RU78436U1 - CAPILLARY SEPARATOR EMULSIONS - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области разделения водонефтяных эмульсий, а именно разделения на составляющие компоненты эмульсий, в которых в качестве дисперсной фазы присутствует нефть или любые другие нефтепродукты (масла, бензин, мазут, дизтопливо и пр.), и касается установки для указанного разделения. Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности разделения водонефтяных эмульсий за счет разработки высокоэффективного композиционного коалесцирующего материала, позволяющего разделить суперустойчивые эмульсии. Технический результат достигается тем, что в капиллярном сепараторе водонефтяных эмульсий, содержащем камеру, заполненную коалесцирующим наполнителем, и снабженную входным и, по крайней мере, двумя выходными патрубками, коалесцирующий наполнитель выполнен из гранул, заполняющих камеру слоями, расположенными перпендикулярно направлению движения эмульсии, первый по ходу движения эмульсии слой выполнен из не смачиваемых водой гранул, последующие слои гранул выполнены из смеси не смачиваемых водой и смачиваемых водой гранул, при этом количество не смачиваемых водой гранул к последнему по ходу движения эмульсии слою постепенно уменьшается до нуля.The utility model relates to the field of separation of water-oil emulsions, namely, separation into constituent components of emulsions in which oil or any other oil products (oils, gasoline, fuel oil, diesel fuel, etc.) are present as a dispersed phase, and relates to a unit for said separation. The technical result of the claimed utility model is to increase the separation efficiency of oil-water emulsions by developing a highly effective composite coalescing material that allows the separation of super-stable emulsions. The technical result is achieved in that in a capillary separator of water-oil emulsions containing a chamber filled with a coalescing filler and provided with inlet and at least two outlet pipes, the coalescing filler is made of granules filling the chamber with layers located perpendicular to the direction of movement of the emulsion, the first in in the course of the movement of the emulsion, the layer is made of non-water-wettable granules, the subsequent layers of granules are made of a mixture of water-non-wettable and water-wettable granules, while t he is not water wettable granules to the latter during the movement of the emulsion layer gradually decreases to zero.

Description

Полезная модель относится к области разделения водонефтяных эмульсий, а именно разделения на составляющие компоненты эмульсий, в которых в качестве дисперсной фазы присутствует нефть или любые другие нефтепродукты (масла, бензин, мазут, дизтопливо и пр.), и касается установки для указанного разделения.The utility model relates to the field of separation of water-oil emulsions, namely, separation into constituent components of emulsions in which oil or any other oil products (oils, gasoline, fuel oil, diesel fuel, etc.) are present as a dispersed phase, and relates to a unit for said separation.

Заявленное устройство может быть использовано для очистки и утилизации промышленных и сточных вод, содержащих значительное количество нефтепродуктов для их выделения и дальнейшей переработки, и, в частности, для очистки сбросовых вод, предназначенных для оборотного использования, содержащих эмульгированные нефтепродукты, механические примеси и поверхностно-активные вещества, а также во многих областях народного хозяйства, например в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, на морском и речном транспорте: для очистки трюмно-балластных судовых вод, в городском хозяйстве: для очистки производственных стоков автомоек и автозаправок и ливневых стоков.The claimed device can be used for purification and disposal of industrial and wastewater containing a significant amount of oil products for their separation and further processing, and, in particular, for the treatment of waste water intended for recycling, containing emulsified oil products, solids and surface-active substances, as well as in many areas of the national economy, for example, in the oil, oil refining and chemical industries, in sea and river transport: for the treatment of bilge-ballast ship water, in the urban sector: for the treatment of industrial wastes from car washes and gas stations and storm water.

В зависимости от условий образования нефтесодержащие сточные воды представляют собой полидисперсные системы от грубодисперсных до коллоидных, с размерами частиц нефтепродуктов от 200 до 0,001 мкм и менее, образующих устойчивые и суперустойчивые водомасляные эмульсии, в которых преобладают частицы нефти размером 5-50 мкм. Скорость всплывания таких частиц очень мала. Интенсифицировать процесс очистки можно за счет укрупнения размеров капель нефтяных частиц путем коалесценции. Метод коалесценции является наиболее перспективным для интенсификации процесса очистки воды от нефтяных загрязнений.Depending on the conditions of formation, oil-containing wastewater is a polydisperse system from coarse to colloidal, with particle sizes of oil products from 200 to 0.001 μm or less, forming stable and super-resistant water-oil emulsions in which oil particles 5-50 μm in size predominate. The ascent rate of such particles is very low. Intensify the cleaning process by enlarging the size of the droplets of oil particles by coalescence. The coalescence method is the most promising for the intensification of the process of water purification from oil pollution.

