Способ очистки воды

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДО ОТ ЖИДКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ, заключающийся в том, что водонефтяную эмульсию пропускают через гранулированный коалесцирукщий наполнитель и одновременно обрабатывают неоднородным электрическим полем, отличающийс . я тем, что, с целью повышения эффективности отделения мелкодисперсной фазы нефтепродуктов, эмульсию пропускают со скоростью 6 .10 1 ,5 м/с через наполнитель с размером гранул 2-6 мм и обрабатывают электрическим полем постоянного тока при величине рабочего напряжения 100-150 В, градиенте напояженности электрического поля 100-3000 кВ/м

(19) (П) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3328407/23-26 (22) 03.08.81 (46) 07.01.84. Бкл. 9 1 (72) В. В. Абрамская, В. М. Хапаев и A. Ф. Чернявакий (71) Севастопольский приборостроительный институт (53) 628.337(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 337708, кл. 0 01 Б 27/22, 1971.

2. Патент Великобритании В 1155784, кл. В 03 С 5/00, 1969. (54)(57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ OT ЖИДКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ, заключающийся

3(51} В 03 С 5 00 В 01 р 35/06 в том, что водонефтяную эмульсию пропускают через гранулированный коалесцирукщий наполнитель и одновременно обрабатывают неоднородным электрическим полем, о т л н ч а ю щ и йс: я тем, что, с целью повышения эффективности отделения мелкодисперсной фазы нефтепродуктов, эмульсию пропускают со скоростью 6 10

1,5 10 м/с через наполнитель с размером гранул 2-6 ьм н обрабатывают электрическим полем постоянного тока при величине рабочего напряжения

100-150 В, градиенте нагояженности электрического поля 100-3000 KB/ì .

1065027

Изобретение относится к оиистке воды от жидких нефтепродуктов, образуюших с водой стойкие эмульсии и может быть использовано как в транспортных, в частности, судовых, так и в ста„ нарн установках. 5

Известен способ разделения неоднородной жидкости, который осуществляется в градиентном высоковольтном поле. цилиндрического электрического конденсатора (1) . !О

Недостатком этого способа является преимущественное отделение крупнодисперсной фазы, в то время как мел- кодисперсная фаза (1-5 мкм) удаляется неэффективно. 15

Наиболее близким к предлагаемому является способ для удаления воды из нефтепродуктов, при котором разделение эмульсий производят в градиентном высоковольтном электрическом 2О поле в объеме гранулированного коалесцирукицего наполнителя j2) .

Недостатком известного способа является использование высоковольтного (1-60 кВ) электрического поля, 25 что делает невозможным применение

pro для разделения эмульсий с водной дисперсионной средой, обдадающей высокой электропроводностью.

Кроме того, применение высоковольтного градиентного электрополя обуславливает более высокие скорости движения крупных частиц фазь1 {диаметром более 10 мкм) и, следовательно, их преимущественное удаление. В то же время мелкодисперсная фракция, обладающая меньшей подвижностью, удаляется неэффективно.

Цель изобретения — повышение эффективности отделения мелкодисперсной фазь1 нефтепродуктов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки воды от жидких нефтепродуктов, заключающему ся в том, что водонефтяную эмульсик пропускают через гранулированный коалесцирующий наполнитель и одновременно обрабатывают неоднородным электрическим полем, эмульсию пропускают со скоростьк б »10 - 1,5 х х 10 м/с через наполнитель с размером гранул 2-6 мм и обрабатывают электрическим полем постоянного тока при величине рабочего напряжения

100-150 В, градиенте напряженности 55 электрического поля 100-3000 кВ/м .

На чертеже изображено устройство, с помощью которого реализуется данный способ. устройство -одержит внутренний 60 электрод 1, гранулированный наполнитель 2, наружный цилиндрический электрод 3, источник постоянного то.ка 4 @ гравитационный отстойник 5.

Оно содержит также вход б эмульсии, 1 выход 7 очищенной воды и выход 8 отделенного нефтепродукта.

Способ осуществляют следующим образом.

Водонефтяную эмульсию подают в объеме гранулированного наполнителя

2 со скоростью б 10 м/с в направлевии снизу вверх. через вход б. Рабочее напряжение в кольцевом межэлектродном пространстве, создаваемое коаксиальными цилиндрическими электродами 1 и 3, подключенными к источнику постоянного тока 4, составляет 150 В. При этом конструкция электродов "коаксиальные цилиндры" позволяет создать величину градиента напряженности 100-3000 кВ/м

Такой режим обработки эмульсии обеспечивает превышение сил электростатических над пондеромоторными и, как следствие, более ускоренное движение мелких частиц дисперсной фазы

{1-5 мкм) по сравнению с более крупными. В результате этого отделение мелкодисгерсной фазы осуществляется более эффективно по сравнению с крупнодисперсной . Частицы нефтепродукта несущие отрицательный индуктивный заряд, перемещаются к центральному электроду 1, имеющему положительный потенциал . При движении частиц фазы в поровом объеме гранулированного наполнителя 2 происходит коалесценция и укрупнение частиц нефтепродуктов на поверхности гранул. Когда гравитацйонные силы укрупнившихся частиц превысят силы сцепления, частицы отрываются, всплывают и затем удаляются из воды каким-либо известным способом, например с помощью гравитационного отстойника 5.

