Способ разделения потока воды, имеющей сложные загрязнения, по видам загрязнения и устройство для его осуществления



Способ разделения потока воды, имеющей сложные загрязнения, по видам загрязнения и устройство для его осуществления
Способ разделения потока воды, имеющей сложные загрязнения, по видам загрязнения и устройство для его осуществления
Способ разделения потока воды, имеющей сложные загрязнения, по видам загрязнения и устройство для его осуществления
Способ разделения потока воды, имеющей сложные загрязнения, по видам загрязнения и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2457011:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "НЕФТЕХИМ" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и касается способа разделения потока воды, имеющей сложные загрязнения, по видам загрязнения и устройства для его осуществления. Используют эффект отстаивания жидкости в тонком слое в условиях ламинарного потока. Тонкие слои формируют с помощью гофрированных пластин, уложенных гофра в гофру с фиксированным расстоянием между ними. Пластины помещают в наклонно расположенный корпус, закрытый сверху крышкой, а снизу фланцем. Гофры пластин располагают вдоль корпуса. Обрабатываемая вода подается сверху. В процессе отстаивания тяжелые частицы концентрируются у нижней гофры нижней пластины. Легкие частицы всплывают, концентрируются у нижней стороны верхней гофры верхней пластины. Далее изменяют конфигурацию потока воды. Получают систему изолированных вертикальных каналов, каждый из которых имеет только один вид загрязнений. Изобретение позволяет облегчить и ускорить очистку подтоварной воды, разделив ее по видам загрязнений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и призвано облегчить и ускорить очистку подтоварной воды, разделив ее по видам загрязнений.

Известно, что очистка воды от примесей проводится различным способом и зависит от вида загрязнений. Так от твердовзвешенных частиц (частицы грунта, песок и т.д.) вода может быть сравнительно легко очищена с помощью фильтра. Загрязнения воды нефтяными или масляными включениями могут быть удалены либо с помощью отстоя, что требует не только значительного времени, но и больших материальных затрат для сооружения отстойников, либо использованием явления коалесценции, что существенно сокращает не только время очистки, но и материальные затраты.

Если же вода загрязнена как твердовзвешенными частицами, так и нефтяными включениями, то в этом случае ни фильтры, ни коалесценция не работают, поскольку на отфильтрованный слой твердовзвешенных частиц налипают включения нефти или масла, что делает фильтр неработоспособным, а в случае коалесценции поверхность пластин, на которых задерживается нефть, покрывается твердовзвешенными частицами, что лишает нефтяную пленку на коалесцирующей поверхности подвижности, тем самым исключает коалесцирующую поверхность из работы. Для очистки воды с такими загрязнениями иногда используются гидроциклоны, например, по патенту на изобретение №2297267, однако использование подобных устройств требует, во-первых, больших энергозатрат, поскольку для работы гидроциклонов необходимо большое давление обрабатываемой воды (порядка 40 кг/см2), а, во-вторых, сама система не обеспечивает достаточную степень очистки.

Предлагаемый способ позволяет разделить поток воды, имеющей сложные загрязнения, т.е. имеющей как тяжелые твердовзвешенные частицы, так и легкие нефтяные или масляные загрязнения, на два потока, один из которых будет содержать только тяжелые частицы, а другой - легкие нефтяные или масляные загрязнения, при этом практически никаких энергозатрат не требуется. Это позволит существенно облегчить и ускорить дальнейшую очистку воды.

Предлагаемый способ использует эффект отстоя жидкости в тонком слое, что в десятки и даже в сотни раз ускоряет процесс очистки жидкости. Так, если считать скорость осаждения частиц постоянной, то время очистки жидкости будет зависеть от высоты слоя жидкости. Следовательно, для сравнения скорости очистки жидкости в первом приближении достаточно сравнить высоту слоя жидкости, в которой происходит процесс осаждения. В нашем случае высота слоя жидкости составляет около 10 мм, в то время как в существующих отстойниках она достигает 4…6 и более метров. В случае, когда вода загрязнена одним каким-либо видом загрязнения, то при применении предлагаемого устройства один из потоков будет содержать очищенную воду.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими графическими изображениями:

фиг.1 - общий вид предлагаемого устройства,

фиг.2 - разрез корпуса по A-A,

фиг.3 - показаны в увеличенном масштабе поперечный разрез элементов пластин, а также схема разделения примесей между гофрированными пластинами и установка дистанционирующих планок.

Фиг.4 - сечение B-B корпуса в зоне установки сборников.

