способ сбора нефтепродуктов с поверхности воды и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ сбора нефтепродуктов с поверхности воды, заключающийся в том, что нефтепродукты адсорбируют поверхностью вращающегося барабана, после подъема над поверхностью воды производят их отделение перемещением к оси вращения барабана с последующим удалением, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет снижения обводненности собранных нефтепродуктов, а также снижения энергозатрат, при вращении барабана одновременно с адсорбцией осуществляют избирательную капиллярную сорбцию нефтепродуктов гидрофобным высокопористым открытоячеистым покрытием барабана, а отделение нефтепродуктов осуществляют посредством контактной десорбции под действием гравитационных сил.

2. Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее вращающийся на оси барабан с торцевыми стенками и нефтеприемную емкость, расположенную вдоль оси вращения барабана, отличающееся тем, что оно снабжено боковыми опорами и защитно-удерживающим кожухом, емкость выполнена в виде продольных канавок, расположенных на цилиндрической поверхности барабана с уклоном к его оси вращения и соединенных с отверстиями, выполненными в торцевой стенке барабана, наружная поверхность барабана покрыта оболочкой из высокопористого гидрофобного открытоячеистого материала, при этом барабан герметично установлен на оси в боковых опорах и закрыт защитно-удерживающим кожухом.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено разделительной камерой с регулятором поступления воздуха и штуцером, при этом в одной из боковых опор выполнены отверстия, совпадающие с отверстиями на торцевой стенке барабана, для отвода нефтепродуктов в разделительную камеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике очистки сточных и природных вод и может быть использовано для сбора и удаления с поверхности воды нефти и нефтепродуктов в труднодоступных водоемах очистных сооружений, технических резервуарах и природных водоемах.

Известен способ очистки вод от нефти и нефтепродуктов путем пропускания последних вдоль частично погруженных пластин из гидрофобного высокопористого открытоячеистого материала (ВПЯМ) с последующим удалением сорбируемых в пластинах нефтепродуктов посредством капиллярного эффекта.

Способ реализуется в устройстве, включающем корпус с камерами, лотками, снабженные капиллярными разделителями, выполненными в виде Г-образных пластин. Данный способ и устройство обеспечивают эффективное отделение нефтепродуктов от воды.

Однако вследствие невысокой производительности по нефтепродуктам, обуславливаемой низкой удельной производительностью по отделению нефтепродуктов на единицу объема материала разделителей, достигаемого посредством капиллярного эффекта и соответственно больших габаритных размеров устройства, необходимости перекачивания значительных объемов воды с последующим их повторным сбросом, они не предназначены для сбора нефтепродуктов с поверхности воды непосредственно в водоемах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды с отделением нефти от воды благодаря турбулентности потока воды, создаваемой у поверхности вращающимся сетчатым барабаном, с механическим захватом отделенных нефтепродуктов спиралевидной сетчатой полосой барабана, по которой собранную нефть перемещают в емкость, расположенную вдоль оси барабана, с последующим удалением посредством шнека.

Способ реализуется в устройстве, включающем барабан, изготовленный из жесткого сетчатого материала, содержащем сетчатую полосу со сквозными ячейками, расположенную с зазором относительно оси вращения, постепенно уменьшающимися от переднего края по направлению к заднему, на боковых краях полосы расположены торцевые панели, а по оси вращения барабана расположена неподвижная приемная емкость с разгрузочным приспособлением.

Недостатками данных способа и устройства являются: невысокая эффективность отделения нефтепродуктов от воды и вследствие этого низкая удельная производительность по откачиваемым нефтепродуктам на единицу объема устройства, а большие габаритные размеры устройств затрудняют их применение в труднодоступных водоемах.

Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет снижения обводненности собранных нефтепродуктов, а также снижения энергозатрат.

