Сепараційна установка для очищення нафтовмісних вод

1. Сепараційна установка для очищення нафтовмісних вод, що містить вузол попереднього очищення з наступним ступенем грубого очищення, а також ступінь тонкого очищення з фільтруючо-коалесціюючим елементом, насос подачі оброблюваної води, яка відрізняється тим, що вузол попереднього очищення представлений водозабірним пристроєм у збірній місткості та струминним насосом, з'єднаним з ним приймальним патрубком, ступінь грубого 3 32847 доочищення у запону тонкого очищення, де розташовано доочисну касету з ФС-7, після проходження якої очищена вода з нижньої частини запони крізь зливну тр убу видаляється з сепараційної установки. Недоліком такого розділяючого пристрою є низький ступінь очищення води від нафтопродуктів, оскільки застосована технологічна схема очищення НВВ та реалізований в ній сепараційній установці навіть з фільтруюче-коалесцюючою касетою з ФС-7 практично не здатна забезпечити глибоке очищення води від нафтопродуктів, оскільки в ній не додержано основного принципу розділення емульсії - недопущення виникнення умов диспергування фази, що відокремлюється. Однак, не дивлячись на вказані недоліки, сепараційну установку, яку описано, прийнято як прототип тому, що ні в якій іншій відомій установці немає триступінчатого очищення НВВ з використанням процесів фільтрації та коалесценції. Таким чином, за кількістю спільних ознак сепараційну установку типу СКМ-2 прийнято за прототип установки, що заявляється. В основу винаходу поставлено задачу створення сепараційної установки для очищення нафтовмісних вод від нафтопродуктів, в якій удосконалення вузлів попереднього, грубого та тонкого очищення забезпечують більш ефективне видалення нафтопродуктів з суміші і за рахунок цього підвищується якість води, яку очищують. Задачу, яку поставлено, вирішують тим, що в сепараційній установці для очищення нафтовмісних вод, яка містить вузол попереднього очищення з наступним ступенем грубого очищення, а також ступінь тонкого очищення з фільтруючекоалесцюючим елементом, насос подачі оброблюваної води, згідно з винаходом вузол попереднього очищення представлений водозаборним пристроєм, розташованим у збірній місткості, та струминним насосом, з'єднаним з ним прийомним патрубком, ступінь грубого очищення представлений багатоступінчатим різношвидкісним гідроциклоном; вхідний патрубок якого приєднано до напорного патрубку струминного насосу, а вихідні патрубки очищеної води і нафтопродукту - до циркуляційної та збірної місткостей відповідно, ступінь тонкого очищення представлений фільтруюче-коалесціюючим розділюючим блоком з рециркуляційною запоною, вхідний патрубок якого з'єднано з напорним патрубком насосу, чий всмоктуючий патрубок приєднано до циркуляційної місткості, при цьому циркуляційна запона фільтруюче-коалесцюючого розділяючого блоку вихідним патрубком з'єднана з робочою запоною струминного насосу. Всередині циркуляційної місткості установлено водозабірний пристрій, який являє собою коалесцюючий розділювач спірального типу. Застосування коалесцюючого розділювача спірального типу як робочого елементу вузла попереднього очищення дозволяє вже на початковій фазі технологічного процесу очищення НВВ, а саме - при заборі суміші із збірної місткості для подальшої обробки, значно знизити кількість частинок нафтопродуктів, що диспергуються в 4 самій сепараційній установці, покращуючи таким чином технологію розділення НВВ. Це відбувається, по-перше, тому що потрапляючи у водозбірний пристрій, яким є коалесцюючий розділювач спірального типу, НВВ контактує з його коалеспюючою поверхнею, внаслідок чого частка нафтопродуктів (3-4)% гравітаційно осідає вже в збірній місткості і в подальшому процесі очищення не приймає участі. Застосування в якості водозбірного пристрою коалесцюючого розділювача саме спірального типу, а не фільтруючого, обгрун товано його низьким гідравлічним опором проходженню рідини, яка очищується, і відповідно малими гідравлічними втратами в системі "водозабірний пристрій струминний насос". По-друге, транспортування НВВ із збірної місткості до багатоступінчатого різношвидкісного гідроциклону (БРГ), тобто в ступінь грубого очищення, здійснюється за допомогою струминного насосу і далі насосом відцентрового типу в ступінь тонкого очищення. В практиці сепараторобудування широко використовують гвинтові насоси, оскільки установлено, що вони (насоси об'ємного типу) під час роботи менше диспергують нафтопродукти, аніж відцентрові насоси. Однак властиві їм суттєві недоліки, такі як "закисання" гвинтових пар під час роботи на водонафтових емульсіях, невелика подача НВВ, яку перекачують, значні масогабаритні показники обмежують сферу їх застосування. У зв'язку з цим більш перспективним та обгрунтованим видається застосування в складі сепараційної установки спільно працюючих