Сепаратор для разделения водонефтяных эмульсий

Сепаратор для разделения водонефтяных эмульсий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (594 В 01 D 17 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ь

f,l,/ а е .г ° / /

) ьье, гь ь, (21) 3? 24832/23-26 (22) 11.04.84 (46) 15.05.86. Бюл. 9 18 (72) И.Г. Петлеваный,. В.А. Артеменко, Ю.Д. Шевченко и А.P. Гельцер (53) 66.066.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 700162, кл. В 01 D 17/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 990258, кл. В 01 D 17/02, 1982. (54)(57) 1. СЕПАРАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ

ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭИУЛЬСИЙ, включающий корпус, патрубки подвода водонефтяной эмульсии и отвода разделенных воды и нефтепродуктов, ротор, коалесцирующий материал, размещенный в роторе, центральную трубу и цилиндрическую камеру в нижней части ротора с дном, снабженным кольцевой перегородкой и имеющим отверстия на периферии, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью!.„Я0„„1230620 A 1 снижения обводненности отделенных нефтепродуктов, а также создания условий для периодической регенерации коалесцирующего материала, он снабжен радиальными лопатками, установленными в роторе и разделяющими его объем на отдельные камеры, заполненные коалесцирующим материалом в пределах 60-95Х объема, а коалесцирующий материал выполнен из гранул с плотностью, большей плотности воды, и гранул с плотностью, меньшей плотности воды, но большей плотности нефтепродуктов.

2. Сепаратор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что гранулы с Я ьу плотностью, большей плотности воды, вьтолиени иа олеофильиого материала, (/) а гранулы с плотностью, меньшей плот- уюрр ности воды, но большей плотности нефтепродуктов, выполнены as гидрофильного материала.50

1 1230

Изобретение относится к разделению несмешивающихся жидкостей различной плотности и может быть использовано в сепараторах для разделения водонефтяных и нефтеводяных эмульсий соУ 5 держащих воду и нефтепродукты в различных концентрациях.

Цель изобретения — снижение обводненности отделенных нефтепродуктов, а также создание условий для пе- 1б риодической регенерации коалесцирующего материала.

На фиг. 1 представлен сепаратор, общий вид; на фиг. 2 и 3 — сечение

А -А на фиг. f на различных стадиях работы сепаратора.

Сепаратор (фиг. 1) состоит из кор.(пуса 1, патрубка 2 подвода водонефтяной эмульсии и патрубков 3 и 4 отвода разделенных воды и нефтепродуктов соответственно, ротора, установленного в корпусе 1 на подшипниках S и 6.

Ротор включает в себя верхнюю крышку

7 с .центральной трубой 8, обечайку 9, нижнюю крышку 10 с центральным от- . верстием 11. В нижней части ротора размещена цилиндрическая камера 12, образованная кольцевой перегородкой

13, перфорированной крышкой 14 и дном 1S. Дно 15 снабжено отверстиями

16 на периферии. Верхняя крышка 7 образует с центральной трубой 8 кольцевую полость 17, ограниченную снизу перфорированной перегородкой 18, а нижняя крышка fO образует с дном 15 полость 19. В роторе установлены ра- диальные лопасти 20, делящие его объем на камеры 21 (фиг. 2), заполненные коалесцирующим материалом, состоящим из гранул 22 с плотностью, Ф большей плотности воды, и гранул 23 с плотностью, меньшей плотности воды, но большей плотности нефтепродуктов.

Сепаратор работает следующим образом.

При вращающемся роторе водонефтяная эмульсия подается через патрубок подвода 2 ° кольцевую полость 17 и перфорированную перегородку 18 в объем, заполненный гранулами 22 и

23. Гранулы 22 располагаются цилиндрическим кольцом вдоль стенки обечайки 9, образуя с гранулами 23, которые располагаются цилиндрическим кольцом вдоль центральной трубы 8, цилиндрическую кольцевую полость "Б" (фиг. 2). Наиболее крупные частицы нефтепродуктов, содержащиеся в эмуль620 2

-сии, под действием центробежной силы сразу скапливаются в верхней части ротора у центральной трубы 8 и обра" зуют канал "В" (фнг. 3), вытесняя гранулы 23, и под действием приложенного на входе в сепаратор давления движутся сверху вниз. Вода, содержащаяся в нефтепродуктах в виде дисперсной фазы, коалесцирует на поверхности гранул 23, обладающих гидрофильными свойствами, и под действием центробежной силы движется в радиальном направлении к обечайке 9. Мелкодиспергированные продукты вместе с водой уносятся в объем ротора, заполненный гранулами 22, где под действием значительно возросшей центробежной силы вступают в контакт с гранулами и коалесцируют, так как гранулы 22 обладают олеофильными свойствами. Укрупненные нефтепродукты движутся в центральной трубе 8, вблизи которой вытесняют гранулы 23.

Таким образом, нефтепродукты, скоалесцировавшиеся на поверхности гранул 22, и нефтепродукты, освободившиеся от воды в верхней части ротора, движутся вдоль центральной трубы 8, постепенно вытесняя гранулы 23 и увеличивая сечение канала "В", величина которого определяется концентрацией нефтепродуктов в исходной водонефтяной эмульсии и изменяется с изменением этой концентрации. Далее нефтепродукты попадают через перфорированную

Ф крышку 14 в цилиндрическую камеру 12, откуда через центральную трубу 8 патрубком отвода 4 выводятся из устройства. Вода, очищенная от нефтепродуктов в объеме гранул 22, а также скоалесцировавшаяся на поверхности гранул 23, под действием приложенного на входе в сепаратор давления движется сверху вниз, а под действием центробежной силы — к обечайке 9. Затем вода через отверстия 16, полость 19 и центральное отверстие 11 устройством отвода 3 выводится из сепаратора.