Эта цель достигается тем, что в способе сбора нефтепродуктов с поверхности воды посредством адсорбций после подъема над поверхностью воды производят их отделение перемещением к оси вращения барабана с последующим удалением, согласно изобретения, при вращении барабана одновременно с адсорбцией осуществляют избирательную капиллярную сорбцию нефтепродуктов гидрофобным высокопористым открытоячеистым покрытием барабана, а отделение нефтепродуктов осуществляют посредством контактной десорбции под действием гравитационных сил.

Указанная цель достигается также тем, что устройство, включающее вращающийся на оси барабан с торцевыми стенками и нефтеприемную емкость, расположенную вдоль оси вращения барабана, согласно изобретению, снабжено боковыми опорами и защитно-удерживающим кожухом, емкость выполнена в виде продольных канавок, расположенных на цилиндрической поверхности барабана с уклоном к его оси вращения и соединенных с отверстиями, выполненными в торцевой стенке барабана, наружная поверхность барабана покрыта оболочкой из высокопористого гидрофобного открытоячеистого материала, при этом барабан герметично установлен на оси в боковых опорах и закрыт защитно-удерживающим кожухом.

Кроме того, устройство снабжено разделительной камерой с регулятором поступления воздуха и штуцером, при этом в одной из боковых опор выполнены отверстия, совпадающие с отверстиями на торцевой стенке барабана для отвода нефтепродуктов в разделительную камеру.

Приведенные признаки способа и устройства в своей совокупности обуславливают появление нового свойства капиллярной сепарацией нефтепродуктов, осуществляемой одновременно с их сбором с поверхности, что привело к снижению обводненности собранных нефтепродуктов. Изменение конструкции барабана позволило осуществить транспортировку нефтепродуктов вдоль оси барабана за счет собственного его вращения и обеспечить устройству эффективную саморазгрузку барабана без применения дополнительных средств.

Способ отбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды осуществляется следующим образом.

Нефть и нефтепродукты, находящиеся на поверхности воды с концентрацией от 6,4 до 17400 г/м² при толщине их пленки от <0,1 до 20 мм, собираются устройством, установленным на поплавках или специальных кронштейнах непосредственно в водоем, путем механического сбора и избирательной капиллярной сорбцией толщей гидрофобного высокопористого открытоячеистого покрытия, вращающегося со скоростью барабана от 9 до 94 об./мин, с подъемом нефтепродуктов, поступивших в капиллярную структуру покрытия барабана, за счет вращения над поверхностью воды и дальнейшего отделения нефтепродуктов под действием естественных гравитационных сил во внутренние полости барабана с перемещением к оси вращения со стеканием их в разделительную камеру и последующим удалением посредством вакуумного отсасывания при разрежении от 0,01 до 0,26 кг/м². Производительность сбора и откачки нефтепродуктов составляет 0,22-11,8 м³/чм³ объема устройства, с содержанием воды в нефтепродуктах от <2 до 12%

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2.

Устройство включает в себя барабан 1 с полостями 2, имеющими уклон к оси 3 с отверстиями 4 в торцевой стенке 5, покрытый наружной оболочкой из высокопористого гидрофобного открытоячеистого материала 6, герметично посредством уплотнений 7 установленный на оси 3 в боковых спорах 8, 9 и приводящийся во вращение приводом 10. Боковая опора 8 имеет выше оси вращения карман 11 и отверстие 12 для соединения при вращении барабана 1 его внутренних полостей 2 поочередно с разделительной камерой 13, оборудованной регулятором поступления воздуха 14 и штуцером 15 для подключения вакуумпровода 16. Барабан закрыт сверху защитно-удерживающим кожухом 17 с окнами 18, герметично закрепленным в опорах 8, 9. Устройство может быть оборудовано поплавками 19.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно перед включением устройство устанавливают на поплавках 19 на поверхности водоема и подключают к вакуумпроводу 16. Включают привод 10, приводящий в движение барабан 1, который посредством шероховатой поверхности оболочки 6 захватывает нефтяную пленку и перемещает ее в полость между барабаном 1 и защитно-удерживающим кожухом 17 с одновременным протеканием избирательной капиллярной сорбции нефтепродуктов и движением их по капиллярам в толщу материала оболочки 6. При вращении барабана 1 нефтепродукты, сорбированные толщей материала оболочки 6, поднимаются над поверхностью воды и преимущественно в максимальной точке подъема частично отделяются из капилляров под действием естественных гравитационных сил во внутренние полости 2 барабана 1 с аккумуляцией их в пространстве, ограниченном поверхностью полости 2 и оболочкой 6. Капельная вода, захватываемая при вращении барабана 1, не проходит через оболочку 6 и снимается с ее поверхности при завершении полного оборота барабана 1 в момент нового контакта с поверхностью воды. Накапливаемые в полостях 2 нефтепродукты постепенно перемещаются вдоль оси вращения по уклону к торцевой стенке 5 и выходят через отверстия 4 в карман 11 боковой опоры 8 и далее через отверстия 12 в разделительную камеру 13, где происходит их накопление.