струминного та відцентрового насосів. Таке технічне рішення можливе тому, що, по-перше, відцентровий насос передбачається використовува ти для транспортування води, яка пройшла попереднє очищення, отже яка отримує нафтові частинки (НЧ) таких розмірів, що на практиці виключено можливість їх подрібнення в гідравлічній частині машини. По-друге, вплив струминного насосу під час перекачування водонафтових сумішей на їх дисперсійний склад порівнюється з впливом насосів об'ємного типу. За рахунок такого рішення очисна спроможність установки підвищується на(2,5-3)%, оскільки усуваються причини диспергування частини нафтопродуктів під час транспортування до розділяючих пристроїв. Застосування багатоступінчатого різношвидкісного гідроциклону (БРГ) як розділяючого пристрою ступеня грубого очищення дозволяє більш ефективно видаляти Із забрудненої води компоненти з різноманітним розміром крапель на його розділяючих ступенях, шляхом накладення оптимальних з точки зору збереження від диспергування НЧ відцентровими силами, за допомогою відповідного швидкісного режиму руху НВВ на кожному конкретному ступені. При цьому не відбувається забиття фільтроелементу, оскільки останній відсутній, a цe означає, що не обмежується строк роботи до наступного очищення. БРГ створює найбільш сприятливі умови для виключення подрібнення крапель нафтопродуктів, що знаходяться в очищуваній 5 32847 воді, оскільки наростання величини відцентрових сил здійснюється від ступеня до ступеня, а саме, на першому ступені вона така, що не подрібнюючись відокремлюються більш великі НЧ, на другій - середньої величини і т. д. Визначення геометричних і гідравлічних показників кожного ступеня виконується відповідним розрахунком. При цьому, на всіх ступенях БРГ підтримується сталість НЧ, які залежно від їх розмірів під впливом відцентрових сил, конкретної для цього ступеня величини, переміщуються в центральну частину запони, створюючи нафтовий скрутень нафто-продукту, що виділився, не розтрощуючи його і не змішуючи з водою. Для того, щоб сепараційна установка, що заявляється, задовольняла норми, які ставлять до якості очищуваної води, за ступінь тонкого очищення застосовано фільтруюче-коалесцюючий розділяючий блок (ФКРБ). Для створення оптимальних умов роботи технологічної схеми очищення НВВ, до складу сепараційної установки включено циркуляційну місткість, наявність останньої не тільки вирівнює нерівномірність роботи системи "струминний насос - гідроциклон", покращуючи умови всмоктування відцентрового насосу, але й сприяє додатковому очищенню рідини, що обробляється в установці, за рахунок гравітаційного осідання при заборі крізь установлений в ній водозабірний коалесцюючий розділяючий пристрій спірального типу. При цьому, відцентровий насос створює напір і забезпечує подачу НВВ, які достатні для роботи і ФКРБ і струминного насосу вузла попереднього очищення. Така компоновка технологічної схеми очищення НВВ сприяє не тільки виключенню умов диспергування НЧ в робочій запоні циркуляційного насосу, оскільки він забирає з циркуляційної місткості вже попередньо очищену в ступені грубого очищення воду крізь коалесцю-ючий розділювач і тому вміщуючий досить малі за розміром НЧ (великі НЧ вже відокремились раніше), які зберігають сталість і не подрібнюються в гідравлічній частині насосу, але й забезпечують змив з робочих поверхонь ступеня тонкого очищення укрупнених нафтови х частинок. При цьому, пори ФКРБ не забиваються і нафтопродукти не протискуються у чисту воду. В підсумку, заходи, вжиті для недопущення створення умов диспергування відокремлюваного нафтопродукту, що якісно поліпшує роботу установки, і наявність оптимального складу розділяючих пристроїв, тобто використання обгрунтованих ви ще ознак, дозволяє в 1,4-1,6 разів покращити якість очищуваної води порівняно з прототипом. На фігурі показано принципову схему сепараційної установки для очищення нафтовмісних вод. Основними елементами сепараційної установки для очищення нафтовмісних вод є: блок попереднього очищення, що вміщує вузол попереднього очищення і ступінь грубого очищення у вигляді різношвидкісного багатоступінчатого гідроциклону, ступінь тонкого очищення у вигляді фільтруюче-коалесцюючого розділяючого блоку з 6 циркуляційною місткістю і відцентровим насосом, які з'єднують обидва блоки в цілісну установку, здатну виконувати покладені на неї функції і забезпечити досягнення потрібних результатів за якістю очищення води. Вузол попереднього очищення містить збірну місткість 1, в якій розташовано водозабірний пристрій 2, струминний насос 3, з'єднаний з ним прийомний патрубок з клапаном 4. Напірний патрубок з клапаном 5 струминного насосу 3 з'єднаний з входом в БРГ з ступенем грубого очищення, що має вхідні патрубки з клапанами нафтопродукту 7 і очищеної води 8. При цьому патрубок з клапаном 3 сполучено зі збірною