СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
METHOD OF PURIFYING LIQUID

Способ очистки жидкости от загрязнений относится к коммунальному хозяйству и топливно-энергетическому комплексу и может быть использован для очистки технической, сточной, оборотной, ливневой воды, в том числе и нефтезагрязненной, в нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности, где требуется очистка жидкости от нефти, нефтепродукта и другой органики минерального происхождения, а также от взвешенных частиц.
Известен «Способ разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления» по патенту RU 2456050 от 22.11.2010, опубликовано: 20.07.2012, МПК B01D 17/022, включающий пропускание потока эмульсии через устройство, содержащее корпус, снабженный патрубком подачи исходной эмульсии, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода компонентов эмульсии, и хотя бы один расположенный внутри корпуса фильтрующий блок, содержащий слои фильтрующего коалесцентного материала, при этом фильтрующий блок выполняют разделяющим объем корпуса на верхнюю и нижнюю части, при этом патрубки подачи исходной эмульсии и вывода одного из компонентов эмульсии располагают в верхней части корпуса над фильтрующим блоком, патрубок вывода второго компонента эмульсии располагают в нижней части корпуса под фильтрующим блоком, а корпус выполняют содержащим внешнюю опорную конструкцию, выполненную либо с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок располагался горизонтально, либо с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок располагался с подъемом в направлении пропускания эмульсии.
Данный способ рассчитан только на разделение двух компонентных эмульсий, причем, эффективное разделение обеспечивается только при разделении эмульсии типа «вода в нефти», а при подаче эмульсии типа «нефть в воде» эффективной очистки нет.
Способ не предотвращает выход из строя фильтра при залповых вбросах эмульсий с тяжелыми, вязкими нефтепродуктами.
Наиболее близким техническим решением является «Способ организации разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления» по патенту RU 2455047 от 16.08.2010, опубликовано: 10.07.2012, МПК B01D 17/022, включающий пропускание эмульсий через устройство разделения жидкостных эмульсий, использование в качестве последнего устройства, содержащего герметичный корпус, выполненный в виде полой цилиндрической обечайки с крышками, снабженный патрубком подачи потока исходной эмульсии, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода потоков компонентов эмульсии, и хотя бы один расположенный внутри корпуса проницаемый для потоков фильтрующий блок, содержащий хотя бы один слой фильтрующего коалесцентного материала, при этом дополнительно выполняют корпус устройства разделения жидкостных эмульсий располагающимся при эксплуатации в пространстве таким образом, чтобы угол отклонения плоскости слоев фильтрующего материала от вертикали был не ниже угла оттока отделяемой жидкости, а фильтрующий блок устройства выполняют в виде опорной рамы прямоугольной формы, внешние края рамы герметично прикрепляют к внутренней поверхности цилиндрической обечайки корпуса и к внутренним поверхностям крышек корпуса, при этом фильтрующий блок устройства располагают параллельно оси симметрии корпуса и перпендикулярно крышкам корпуса.
При данном способе поток поступающей жидкости неравномерен, разделение 3-компонентных эмульсий невозможно из-за разделения на зоны, отсутствия зоны первичной сепарации.
Осуществление данного способа существенно снижает эффективность разделения эмульсии, поскольку для поддержания работоспособности требует частой замены фильтров, так как прикрепление герметично внешних краев рамы к внутренней поверхности цилиндрической обечайки корпуса и к внутренним поверхностям крышек корпуса, при залповых вбросах эмульсий с тяжелыми, вязкими нефтепродуктами, не позволяет отвести поток от фильтра, который быстро забивается вязкими компонентами, разрушается и подлежит замене.
Задачей предлагаемого технического решения является эффективная и надежная очистка жидкости от нефтяных органических загрязнений в широком диапазоне вязкостей загрязнителей, от легких углеводородов до тяжелых высоковязких органических сред.
Поставленная задача решена за счет способа очистки жидкости от загрязнений путем пропускания потока жидкости через слои фильтрующего коалесцентного материала, сформированного в блочно-модульный коалесцентный фильтр, при этом блочно-модульным коалесцентным фильтром разделяют поток на две разного объема зоны сепарации, первую зону грубой очистки и вторую зону финишной очистки; в первой, большей зоне первичной сепарации снижают скорость движения потока жидкости за счет расширения потока и направляют его для дальнейшего гашения энергии в коллекторы переменного сечения со щелевыми зазорами разного сечения, оснащенными внутренними дефлекторами разного размера и радиуса гиба, после чего поток разделяется за счет гравитации на фазы, которые отводят из зоны первичной сепарации; грубо очищенную жидкость с остатками нефтепродукта направляют через блочно-модульный коалесцентный фильтр в зону вторичной сепарации финишной очистки, где поток тоже разделяется за счет гравитации на фазы, которые отводят из зоны вторичной сепарации; при увеличении перепада давления на блочно-модульном коалесцентном фильтре поток жидкости автоматически отводят в зону вторичной сепарации в обход фильтра, через защитные устройства.