При заполнении внутреннего объема барабана нефтепродуктами в вакуумпровод 16 подается разрежение, достаточное для транспортировки нефтепродуктов на берегу водоема. Изменением положения регулятора 14 обеспечивают поступление из атмосферы в разделительную камеру 13 воздуха в количествах, необходимых для предотвращения передачи повышенного разрежения, во внутренние полости 2 барабана 1. По вакуумпроводу 16 нефтепродукты перекачиваются в сборную емкость.

Поверхность оболочки 6 периодически очищают промывкой.

Пример 1. Сбор нефти и нефтепродуктов при их исходной концентрации от 6,4 до 17400 г/м² осуществляли предлагаемыми способом и устройством. Для сбора брали нефтепродукты Верещагинского месторождения, автотракторное масло и дизельное топливо при толщине их на поверхности воды от >3 до <0,1 мм. Барабан устройства имел длину 0,25 с площадью поверхности покрытия 0,126 м² при толщине 0,006 м. Скорость вращения барабана 94 об./мин.

Результаты представлены в табл.1. Полученные результаты показали, что удельная производительность по нефтепродуктам на единицу объема устройства составила 0,5-11,8 м³/чм³, с содержанием воды в откачиваемых нефтепродуктах 2-9% Удельная производительность на 1 м³ используемого высокопористого гидрофобного открытоячеистого материала покрытия соответствовала 0,71-18,57 м³/чм³. Эффективность сбора нефтепродуктов не ниже 99,5%

Пример 2. Сбор нефти и нефтепродуктов предлагаемым способом и устройством проводили в условиях подземного водосборника с меняющимся уровнем воды. Перепад высот воды составил 0,130-0,200 м. Площадь поверхности водосборника 40 м² с покрытием пленкой из смеси нефтепродуктов. Содержание нефтепродуктов на поверхности воды составило 56-2180 г/м². Площадь покрытия барабана 0,095 м² при толщине покрытия из высокопористого гидрофобного открытоячеистого материала 0,006 м.

Устройство устанавливали в водосборнике на понтонах с откачкой собранных нефтепродуктов по гибкому шлангу посредством вакуум-насоса в мерную емкость.

Результаты приведены в табл.2.

Производительность устройства по откачиваемым нефтепродуктам составила 2,9-10 л/ч. Удельная производительность устройства на единицу объема используемого ВПЯМ составила 9,55- 15,90 м³/чм³. Удельная производительность на единицу полного объема устройства вместе с понтонами составила 0,22-0,37 м³/чм³. Эффективность сбора до 99,5% Содержание воды в откачиваемых нефтепродуктах <2 12%

Преимущества предлагаемых способа и устройства по сравнению с известным заключается в следующем:

повышение производительности по нефтепродуктам в 1,3 3,2 раза;

снижение габаритных размеров устройства;

обеспечение возможности сбора нефтепродуктов в труднодоступных резервуарах и водоемах;

достижение более низкого содержания воды в откачиваемых нефтепродуктах (до <2-12%), что позволяет значительно сократить расходы на обезвоживание и очистку сбросных вод.