способ разделения многофазных сред и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ разделения многофазных сред, преимущественно «жидкость+жидкость+газ+взвешенные вещества+механические примеси», включающий создание вихревого потока подаваемой под давлением многофазной среды, последующее центробежное разделение сред с удалением легких фракций за счет создания отрицательного градиента давления по оси центробежного сепаратора в направлении, обратном поступательному перемещению многофазной среды, и прямоточным выведением более тяжелых по отношению к несущей среде фракций, отличающийся тем, что первоначально образуют поток смеси со значением числа Рейнольдса не ниже 10 ⁵ по несущей среде и производят многостадийное разделение смеси с созданием на каждой стадии вихревого потока в прямоточном линейном трубопроводе и последовательным центробежным разделением сред, преимущественно в порядке по убыванию плотностей разделяемых сред, при этом на первой стадии разделения сред «жидкость+газ» вихревой поток образуют длиной 2-10 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком газовую фракцию, затем осуществляют принудительное выпрямление и торможение вихревого потока с образованием в приосевой части потока свободного канала; на стадии разделения сред «жидкость+жидкость» вихревой поток образуют длиной 80-100 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком легкие фракции, затем осуществляют торможение потока, при этом на стадии разделения смеси «жидкость+жидкость» за 3-5 с до создания вихревого потока при концентрации в воде масляной фракции более 50 мг/л вводят соответствующий деэмульгатор, а при концентрации менее 50 мг/л - вводят электролит; на стадии разделения равноплотных сред за 3-5 с до создания вихревого потока вводят сорбент плотностью большей, чем удаляемая среда, а на стадии разделения разноплотных сред взвешенные вещества либо механические примеси удаляют прямотоком через кольцевую щель камеры сепарации, при этом кратность многостадийного разделения смеси осуществляют до требуемых значений параметров каждой среды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии разделения смеси «жидкость+взвешенные вещества и/или механические примеси» с содержанием поверхностно-активных веществ за 3-5 с до создания вихревого потока вводят электролит.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита вводят 5-7%-ный раствор сернокислого железа, или 5-7%-ный раствор сернокислого алюминия, или 7%-ный раствор сернокислого цинка.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента вводят раствор извести в концентрации до 5 мас.%, при этом доза раствора составляет 50-300 мг/л.

5. Устройство для разделения многофазных сред, включающее корпус, узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода многофазной среды, выполненный в виде неподвижно установленного в корпусе пустотелого центрального тела с закручивающими лопастями, жестко связанными со стенками корпуса, а полость центрального тела связана с трубопроводом удаления более легкой фазы, отличающееся тем, что закручивающие лопасти выполнены с обеспечением проекции на плоскость, перпендикулярную оси потока, перекрывающей сечение канала в зоне узла создания вихревого потока, при этом корпус связан с камерой сепарации, выполненной в виде трубы.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что полость центрального тела узла создания вихревого потока связана с трубопроводом удаления более легкой фазы посредством осевого трубчатого канала.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае разделения сжимаемой среды «жидкость+газ» за узлом создания вихревого потока на расстоянии 2-10 диаметров камеры сепарации размещен узел принудительного выпрямления потока жидкости, выполненный в виде неподвижных, связанных со стенками трубопровода лопастей, направление изгиба которых противоположно направлению изгиба лопастей узла создания вихревого потока, при этом в приосевой зоне между лопастями узла выпрямления потока образован свободный канал.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае разделения разноплотных сред «жидкость+взвешенные вещества и/или механические примеси» за узлом создания вихревого потока на расстоянии 0,5-5,0 диаметра камеры сепарации размещен узел удаления более тяжелой фазы, выполненный в виде коллектора с кольцевой щелью, образованной между проточным каналом камеры сепарации и трубопроводом жидкости.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае разделения несжимаемых сред «жидкость+жидкость» длина камеры сепарации составляет 80-100 ее диаметров.

10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в случае многостадийного разделения за камерой сепарации размещен диффузор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и устройствам для очистки жидкостных смесей, содержащих взвешенные равно- и разноплотные вещества, механические примеси, нефтепродукты и другие органические соединения, газообразные включения, и может быть использовано для очистки бытовых сточных вод и сточных вод в различных производствах, а также в авиационной, ракетной, химической, нефтяной промышленности и других областях техники. Изобретение может быть также использовано для отделения попутного газа от нефти при добыче на этапе подготовки нефти к транспортированию по магистральному трубопроводу, для очистки попутной воды от нефти, либо нефти от воды и механических примесей.