Известно устройство для очистки воды, загрязненной нефтепродуктами, содержащее цилиндрический корпус, разделенный перегородками на три камеры, верхняя камера частично заполнена волокнистым олефобным материалом, средняя камера заполнена волокнистым олефильным материалом, а нижняя камера снабжена сеткой из стеклоткани, перед корпусом установлена система трубопроводов, в которой размещен коалесцирующий материал (RU 2104736, 20.02.1998).A device for purifying oil-contaminated water is known, comprising a cylindrical body divided by partitions into three chambers, the upper chamber is partially filled with fibrous olephobic material, the middle chamber is filled with fibrous olefilic material, and the lower chamber is equipped with a fiberglass mesh, a piping system is installed in front of the housing, in which placed coalescing material (RU 2104736, 02.20.1998).

Следует отметить, что известное устройство отличается большими габаритами и массой. При этом эффективность разделения водонефтяной эмульсии недостаточна.It should be noted that the known device is distinguished by large dimensions and weight. Moreover, the separation efficiency of the oil-water emulsion is insufficient.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разделения водонефтяных эмульсий -капиллярный сепаратор водонефтяных эмульсий, содержащий корпус с входным и выходными патрубками, в котором размещена коалесцирующая камера, заполненная олеофильным гранулированным коалесцирующим материалом (RU 2181068, 10.04.2002.).The closest in technical essence and the achieved result is a device for the separation of oil-water emulsions - a capillary separator of oil-water emulsions, containing a housing with inlet and outlet nozzles, which houses a coalescing chamber filled with oleophilic granular coalescing material (RU 2181068, 04/10/2002.).

Недостатком известных устройств является неполное выделение мелкодисперсных частиц, присутствующих в эмульсии, особенно в суперустойчивой эмульсии.A disadvantage of the known devices is the incomplete separation of the fine particles present in the emulsion, especially in a superstable emulsion.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности разделения водонефтяных эмульсий за счет разработки высокоэффективного композиционного коалесцирующего материала, позволяющего разделить суперустойчивые эмульсии.The technical result of the claimed utility model is to increase the separation efficiency of oil-water emulsions by developing a highly effective composite coalescing material that allows the separation of super-stable emulsions.

Технический результат достигается тем, что в капиллярном сепараторе водонефтяных эмульсий, содержащем камеру, заполненную коалесцирующим наполнителем, и снабженную входным и, по крайней мере, двумя выходными патрубками, коалесцирующий наполнитель The technical result is achieved in that in a capillary separator of water-oil emulsions containing a chamber filled with a coalescing filler, and equipped with an inlet and at least two outlet pipes, a coalescing filler

выполнен из гранул, заполняющих камеру слоями, расположенными перпендикулярно направлению движения эмульсии, первый по ходу движения эмульсии слой выполнен из не смачиваемых водой гранул, последующие слои гранул выполнены из смеси не смачиваемых водой и смачиваемых водой гранул, при этом количество не смачиваемых водой гранул к последнему по ходу движения эмульсии слою постепенно уменьшается до нуля.made of granules filling the chamber with layers perpendicular to the direction of movement of the emulsion, the first layer in the direction of movement of the emulsion is made of granules which are not wettable by water, the subsequent layers of granules are made of a mixture of granules which are not wettable by water and water wetted, while the number of granules which are not wetted by water as the emulsion moves, the layer gradually decreases to zero.

Гранулы могут быть выполнены различной формы, однако преимущественно их выполняют шарообразной формы диаметром 0,5-10 мм.Granules can be made of various shapes, however, they are mainly performed spherical in shape with a diameter of 0.5-10 mm

Каждый слой гранул можно расположить на соответствующей сетке, что позволит избежать смещение гранул в различных слоях. При этом степень заполнения камеры наполнителем может быть по необходимости различной.Each layer of granules can be placed on the corresponding grid, which will avoid the displacement of granules in different layers. In this case, the degree of filling the chamber with the filler may be different, if necessary.

Не смачиваемые водой гранулы могут быть выполнены из любого гидрофобного материала, например, из органофильного материала, такого, как политетрафторэтилен или полихлорфторэтилен, или смеси гранул из этих или других материалов.Non-wettable granules can be made of any hydrophobic material, for example, organophilic material, such as polytetrafluoroethylene or polychlorofluoroethylene, or a mixture of granules of these or other materials.

