нефтемассы «OHM» в предварительно нагретый корпус двухконтурной горелки 8, «OHM» подается в ее второй контур. «OHM», которая под воздействием высокой температуры корпуса начинает генерировать газовую энергетическую составляющую, которая загорается от пламени первого контура и обеспечивает в дальнейшем работу двухконтурных термо-горелок 8 на собственном энергоносителе «OHM», после чего подача керосина в первый контур прекращается.
В зависимости от исходного химсостава загрязненной нефтемассы на термопроцесс расходуется 1-2% от очищенного объема нефтемассы.
При необходимости возможно извлечение любой термо-горелки и установки ее на место, не останавливая термопроцесс.
Спаренные пять рабочих емкостей между собой, отсутствие протяженных трубопроводов между ними, установка теплоизоляционных щитов, что существенно минимизирует потери тепла. Процесс передачи
порций нефтемасс из емкости приема и нагрева нефтемассы в емкость-коллектор подачи очищенной нефтемассы происходит в основном за счет перетекания с верхнего уровня на нижний. Полезная модель оборудована датчиками уровня, электромагнитными клапанами, датчиками температуры, реле времени и др.
Режим технологического процесса работы устройства и максимальная порция нефтемассы зависит от процентного содержания воды и химкомпонентов в «ЗНМ». Этот режим определяется на первом этапе работы, в ручном управлении оператором, обслуживающим данную установку. Затем установка работает в полуавтоматическом режиме. При возникновении пожарной ситуации оператор перекрывает подачу энергоносителя «OHM» в двухконтурные термо-горелки 8, после чего при необходимости может произвести аварийный сброс нефтемассы, содержащейся во всех емкостях через дренажные трубопроводы в буферную емкость 15. (фиг 1). Непрерывный порционный режим работы устройства и спаренные четыре отдельных реактора выпарки воды 5, делает возможным работать с производительностью от 25 до 100%. Компактность полезной модели позволяет транспортировать и эксплуатировать ее в необходимом районе. Габариты одного модуля очистки: 2,3×2,3×3,8 м. Ориентировочная производительность одного модуля при таких габаритах, около 20-25 м3 в сутки.
Внутри каждой емкости смонтирована вытяжная труба с регулируемой заслонкой 3б, 5б, для эвакуации газов из двухконтурных термо-горелок 8. Сверху устройство закрыто крышей, что не препятствует выходу газов технологического процесса, из открытых сверху реакторов выпарки воды 5 и емкости приема и нагрева нефтемассы 3.
Принцип работы термомодуля очистки загрязненых нефтемасс от воды и механических примесей.
В начале работы включается насосная установка 4 подачи нефтемассы в емкость приема и нагрева 3. При достижении определенного уровня нефтемассы в емкости приема нагрева нефтемассы 3, насосная установка 4
отключается и после этого из емкости коллектора подачи керосина 12 заливают керосин или дизтопливо в первый контур двенадцати двухконтурных термо-горелок 8, которые последовательно разжигаются и нагревают нефтемассу залитую в емкость приема и нагрева нефтемассы 3, до 70-80°С. После этого, из угловой емкости подачи керосина 13, производится слив керосина в первый контур шести двухконтурных теомо-горелок 8, одного из четырех реакторов выпарки воды 5. Розжиг этих горелок производится приблизительно за 5-10 мин, до подачи порции нефтемассы в реактор выпарки воды 5, через специальный клапан За, из емкости приема и нагрева нефтемассы 3. Таким образом, последовательно запускаются в работу все четыре реактора. При запуске устройства эти этапы работы производятся оператором в ручном управлении электросхемой работы устройства. Далее включается схема системы автоматического контроля и регулирования последовательностью технологического процесса, описанного в разделе «Работает полезная модель следующим образом». Остановка работы полезной модели осуществляется оператором с переводом электрической схемы управления в ручной режим, при этом оператор прекращает подачу нефтемассы насосной установкой 4, а так же подачу энергоносителя «OHM» в двеннадцать двухконтурных термогорелок 8, нагревающих емкости приема и нагрева нефтемассы 3 «ЗНМ», затем последовательно прекращает подачу «OHM» в шесть двухконтурных термо-горелок 8 каждого реактора выпарки воды 3 во время сброса из него последней обезвоженной порции «ЗНМ» в термоизолированную емкость отстоя горячей обезвоженной загрязненной нефтемассы 6.
Через 25 мин. после сброса последней порции обезвожнной нефтемассы из последнего реактора выпарки воды 5 в термоизолированную емкость отстоя горячей обезвоженной загрязненной нефтемассы с нижнего ее уровня производится слив всего оставшегося объема «OHM» в накопительную цистерну, после чего в порционную емкость с сетчатым фильтром 9 сбрасывается механический шлам накопившийся в специальном сборнике механического шлама 6а, после чего он выжигается на термо-протвине выжига
механических примесей 11 до зольного состояния и термопроцесс в устройстве полностью прекращается.
На экспериментальной установке была проведена пробная очистка образцов загрязненной амбарной нефти. После очистки, образцы очищенной нефтемассы были вторично исследованы в специализированной Краснодарской лаборатории ЦСМ, где было получено заключение о том, что содержание механических примесей и воды в очищенных образцах отсутствует, что подтверждает целесообразность использование данной установки и технологии.