Вопросы очистки воды и возвращения ее в природный оборот в последние годы приобрели огромное значение. Рост объемов производств, связанных с потреблением и загрязнением воды, техногенные катастрофы, приводящие к загрязнению водных бассейнов нефтью и др. вредными для природы веществами, выдвигают задачу очистки жидкостных сред от вредных примесей.

Известные способы и устройства разделения смесей, использующие флотацию газа, химические реагенты, электролитические процессы и др., не обеспечивают получение качественной очистки.

Известны способ Vortoil и устройство для его осуществления, использующие центробежный эффект, разработанные фирмой CONOCO Specialty Products Inc. (см. рекламный проспект, 1990 г.).

В соответствии со способом поток загрязненной воды с концентрацией нефти от 0 до 10000 частей на миллион подается в эвольвентные каналы и закручивается в вихревой поток, вращающийся со скоростью 30000 об/мин. При этом за счет центробежных сил - более 1000 g - обеспечивается разделение потока. Более легкая нефть затягивается внутрь вихревого потока, в зону низкого давления. По мере удаления от зоны закручивания давление вдоль оси увеличивается и создаются условия для возникновения обратного течения отсепарированной нефти путем перекрытия прямоточного основного потока, то есть образуется противонаправленный основному внутренний поток. Более тяжелая вода движется вдоль наружной стенки и отводится через боковой выход.

Устройство для осуществления способа представляет собой гидроциклон с эвольвентным впуском, обеспечивающим завихрение потока загрязненной жидкости, подаваемой в циклон по трубопроводу. Корпус циклона снабжен радиальным каналом вывода нефти из центральной зоны в отводящий трубопровод и каналом отвода очищенной воды.

Указанные способ и устройство используют единственный физический принцип действия - центробежное разделение разных фракций, обеспечивают осуществление непрерывного процесса в стабильном режиме. Система Vortoil может содержать множество параллельно включенных устройств, что позволяет обеспечить возможность обработки любых объемов загрязненной среды. Однако система Vortoil может использоваться только для очистки двухфазных жидкостных потоков типа нефть - вода.

Таким образом, недостатком данного способа является низкая эффективность очистки многофазных жидкостных смесей.

Недостатком устройства являются большие энергетические потери при сепарации, связанные с необходимостью подачи жидкостной смеси в эвольвентный канал под большим давлением, равным 40 кг/см ², большие габариты, вес и стоимость установки. Для обеспечения производительности около 700 м³/час потребуется блок из 37 секций сепараторов.

Кроме того, система Vortoil обеспечивает очистку с остаточной концентрацией не менее 40 мг/л, тогда как национальные правила многих стран предусматривают сброс очищенной воды в море с остаточной концентрацией не выше 5 мг/л. Еще более жесткие требования к воде, сбрасываемой во внутренние рыбохозяйственные водоемы (до 0, 05 мг/л).

Указанная система не обеспечивает такой степени очистки.

Известен выбранный в качестве прототипа способ разделения многофазных нефтесодержащих систем в химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности, который предусматривает создание тангенциального вихревого потока подаваемой под давлением очищаемой среды, последующее центробежное разделение сред с удалением за счет создания отрицательного градиента давления легких фракций по оси гидроциклона в направлении, обратном поступательному перемещению очищаемой среды, и выведением более тяжелых по отношению к несущей среде фракций в обратном направлении (см. патент №2211095, приоритет от 08.11.2001, опубликован 27.08.2003).

В качестве прототипа устройства выбран гидроциклон, обеспечивающий выполнение вышеописанного способа. Указанный гидроциклон содержит корпус, узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода загрязненной жидкости, выполненный в виде тангенциально расположенного входного патрубка, трубопровод удаления загрязнений и трубопровод очищенной жидкости, установленные коаксиально корпусу с противоположных сторон. В выходном конце корпуса установлено спрямляющее (раскручивающее) устройство, выполненное в виде крыльчатки, наружный диаметр которой меньше или равен внутреннему диаметру корпуса, а наклон входных кромок лопастей совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы, при этом выходные кромки лопастей направлены по осевым плоскостям корпуса (см. патент №2211095, приоритет от 08.11.2001, опубликован 27.08.2003).

