установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей

Классы МПК:B01D17/028 снабженных перегородками
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-02-27
публикация патента:

Изобретение относится к установкам гравитационного принципа действия для разделения несмешивающихся жидкостей и может быть использовано на складах и базах горючего для отделения от воды нефтепродуктов и механических примесей при зачистке и мойке резервуаров и при ликвидации аварийных проливов. Установка состоит из емкости 1 и бака 2 с крышкой 3, горловиной 4 и крышкой горловины 5, на которой закреплена вертикальная труба 6 с успокоителем 7. На стенках бака 2 установлены патрубки слива воды 8, нефтепродукта 9 и 10 и патрубки 11 и 12 для удаления твердых отложений. Внутри бака 2 имеются вертикальная перегородка 17 с зазором относительно днища, образующая полость для накопления отделенной воды, вертикальная перегородка 18, герметично закрепленная на днище и боковых стенках бака 2. На перегородке 18 выполнены сквозные одноуровневые каналы, соединенные трубами с перфорированной со стороны днища бака трубой 19. Одноуровневые каналы охвачены коробом 20, открытым с нижнего торца. В нижней части полости между перегородками 17 и 18 установлено устройство аэрации, состоящее из входных перфорированных труб 21 с закрепленными на них диспергирующими элементами. Технический результат состоит в повышении эффективности отделения. 5 ил., 1 табл. установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631

установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631 установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631 установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631 установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631 установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631

Формула изобретения

Установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, содержащая бак, на крышке которого размещена промежуточная емкость для улавливания крупных механических примесей, соединенная с герметично закрепленной в горловине бака вертикальной трубой, на нижнем торце которой установлен успокоитель, размещенный на заданном расстоянии от днища бака, внутри которого при помощи вертикальных перегородок созданы полости для отделения нефтепродуктов и мехпримесей и полость для накопления отделенной воды, размещенные в нижней части бака с возможностью касания днища подвижные заслонки, связанные с жесткими тягами, свободно пропущенными через каналы в крышке бака, имеющего расположенные от днища бака на заданных расстояниях патрубок слива отделенной воды и патрубок слива нефтепродукта, удаленный от горловины бака на максимально возможное расстояние, отличающаяся тем, что одна из вертикальных перегородок перед перегородкой, отделяющей полость для накопления отделенной воды, герметично закреплена на днище и стенках бака, выполнена со сквозными одноуровневыми каналами, жестко соединенными посредством труб с перфорированной со стороны обращенной к днищу бака трубой, размещенной перед вертикальной перегородкой, отделяющей полость для накопления отделенной воды, патрубок слива отделенной воды внутри бака выполнен угловым с наружной резьбой, установка снабжена устройством регулирования уровня слива воды из полости накопления отделенной воды и устройством аэрации отделенной воды, входные перфорированные трубы которого размещены в нижней части полости, образованной перегородкой, отделяющей полость для накопления отделенной воды, и перегородкой с одноуровневыми каналами, в верхней части этой полости выполнен дополнительный патрубок слива нефтепродукта, центр которого находится ниже центра основного патрубка слива нефтепродукта, а сквозные одноуровневые каналы вертикальной перегородки охвачены жестко закрепленным глухим торцом над ними коробом, открытым со стороны днища бака, при этом устройство регулирования уровня слива отделенной воды выполнено в виде установленной на патрубке слива отделенной воды резьбовой втулки, жестко связанной со стержнем, проходящим с возможностью вращения в отверстии крышки бака, на которой закреплена рейка со шкалой плотности нефтепродуктов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установкам гравитационного принципа действия для разделения несмешивающихся жидкостей и может быть использовано на складах и базах горючего для отделения от воды нефтепродуктов и механических примесей при зачистке и мойке резервуаров и при ликвидации аварийных проливов.

Известна установка для разделения несмешивающихся жидкостей, включающая бак с горловиной на его верхней стенке и патрубками для слива воды и нефтепродукта, нижние кромки которых расположены на определенных расстояниях от днища бака и связаны между собой заданным соотношением. Внутри бака имеются вертикальные перегородки, одна из которых установлена с возможностью создания полости для накопления отделенной воды. Она установлена с зазором относительно днища бака и связана соотношением с высотой расположения нижней кромки патрубка слива воды. Другие вертикальные перегородки закреплены на боковых стенках бака в шахматном порядке с заданным зазором относительно противоположной боковой стенки. Патрубок слива нефтепродукта установлен за полостью для накопления отделенной воды. В горловине бака герметично закреплена вертикальная труба, верхний торец которой соединен с выходным патрубком промежуточной емкости. На нижнем торце трубы на заданном расстоянии от днища бака установлен успокоитель (RU патент ПМ № 38298 U1, кл. В01D17/02, 17/028, 06.02.2004 г.).