місткістю 1, а патрубок з клапаном 8 - з циркуляційною місткістю 9. Ступінь тонкого очищення містить фільтруючекоалесцюючий розділяючий блок 10 з патрубками і клапанами відведення чистої води 11, нафтопродукту 12, циркуляційної води 13, який з'єднано з робочою запоною 14 струминного насосу 15 з водозабірним пристроєм 16, установленим в циркуляційній місткості 9. Циркуляційна місткість 9 являє собою цистерну, споряджену патрубками з клапанами підводу попередньо очищеної води 8 із БРГ 6, подачі попередньо очищеної води в ступінь тонкого очищення 17 насосом 15 за допомогою патрубка з клапаном 18. Установку обладнано також байпасними трубопроводами з клапанами 19 і 20, що забезпечують режим пуску, патрубком з клапаном 21 на збірній місткості 1 для відводу з неї відокремленого нафтопродукту та інші необхідні засоби. Водозабірним пристроєм може бути спіральний коалесцюючий розділювач, що є робочим елементом пристрою для очищення НВВ по а. с. СРСР № 1592282. Циркуляційним насосом може бути, наприклад, гвинтовий насос 2ВВ6 3/161-6, 3/4Б-3. Струминним насосом може бути насос необхідної продуктивності, розрахованим у відповідності з (див.: Мамаев В.Ф. Гидроструйные насосы и установки. - Л.: Машиностроение, Ленинград-ское отд-ние, 1988. - 256 с.). Для ступеня грубого очищення можна використати багатоступінчатий різношвидкісний гідроциклон, наприклад, за заявкою на винахід України № 96083355. Робочим елементом ступеня тонкого очищення може бути доочисна касета з ФС-7 сепаратору СКМ-2 після доопрацювання, зв'язаного з улаштуванням в ній рециркуляційної запони, наприклад, як по заявці на винахід № 97020703 (Україна). Робота сепараційної установки для очищення нафтовмісних вод здійснюється таким чином. Вода, яка забирається із збірної місткості 1 струминним насосом 3, надходить спочатку до водозаборного коалесцюючого пристрою спірального типу 2. Під час руху рідини в його спіральних коалесцюючих каналах відбувається первинне видалення НЧ великої величини за рахунок явища поверхневої коалесценції і гравітації. Далі стр уминний насос подає НВВ на обробку до БРГ 6, де під дією відцентрових сил, оптимальних з точки зору застереження від диспергування, НЧ різноманітної величини видаляються із оброблюваного потоку води на 7 32847 відповідних ступенях, де створені необхідні умови за допомогою зміни швидкісних характеристик потоку. Обводнений нафтопродукт крізь патрубок з клапаном 7 надходить у збірну місткість 1, а попередньо очищена вода крізь патрубок з клапаном 8 надходить до циркуляційної місткості 9. Із циркуляційної місткості 9 крізь водозабірний пристрій 16, де також здійснюється додаткова обробка води на його коалесцюючій поверхні, внаслідок якого ще частина нафтопродуктів видаляється з оброблюваної НВВ, попередньо очищена вода надходить до гідравлічної частини відцентрового насосу 15, яким подається через патрубок з клапаном 18 до фільтруючекоалесцюючого розділювача (ФКР) 10 на остаточне очищення. Вода, що надійшла до ФКР 10, потрапляє в його рециркуляційну запону, де відбувається розділення оброблюваного потоку. Частина води проходить крізь фільтруючекоалесцюючий матеріал і остаточно очищеною відводиться з установки крізь патрубок з клапаном 11, а залишена (більша) частина, забезпечивши змив нафтопродуктів з робочої поверхні ФКБР 10, по трубопроводу з клапаном 13 надходить до робочої запони 14 струминного насосу 3 як його робоче тіло. Так, в даній технологічній схемі 8 очищення НВВ, в усі х її елементах, забезпечується, з одного боку, укрупнення НЧ, що сприяє їх видаленню з оброблюваного потоку, а з іншого боку - виключаються умови, що сприяють диспергуванню НЧ і перешкоджають їх видаленню. Під час запуску установки очищувана НВВ із збірної місткості 1 по трубопроводу з клапаном 20 надходить до всмоктуючої запони відцентрового насосу 15, а потім по трубопроводу з клапаном 19 подається у робочу запону 14 струминного насосу 3, куди за допомогою трубопроводу з клапаном 4 також надходить і очищувана НВВ із збірної місткості 1, яка попередньо пройшла крізь водозабірний пристрій 2. Струминний насос 6 подає воду на обробку в ступінь грубого очищення на БРГ 6, після чого вона скидається до циркуляційної місткості 9. Після досягнення рівня в циркуляційній місткості, достатнього для забезпечення сталої роботи відцентрового насосу 15, клапани 19 і 20 зачиняються, а клапани 17, 18 відчиняються і установка виходить на робочий режим. Ефективність очищення в установці за пропонованою технологічною схемою збільшується у 1,4-1,6 раза порівняно з прототипом. Фіг. ДП «Український інститут промислов ої в ласності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хохлов их, 15, м. Київ , 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90 ТОВ “Міжнародний науков ий коміт ет” вул. Артема, 77, м. Київ , 04050, Україна (044) 216 – 32 – 71