Установка для регенерации сорбентов
Изобретение относится к установкам для регенерации сорбентов, преимущественно вспененных эластичных полимеров открытоячеистой структуры, заключенных в жесткие проволочные каркасы, используемых для поглощения нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, и позволяет повысить эффективность и экономичность регенерации сорбентов за счет их многократного использования. Установка включает аппарат, внутри которого размещены фильтрующие элементы, заполненные сорбентом из вспененного эластичного полимера открытоячеистой структуры, заключенные в жесткие металлические каркасы. После насыщения нефтью и нефтепродуктами их собирают на поверхности воды и загружают в фильтрующие центрифуги, где отфуговывают части нефти с водой, затем загружают в аппарат, где удаляют из вспененных эластичных полимеров нефть и нефтепродукты экстракцией органическим растворителем, подаваемым под слой полимеров вместе с горячей циркуляцией водой. Растворенные в растворителе нефть и нефтепродукты всплывают и отводятся сверху, затем разделяются перегонкой на нефтепродукты и растворитель, остатки растворителя в виде паров с парами воды отводятся и конденсируются, в результате осуществляется утилизация нефти и нефтепродуктов, регенерация растворителя для многократного использования и регенерируются вспененные эластичные полимеры для многократного использования. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к установкам по регенерации сорбентов, преимущественно вспененных эластичных полимеров открытоячеистой структуры, заключенных в жесткие проволочные каркасы, используемых для поглощения нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. Цель изобретения повышение эффективности и экономичности регенерации сорбентов за счет их многократного использования. На фиг. 1 схематически представлена установка для регенерации сорбентов; на фиг. 2 цилиндрический корпус, продольный разрез; на фиг. 3 размер А-А на фиг. 2; на фиг. 4 размер Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6 разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7 разрез Д-Д на фиг. 2. Установка для регенерации сорбентов состоит из сорбционного аппарата, включающего вертикальный цилиндрический корпус 1 с опорной перфорированной решеткой 2 с перфорациями в виде арочных прорезей 3 выпуклостью вверх, расположенными по концентрическим окружностям с тангенциально направленными осями, патрубок 4 для ввода растворителя, подсоединенный к концентрическим и перфорированным трубам 5 с перфорациями в виде круглых отверстий 6, расположенным под решеткой 2, патрубок 7 для ввода горячей циркулирующей воды, подсоединенный к концентрическим и перфорированным трубам 8 с перфорациями в виде круглых отверстий 9, расположенными под концентрическими перфорированными трубами 5, расположенная в верхней части корпуса 1 двухстворчатая сетка 10 на двух диаметральных поворотных осях 11, выведенных через сальниковые уплотнения наружу, патрубок 12 для отбора воды на подогрев и циркуляцию, расположенный выше уровня сетки 10 и ниже зоны расслаивания растворителя с нефтью и воды, патрубок 13 в верхней части корпуса для слива смеси растворителя с нефтью, расположенный выше зоны расслаивания и соединенный трубой 14 с задвижкой 15 со сборником 16 и насосом 17 для откачивания смеси растворителя с нефтью на разделение методом перегонки или ректификации с целью утилизации нефти и регенерации растворителя. Циркуляционный насос 18 и подогреватель 19 предназначены для отбора воды с верхней зоны выше слоя сорбента, подогрева отобранной воды до температуры кипения воды в смеси с растворителем, растворяющим нефть и нерастворимым с водой, и ввода подогретой воды через патрубок 7 в перфорированные трубы 5. Патрубок 20 в крышке корпуса 1 предназначен для отвода смеси паров растворителя и воды в конденсатор 21, откуда конденсат в виде смеси воды и растворителя сливается в разделитель (флорентину) 22, откуда после разделения расслаиванием воды насосом 23 подается в сборник оборотной воды 24, откуда насосом 25 подается в систему циркулирующей подогретой воды, а растворитель