Недостатками способа и устройства являются большие энергетические потери при сепарации, связанные с необходимостью подачи жидкостной смеси в эвольвентный канал 4 под большим давлением, равным 40 кг/см ², большие габариты, вес и стоимость установки.

Кроме того, они, так же как и описанные выше аналоги, характеризуются недостаточным уровнем очистки.

Наличие раскручивающего устройства в виде крыльчатки, перегораживающей осевой поток и установленной на расстоянии, равном нескольким диаметрам корпуса, обеспечивает возможность разделения среды «жидкость - газ». Но при разделении смеси «жидкость - жидкость» наличие такой преграды на пути вихревого потока приводит к разрушению этого потока и уносу загрязнений вместе с выходящей из гидроциклона очищенной средой, что не позволяет обеспечить качественного разделения сред.

Задачей предложенных способа и устройства является обеспечение возможности высокоэффективной очистки многофазных жидкостных смесей при уменьшении энергетических затрат, габаритов, веса и стоимости.

Для решения указанной задачи в способе разделения многофазных сред, преимущественно «жидкость+жидкость+газ+взвешенные вещества и/или механические примеси», включающем создание вихревого потока подаваемой под давлением очищаемой среды, последующее центробежное разделение сред с удалением легких фракций за счет создания отрицательного градиента давления легких фракций по оси центробежного сепаратора в направлении, обратном поступательному перемещению очищаемой среды, и прямоточным выведением более тяжелых по отношению к несущей среде фракций, согласно изобретению, первоначально образуют поток смеси со значением числа Рейнольдса (Re) не ниже 10⁵ по несущей среде и производят многостадийное разделение смеси с созданием на каждой стадии вихревого потока в прямоточном линейном трубопроводе и последовательным центробежным разделением сред, преимущественно в порядке по убыванию плотностей разделяемых сред, при этом на первой стадии разделения сред «жидкость+газ» вихревой поток образуют длиной 2-10 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком газовую фракцию, затем осуществляют принудительное выпрямление и торможение вихревого потока с образованием в приосевой части потока свободного канала; на стадии разделения сред «жидкость+жидкость» вихревой поток образуют длиной 80-100 диаметров камеры сепарации и удаляют противотоком легкие фракции, затем осуществляют торможение потока, при этом на стадии разделения смеси «жидкость+жидкость» за 3...5 секунд до создания вихревого потока при концентрации в воде масляной фракции более 50 мг/л вводят соответствующий деэмульгатор, а при концентрации менее 50 мг/л вводят электролит; на стадии разделения равноплотных сред за 3-5 секунд до создания вихревого потока вводят сорбент, плотностью большей, чем удаляемая среда, а на стадии разделения разноплотных сред взвешенные вещества (механические примеси) удаляют прямотоком через кольцевую щель камеры сепарации, при этом кратность многостадийного разделения смеси осуществляют до требуемых значений параметров каждой среды.

На стадии разделения смеси «жидкость+механические примеси» с содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ) за 3...5 секунд до создания вихревого потока может быть введен электролит.

В качестве электролита может быть использован 5-7%-ый раствор сернокислого железа или 5-7%-ый раствор сернокислого алюминия или 5-7%-ый раствор сернокислого цинка.

В качестве сорбента можно вводить раствор извести в концентрации до 5% мас, при этом доза раствора должна составлять 50-300 мг/л.

Для решения указанной задачи в устройстве для разделения многофазных сред, включающем корпус, узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода загрязненной жидкости, трубопровод удаления более легкой фазы и трубопровод очищенной жидкости, согласно изобретению, узел создания вихревого потока выполнен в виде неподвижно установленного в корпусе полого центрального тела с закручивающими лопастями, жестко связанными со стенками корпуса, а полость центрального тела, направленная открытым концом в сторону подачи смеси, связана с трубопроводом удаления более легкой фазы, при этом корпус связан с камерой сепарации, выполненной в виде трубы.

Проекция закручивающих лопастей на плоскость, перпендикулярную оси потока, может перекрывать, по крайней мере, сечение канала в зоне узла создания вихревого потока.

Полость центрального тела узла создания вихревого потока может быть связана с трубопроводом удаления загрязнений посредством радиальных каналов.

Полость центрального тела узла создания вихревого потока может быть связана с трубопроводом удаления загрязнений посредством осевого трубчатого канала.