Недостатком указанной установки является остаточная концентрация нефтепродукта в воде, не позволяющая по санитарным нормам сливать ее в промышленный водоем.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и взятой за прототип является установка для разделения несмешивающихся жидкостей (RU № 2280489, кл. В01D 17/02, от 14.01.2005 - прототип).

Установка содержит бак, на крышке которого размещена промежуточная емкость для улавливания механических примесей и горловина. На боковых стенках бака расположены патрубки для слива воды и нефтепродукта. Нижние кромки патрубков расположены на определенных расстояниях H1 и Н2 от днища бака и связаны между собой заданным соотношением. Внутри бака расположены вертикальные перегородки, одна из которых установлена с возможностью создания полости для накопления отделенной воды. Она установлена с зазором Н3 относительно днища бака и связана заданным соотношением с высотой расположения нижней кромки патрубка слива воды. Другие вертикальные перегородки закреплены на боковых стенках бака в шахматном порядке с заданным зазором Н5 относительно противоположной боковой стенки. Патрубок для слива нефтепродукта установлен непосредственно за полостью для накопления отделенной воды. Горловина бака размещена на максимально возможном удалении от патрубка для слива нефтепродукта. В горловине бака герметично закреплена вертикальная труба, соединенная с промежуточной емкостью. На нижнем торце вертикальной трубы установлен успокоитель на заданном расстоянии Н4 от днища бака. Бак установки снабжен приспособлением для создания лабиринтного движения воды в вертикальной плоскости в нижней части бака. Это приспособление выполнено в виде заслонок, размещенных в направляющих и снабженных жесткими тягами для вертикального перемещения заслонок.

Недостатком указанной установки аналогично установке по патенту № 38298 является недостаточная степень очистки воды от нефтепродуктов.

Технический результат изобретения - повышение степени очистки воды от нефтепродуктов.

Этот технический результат достигается тем, что установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, содержащая бак, на крышке которого размещена промежуточная емкость для улавливания крупных механических примесей, соединенная с герметично закрепленной в горловине бака вертикальной трубой, на нижнем торце которой установлен успокоитель, размещенный на заданном расстоянии от днища бака, внутри которого при помощи вертикальных перегородок созданы полости для отделения нефтепродуктов и мехпримесей и полость для накопления отделенной воды, размещенные в нижней части бака с возможностью касания днища подвижные заслонки, связанные с жесткими тягами, свободно пропущенными через каналы в крышке бака, имеющего расположенные от днища бака на заданных расстояниях патрубок слива отделенной воды и патрубок слива нефтепродукта, удаленный от горловины бака на максимально возможное расстояние, согласно предлагаемому изобретению одна из вертикальных перегородок перед перегородкой, отделяющей полость для накопления отделенной воды, герметично закреплена на днище и стенках бака, выполнена со сквозными одноуровневыми каналами, жестко соединенными посредством труб с перфорированной со стороны, обращенной к днищу бака, трубой, размещенной перед вертикальной перегородкой, отделяющей полость для накопления отделенной воды, патрубок слива отделенной воды внутри бака выполнен угловым с наружной резьбой, установка снабжена устройством регулирования уровня слива воды из полости накопления отделенной воды и устройством аэрации отделенной воды, входные перфорированные трубы которого размещены в нижней части полости, образованной перегородкой, отделяющей полость для накопления отделенной воды, и перегородкой с одноуровневыми каналами, в верхней части этой полости выполнен дополнительный патрубок слива нефтепродукта, центр которого находится ниже центра основного патрубка слива нефтепродукта, а сквозные одноуровневые каналы вертикальной перегородки охвачены жестко закрепленным глухим торцом над ними коробом, открытым со стороны днища бака, при этом устройство регулирования уровня слива отделенной воды выполнено в виде установленной на патрубке слива отделенной воды резьбовой втулки, жестко связанной со стержнем, проходящим с возможностью вращения в отверстии крышки бака, на которой закреплена рейка со шкалой плотности нефтепродуктов.

