RU1805991C - Способ разделени двух несмешивающихс жидкостей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : изобретение относитс  к защите окружающей среды, в частности водного бассейна от загр знений нефтью (нефтепродуктами), и может быть использовано дл  первичной очистки нефти и ее переработке в нефтепродукты; утилизации последних из промышленных водосто/- ков, а также при ликвидации последствий аварийных ситуаций, вызвавших загр знение водоемов нефтью или нефтепродуктами; Указанный технический эффект может быть получен при реализации способа разделени  двух несмешивающихс  жидкостей, включающего наполнение разделительной емкости водой и нефтью с последующей непрерывной или периодической подачей исходной смеси в слой нефти, высота которого соответствует выражению hH ;;(0,1-ОГ25) fyp. где Р - часовой объем поступающей исходной смеси: при этом дл  первоначального наполнени  емкости воду и нефть заливают в соотношении 1:(0,1-,5). Предлагаемый способ может быть осуществлен при использовании устройства дл  разделени  двух несмешивающихс  жидкостей, выполненного в виде емкости с вертикальными внутренними перегородками и патрубками дл  подачи исходной смеси, выпуска разделенных жидкостей и осаждени  твердых частиц . Нижние кромки патрубков дл  слива воды и нефти расположены на высотах Hi и На от днища емкости, а внутренн   перегородка , расположенна  перед патрубком дл  слива воды, выполнена с зазором Нз относительно днища емкости; при этом НцНа 1;(1,005-1.250), а Ж : Нз - 1:(0,05-0,20). Проверка разработанного способа разделени  двух неемешивающихс  жидкостей и устройства дл  его реализации показала высокую эффективность разделени , работоспособность устройства при любом соотношении в исходной смеси воды и нефти . 2 с и 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл. (Л С 00 о ел О ;Ю

Description

Изобретение относитс  к области защиты окружающей среды, в частности водного бассейна от загр знени  нефтью (нефтепродуктами ) и может быть использовано дл  первичной очистки при добыче нефти .и ее переработка в нефтепродукты; утилизации последних из промышленных водостоков , а также при ликвидации последствий аварийных ситуаций, вызывающих загр знение водоемов нефтью или нефтепродуктами .

Предлагаемый способ может быть осуществлен при использовании устройства дл  разделени  двух несмешивающихс  жидкостей, выполненного в виде емкости с вертикальными внутренними перегородками и патрубками дл  подачи исходной смеси , выпуска разделенных жидкостей и осажденных твердых частиц (песка, шлама), кроме того нижние кромки патрубков дл  слива воды и нефти расположены на высотах Hi и На от днища емкости, а внутренн  

СО

перегородка, расположенна  перед патрубком дл  слива воды, выполнена с зазором Нз относительно днища емкости; при этом Hi:Ha - 1:(1,005-1,25), Hi:H3 - 1 :(0,05-0,2).

Разделение двух несмешивэющихсй жидкостей, преимущественно воды и нефти, обусловлено их различной плотностью. Так вода в зависимости от концентрации в ней солей (морска  вода) имеет плотность в пределах 1,0-1,05 г/см , а дл  нефтепродуктов этот показатель колеблетс  от 0,76 (бензин) до 0,99 г/см3 (мазут). На практике скорость разделени  (осаждени  или всплыти ) капель одной жидкости в объеме другой определ етс  по известной формуле Стокса:

у - к fc1 #) в («1 )

где К - коэффициент;

(р /9z) разность плотностей жидкостей; . ...-,

(MI - /U2) - разность в зкостей этих жидкостей; . . .

R - радиус капли.

При рассмотрении формулы видно, что определ ющим фактором, вли ющим на скорость разделени ,  вл етс  размер капель, величина которых в значительной .степени зависит от поверхностного и межфазного нат жени  жидкостей.

Экспериментально доказано, что введение исходной смеси (вода + нефть) в слой нефти обеспечивает по вление капель воды значительно большего размера, чем капель нефти, а затем происходит их непрерывный рост вследствие более высокой величины поверхностного i нат жени , у воды (ai 72,5 Мн/м; у нефти da 30 Мн/м). Это способствует увеличению скорости осаждени  воды в объеме нефти и практически полной ассимил ции мелких капель нефти слоем нефти, посто нно наход щейс  над слоем воды.