Смачиваемые водой гранулы могут быть выполнены из любого имеющегося гидрофильного материала, например, из нержавеющей стали или силикатного стекла, или смеси гранул из этих или других материалов.Water-wettable granules can be made of any available hydrophilic material, for example, stainless steel or silicate glass, or a mixture of granules of these or other materials.

Кроме того, гранулы могут иметь соответствующее необходимое покрытие из гидрофобного или гидрофильного материала.In addition, the granules may have the appropriate necessary coating of a hydrophobic or hydrophilic material.

В основу разделения водонефтяных смесей положен принцип неоднородности состава наполнителя в направлении движения эмульсии. Неоднородность достигается за счет определенного послойного способа укладки гранулированного наполнителя.The principle of heterogeneity of the filler composition in the direction of movement of the emulsion is based on the separation of water-oil mixtures. Heterogeneity is achieved due to a certain layer-by-layer method of laying granular filler.

Так, для разделения эмульсии воды и нефти в качестве наполнителя применяются гранулы двух сортов: смачиваемые водой (гидрофильные) и смачиваемые нефтью (гидрофобные). Гранулы укладываются послойно: So, for the separation of water and oil emulsions, two types of granules are used as filler: wettable by water (hydrophilic) and wettable by oil (hydrophobic). Granules are stacked in layers:

сначала слой гранул, смачиваемых водой, но отталкивающих нефть, последний слой, где 100% гранул, смачиваемых нефтью.first layer of granules wettable by water but repellent oil, the last layer where 100% of granules wettable by oil.

В промежуточных слоях происходит постепенное уменьшение содержания гранул, смачиваемых водой и возрастание содержания гранул, смачиваемых нефтью по оптимизированному закону таким образом, что промежуточные слои обеспечивают постепенный переход от первого слоя к последнему.In the intermediate layers there is a gradual decrease in the content of granules wettable by water and an increase in the content of granules wettable by oil according to an optimized law so that the intermediate layers provide a gradual transition from the first layer to the last.

Пример.Example.

Для получения заявленного капиллярного сепаратора водонефтяных эмульсий камеру заполняют коалесцирующим наполнителем. Для разделения воды и нефти в качестве разделяющей среды используют наполнитель в виде гранул двух сортов: смачиваемые водой (гидрофильные) и смачиваемые нефтью (гидрофобные). Гранулы укладываются послойно: сначала слой 100% гранул, смачиваемых водой, но отталкивающих нефть, затем слой гранул, где 10% гранул, смачиваемых нефтью, но отталкивающих воду, и 90% гранул, смачиваемых водой, но отталкивающих нефть, затем слой где 20% гранул, смачиваемых нефтью, но отталкивающих воду, и 80% гранул, смачиваемых водой и так далее,... слой где 90% гранул, смачиваемых нефтью, но отталкивающих воду, и 10% гранул, смачиваемых водой и, наконец слой, где 100% гранул, смачиваемых нефтью.To obtain the claimed capillary separator of oil-water emulsions, the chamber is filled with a coalescing filler. To separate water and oil, a filler in the form of granules of two grades is used as a separating medium: wettable by water (hydrophilic) and wettable by oil (hydrophobic). The granules are stacked in layers: first, a layer of 100% granules wetted with water but repellent oil, then a layer of granules where 10% of granules moistened with oil but repellent water, and 90% of granules moistened with water but repellent oil, then a layer where 20% granules wetted by oil but repellent water, and 80% of granules wettable by water and so on, ... a layer where 90% of granules wettable by oil but repellent water, and 10% granules wettable by water and finally a layer where 100 % of granules wetted by oil.

Гранулы выполняют преимущественно шарообразной формы диаметром 0,5-10 мм. Шарообразная форма выполнения гранул коалесцирующего наполнителя обеспечивает создание наиболее идеальной конфигурации каналов протекания эмульсии, и соответственно, наиболее благоприятные условия коалесценции. Шарообразная форма гранул и размещение наполнителя сплошным слоем обеспечивает протекание процесса коалесценции без образования вторичного эмульгирования.Granules perform mainly spherical shape with a diameter of 0.5-10 mm The spherical shape of the granules of the coalescing filler makes it possible to create the most ideal configuration of the emulsion flow channels, and accordingly, the most favorable coalescence conditions. The spherical shape of the granules and the placement of the filler in a continuous layer ensures the flow of the coalescence process without the formation of secondary emulsification.