На фиг.1 представлена установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей (в разрезе);

фиг.2 - то же (вид по А-А на фиг.1);

фиг.3 - то же (вид по Б на фиг.1);

фиг.4 - то же (вид по В-В на фиг.1);

фиг.5 - то же (узел регулирования уровня слива воды).

На графических материалах введены следующие условные обозначения:

Н - расстояние от днища бака до его крышки;

H1 - расстояние от днища бака до верхнего торца резьбовой втулки патрубка слива воды;

H2 - расстояние от днища бака до нижнего среза патрубка слива нефтепродукта;

Н3 - величина зазора между днищем бака и нижним торцом вертикальной перегородки, образующей полость для накопления отделенной воды;

Н4 - расстояние от днища бака до успокоителя вертикальной трубы;

Н5 - величина зазора между стенками бака и вертикальными перегородками, образующими полости для отделения нефтепродукта.

Установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей состоит из промежуточной емкости 1 для улавливания крупных механических примесей и бака 2 с крышкой 3. На крышке 3 имеется горловина 4 с крышкой 5, на которой закреплена вертикальная труба 6. На нижнем торце трубы 6 установлен успокоитель 7 на расстоянии Н4 от днища бака 2, связанном с расстоянием Н2 известным соотношением Н4=(0,96÷0,98)·Н 2. На стенках бака 2 в верхней части установлены патрубок 8 для слива воды и патрубки 9 и 10 для слива нефтепродукта, а в нижней части - патрубки 11 и 12 с заглушками 13 и 14 с запорными кранами 15 и 16 для полного слива воды из полостей бака и периодического удаления твердых отложений.

Внутри бака 2 имеется герметично закрепленная на стенках бака 2 вертикальная перегородка 17, установленная перед патрубком 8 слива отделенной воды с зазором Н3 относительно днища бака и образующая полость для накопления отделенной воды. Величина зазора Н3 связана с расстоянием H1, соответствующим уровню слива отделенной воды, заданным соотношением Н3=(0,05·0,20)·Н 1. Перед перегородкой 17, отделяющей полость для накопления отделенной воды, по потоку жидкости размещена вертикальная перегородка 18, которая герметично закреплена на днище и стенках бака. Перегородка 18 выполнена со сквозными одноуровневыми каналами (без позиций), жестко соединенными посредством труб с перфорированной со стороны днища бака 2 трубой 19, которая размещена перед вертикальной перегородкой 17. Сквозные одноуровневые каналы охвачены коробом 20, который герметично закреплен на вертикальной перегородке 18 и имеет со стороны днища бака 2 открытый нижней торец. Верхний закрытый торец короба 20 расположен выше сквозных одноуровневых каналов.

В нижней части полости, образованной перегородкой 17, отделяющей полость для накопления отделенной воды, и перегородкой 18 с одноуровневыми каналами, размещено устройство аэрации отделенной воды, включающее входные перфорированные трубы 21, на которые надеты диспергирующие элементы (не показаны), в качестве которых используются трубки из пористого материала с диаметром отверстий от 4 до 20 мкм, например, из фильтропласта ФТ по ТУ РБ 400257649.001-2002. Перфорированные трубы 21 расположены на уровне нижнего торца перегородки 17.

Вертикальные перегородки 22, обеспечивающие разделение исходной смеси на воду, нефтепродукт и мехпримеси, закреплены на стенках бака 2 в шахматном порядке с заданным зазором Н5 относительно противоположной боковой стенки. Величина зазора Н5 связана с диаметром вертикальной трубы 6 известным соотношением Н5=(0,7·1,0)·Дтр.

На днище бака 2 по центральной оси полостей, образованных вертикальными перегородками 22, установлены подвижные заслонки 23 с жесткими тягами 24, выведенными на крышку 3 бака 2 и закрепленными на крайних заслонках, которые между собой соединены жесткими связями 25.

Патрубок 9 слива нефтепродукта, являющийся основным, расположен перед вертикальной перегородкой 18 на максимально возможном удалении от горловины 4 и на заданном расстоянии Н 2 от днища бака, которое равнозначно уровню слива отделенного нефтепродукта. Расстояние Н2 определяется из соотношения Н2=(0,8··0,9)·Н, где Н расстояние от днища бака 2 до крышки 3.

Дополнительный патрубок 10 слива нефтепродукта установлен на одной из стенок бака между вертикальными перегородками 17 и 18. Центр дополнительного патрубка 10 находится ниже центра основного патрубка 9 слива нефтепродукта, но выше уровня слива воды.