Поступающие вместе с исходной смесью твердые т желые частицы песка/глины, металла осаждаютс  вместе с водой и скапливаютс  на дне емкости, и их извлечение из агрегата осуществл ют известными приемами . Экспериментально были установлены оптимальные пределы высоты сло  нефти в зависимости от часового объема поступающей в разделительную емкость исходной смеси, определ емые соотношением: пн (0,1 -0,25) р, где hH - высота сло 

нефти (м), Р - часовой расход исходной смеси (м3).

При посто нном расходе исходной смеси , если высота сло  нефти (Ьн) будет менее

0,1 у то предлагаемый способ разделени 

двух несмешивающихс  жидкостей не обеспечивает полного удалени  воды из смеси и потребуетс  дополнительна  переочистка нефти. При высоте сло  нефти (hH) более

0,25 3v/p снижаетс  эффективность процесса разделени  и в воде при ее выходе из устройства в значительной степени повышаетс  концентраци  нефти.

Установлено также, что при любом расходе исходной смеси, высота сло  нефти не должна измен етс  более чем в 2,5 раза.При этом достигаетс  высока  эффективность

разделени  и экономичность.процесса без использовани  дополнительных фильтрующих средств.

Исследовани ми установлено, что, если исходную смесь подавать в слой нефти, который образовалс  в емкости при ее предварительном наполнении водой и нефтью в соотношении 1:(0,1-0,5), то уже с самого начала процесса обеспечиваетс  его высока  эффективность.

При соотношении воды и нефти более 1:0,1 возможно попадание воды в нефть и ее содержание в нефти может составл ть (в зависимости от производительности процесса ) до 10 и более процентов.

При соотношении воды и нефти менее 1:0,5 наоборот в отход щей воде возможно по вление остаточного количества нефти, что потребует ее дополнительной очистки.. .

Дл  осуществлени  способа разделени  двух несмешивающихс  жидкостей предложено устройство (разделительна  емкость).

На чертеже показан продольный разрез

устройства дл  разделени  двух несмешивающихс  жидкостей.

Устройство содержит корпус 1, в который вмонтированы внутренние вертикальные перегородки 2, патрубки дл  подачи

исходной смеси 3, дл  слива нефти 4, дл  удалени  осадка (песок, шлам) 5 и дл  слива воды 6.

Нижние кромки патрубков дл  слива воды и нефти расположены соответственно на

высотах Ж и Н2 от днища емкости,

Количество внутренних вертикальных перегородок может быть различным и зависит от вида несмешивающихс  жидкостей, однако одна из них должна быть расположена перед патрубком дл  слива воды и подн та над днищем на высоту Нз.

Условием работоспособности устройства  вл етс  соблюдение следующих условий:

Hi:H2 1:(1,005-1.25),

Hi:H3 1:(0.05-0.2).

где Hi - высота нижней кромки патрубка дл  слива воды от днища емкости;

Н2 - высота нижней кромки патрубка дл  слива нефти от днища емкости;

Нз - величина зазора между днищем емкости и нижней кромкой перегородки, расположенной перед патрубком дл  слива воды.

При соотношении высот Hi и На более чем 1:1,005 значительна  часть воды будет переходить через патрубок дл  выпуска нефти и содержание ее может возрастать до исходных концентраций,

При соотношении высот Hi и N2 менее чем 1:1,25 возможен переход нефти вместе с водой через зазор в перегородке и выход ее через патрубок дл  слива воды. Веро тность такого  влени  повышаетс  при рез- ком повышении часового расхода смеси.

При отношении высот Hi и Нз более чем 1:0,05 снижаетс  производительность установки , особенно в тех случа х, когда концентраци  нефти в воде низка .

При отношении высот Н1 и Нз менее чем 1:0,2 возможен переход нефти через зазор между днищем устройства и перегородкой, расположенной перед патрубком дл  слива воды. При этом снижаетс  эффективность разделени  и растет концентраци  нефти в воде при сливе ее из устройства.

Все узлы устройства могут быть изготовлены из любого материала в частности: из стали, легких сплавов, пластмассы. Кор- пус - сварной или цельнолитой, снабжен крышкой и днищем. Патрубок дл  подачи в устройство исходной смеси может быть смонтирован как сверху, в крышке устрой- ства, так и на одной из боковых его стенок. Патрубки дл  слива разделенных воды и нефти устанавливаютс  на боковых стенках и при необходимости могут быть обращены как в одну, так и в разные стороны.