Радиальные лопатки при этом предотвращают скольжение гранулированных материалов относительно ротора, воэ1 никающее вследствие большого различия инерционных сил, действующих на материал ротора и расположенных на различных радиусах вращения гранул и наиболее сильно проявляющихся в период разгона и остановки ротора.

Механические примеси, всегда присутствующие в водонефтяной эмульсии, 1230620 попадают вместе с ней в объем ротора, заполненный гранулами 22 и 23, и под действием центробежной силы оседают преимущественно в пристеночном объеме обечайки 9. Затем постепенно механические примеси начинают оседать в межгранулярном объеме гранул 22. Это приводит к снижению пропускной способности в результате роста гидравлического сопротивления а также к . tO ухудшению степени очистки воды в результате увеличения скорости течения в межгранулярныхканалах.Когда начинает расти гидравлическое сопротивление сепаратора либо увеличивается нефтесодер- -1 жанне в очищенной воде, выполняют регенерацию коалесцирующегоматериала без выгрузки егоиз сепаратора, например, следукнцим образом.

Через устройство отвода 4 нефтепродуктов и центральную трубу 8 в объем ротора, заполненный гранулированными материалами 22 и 23, подается водяной пар, а через устройство подвода 2 водонефтяной эмульсии, кольцевую полость 17 в этот же объем ротора подается промывочная вода. Ротор при этом неподвижен. Водяной пар и промывочная вода в гранулированных материалах 22 и 23 смешиваются и все ЗО вместе циркулируют в объеме ротора.

Во время циркуляции происходит конденсация пузырьков водяного пара, что приводит к нагреву промывочной воды и образованию большого количест-З5 ва центров гидравлических микроударов. Нагрев промывочной воды способствует снижению вязкости смолистых и парафинистых отложений на гранулах, что облегчает отмывку. Большое коли- 4О чество центров гидравлических микроударов приводит к воздействию ударных волн на гранулы 22 и 23, столкновению их друг с другом и перемешиванию.

Гранулы 22 и 23 пытаются рассло- 45 иться ввиду того, что одни имеют плотность, большую плотности воды, а другие — плотность, меньшую плотности воды. При этом гранулы 22 пытаются утонуть, а гранулы 23 всплыть. у»

Этому препятствуют пузырьки водяного пара, барботирующие противоточно в промывочной воде и стимулирующие возникновение циркуляции тороидального типа с направлением вдоль центральной трубы 8 вверх вдоль обечайки ротора 9 вниз в камерах 21, образованных радиальными лопатками 20. Циркчляция сопровождается локальными вихреобразованиями вследствие конденсации пузырьков пара и попыток грохнул

22 и 23 расслоиться, что приводит к столкновению и трению гранул друг о друга, а также о стенки радиальных лопаток 20 ° В результате этого загрязнения отмываются и переходят в промывочную воду.

Не прекращая подачи промывочной воды и водяного пара,роторусообщают вращательное движение. Загрязнения,находящиеся в промывочной воде, собираются на поверхности центральной трубы 8 и стенке обечайки 9, причем на поверхности центральной трубы 8 собираются загрязнения с плотностью, меньшей плотности воды, а на стенке обечайки 9 — загрязнения с плотностью, большей плотности воды.

Ротору прекращают сообщать вращательное движение, и, не прекращая подачи промывочной воды и водяного пара, нисходящим потоком промывочной воды через полость 19, центральное отверстие 11 загрязнения,преимущественно сплотностью,большей плотности воды, устройством отвода 3 выводятся из сепаратора.

Затем 1промывочную воду начинают подавать через устройство отвода 3 очищенной воды, центральное отверстие

11 в объем ротора, заполненный гранулами 22 и 23. В тот же объем продолжают подавать водяной пар через устройство отвода 4 разделенных нефтепродуктов и центральную трубу 8. Далее процесс идет аналогично описанному, но загрязнения, преимущественно с плотностью, меньшей плотности воды, отводятся из сепаратора восходящим потоком промывочной воды через кольцевую полость 17 и устройство. подво- . да 2 водонефтяной эмульсии.

Наиболее эффективно регенерация происходит при заполнении ротора гранулированным материалом на 60-95Х.

При концентрации нефтепродуктов в исходной эмульсии близкой или превышающей концентрацию обращения эмульсии (т.е. превращение водонефтяной эмульсии в нефтеводяную) целесообразно заполнять гранулированным материалом не менее 60Х объема ротора. При меньшей степени заполнения гранулированным материалом ротора наблюдается снижение степени очистки воды, что недопустимо. Кроме того, уменьша t 230620 ется фактор воздействия гранул друг на друга, что снижает эффективность регенерации. При малой концентрации нефтепродуктов, особенно мелкодиспергированных, в исходной эмульсии меньшей концентрации обращения эмульсии (что обычно составляет менее 25%)

Целесообразно заполнять ротор гранулированным материалом полнее — до 957 обЪема ротора. При большей степени заполнения ротора гранулированным материалом увеличивается сопротивление ротора по нефтепродуктам, так как .в процессе разделения эмульсии они скапливаются вдоль центральной трубы и вынуждены проходить сквозь слой гранулированного материала. Кроме того, начинает резко уменьшаться фактор циркуляции пароводяной смеси совместно с гранулированным материалом.

При степени заполнения ротора гранулами на 100Х фактор циркуляции сво10 дится к нулю. Таким образом, степень заполнения ротора гранулированным ма- териалом на 60-95Х является оптимальной как для разделения эмульсии, как и для осуществления регенерации.

1230620

А-А

Составитель Л. Эпштейн

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор А. Ференц

Редактор К. Волощук

Заказ 2474/8

Тираж 6б3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4