насосом 26 подается в сборник растворителя 27, откуда насосом 28 подается через патрубок 4 и перфорированные трубы 5 под решетку 2. В верхней части крышки корпуса 1 расположен люк 29 с откидной крышкой 30 для загрузки по желобу 31 сорбента из вспененных эластичных полимеров, заключенного в жесткие каркасы в виде патронов 32. Над уровнем желоба 31 установлена фильтрующая центрифуга 33 для отделения от сорбента нефти с водой, слива в сборнике 34 нефти с водой и откачивания насосом 35 на отделения в отстойнике, для очистки воды от нефти и нефти от воды в использовании по назначению. В корпусе 1 на уровне ниже сетки 10 вмонтирована перфорированная труба 36 с патрубком 37 для подачи сжатого воздуха через задвижку 38 воздуходувкой 39 при гидравлической выгрузке сорбента в виде патронов 32. Рядом с корпусом 1 установлена труба 40 с поворотным верхним хоботом 41 и открытым расширителем 42, нижним перфорированным лотком 43 для стока патронов 32 и воронкой 44 под перфорированным лотком 43 для стока воды в сборник 45 и подачи насосом 46 в корпус 1 при гидравлической выгрузке сорбента 32 после регенерации. Хобот 41 трубы 40 подсоединяется к люку 29 при открытой откидной крышке 30. В нижней части корпуса 1 выше уровня решетки 2 имеется люк 47 с откидной крышкой 48 для осмотра, ремонта и ревизии. В нижней части корпуса 1 ниже уровня перфорированных труб 8 установлена перфорированная труба 49 с патрубком 50 и задвижной 51 для ввода перегретого водяного пара. Для слива жидкости из корпуса 1 служит патрубок 52 в нижней крышке корпуса 1. Транспортер 53 установлен над фильтрующей центрифугой и служит для загрузки сорбента в виде патронов 32. Установка для регенерации сорбентов из вспененных эластичных полимеров, заключенных в жесткие каркасы в виде патронов, работает следующим образом. Сорбент из вспененных эластичных полимеров в виде патронов 32 подается транспортером 53 в фильтрующую центрифугу 33, где отделяется часть нефти с водой, которая стекает в сборник 34, откуда подается насосом 35 на отделение в отстойнике для очистки воды от нефти и нефти от воды, использования нефти по назначению и воды в системе циркулирующей воды при регенерации сорбента. После фильтрации опрокидыванием центрифуги 33 патроны 32 выгружаются по желобу 31 через открытый люк 29 в корпус 1. После полной загрузки до уровня сетки 10 поворотом осей 11 сетки 10 устанавливаются в горизонтальное положение и фиксируются поворотные оси 11 снаружи. После загрузки сорбента герметично закрываются крышки люков 29 и 47, и все задвижки линий, включая задвижки 15, 38. Включением насосов 25 и 46 заполняется корпус 1 циркуляционной водой до уровня выше патрубка 12 и включается в работу циркуляционный насос 18 и подогреватель циркуляционной воды 19. В результате, в нижнюю зону корпуса 1 через патрубок 7 в концентрические трубы 8 с перфорациями в виде круглых отверстий 9 равномерно по поперечному сечению корпуса 1 поступает циркулирующая горячая вода и после достижения заданной температуры циркулирующей воды, равной температуре кипения несмешивающих жидкости воды им растворителя, при данном давлении в корпусе 1 включается насос 28 для подачи растворителя через патрубок 4 в перфорированные концентрические трубы 5 с перфорациями в виде круглых отверстий 6, что обеспечивает равномерное распределение растворителя по поперечному сечению корпуса 1. Смесь горячей воды и растворителя частично испаряется и смесь горячей воды, растворителя и их паров проходит через арочные прорези 3 в решетке 2 с тангенциально направленными осями, что обеспечивает закручивание потока и его турбулизацию, взаимодействие с вспененным эластичным полимером в виде патроном 32 и растворение содержащихся в их порах и на поверхности нефти и нефтепродуктов, которые всплывают на поверхность воды и стекают через патрубок 13 в сборник 16, откуда насосом 17 откачиваются на разделение методом перегонки ил ректификации с получением утилизированных нефти и нефтепродуктов для использования при регенерации сорбентов. В результате кипения смеси из взаимно нерастворимых воды и растворителя нефти и нефтепродуктов из опор