Патрубок 8 слива отделенной воды внутри бака 2 выполнен угловым с наружной резьбой, на которой вертикально установлена резьбовая втулка 26, жестко связанная со стержнем 27, который пропущен через крышку 3 бака 2. На конце стержня 27 установлен диск 28, выполняющий функцию маховика. На крышке 3 бака 2 закреплена рейка 29 со шкалой плотности нефтепродуктов по возрастающей от низа вверх (внизу - плотность бензина, вверху - плотность моторного масла). Узлы 26, 27, 28 и 29 являются элементами устройства регулирования уровня слива отделенной воды в зависимости от плотности отделенного нефтепродукта.

Уровень слива отделенной воды, соответствующий расстоянию H1 , зависит от высоты расположения верхнего торца резьбовой втулки 26 и выбирается из известного соотношения H2=(l,005÷1,250)·H 1 при полностью ввернутой резьбовой втулке 26.

На крышке 3 бака 2 также установлен патрубок 30 для выпуска газовоздушной смеси.

Промежуточная емкость 1, расположенная на крышке 3 бака 2, имеет крышку 31, входной патрубок 32 для подачи исходной смеси, выходной патрубок 33, который с помощью колена соединен с вертикальной трубой 6, и патрубок 34 для выпуска газа. Внутри промежуточной емкости 1 имеются металлические сетки с разным размером ячеек, величина которых уменьшается по ходу движения исходной смеси. Они закреплены на едином несущем каркасе и могут быть извлечены в процессе очистки и мойки емкости 1 после снятия крышки 31.

Входные перфорированные трубы 21 связаны между собой гребенкой, патрубок 35 которой пропущен через боковую стенку бака 2 и снабжен обратным клапаном 36.

Объем бака 2 и диаметр вертикальной трубы 6 выбирают в зависимости от часовой подачи исходной смеси. Количество вертикальных перегородок 22 также зависит от объема бака 2. Их количество должно быть не менее четырех.

Использование в заявляемой установке герметично закрепленной на днище и стенках бака вертикальной перегородки 18 с одноуровневыми каналами и охватывающего их короба 20 создает дополнительную полость для накопления отделенной воды, в которой благодаря устройству аэрации обеспечивается доочистка отделенной воды, что подтверждается результатами сравнительных испытаний.

Установка работает следующим образом.

Перед началом подачи смеси в установку определяют плотность нефтепродукта, который находился в зачищаемом резервуаре. Затем диск 28 на стержне 27 устанавливают в положение, соответствующее плотности отделяемого нефтепродукта.

Затем готовят к эксплуатации саму установку. Для этого через патрубок 32 емкости 1 в бак 2 вначале заливают воду до начала вытекания ее из патрубка 8, затем заливают нефтепродукт до начала его вытекания из патрубка 9, при этом в баке 2 образуется слой нефтепродукта, а излишки воды вытекают через патрубок 8. Газы из емкости 1 и бака 2 выводятся соответственно через патрубки 34 и 30. К патрубку обратного клапана 36 устройства аэрации подсоединяют воздушный шланг, подключенный к источнику сжатого воздуха (к воздуходувке или к компрессору). В таком состоянии установка готова к эксплуатации. Перед началом подачи исходной смеси в установку включают источник сжатого воздуха.

Исходную смесь подают через патрубок 32 в емкость 1, в которой смесь, проходя через металлические сетки, очищается от крупных механических примесей. Далее смесь, состоящая из воды, нефтепродукта и мелких механических примесей, по вертикальной трубе 6 поступает в успокоитель 7, из которого она попадает в слой нефтепродукта. Смесь, поступающая в бак 2, огибая вертикальные перегородки 22 в горизонтальной плоскости, перемещается в сторону патрубка 8.

В процессе перемещения к патрубку 8 смесь разделяется на воду, нефтепродукт и механические примеси как в слое нефтепродукта, так и ниже этого слоя. Вода под действием гравитационных сил опускается вниз, увеличивая объем залитой воды, а механические примеси оседают на днище бака 2.

В нижней части бака 2 вода движется зигзагообразно в вертикальной плоскости к коробу 20, при этом взвешенные частицы нефтепродукта поднимаются вверх и соединяются со слоем нефтепродукта.

Вода, очищенная от основной части нефтепродукта и механических примесей, поступает в короб 20, поднимается вверх и сливается из него в полость между перегородками 17 и 18 через отверстия в трубе 19. Далее вода с микрочастицами нефтепродукта опускается вниз к зазору между вертикальной перегородкой 17 и днищем бака 2.