Применение гранул размером менее

2 мм вызывает значительное возраста-, ние гидравлического сопротивления гранулированного наполнителя вследствие уменьшения проходного сечения, а отделившиеся нефтепродукты постепенно заполняют поровый объем..наполнителя, что приводит к прекращению движения эмульсии и, соответственно, процесса очистки» Засыпка гранул размером более б мм способствует турбулизации потока разделяемой эмуль сии, так как при укаэанных скоростях движения нефтесодержащей воды возникают круговые конвективные токи жидкости, приводящие к допблнительному эмульгированию неФтепродуктов, что существенно снижает качество очистки.

Кроме того, применение гранул, размеры которых выходят за укаэанные пределы, приводит к изменению электрических характеристик межэлектродного пространства из-эа поляризации диэлектрического коалесцирукщего материала гранул и, в частности, недо1065027 пустимому изменению градиента напряженности электрополя.

Увеличение напряжения электрического поля свыае 150 В приводит к усилению нежелательных приэлектродных процессов, а именно, обильному газообразованию, в результате которЬго вокруг электродов образуется "водородная шуба", снижающая потенциал электрода и препятствующая протеканию электрического тока. Стрыв пу- 10 зырьков газа, образующихся в процессе электролиза воды, приводит к насыщению ими порового объема гранулированного наполнителя, что увеличивает его гидравлическое сопротив- 15 ление и нарушает процесс очистки.

Дальнейшее повыаение напряжения вью

150 В может привести к.электрическому пробою дисперсионной среды, обладающей высокой удельной электропроводностью. Применение слабого электрополя напряженностью менее 100 В, имеющего градиент напряженности менее 100 кВ/м, вызывает резкое снижение влияния электрических сил иа. 25 процесс очистки в связи с преоблада-, ющим,воздействием броуновских сид, не влияющих на разделение обрабатываемой эмульсии .

Использование электрополя с градиентом напряженности более 3000 кВ/и

:приводит к опережающему росту диполо форетической силы по сравнению с электрофоретической. При этом эффект сепарации мелкодисперсной фазы исчезает.

Параметры

Нижний Оптимальные Верхний предел значения предел

dasMep гранул, мм

Напряжение электрополя

150

100

130

Градиент напряженности, кВ/м 100

3000

1900

6 10

05 10 4 1,5 1О-4

Концентрация нефтепродуктов ° на выходе, ч/мли- 25-30 2-4

30- 4 0

82

Скорость потока Ъмульсии< м/с

Содержание мелкодисперсных частиц (5 мкм) Скорость потока эмульсии не долж- на быть меньше. 6 ° 10 м/с, так как приводит к образованию застойных зон, существенно замедляет вынос укрупнившихся капель нефтепродуктов из рабочего объема установки, способствует заполнению каналов наполнителя нефтепродуктами, что приводит к прекращению процесса очистки. При скорости движения эмульсии более

1;5.10 "м/с происходит турбулизация потока, а вихревой характер движения вызывает вторичное эмульгнрование нефтепродуктов, резко ухудшавчцее эффект отделения мелкодисперной фазы.

В таблице приведены примеры осущеетвления данного способа очистки воды от нефтепродуктов при граничных и оптимальных значениях указанных параметров °

Экспериментальные данные, приведенные в таблице, получены при использовании в качестве нефтепродуктов смеси дизельного топлива с моторным маслом в соотношении 3:1 ° Содержание мелкодисперсных частиц определяется по результатам дисперсионного анализа, проведенного оптическим методом с использованием микрофотоустановки "Микрофот" . Входная концентрация нефтепродуктов 500 ч/млн.

Таким образом, предложенный режим обработки эмульсии позволяет обесие чить эффективное удаление мелкодис .: персной фазы и тем самым повысить

;глубину очистки нефтесодержащих вод по сравнению с известными способами °

1065027

Тираж 536 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

12.3036, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10957/8

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л, Бузмакова

РЕдаКтср T. ВЕСЕЛОВа ТЕХРЕДМ. ГЕРГЕЛЬ КОРРЕКТОР H. MycKa