вспененных полимеров эффективно экстрагируются нефть и нефтепродукты и всплывают на поверхность воды. Смесь паров и воды отводится через патрубок 20 в конденсатор 21, где конденсируются, и конденсат стекает в отделитель (флорентину) 22, где разделяется на воду и растворитель. Вода насосом 23 подается в сборник 24, откуда насосом 25 подается в систему циркулирующей горячей воды, а растворитель насосом 26 подается в сборник 27, из которого по мере потребности насосом 28 подается через патрубок 4 в перфорированные концентрические трубы 5 для регенерации сорбента. Как вода, содержащая растворитель, так и растворитель, содержащий воду, используются многократно по циклу в установке по безотходной технологии. Циркуляция горячей воды с отбором ее в верхней зоне над слоем сорбента в виде патронов 32 и подачей после подогрева до температуры в нижней зоне под слоем сорбента ниже зоны ввода растворителя обеспечивает высокоэффективный процесс экстракции нефти и нефтепродуктов из адсорбента растворителем при минимальных энергетических затрата, необходимых на подогрев системы и воды и на частичное испарение воды и растворителя, что намного меньше энергетических затрат при использовании чистого растворителя. После завершения регенерации сорбента, фиксируемого по отсутствию нефти и нефтепродуктов в сливе через патрубок 13, прекращают рекуркуляцию воды насосом 18 и подачу растворителя насосом 28, закрывают задвижку 15 на патрубке 13 и задвижки на линиях подачи растворителя и циркулирующей воды, сливают всю воду из корпуса 1 через патрубок 52 в сборник горячей циркулирующей воды с надежной теплоизоляцией для сохранения тепла в следующем цикле регенерации сорбента и через патрубок 50 открытием задвижки 51 подают перегретый водяной пар в перфорированную трубу 49 и пропаривают сорбент для отгонки остатков растворителя, причем окончание пропарки фиксируется отсутствием растворителя в стекающем конденсате из конденсатора 21. После окончания пропарных сорбента закрывают задвижку 51 и прекращают подачу перегретого водяного пара, подают в корпус 1 насосом 46 чистую воду до полного заполнения корпуса, открывают откидную крышку 30 верхнего люка 29 и подсоединяют к люку 29 хобот 41 трубы 40, поднимают сетки 10 в вертикальное положение с помощью поворотных осей и заполняют до верха корпус 1 водой, в которой сорбент в виде патронов 32 всплывает, а после периодической подачи сжатого воздуха по патрубку 37 в перфорированную трубу 36 открытием задвижки 38 и пуском воздуходувки 39 всплывающие патроны 32 выносятся образовавшейся эмульсией в хобот 41 с расширителем 42, через который отводится воздух, патроны 32 с водой стекают вниз по трубе 40 патроны 32 сползают по перфорированному лотку 43 и грузятся на транспорт для дальнейшего многократного использования, а вода стекает через перфорации лотка 43 в воронку 44 и в сборник чистой воды 45, откуда насосом 46 подается в корпус 1 для гидравлической выгрузки сорбента. После завершения выгрузки сорбента из корпуса 1 отсоединяется хобот 41 от люка 29, чистая вода через патрубок 52 сливается в сборник чистой воды, и установка готовится к очередному циклу регенерации сорбента, начинающегося с загрузки сорбента в виде патронов 32 в корпусе 1 через люк 29 после центрифугирования или без него, если вода из сорбента стекла после продолжительной транспортировки и хранения. Как видно, предлагаемая установка работает по полностью безотходной технологии с полной утилизацией нефти и нефтепродуктов, поглощенных сорбентом в виде патронов 32 с поверхности воды в местах аварийного разлива нейти и нефтепродуктов, с полной регенерацией сорбента для возможности его дальнейшего многократного использования, с полной регенерацией растворителя для дальнейшего многократного использования при регенерации сорбентов с низким удельным расходом растворителя за счет циркуляции горячей воды. Установка обеспечивает многократное использование сорбента в виде патронов, транспортируемых к месту сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности, вылавливаемых с поверхности воды и доставляемых к месту их регенерации (патроны с