В случае разделения сжимаемой среды (жидкость - газ) за узлом создания вихревого потока на расстоянии длиной 2-10 диаметров камеры сепарации перед диффузором размещается узел принудительного выпрямления потока очищенной жидкости, выполненный в виде неподвижных, связанных со стенками трубопровода лопаток, направление изгиба которых противоположно лопаткам узла создания вихревого потока, при этом в приосевой зоне между лопастями образован свободный канал.

В случае разделения разноплотных сред (жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси) за узлом создания вихревого потока на расстоянии 0,5-5,0 диаметра камеры сепарации размещается узел удаления более тяжелой фазы, выполненный в виде коллектора с кольцевой щелью, образованной между проточным каналом камеры сепарации и трубопроводом очищенной жидкости.

В случае разделения несжимаемых сред (жидкость - жидкость) длина камеры сепарации составляет 80-100 ее диаметров.

В случае многостадийного разделения за камерой сепарации может быть размещен диффузор.

Проведенные патентные исследования показали, что заявляемые объекты соответствуют критериям охраноспособности изобретений "новизна" и "изобретательский уровень".

Заявляемые способы и устройства для их осуществления могут быть реализованы промышленным путем, следовательно, соответствуют критерию «промышленная применимость».

Сущность заявляемых технических решений поясняется чертежами и схемами, где представлены:

на фиг.1 - устройство для разделения многофазных сред, преимущественно газожидкостной смеси;

на фиг.2 - схема потока в устройстве для разделения многофазных сред, преимущественно газожидкостной смеси;

на фиг.3 - вариант выполнения устройства для разделения многофазных сред, преимущественно смеси «жидкость - жидкость»;

на фиг.4 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной двум диаметрам камеры сепарации;

на фиг.5 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной 3,8 диаметрам камеры сепарации;

на фиг.6 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной 6,8 диаметрам камеры сепарации;

на фиг.7 - график зависимости эффективности отбора газа из газожидкостной смеси от объемного газосодержания при длине камеры сепарации, равной 8,6 диаметрам камеры сепарации;

на фиг.8 - вариант выполнения устройства для разделения разноплотных сред, преимущественно «жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси».

Для более точного понимания сущности заявляемых способов вначале рассмотрим предлагаемые конструкции устройств для разделения многофазных сред.

Устройство (фиг.1), выполненное в виде прямоточного линейного трубопровода, включает корпус 1, внутри которого неподвижно установлен узел создания вихревого потока подаваемой в корпус из трубопровода загрязненной жидкости. Указанный узел выполнен в виде полого центрального тела 2, на наружной поверхности которого закреплены полые закручивающие лопасти 3, жестко связанные со стенками корпуса 1. Проекция закручивающих лопастей на плоскость, перпендикулярную оси потока, может закрывать, по крайней мере, сечение канала в зоне узла создания вихревого потока.

Внутренняя полость центрального тела 2, направленная открытым концом в сторону подачи смеси, связана с трубопроводом 4 удаления более легкой фазы. Связь может быть осуществлена посредством радиальных каналов (фиг.1, 2) или посредством осевого трубчатого канала (фиг.3). Корпус 1 связан с камерой сепарации 5, выполненной в форме трубы соответствующей длины. Выходная часть камеры сепарации может быть снабжена диффузором 6.

В случае разделения сжимаемой среды (жидкость - газ) за узлом создания вихревого потока на расстоянии длиной 2-10 диаметров камеры сепарации 5 перед диффузором 6 размещается узел принудительного выпрямления потока очищенной жидкости, выполненный в виде неподвижных, связанных со стенками трубопровода лопастей 7, направление изгиба которых противоположно лопастям 3 узла создания вихревого потока. При этом в приосевой зоне между лопастями образован свободный канал «А» (фиг.1).

В случае разделения разноплотных сред (жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси) за узлом создания вихревого потока на расстоянии 0,5-5,0 диаметра камеры сепарации 5 размещается узел удаления более тяжелой фазы, выполненный в виде коллектора 8 с кольцевой щелью 9, образованной между проточным каналом камеры сепарации 5 и трубопроводом очищенной жидкости 10 (см. фиг.8).

В случае разделения среды «жидкость - жидкость» длина камеры сепарации составляет 80-100 ее диаметров.

