Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод

Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для использования на промыслах при подготовке нефти и воды, а также при очистке сточных вод от нефтепродуктов. Изобретение может найти применение в других областях техники, где необходимо разделить разноплотные несмешивающиеся жидкости, например, отмывка железнодорожных цистерн и танкеров, отделение жиров от воды.

Известен способ очистки нефтепромысловых вод, заключающийся в пропускании нефтесодержащей воды через гидрофобный слой - слой нефти или какого-либо другого нефтепродукта (Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. - М.: Недра, 1977, с.133). В сепарационной емкости гидрофобный слой находится над слоем воды. Нефтесодержащая вода через специальный коллектор подается сверху вниз через этот нефтяной слой в виде отдельных струек или капелек. Нефть, находящаяся в воде, контактирует с нефтью в фильтрующем гидрофобном слое и остается в ней, т.е. отфильтровывается и переходит в состав гидрофобного слоя. Очищенная вода, имеющая большую плотность, чем нефть, опускается вниз и попадает в область отстоя, которая занимает значительную часть сепаратора. Для поддержания верхнего уровня гидрофобного слоя установлен специальный датчик уровня и специальная система отвода нефти, связанная с этим датчиком. Положение нижнего уровня "нефть-вода" контролируется с помощью другого датчика и поддерживается постоянным с помощью, гидродросселя, регулирующего расход очищенной сточной воды, которая выводится через специальную отводную трубу. Установка для реализации описанного способа содержит сложную систему поддержания уровня и толщины гидрофобного слоя, в состав которой входят два датчика измерения уровня, а также два устройства для отвода нефти и воды, и автоматику для регулирования расхода воды с помощью гидродросселя по показаниям датчиков уровня.

Известен "Способ очистки нефтепромысловых сточных вод" (а.с. №1754666 А1. МКИ C 02 F 1/58, опубл. 15.08.1992 г.), заключающийся в постадийном фильтровании нефтесодержащей воды, причем после пропускания через нефтяной слой воду отстаивают, а затем пропускают через слой солярового масла. Фильтрование сточной воды через слой солярового масла проводят до соотношения его объема к объему уловленной нефти 1:(1,6-1,7). В описанном способе необходимо постоянного контролировать толщину слоя солярового масла. При фильтровании сточной воды через соляровый фильтр в резервуаре происходит накопление уловленной нефти и, при достижении толщины слоя 130-135 мм (общая толщина слоя солярового фильтра и уловленной нефти), его необходимо менять на слой чистого солярового масла толщиной 55 мм.

Известен способ очистки нефтепромысловых вод способом обессоливания и обезвоживания нефти, включающий введение в нее деэмульгатора и дренажной воды, нагрев, коалесценцию, отстой, отделение и очистку дренажной воды фильтрованием через слой нефти. Фильтрующий слой нефти непрерывно обновляют путем циркуляции через него обезвоженной и обессоленной нефти (а.с. №767177, C 10 G 33/06, опубл. 30.09.1980 г.). Способ не обеспечивает высокую степень очистки воды в связи с постоянным загрязнением фильтрующего нефтяного слоя механическими примесями, поступающими вместе с очищающей водой. Поэтому требуется непрерывное обновление и восстановление работоспособности загрязненного фильтрующего нефтяного слоя путем циркуляции через него обезвоженной или обессоленной нефти в количестве 1-10% от объема очищаемой дренажной воды.

Известна установка для очистки нефтесодержащих сточных вод (патент РФ №2133222, МПК C 02 F 1/40, опубл. 20.07.1999), которая включает трубчатый отстойник-сепаратор, снабженный распылителями очищаемой воды, размещенными выше уровня нефти, патрубки для подвода очищенной воды, гидрозатвор, регуляторы уровня, патрубки для отвода очищенной воды и накопившейся нефти, газа. В описанной установке необходима сложная система регулирования уровня нефти.

