Спосіб відділення нафтопродуктів з водонафтових сумішей

Винахід належить до техніки розділення сумішей і може використовуватися в галузях те хніки, де необхідно розділяти нафтопродукти і воду. Відомо про спосіб розділення суспензій та емульсій під дією відцентрової сили, яка створюється вихровою течією потоку, що вводиться тангенціально, або завихореного спеціальною турбіною у робочі порожнини гідроциклонів. Принцип дії гідроциклонів заснований на сепарації частинок фази у рідині, що обертається, причому, величина швидкості сепарування частинок у відцентровому полі гідроциклона може перебільшувати швидкість осадження еквівалентних частинок у полі гравітації в сотні разів (див. Найденко В.В. Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения суспензий в гидроциклонах. Горький. Волговятская кн. Изд-во. 1976 г., 287 с., с. 17). Але такий спосіб не дозволяє досягти високої степені відділення частинок фази, коли вона являє собою рідину, тому що зазвичай відбувається її диспергування, яке утруднює розділення середовища та фази. Відомо також про спосіб відділення нафтопродуктів з водонафтових сумішей, реалізований у пристрої для розділення водонафтових сумішей (ВНС), що являє собою циліндричний гідроциклон, який створює обертальний рух суміші, в котру продукт поділу надходить через тангенціальний патрубок, розташований у його нижній частині. У верхній частині гідроциклон має два патрубки. Через внутрішній відбувається розвантаження легкого компонента, тобто відвід відділеної фракції. За допомогою зовнішнього розвантажується важкий компонент (Роев Γ.Α., Юфин Β.Α. "Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов. М.: Недра. 1987 г. - с. 100). У цьому ж джерелі наведені й інші розділові конструкції, засновані на способі розділення ВНС за допомогою створення обертального руху суміші. Є також теоретичне обґрунтування процесу, що відбувається. Зокрема, наведено залежність для швидкостей потоку: 2 Vp = Voc × Vt / R g (1) Vp Vt Вона єднає радіальну швидкість і тангенціальну швидкість частинки на визначеному радіусі Rg Voc обертання зі швидкістю осадження частинки у гравітаційному полі. Із залежності (1) випливає, що чим більша тангенціальна швидкість потоку і чим менший радіус траєкторії руху частинки, тим більша радіальна швидкість частинки, тобто швидкість відцентрового розділення. Виходячи з вищенаведеного, вважається, що найбільш ефективною швидкістю відцентрового розділення е Vp=3,0...4,5м/с. При цьому не враховується така властивість нафтопродуктів, як здатність їх до вторинного емульгування. Тому ефективність розділення нафтопродуктів у таких умовах невелика. Однак, незважаючи на зазначені недоліки, описаний спосіб прийнятий як прототип тому, що ні в якому іншому відомому способі, крім силового розділення, не створюється обертальний рух суміші, відвід розділених фракцій, а також добір відділеного продукту в залежності від його масової щільності. Таким чином, спосіб відділення нафтопродуктів з ВНС, що включає створення обертального руху суміші, відвід розділених фракцій, а також добір відділеного продукту в залежності від його масової щільності прийнятий як прототип. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу для відділення нафтопродуктів з ВНС, у якому завдяки регламентації окружної швидкості потоку забезпечується підвищення ефективності розділення компонентів суміші і за рахунок цього поліпшується якість очищення води від нафтопродуктів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі для відділення нафтопродуктів, який включає створення обертального руху суміші, відвід розділених компонентів, а також добір відділеного нафтопродукту в залежності від його масової щільності, згідно з винаходом організовано подачу водонафтової суміші в силовий розділовий пристрій зі швидкістю 1...2м/с. Відомо, що максимальні швидкості потоку в силових розподільниках (зокрема гідроциклонах) спостерігаються на вході рідини в апарат. У зв'язку з цим визначення швидкості, з яким ВНС повинна подаватися в розділовий пристрій, становить значний інтерес. Справа в тім, що існує діапазон швидкостей, у межах якого зберігається стабільність дисперсного складу відокремлюваних рідких