Навстречу потоку воды поднимаются вверх диспергированные пузырьки воздуха, к которым прилипают микрочастицы нефтепродукта и выносятся на поверхность воды. Образующийся слой нефтепродукта в полости между перегородками 17 и 18 через патрубок 10 сливается в заранее приготовленную емкость. Доочищенная вода через зазор Н3 скапливается в полости для накопления отделенной воды и через резьбовую втулку 26 и патрубок 8 сливается в заранее приготовленную емкость для повторного использования или слива в промышленный водоем или канализацию. Воздух из полости между перегородками 17 и 18 выходит из установки через патрубок 30.

Нефтепродукт, отделившийся от воды в полостях между вертикальными перегородками 22, сливается через патрубок 9 в заранее приготовленную емкость.

Крупные механические примеси из емкости 1 периодически удаляются при снятой крышке 31.

Для полного освобождения установки от нефтепродуктов и воды резьбовую втулку 26 поднимают вверх до упора. Выключают источник сжатого воздуха и подают в установку небольшое количество воды через емкость 1 до полного слива нефтепродукта из установки, что можно определить по началу вытекания воды из патрубков 9 и 10. Затем открывают запорные краны 15 и 16 и сливают воду для повторного использования или слива в промышленный водоем. После слива воды из бака 2 подвижные заслонки 23 приподнимают за жесткие тяги 24 на высоту не более зазора Н3 и фиксируют их в поднятом состоянии и открывают заглушки 13 и 14. Удаляют твердые отложения путем промывки полостей бака 2 водой, подаваемой через патрубки 30 и 32.

Эффективность заявляемой установки подтверждается результатами сравнительных испытаний, проведенных на макетных образцах.

Сравнительные испытания макетных образцов заявляемой установки и прототипа проводились на макетных образцах вместимостью 15 л. В качестве нефтепродукта для приготовления исходной смеси использовалось отработанное моторное масло М-6 3/10В.

Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.

Таблица
Результаты испытаний макетных образцов заявляемой установки и прототипа
№ № п/пПоказатели эффективности Макетные образцы
заявляемая установка прототип
1 234
1Концентрация масла М-63/10В в исходной смеси, мг/л 4500045000
2Концентрация масла в сливаемой воде, мг/л: установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631 установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631
при подаче исходной смеси 1 л/мин1,54,3
при подаче исходной смеси 2 л/мин 2,15,4
3Концентрация масла М-63/10В в исходной смеси, мг/л 9000090000
4Концентрация масла в сливаемой воде, мг/л: установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631 установка для отделения от воды нефтепродуктов и мехпримесей, патент № 2521631
при подаче исходной смеси 1 л/мин1,84,6
при подаче исходной смеси 2 л/мин 2,55,5

Из результатов испытаний следует, что в заявляемой установке степень очистки воды от нефтепродуктов значительно выше, чем в прототипе (см. поз.2 и 4 в колонках 3 и 4).

Степень очистки воды от нефтепродукта в заявляемой установке аналогична степени очистки воды в установке по патенту № 83500, кл. C02F 9/02 (2006.10.1) от 12.02.2009 г. Однако установка по патенту № 83500 значительно сложнее по конструкции, имеет большие габариты и массу из-за наличия дополнительного очистителя сливаемой воды, выполненного в виде вертикальной емкости с коническими днищами, внутри которой размещены распределитель потока воды и распределитель потока воздуха.

Таким образом, применение предлагаемой установки позволит повысить степень очистки воды от нефтепродуктов.

Класс B01D17/028 снабженных перегородками

установка разделения неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий -  патент 2467784 (27.11.2012)
разделитель несмешивающихся жидкостей легкой и тяжелых фаз с разной плотностью -  патент 2456051 (20.07.2012)
сепарационная установка -  патент 2428239 (10.09.2011)
отстойник с жидкостным гидрофобным фильтром для очистки нефтесодержащей пластовой воды -  патент 2417814 (10.05.2011)
установка коалесценции -  патент 2388515 (10.05.2010)
аппарат многофункциональный для подготовки нефти -  патент 2359733 (27.06.2009)
устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу -  патент 2356596 (27.05.2009)
устройство для очистки воды от углеводородов и механических примесей -  патент 2343951 (20.01.2009)
установка для обезвоживания и обессоливания нефти -  патент 2302281 (10.07.2007)
установка для обработки нефтешлама -  патент 2296608 (10.04.2007)
Наверх