сорбентом обладают плавучестью неорганическое время). Сорбенты в виде патронов представляют собой инвентарный материал, могут быть изготовлены современными методами с высокой степенью автоматизации и роботизации из отходов алюминиевой или стальной проволоки и из отходов вспененного эластичного пенополиуретана марки ППУ-101, стойкого к растворителям нефти и в условиях регенерации при температурах до 130oC. Таким образом, сбор нефти и нефтепродуктов с поверхности воды предлагается проводить по безотходной технологии с многократным использованием сорбента и растворителя при регенерации сорбента, с утилизацией нефти и нефтепродуктов по схеме максимального энергосбережения и экономии материалов. Техническое преимущество предлагаемой установки для регенерации сорбентов по сравнению с прототипом заключается в повышении эффективности и экономичности регенерации сорбентов за счет интенсификации тепломассообмена при высоких скоростях циркулирующей горячей воды с кипящим растворителем и экстракции нефти и нефтепродуктов за счет конвективного переноса массы, так как в свободном объеме между сорбентом в виде каркасов (патронов) достигаются более высокие линейные скорости воды по сравнению с прототипом при плотной укладке сорбента. Повышение экономичности достигается за счет многократного использования сорбента в виде патронов для поглощения нефти и нефтепродуктов с поверхности воды по сравнению с прототипом, в котором при плотной укладке сорбента только для очистки сточных и балластных вод от нефти и нефтепродуктов, может использоваться применительно к очистке поверхности воды от нефти и нефтепродуктов как одноразовый сорбент в виде вспененных эластичных полимеров.
Формула изобретения
1. Установка для регенерации сорбентов при очистке нефти и нефтепродуктов, включающая цилиндрический сорбционный аппарат, состоящий из корпуса, внутри которого размещены фильтрующие элементы, заполненные сорбентом из вспененного полимерного материала, например эластичного пенополиуретана, уложенные на перфорированную распределительную плиту с перфорациями в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, расположенных по концентрическим окружностям с тангенциально направленными осями, распределительную камеру для подачи воды и камеру для отвода воды, расположенные в нижней и верхней частях корпуса соответственно патрубки для подачи растворителя и пара, расположенные в нижней части корпуса, при этом патрубок для подачи растворителя расположен выше уровня патрубка для ввода пара, патрубок для слива раствора растворителя с нефтью, расположенный в верхней части корпуса, конденсатор для конденсации паров воды и растворителя, разделитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности регенерации сорбентов за счет их многократного использования, фильтрующие элементы выполнены в виде патронов в жестких каркасах, аппарат снабжен двумя поворотными сетками с диаметральными параллельными осями, расположенными ниже уровня патрубка для отвода воды в верхней части корпуса, патрубком с перфорированной трубой для подачи сжатого воздуха, расположенным ниже уровня поворотных сеток, патрубком для отвода пара, расположенным в верхней части корпуса, верхним люком для загрузки сорбента и гидравлической выгрузки сорбента, нижним люком, расположенным выше распределительной плиты, для выгрузки сорбента, а установка снабжена подогревателем циркулирующей воды, циркуляционным центробежным насосом для подачи воды в нижнюю часть корпуса, при этом разделитель снабжен насосами для возврата воды в систему циркуляции подогретой воды и растворителя. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена фильтрующей центрифугой для отделения нефти с водой из сорбента перед загрузкой через верхний люк в корпус на регенерацию. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена воздуходувкой, соединенной с патрубком для подачи сжатого газа воздуха. 4. Установка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что она снабжена подсоединенной к верхнему люку трубой, изогнутой отводом вниз и связанной с атмосферой.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