Устройство может включать один из описанных выше блоков разделения (камера 1, центральное полое тело 2 с лопастями 3, камера сепарации и трубопроводы), а может содержать два и более последовательно размещенных блоков, например блок, представленный на фйг.1, обеспечивающий разделение смеси «жидкость - газ», затем блок, представленный на фиг.8, обеспечивающий разделение смеси «жидкость - взвешенные вещества либо механические примеси», и затем блок, представленный на фиг.3, обеспечивающий разделение смеси «жидкость - жидкость», то есть в порядке по убыванию плотностей разделяемых сред.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В корпус 1 под давлением подается разделяемая среда. Поток среды прямоточный. Обтекая центральное тело 2 с лопастями 3, поток среды закручивается, при этом происходит центробежное разделение сред. Более тяжелая фаза отбрасывается к периферии камеры сепарации 5, а более легкая фаза собирается в приосевой зоне потока. Таким образом, обеспечивается создание отрицательного градиента давления легких фракций по оси центробежного сепаратора.

Более тяжелая фаза прямотоком перемещается по камере сепарации, а более легкая фаза противотоком удаляется в трубопровод.4. Эта стадия разделения эффективно работает при среде «жидкость - газ» и «жидкость - жидкость».

Для увеличения градиента давления очищенная среда может принудительно «тормозиться», например, за счет использования диффузора. При разделении среды «жидкость - газ» можно производить спрямление потока, выходящего из камеры сепарации 5, например за счет использования неподвижных лопастей 7, что тоже обеспечивает увеличение градиента давления.

Способ характеризуется также тем, что на стадии разделения смеси «жидкость+жидкость» за 3...5 секунд до создания вихревого потока при концентрации в воде масляной фракции более 50 мг/л вводят соответствующий деэмульгатор. Это обеспечивает разрушение оболочки ПАВ капель нефти.

Если концентрация в воде масляной фракций менее 50 мг/л, то вводят электролит. Электролит обеспечивает повышенную подвижность частиц, что ведет к столкновению и коагуляции.

На стадии разделения равноплотных сред за 3-5 секунд до создания вихревого потока вводят сорбент плотностью большей, чем удаляемая среда

Таким образом, указанные способ и устройство могут эффективно осуществлять разделение разнообразных многофазных сред.

При разделении сжимаемой среды, например газожидкостной смеси, разделение производят в центробежном сепараторе, принципиальная схема которого приведена на фиг.1.

Важнейшей особенностью работы данного сепаратора является образование вдоль оси зоны возвратного течения отсепарированной более легкой фазы (газа), при этом жидкость будет удаляться от полого тела 2 с лопастями 3, только по периферии камеры сепарации 3, см. фиг.2, где для простоты показаны линии тока составляющих фаз смеси без учета окружной скорости.

В сепараторе без узла принудительного выпрямления потока (спрямляющего аппарата), используемого для разделения несжимаемой смеси, причина возникновения возвратного течения состоит в постепенном, по мере удаления от полого тела с лопастями, затухании вращательного движения вследствие трения вращающейся среды о стенки трубы. Градиент давления по радиусу по мере удаления уменьшается как в силу вязкого трения, так и в силу замедления потока по мере повышения плотности смеси. Поэтому в приосевой зоне камеры сепарации создают осевой градиент давления, направленный от закручивающих лопастей, а движение отсепарированной менее плотной среды, определяемое величиной этого градиента направлено к узлу создания вихревого потока (полому телу с лопастями), через отводные каналы которого отсепарированная фаза и удаляется. Зона вторичных течений может иметь значительную протяженность. Так, результаты испытаний заявляемого объекта, при которых узел создания вихревого потока был расположен в прозрачной цилиндрической трубе, показали, что отсепарированная более легкая фаза смеси «жидкость-жидкость» распространяется на длину 80-100 диаметров камеры сепарации (d_к.с.) при Re 10⁵.

Уменьшение зоны возвратного течения (длины камеры сепарации) отсепарированной сжимаемой фазы (газа) в газожидкостной смеси достигают за счет искусственного повышения давления с помощью узла принудительного выпрямления потока. Этот узел состоит из профилированных лопастей, образующие которых радиальны в сечениях, перпендикулярных к оси камеры сепарации. Между лопастями по оси трубы образован кольцевой проход «А». Установка такого узла позволяет сократить длину камеры сепарации (l_к.с.) до величины нескольких диаметров трубы при полном отборе газа (100% эффективности), см. фиг. 4, 5, 6, 7.