Внутренние перегородки по всей высо- те прикреплены к одной из боковых стенок корпуса и имеют зазор по отношению к противоположной стенке.

Перегородка, расположенна  перед патрубком дл  слива воды, выполнена с за- зором относительно днища устройства (Нз).

Дл  улавливани  механических примесей (ил, песок, стружка, окалина)устройство может быть снабжено как промежуточной емкостью, в которой они осаждаютс , так и сборником - на днище устройства откуда периодически примеси извлекаютс  известными на практике приемами.

Устройство работает следующим образом .

В патрубок дл  подачи исходной смеси заливают сначала воду до момента ее по влени  из патрубка дл  слива воды 4; затем заливают нефть (или другую жидкость, плотность которой меньше чем у воды и нерастворимую в воде) до по влени  ее из патрубка дл  слива нефти. Заполнение устройства нефтью осуществл ют медленно дл  достижени  гидравлического равновеси  в системе вода - нефть при заданных соотношени х высот Hi, H2 и Нз. Излишки воды удал ютс  и в таком состо нии устройство готово к эксплуатации.

Приготовленную смесь воды и нефти подают в устройство через заливной патрубок 3 непрерывной или (периодической) струей; проход  через слой нефти, смесь в значительной степени обедн етс  от нефти и попадает в слой воды, где продолжаетс  процесс разделени  жидкостей. При этом потоки нефти, воды и обедненной смеси продолжают движение в горизонтальной плоскости, встреча  на пути перегородки, огибают их, тем самым удлин   врем  пребывани  их в агрегате и обеспечива  значи- тельный массоперенос жидкостей. Продолжительность нахождени  смеси в устройстве определ етс  экспериментально. Анализ результатов опытов, выполненных при различных параметрах процесса и размеров агрегата, позволил установить, что оптимальным  вл етс  врем  в пределах 2 - 10 мин.

Пример. Испытани  предлагаемого способа разделени  двух несмешивающихс  жидкостей проводили на лабораторном устройстве емкостью 0,015 м , выполненном в соответствии с чертежом.

Устройство предварительно заполн лось водой и нефтью. Соотношение их изме- н лось в соответствии с заданным в формуле изобретени .

Исходную смесь воды и нефти готовили при различном их соотношении.

Расход смеси измер ли специально прикрепленной к емкости расходомером.

В таблице представлены исходные параметры процесса и устройства а также результаты опытов на устройстве емкостью 0,015м3.

Анализ полученных данных показал, что предлагаемый способ разделени  двух несмешивающихс  жидкостей обеспечивает быстрое и весьма эффективное отделение воды от нефти при различном соотношении их в смеси. Устройство просто в изготовлении , не содержит специальных приспособлений (фильтры, коалесцирующие элементы), не требует специального обслуживани  и

может работать в любом режиме (непрерывный , периодический).

Проведение опытов на полупромышленном устройстве (V- 2м3) подтвердило результаты лабораторных исследований.

Устройство может быть использовано во многих отрасл х промышленности, особенно в тех ее направлени х, где требуетс  экологическа  защита водных бассейнов от органических нерастворимых в воде соеди- нений.

Claims (3)

1. Способ разделени  двух несмешивающихс  жидкостей, преимущественно воды и нефти, включающий подачу исходной сме- си в разделительную емкость и выпуск из нее разделенных жидкостей, отличаю щ и и с   тем, что перед подачей исходной смеси разделительную емкость наполн ют водой и нефтью, исходную смесь подают в слой нефти, высоту которого Ин поддерживают в пределах Нн - (0,1-0,25) где Р объем исходной смеси.поступающей в емкость за 1 ч.

2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что емкость заполн ют водой и нефтью в соотношении соответственно 1:(0.1-0,5).

3. Устройство дл  разделени  двух нё- смешивающихс  жидкостей, преимущественно воды и нефти, выполненное в виде емкости с внутренними вертикальными перегородками и патрубками дл  подачи исходной смеси и слива разделенных жидкостей, отличающеес  тем, что нижние кромки патрубков дл  слива воды и нефти расположены на высотах соответственно , Hi и На от днища емкости, а перегородка , расположенна  перед патрубком дл  слива воды, установлена на рассто нии Нз от днища емкости, при этом Hi:H2 1:(1,005- -1,250). а НкНз 1:(0,05-0,20).

х)

в скобках - результаты, полученные при подводе воздуха снизу устройства.

2

СМЕСЬ

ПЕСОК, ШЛАМ