Разделение потока блочно-модульным коалесцентным фильтром на две разного объема зоны сепарации, гашение энергии в коллекторах переменного сечения со щелевыми зазорами разного сечения, оснащенными внутренними дефлекторами разного размера и радиуса гиба, и автоматическое отведение через защитные устройства в зону вторичной сепарации, в обход фильтра, потока жидкости при фиксировании увеличения перепада давления на блочно-модульном коалесцентном фильтре обеспечивает долговременное осуществление способа, позволяет эффективно и надежно, без остановки устройства на ремонт для замены фильтра, очищать жидкости от нефтяных органических загрязнений в широком диапазоне вязкостей загрязнителей, от легких углеводородов до тяжелых высоковязких органических сред.
Осуществляют способ очистки жидкости от загрязнений следующим образом.
Способ очистки жидкости от загрязнений осуществляют устройством, изображенным на чертежах, где фиг.1 - разрез устройства, фиг.2 - разрез узла успокоения и распределения, фиг.3 - разрез узла коалесцентного фильтра с защитными устройствами.
На фиг.1, 2, 3 изображено: ввод 1 загрязненной жидкости, люк-лаз 2, патрубок 3 вывода нефтепродукта, патрубок 4 для прибора измерения уровня нефтепродукта в зоне первичной сепарации, патрубок 5 вывода очищаемой воды, патрубки 6 сливные для вывода шлама, дренаж 7, ввод 8 промывной воды, патрубок 9 воздушный, патрубок 10 резервный, блочно-модульный коалесцентный фильтр 11, узел 12 успокоения и распределения, перегородка 13, люк-лаз 14 торцевой, опоры 15, расширитель 16, корпус 17, зона 18 первичной сепарации, зона 19 вторичной сепарации, перегородка 20 нижняя (между корпусом и фильтром), патрубок 21 для прибора измерения давления, патрубок 22 для прибора измерения уровня нефтепродукта в зоне вторичной сепарации, зона 23 сбора нефтепродукта после первичной сепарации, зона 24 сбора нефтепродукта в зоне вторичной сепарации, коллектор 25 гидросмыва, коллекторы 26 распределительные, перегородки боковые 27 с защитными устройствами 30, зона 28 отстоя взвешенных частиц, патрубок 29 вывода нефтепродукта после вторичной сепарации, защитные устройства 30, дефлекторы 31, щелевые зазоры 32.
Способ очистки жидкости от загрязнений осуществляют следующим образом.
При осуществлении предлагаемого способа поток разделяют блочно-модульным коалесцентным фильтром 11 на две разного объема зоны сепарации, первую, большую зону 18 грубой очистки и вторую, меньшую зону 19 финишной очистки.
Деление потока загрязненной жидкости таким образом позволяет в большей по объему зоне 18 очистить поток в первую очередь от основной массы нефтепродукта, а также механических примесей и взвешенных частиц, до продавливания через блочно-модульный коалесцентный фильтр 11, что значительно увеличивает срок межремонтной эксплуатации всего устройства без замены фильтра и позволяет сделать зону 19 финишной очистки меньшего размера.
Через ввод 1 нефтезагрязненную жидкость подают в узел 12, снабженный расширителем 16, за счет которого снижается скорость движения потока жидкости и его направление.
Далее снижение (гашение) кинетической энергии потока и равномерное поступление нефтезагрязненной жидкости в зону 18 первичной сепарации, для ускорения гравитационного разделения, обеспечивают двумя коллекторами 26 распределительными переменного сечения со щелевыми зазорами 32 разного сечения, оснащенными внутренними дефлекторами 31 разного размера и радиуса гиба (фиг.2).
В зоне 18 первичной сепарации, где давление отслеживают прибором 21, поток расслаивается естественным образом за счет гравитации на фазы. Всплывающие нефтепродукты из зоны 18 первичной сепарации перемещаются в верхнюю часть аппарата в зону 23, отделенную от зоны 19 вторичной сепарации перегородкой 13.