С целью снижения гидравлического сопротивления, повышения надежности и эффективности работы сепаратора, отводной канал удаляемой менее плотной фазы выполняют в виде трубки, проложенной через центральное тело и выведенной за корпус входной (подающей) трубы (см. фиг.3).

Очистку жидкостного потока от находящихся в нем разноплотных и равноплотных частиц производят с помощью узла удаления тяжелой фазы (см. фиг.8).

Отсепарированная более тяжелая фаза (взвешенные частицы и механические примеси), смещенная к периферии трубы, движется прямотоком. На ее пути на расстоянии 0,5-5,0 d_к.c. от среза узла создания вихревого потока образована кольцевая щель, через которую более тяжелая фаза попадает в коллектор 8 и затем удаляется в канализацию или в сборную емкость и т.п. Коллектор 8 соединен с трубами разного диаметра, за счет чего и образована щель.

Для разделения равноплотных взвешенных веществ, например бытовых сточных вод, производят утяжеление взвешенных частиц вводом в основной поток раствора СаО (известковое молоко), который сорбируется на частицы, утяжеляет их и тем самым позволяет эффективно отделить их от основного потока в центробежном поле и удалить из основного потока в узле удаления тяжелой фазы.

В модели системы, состоящей из двух индивидуальных веществ и одного поверхностно-активного вещества, ПАВ всегда является фактором эмульгирования. На практике система включает в себя сложные фазы:

- нефть, пластовая вода, ПАВ, механические примеси;

- бытовые стоки - вода, ПАВ, нефтепродукты, взвешенные вещества, механические примеси, азотосодержащие примеси, фосфор и др.

Химическое деэмульгирование - это вытеснение с поверхности частиц веществ другим типом с небольшой структурно-механической прочностью. Частицы с ослабленными поверхностными оболочками при столкновении легко коалесцируют или уплотняются в центробежном поле.

Данная обработка используется для очистки подтоварной воды с входной концентрацией нефти в воде десятки-сотни миллиграмм на литр.

Лучшие результаты мировой практики по очистке воды от нефтепродуктов при использовании в том числе химического деэмульгирования и других реагентов с центробежной сепарацией составляют до 20 мг/л.

Результаты промышленных испытаний по очистке подтоварной воды по заявляемому объекту составили 2-5 мг/л при норме 15 мг/л.

Глубокая очистка нефтесодержащих сточных вод при низкой входной концентрации нефти в воде (от единиц до нескольких десятков мг/л) для сброса их в рыбохозяйственные водоемы (норма 0,05 мг/л) требует значительных затрат - фильтрование, биологическая очистка и т.д.

Традиционная технология очистки сточных вод от нефтепродуктов с применением коагулянтов позволяет снизить концентрацию их с 2,0 мг/л до 1,5 мг/л, что не может быть приемлемым решением.

При подаче в поток эмульсии электролита (сернокислого железа, сернокислого алюминия, сернокислого цинка) происходит нейтрализация ПАВ, наличие которых и определяет силы взаимного отталкивания глобул нефти (воды, взвешенных частиц), имеющих электрическую природу.

Пример №1

Проведены стендовые испытания сепаратора по отделению газа из газожидкостной смеси. Методика испытаний состояла в определении эффективности отбора газа из потока

,

где V_г.св. - объемный расход свободного газа на входе в сепаратор;

V _г.от. - объемный расход отобранного газа.

Экспериментальные точки наносились на плоскость параметров и (здесь - объемный расход смеси при разных длинах камеры сепарации lк.с.(см. фиг.4-7), где на фиг.4 lк.с.=2dк.c.; на фиг.5 lк.с.=3,8dк.c.; на фиг.6 lк.с.=6,8dк.с.; на фиг 7 lк.с.=8,6 dк.с.

Как следует из результатов испытаний (см. фиг.4-7), с увеличением длины камеры сепарации зона по при 100% удалении газа из жидкости увеличивается, при этом гидравлическое сопротивление сепаратора не превышает 0,1 кг/см².

Пример №2

Проведены опытно-промышленные испытания заявляемых способа и устройства для очистки воды от нефтезагрязнений.