Известен способ очистки нефтесодержащей воды с помощью резервуара-отстойника или сепарационной емкости с гидрофобным слоем (Лутошкин Г.С. Сбор. и подготовка нефти, газа и воды. - М.: Недра, 1983, с.170-172), являющийся ближайшим по технической сущности к заявляемому и принятый за прототип. Установка для реализации данного способа очистки нефтесодержащей воды включает: сепарационную емкость, представляющую собой резервуар-отстойник с гидрофобным слоем; устройство для ввода нефтесодержащей воды в сепарационную емкость, выполненное в виде коллектора с системой отверстий, обеспечивающих равномерное распределение нефтесодержащей воды по всему сечению гидрофобного слоя; отводную трубу нефти со специальной системой перелива для поддержания верхнего уровня гидрофобного слоя; отводную трубу очищенной воды с установленным в ней гидродросселем для регулирования уровня гидрофобного слоя; датчик уровня раздела нефть-вода или нижнего уровня гидрофобного слоя, при понижении которого система автоматически управляет расходом отводящейся воды с помощью гидродросселя. Выходящая из отверстия коллектора нефтесодержащая вода "фильтруется" через нефтяной гидрофобный слой. Капельки нефти, находящиеся в воде, контактируют с окружающей нефтью и сливаются с ней. Очищенная от нефти вода проходит в нижнюю часть сепарационной емкости. Нефть, переходящая в состав гидрофобного слоя, по мере накопления отводится через систему перелива в отводную трубу. Вода из нижней части сепарационной емкости после отстоя отводится через другую трубу. Расход очищенной воды регулируется с помощью гидродросселя так, чтобы нижний уровень гидрофобного слоя оставался постоянным. Наблюдение за положением нижнего уровня "нефть-вода" осуществляется с помощью поплавка датчика уровня. В устройстве используется достаточно сложная система поддержания уровня и толщины гидрофобного слоя, что снижает надежность его работы.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением - создание установки для очистки нефтесодержащих сточных вод со стабилизацией уровня и толщины гидрофобного слоя без использования датчиков уровня, гидродросселя и автоматики для отвода очищенной воды и нефтепродукта.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в упрощении конструкции, повышении надежности ее работы и качества очистки нефтесодержащих сточных вод.

Технический результат достигается тем, что в установке для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащей сепарационную емкость с гидрофобным слоем, устройство для ввода нефтесодержащих сточных вод в сепарационную емкость, каналы вывода нефтепродукта и очищенной воды, новым является то, что сепарационная емкость разделена на сообщенные между собой секции - первая и вторая секции сообщены на уровне верхней границы гидрофобного слоя и у дна сепарационной емкости, вторая и третья - на уровне нижней границы гидрофобного слоя, третья секция сообщена с каналом вывода нефтепродукта и с каналом вывода очищенной воды, при этом срез сливного отверстия канала вывода нефтепродукта расположен на уровне верхней границы гидрофобного слоя, а срез сливного отверстия канала вывода очищенной воды расположен на уровне ниже среза сливного отверстия канала вывода нефтепродукта.

Срез сливного отверстия канала вывода очищенной воды расположен на уровне ниже среза сливного отверстия канала вывода нефтепродукта на величину , где h - высота гидрофобного слоя, ρ_В, ρ_Н - соответственно, плотность воды и нефтепродукта, что приводит к повышению качества очистки нефтесодержащих сточных вод.

Устройство для ввода нефтесодержащих сточных вод выполнено в виде коллектора с системой отверстий, расположенного в первой секции сепарационной емкости внутри гидрофобного слоя или над ним.

На фиг.1 представлена схема установки для очистки нефтесодержащих сточных вод.

На фиг.2 - таблица с результатами испытаний установки для очистки нефтесодержащих сточных вод.

Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод содержит сепарационную емкость 1 с гидрофобным слоем 2, коллектор 3 с системой отверстий 4 для ввода нефтесодержащих сточных вод в сепарационную емкость 1, каналы вывода нефтепродукта и очищенной воды, соответственно (не показаны). Сепарационная емкость 1 разделена на сообщенные между собой секции. Первая и вторая секции разделены вертикальной перегородкой 5, верхняя кромка которой расположена на уровне верхней границы гидрофобного слоя 2, а нижняя - с зазором у дна сепарационной емкости 1, таким образом, первая и вторая секции сообщены между собой на уровне верхней границы гидрофобного слоя 2 и у дна сепарационной емкости 1. Вторая и третья секции разделены вертикальной перегородкой 6, в которой выполнена щель, расположенная на уровне нижней границы гидрофобного слоя 2 (на границе раздела нефть-вода), сообщающая вторую и третью секции. Ширина щели δ составляет 10-30% высоты h гидрофобного слоя 2. Третья секция сообщена с каналом вывода нефтепродукта, при этом срез сливного отверстия 7 канала вывода нефтепродукта расположен на уровне верхней границы гидрофобного слоя 2. Через зазор у дна сепарационной емкости 1 третья секция сообщена посредством резервуара 8 с каналом вывода очищенной воды, имеющим сливное отверстие 9, срез которого расположен на уровне ниже среза сливного отверстия 7 канала вывода нефтепродукта на величину , где h - высота гидрофобного слоя, ρ_В, ρ_Н - соответственно плотность воды и нефтепродукта. Коллектор 3 с системой отверстий 4 расположен в первой секции сепарационной емкости 1 внутри гидрофобного слоя 2.

Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод работает следующим образом. Нефтесодержащая жидкость через отверстия 4 коллектора 3 в виде капель поступает в гидрофобный слой 2 первой секции сепарационной емкости 1. Капельки нефти (нефтепродукта), находящиеся в воде, контактируют с окружающей нефтью и сливаются с ней. Очищенная от нефти вода проходит в нижнюю часть сепарационной емкости 1. Нефть, переходящая в состав гидрофобного слоя, по мере накопления переливается через верхнюю кромку перегородки 5 во вторую секцию, в объем между перегородками 5 и 6. В эту же секцию, в ее нижнюю часть через зазор между нижней кромкой перегородки 5 и дном сепарационной емкости 1 устремляется очищенная вода. Далее очищенная вода проходит под слоем нефти через щель перегородки 6 на уровне нижней границы гидрофобного слоя 2 (на границе раздела нефть - вода), где происходит доочистка воды от нефти. Капельки нефти, которые не были поглощены гидрофобным слоем, под действием архимедовой силы поднимаются вверх и прилипают к нижней части гидрофобного слоя в области щели перегородки 6. Ширина щели δ, составляющая 10-30% высоты гидрофобного слоя, обеспечивает возможность перетекания нефти и воды в третью секцию сепарационной емкости 1. Щель в перегородке 6 может быть заменена системой отверстий, расположенных параллельно нижнему уровню гидрофобного слоя 2. На верхней границе гидрофобного слоя 2 в третьей секции расположено сливное отверстие 7 канала вывода нефти (нефтепродукта), а у дна сепарационной емкости 1 имеется зазор, сообщающий ее через резервуар 8 с каналом вывода очищенной воды, имеющим сливное отверстие 9. Нефть, накапливающаяся в гидрофобном слое третьей секции, выходит через сливное отверстие 7 в канал вывода нефтепродукта. Доочищенная вода, имеющая большую, чем нефть, плотность, из третьей секции проходит в зазор у дна сепарационной емкости 1, попадает в резервуар 8 и через сливное отверстие 9 канала вывода очищенной воды, расположенное на уровне ниже среза сливного отверстия 7 канала вывода нефтепродукта, - в канал вывода очищенной воды.

Перетекание нефти и очищенной воды в секциях сепарационной емкости происходит под действием гидростатических сил. Соответствующее расположение уровней сливных отверстий 7 и 9 каналов вывода нефтепродукта и очищенной воды, соответственно, позволяют стабилизировать уровень и толщину гидрофобного слоя без использования датчиков уровня, гидродросселя и автоматики для отвода очищенной воды и нефтепродукта.

Срез сливного отверстия 7 канала отвода нефтепродукта совпадает с верхней границей гидрофобного слоя 2, а срез сливного отверстия 9 канала отвода очищенной воды расположен ниже среза сливного отверстия 9 канала вывода нефтепродукта на величину Δh, которая определяется по формуле: , где h - высота гидрофобного слоя, ρ_В, ρ_Н - соответственно плотность воды и нефти (нефтепродукта). Поддержание заданной величины Δh позволяет повысить качество очистки нефтесодержащих сточных вод.

Для определения работоспособности и эффективности предлагаемого изобретения был изготовлен опытный сепаратор для очистки нефтесодержащих сточных вод от нефтепродуктов производительностью 50-70 л/час. Испытания были проведены на различных видах нефтесодержащих жидкостей. Результаты испытаний представлены в таблице (см. фиг.2). Пробы нефтесодержащей воды на входе в сепаратор и после него отдавались в специализированные лаборатории, в которых определялось содержание нефтепродукта в нефтесодержащей воде. Результаты подтвердили достаточно высокую степень очистки нефтесодержащей воды от нефтепродукта.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для очистки нефтесодержащих сточных вод стабилизация уровня и толщины гидрофобного слоя осуществляется без использования датчиков уровня, гидродросселя и автоматики для отвода очищенной воды и нефтепродукта, что упрощает устройство и повышает надежность его работы при высоком качестве очистки.

1. Установка для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащая сепарационную емкость с гидрофобным слоем, устройство для ввода нефтесодержащих сточных вод в сепарационную емкость, каналы вывода нефтепродукта и очищенной воды, отличающаяся тем, что сепарационная емкость разделена на сообщающиеся между собой секции - первая и вторая секции сообщены на уровне верхней границы гидрофобного слоя и у дна сепарационной емкости, вторая и третья - на уровне нижней границы гидрофобного слоя, третья секция сообщена с каналом вывода нефтепродукта и с каналом вывода очищенной воды, при этом срез сливного отверстия канала вывода нефтепродукта расположен на уровне верхней границы гидрофобного слоя, а срез сливного отверстия канала вывода очищенной воды расположен на уровне ниже среза сливного отверстия канала вывода нефтепродукта.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что срез сливного отверстия канала для вывода очищенной воды расположен ниже среза сливного отверстия канала для вывода нефтепродукта на величину Δh=h(ρ_в-ρ_н)/ρ_в, где h - высота гидрофобного слоя, ρ_в, ρ_н соответственно плотность воды и нефтепродукта.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство для ввода нефтесодержащих сточных вод выполнено в виде коллектора с системой отверстий, расположенного в первой секции сепарационной емкости внутри гидрофобного слоя или над ним.