Для исключения смещения гранулированного наполнителя одного слоя в соседний слои при заполнении камеры между слоями располагают сетки, на которых размещают гранулы соответствующего слоя.To exclude the displacement of the granular filler of one layer into adjacent layers when filling the chamber, nets are placed between the layers on which the granules of the corresponding layer are placed.

Гидрофобные гранулы выполнены из органофильного материала, такого, как политетрафторэтилен или полихлорфторэтилен, а гидрофильные гранулы выполнены из силикатного стекла.Hydrophobic granules are made of organophilic material, such as polytetrafluoroethylene or polychlorofluoroethylene, and hydrophilic granules are made of silicate glass.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Очищаемая вода, содержащая эмульгированные частицы нефтепродукта, поступает через входной патрубок в камеру, заполненную послойно коалесцирующим наполнителем, где проникает в слой, выполненный из гидрофобных гранул. Здесь происходит снижение скорости движения потока и эмульгированных частиц, которые, соприкасаясь с первым слоем коалецируются, укрупняются и поднимаются вверх для сбора нефтепродукта и отвода по соответствующему патрубку. Далее вода проходит через второй и последующие слои гранулированного наполнителя, в которых коалесцируются самые мельчайшие эмульгированные частицы нефтепродукта. Очищенная вода выходит через соответствующий патрубок.Purified water containing emulsified particles of oil passes through an inlet pipe into a chamber filled with a coalescing layer by layer, where it penetrates into a layer made of hydrophobic granules. Here, there is a decrease in the speed of flow and emulsified particles, which, in contact with the first layer, coalesce, coarsen and rise up to collect oil and discharge through the corresponding pipe. Next, water passes through the second and subsequent layers of granular filler, in which the smallest emulsified particles of oil are coalesced. The purified water leaves through the corresponding branch pipe.

Опыт показал, что при подаче водонефтяной эмульсии в такое устройство происходит высокоэффективное разделение эмульсии на составляющие воду и нефть. При этом происходит также разделение суперустойчивой эмульсии.Experience has shown that when a water-oil emulsion is fed into such a device, the emulsion is highly efficiently divided into water and oil components. In this case, separation of the superstable emulsion also occurs.

Claims (5)

1. Капиллярный сепаратор водонефтяных эмульсий, содержащий камеру, заполненную коалесцирующим наполнителем, снабженную входным и, по крайней мере, двумя выходными патрубками, отличающийся тем, что коалесцирующий наполнитель выполнен из гранул, заполняющих камеру слоями, расположенными перпендикулярно направлению движения эмульсии, первый по ходу движения эмульсии слой выполнен из не смачиваемых водой гранул, последующие слои гранул выполнены из смеси не смачиваемых водой и смачиваемых водой гранул, при этом количество не смачиваемых водой гранул к последнему по ходу движения эмульсии слою постепенно уменьшается до нуля.1. A capillary separator of water-in-oil emulsions containing a chamber filled with a coalescing filler, provided with inlet and at least two outlet pipes, characterized in that the coalescing filler is made of granules filling the chamber with layers located perpendicular to the direction of movement of the emulsion, the first in the direction of travel emulsions, the layer is made of non-water-wettable granules, the subsequent layers of granules are made of a mixture of water-non-wettable granules and water-wettable granules, while the amount of non-wettable ode granules to the latter during the movement of the emulsion layer gradually decreases to zero. 2. Капиллярный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что гранулы выполнены шарообразной формы диаметром 0,5-10 мм.2. The capillary separator according to claim 1, characterized in that the granules are spherical in shape with a diameter of 0.5-10 mm. 3. Капиллярный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что каждый слой расположен на сетке.3. The capillary separator according to claim 1, characterized in that each layer is located on the grid. 4. Капиллярный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что не смачиваемые водой гранулы выполнены, например, из органофильного материала, такого как политетрафторэтилен или полихлорфторэтилен, или смеси гранул из этих материалов.4. The capillary separator according to claim 1, characterized in that the non-wettable granules are made, for example, of an organophilic material, such as polytetrafluoroethylene or polychlorofluoroethylene, or a mixture of granules of these materials. 5. Капиллярный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что смачиваемые водой гранулы выполнены, например, из нержавеющей стали, или силикатного стекла, или смеси гранул из этих материалов.5. The capillary separator according to claim 1, characterized in that the water-wettable granules are made, for example, of stainless steel or silicate glass, or a mixture of granules of these materials.