При расходах воды 25-35 м³/час, подаваемой в сепарационную систему из пруда-отстойника с добавлением коагулирующих агентов перед второй ступенью сепарации, получены следующие результаты:

Концентрация загрязнений на входе в сепаратор, мг/л	Концентрация загрязнений на выходе, мг/л		Перепад давления на сепараторе, кг/см2
	I ступень	II ступень	I ступень	II ступень
215	16,0	0,05	0,1	0,1
300	10,0	0,05
285	2,56	Отсутствие

Пример №3

Проведены опытно-промышленные испытания центробежного сепаратора для очистки попутной воды. Попутная вода (водонефтяная эмульсия) обрабатывалась деэмульгатором (вводился в трубопровод на входе станции) с дозой, определенной для данной смеси в лабораторных условиях, как это принято применять на практике.

Концентрация нефти на входе в сепаратор составляла от 98,8 мг/л до 526,3 мг/л.

С помощью заявляемого объекта концентрация нефти в воде на выходе из сепаратора составила в среднем от 2 мг/л до 5 мг/л при норме 15 мг/л. При этом схема подготовки значительно упрощается.

Пример №4

а) Эмульсия сырой нефти Шаимского месторождения Тюменской области при температуре 8°С, обработанная деэмульгатором Сепарол MF-41 с дозировкой 400 г/т, с последующим перемешиванием и отстоем в течение 3,5 часов показало, что содержание нефти в отстоянной воде С составило

С=237 мг/л

б) То же, что и по п. а) с выдержкой 20 час

С=24 мг/л

в) То же, что и по п. б) с последующей обработкой 7% раствором сернокислого алюминия в количестве 3 мл на 0,5 л

С=6 мг/л

Пример №5

а) Эмульсия сырой нефти Шаимского месторождения Тюменской области при температуре 28°С, обработанная деэмульгатором Акванокс МЛ3230 с дозировкой 8,0 г/т с последующим перемешиванием и отстоем в течение 1 часа показало, что

С=356,0 мл

б) То же, что и по п. а) с выдержкой 20 час

С=36,0 мг/л

в) То же, что и по п. б) с обработкой 7% раствором сернокислого алюминия в количестве 3 мл на 0,5 л пробы

С=5,2 мг/л

г) То же, что и по п. в) с повторной обработкой раствором электролита в количестве 3 мл на 0,5 л пробы, что показало

С=0,05 мг/л

Пример №5

Проведены опытно-промышленные испытания заявляемого объекта для очистки бытовых сточных вод.

Цель настоящих испытаний состояла в оценке оптимальных эксплуатационных характеристик сепарационной системы с установлением эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных частиц.

Результаты опытно-промышленных испытаний новых технологических приемов показали высокую эффективность сепарационной установки очистки сточных вод до отсутствия содержания нефтепродуктов (входная концентрация нефтепродуктов изменялась от 1,5 до 6,0 мг/л) по взвешенным веществам - при входной концентрации от 40 мг/л до 66,5 мг/л, выходная концентрация составила 3,2-11,4 мг/л при норме 31,0 мг/л. Такая реагентная обработка с использованием заявляемой системы очистки многофазной смеси позволила обеспечить 100% удаление нефтепродуктов, гуминовых веществ, фосфора и существенно снизить количество азотосодержащих примесей.

В качестве реагентов были использованы электролит - сернокислый алюминий и известковое молоко, предназначенное для утяжеления взвешенных частиц (исходная плотность частиц 1,002 г/см³ ) и эффективного отделения в центробежном поле и удаления из потока.

Концентрация исходных растворов соответственно 5%-7% по Al₂SO₄ и 4,8% по СаО. Доза сернокислого алюминия составила 15 мг/л, доза известкового молока составила 50 мг/л.

Дозы реагентов для конкретной воды определяются на практике в лабораторных условиях и уточняются в промышленных условиях.

Время обработки воды электролитом и известковым молоком или время пребывания реагента в потоке жидкости , определяемое как

где l - длина трубопровода от входа реагента до выхода загрязнений;

w - скорость потока жидкости,

составило соответственно до 3 сек и до 3 сек.

Расход сброса воды с нефтепродуктами и взвешенными веществами составил не более 3% по отношению к общему расходу очищаемой воды.

Пример №6

Эмульсию пластовой воды с взвешенными частицами дисперсностью 5-10 микрон и концентрацией их в воде 300 мг/л при температуре 18°С обрабатывают 7% раствором сернокислого железа с дозой 25 мг/л по Fe₂О₃ с последующим перемешиванием и отстоем в течение 1 часа. В результате было получено осветление воды.