компонентів. Зроблені дослідження показали, що при швидкостях 1...2м/с у силових розподільниках зберігається сталість дисперсного складу рідинної фази, яка відокремлюється. Зокрема, стійкість краплі нафтопродуктів у потоці ВНС характеризується критерієм Вебера: We = r × w 2 × Rст / s , r - щільність середовища потоку ВНС, що обертоверухається, кг/м 3; w - швидкість потоку ВНС, що де R обертове рухається, м/с; ст - радіус стійкості краплі нафтопродукту при відповідної w , м; s - коефіцієнт поверхневого натягу нафтопродукту, Н/м. При критерії Вебера, якій дорівнює 10, відбувається роздвоєння краплі, при 11...12 - розпад на декілька (3...5), при 14 - настає режим розпилення, коли крапля дробиться на безліч, на порядок менших вихідної. Виходячи з цих передумов, було визначено залежність швидкості суміші, що подається в розділовий пристрій, від збереження дисперсного складу ВНС. Встановлено, якщо швидкість входу ВНС у розділовий пристрій буде менш 1,0м/с, то знижується ефект закручування потоку за допомогою тангенціального введення, внаслідок якого більш дрібні частинки (краплі нафтопродуктів) переміщуються в центральну частину апарата, а частинки з більшою масовою щільністю (вода) - на периферію. Тому умови для силового розділення за рахунок відцентрових сил погіршуються. У той же час, якщо швидкість входу ВНС буде більш 2,0м/с, починається вторинне емульгування й ефект відцентрового розділення практично зникає. Таким чином, для якісного розділення ВНС необхідно організувати подачу її в силовий розділовий пристрій зі швидкістю 1...2м/с. Розглянута вище ознака, така як визначення оптимальної швидкості водонафтової суміші, що надходить на силове очищення, є новою і у відомій літературі не зустрічалась. Зазначена нова ознака є істотною, тому що дозволяє підвищити ефективність розділення на 20...30%. Представлений спосіб реалізується в пристрої для відділення нафтопродуктів з ВНС, що містить вертикальний корпус 1, тангенціальний патрубок підведення ВНС 2, розташований у нижній частині корпуса 1, патрубок відводу нафтопродуктів 3, що має можливість переміщення уздовж корпуса й оснащений пристроєм сітчастого типу, що захоплює нафтопродукти 4, а також патрубки для відводу очищеної води 5, мехдомішок 6, перегородкою 7 з отворами 8, яка створює з корпусом 1 порожнину для збору шламу 9. Констр укція пристрою, що реалізує спосіб, може бути виконана, наприклад, як у гідроциклоні за а.с. СРСР №1674896, опубл. 07.09.91. Здійснюють запропонований спосіб так. Суміш води і нафтопродуктів подають у циліндричний корпус 1 зі швидкістю 1...2м/с за допомогою тангенціального патрубка 2, розташованого в нижній його частині, і за допомогою цього патрубка створюють обертальний рух суміші. За рахунок різниці швидкостей руху частинок суміші під дією гравітаційних сил у полі створюваних відцентрових сил відбувається розділення компонентів суміші, тобто відділення нафтопродуктів від води, причому вода та мехдомішки, як речовини з більш високою масовою щільністю, збираються біля стінок корпуса 1, звідки мехдомішки через отвори 8 у перегородці 7 потрапляють у порожнину для збору шламу 9 і через патрубок 6 видаляються зовні, а нафтопродукт, як речовина з меншою масовою щільністю, концентрується в його центральній частині і під дією сил гравітації спливає в нафтовідводний патрубок 3. Краплі нафтопродуктів, що знаходяться поза нафтового джгута, який утворився в центральній частині корпуса 1, уловлюються за допомогою конічного пристрою 4 сітчастого типу, що захоплює нафтопродукти, який закріплений на патрубку відводу нафтопродуктів 3. При швидкостях входу ВНС в розділовий пристрій розглянутого типу, що дорівнюють 1...2м/с, спостерігається ефект відцентрового розділення при відсутності вторинного емульгування нафтопродуктів. Переваги запропонованого способу відділення нафтопродуктів з водонафтових сумішей у порівнянні з прототипом полягають в забезпеченні оптимальних умов силового розподілу за рахунок відцентрових сил, при яких виключається можливість вторинного емульгування нафтопродуктів. Це дає можливість поліпшити очисну здатність існуючих розподілювачів водонафтових сумішей, наприклад, за а.с. СРСР №1674896 20...30%.