3
Установленный на штуцере патрубка 4 прибор измерения уровня раздела фаз (не показан) постоянно контролирует зону 23 на наличие нефтепродукта и при его обнаружении подает сигнал-предупреждение, а при накоплении в объеме более 15 м выдает сигнал на автоматический вывод из аппарата через патрубок 3.
Вывод уловленного нефтепродукта осуществляют через электромагнитный клапан (не показан), установленный на штуцере патрубка 3. При выполнении операции по удалению (выдавливанию) нефтепродукта, при минимальном показании прибора на патрубке 4 уровня раздела фаз, поступает сигнал на остановку удаления.
Взвешенные вещества в виде шлама из зоны 18 первичной сепарации перемещаются и оседают в зоне 28 отстоя в нижней части аппарата, ограниченного нижней перегородкой 20, между корпусом и фильтром.
Вывод шлама через патрубки 6 сливные осуществляют периодически, по мере накопления, подавая промывную воду через ввод 8 в трубы коллектора 25 гидросмыва, снабженные наклонными патрубками с форсунками (на чертежах не изображено).
Равномерный вывод осадка из зоны обеспечивают расположением на горизонтальной части корпуса 17 в зоне 28 отстоя системы из двух патрубков 6 сливных для вывода шлама, один из которых расположен в середине, а второй в конце зоны 28 отстоя взвешенных веществ.
Грубо очищенная вода с остатками эмульгированного нефтепродукта далее поступает через блочно-модульный коалесцентный фильтр 11 в зону 19 вторичной сепарации, для финишной очистки воды, где за счет укрупнения нефтяных частиц, обеспеченного эффектом коалесценции, гравитационное расслоение происходит гораздо быстрее, что позволяет сделать зону 19 вторичной сепарации вдвое меньшей, чем зона 18 первичной сепарации.
Установленный на штуцере патрубка 22 прибор измерения уровня раздела фаз постоянно контролирует зону 24 в зоне вторичной сепарации на наличие нефтепродукта и при его обнаружении выдает соответствующий сигнал на его вывод через патрубок 29.
В случае увеличения перепада давления на блочно-модульном коалесцентном фильтре 11, при залповых вбросах эмульсий с загрязнением тяжелыми, вязкими нефтепродуктами, поток жидкости через защитные устройства 30 автоматически отводят в зону 19 вторичной сепарации в обход фильтра 11, что кратковременно снижает производительность устройства, но предотвращает вывод из эксплуатации всего устройства из-за выхода из строя блочно-модульного коалесцентного фильтра 11, что значительно увеличивает срок межремонтной эксплуатации при очистке технической, сточной, оборотной, ливневой воды в том числе от нефтяных органических загрязнений в широком диапазоне вязкостей загрязнителей, от легких углеводородов до тяжелых высоковязких органических сред.
Очищенную воду из зоны 19 через патрубок 5 выводят из устройства.
Обслуживание внутренних устройств и приборов, расположенных в зоне 18 первичной сепарации в корпусе 17, осуществляют через люк-лаз 2, а приборов, расположенных в зоне 19 вторичной сепарации, через люк-лаз 14 торцевой периодически, раз в год.
При подготовке к ремонту, раз в году, через дренаж 7 дренируют остатки жидкости из устройства, используя патрубок 9 воздушный для исключения вакуумирования устройства при дренировании.
Этот же патрубок 9 используют для выдавливания избытка воздуха, возникающего во время пуска, при заполнении устройства загрязненной жидкостью.
Патрубок 10 резервный используют по мере необходимости для установки дополнительных контрольно-измерительных приборов на устройстве.
Разделение потока блочно-модульным коалесцентным фильтром на две разного объема зоны сепарации, гашение энергии в коллекторах переменного сечения со щелевыми зазорами разного сечения, оснащенными внутренними дефлекторами разного размера и радиуса гиба, и автоматическое отведение через защитные устройства в зону вторичной сепарации, в обход фильтра, потока жидкости при фиксировании увеличении перепада давления на блочно-модульном коалесцентном фильтре обеспечивает долговременное осуществление способа, позволяет эффективно и надежно, без остановки устройства на ремонт для замены фильтра, очищать жидкости от нефтяных органических загрязнений в широком диапазоне вязкостей загрязнителей, от легких углеводородов до тяжелых высоковязких органических сред.