Предлагаемый способ разделения потока воды по видам загрязнения основан на использовании явления отстаивания воды в тонком слое в условиях ламинарного потока. Причем тонкие слои формируют с помощью гофрированных пластин, уложенных гофра в гофру с фиксированным расстоянием между ними. Пластины помещают в наклонно расположенный корытообразный корпус, закрытый сверху крышкой, а с нижнего торца фланцем. Верхний торец корпуса является приемной воронкой для обрабатываемой воды. При этом гофры пластин располагают вдоль корпуса, и вода, протекая между пластинами сверху вниз вдоль гофр, отстаивается. В процессе отстаивания тяжелые частицы опускаются вниз и, соприкасаясь с наклонной поверхностью гофры нижней пластины, скатываются вниз, концентрируясь у вершины нижней гофры нижней пластины. Легкие частицы при отстаивании всплывают и, соприкасаясь с нижней поверхностью гофры верхней пластины, поднимаются вверх, концентрируясь у нижней стороны вершины верхней гофры верхней пластины - (см. фиг.3). Поскольку образование монолитных нефтяной или масляной пленки нежелательно, поверхность пластины делают олеофобной. Концентрация твердовзвешенных частиц над верхней поверхностью нижней гофры возрастает по мере приближения к самой нижней точке гофры и удлинения пути, пройденного потоком. Выбранная скорость движения воды, а также угол наклона корпуса не позволяют создавать неподвижные отложения осадка на пластинах, который в виде сгущенной и рыхлой кашицы продолжает движение вместе с водой. После завершения процесса отстаивания примесей на пластинах изменяют конфигурацию потока таким образом, чтобы все зоны нижних гофр пластин, находящихся в одной вертикальной плоскости, объединились в один изолированный вертикальный канал, а зоны верхних гофр пластин, также находящихся в одной вертикальной плоскости, - в другой изолированный вертикальный канал. Общее количество таких вертикальных каналов будет соответствовать сумме верхних и нижних гофр на пластине. Таким образом, получаем вместо множества горизонтальных тонкослойных изогнутых гофрами потоков, каждый из которых несет как твердовзвешенные тяжелые примеси, так и легкие нефтяные или масляные включения, систему изолированных вертикальных каналов, каждый из которых имеет только один вид загрязнений - каналы, объединяющие зоны нижних гофр, несут тяжелые загрязнения, а каналы, объединяющие зоны верхних гофр, - легкие нефтяные и масляные включения. Для объединения всех каналов с одинаковым составом воды используют два сборника, которые устанавливают: на крышке корпуса - для воды с легкими примесями и на днище корпуса - для воды с тяжелыми примесями, в которые вода поступает через соответствующие продольные прорези либо в крышке, либо в днище корпуса. Вода из сборников поступает в отдельные трубопроводы для дальнейшей очистки. При этом важно, чтобы давление в обоих трубопроводах автоматически поддерживалось одинаковым, чтобы избежать перетекания воды из одних каналов в другие в зоне изменения конфигурации потока. В частности, это могут быть обычные переливные трубы с одинаковой высотой перелива.

Устройство для разделения потока воды по видам загрязнения состоит из корпуса 1 с крышкой 2 и торцевого фланца 3. В корпусе 1 размещены пластины 4, имеющие по всей длине гофры. Пластины устанавливаются гофрами друг в друга на всю высоту корпуса 1 на определенном расстоянии друг от друга с помощью узких дистанционирующих планок 5, при этом пространство между днищем корпуса и гофрами нижней пластины, а также между крышкой 2 и гофрами верхней пластины заполнено уплотняющим материалом 6 (например, поролоном), см. фиг.2 и фиг.3. Корпус 1 устанавливается с наклоном, причем верхняя часть корпуса является приемной воронкой, в которую поступает загрязненная вода, предварительно очищенная от твердых включений, размер которых превышает половину расстояния между пластинами 4.

Конструкция узла крепления корпуса 1 позволяет изменять угол наклона корпуса, который выбирается в зависимости от степени и свойств загрязнения обрабатываемой воды и может составлять 30…50°. В зоне, где процесс отстаивания примесей на пластинах заканчивается, у нижнего торца набора гофрированных пластин на всю высоту корпуса от днища до крышки устанавливаются тонкие вертикальные стенки 7 параллельно оси корпуса с расстоянием между ними, равным половине расстояния между вершинами гофр. При этом передние торцы стенок упираются в торцы набора пластин, а задние - в нижний фланец корпуса. Стенки устанавливаются так, чтобы они проходили посередине между верхними и нижними гофрами. Получаем систему изолированных вертикальных каналов, в каждый из которых поступает вода либо с тяжелыми, либо с легкими примесями. В каналы, которые замыкаются на зоны нижних гофр пластин, будет поступать вода, содержащая только тяжелые примеси, а в каналы, замыкающиеся на зоны верхних гофр, будет поступать вода, содержащая только легкие примеси. Для объединения всех однотипных потоков в один используются сборники 9 и 10, которые устанавливаются на крышке 2 и днище корпуса 1. При этом вода, содержащая легкие примеси, направляется в сборник 10, а вода, содержащая тяжелые примеси, - в сборник 9. В местах подвода каналов к сборникам предусмотрены соответствующие продольные отверстия 16 - в крышке 2 и 17 - в днище корпуса 1. Оба сборника соединены трубопроводами с переливными трубами 12 и 13, имеющими в верхней части устройство для регулирования уровня воды 14, причем уровень перелива воды в обеих трубах должен быть одинаковым и несколько ниже уровня воды в приемной воронке корпуса 1. Трубопроводы, соединяющие сборники 9 и 10 с переливными трубами 12 и 13, могут быть дополнительно снабжены отстойными камерами 11 и 15 для задержания наиболее крупных конгломератов твердовзвешенных частиц и улавливания образовавшихся в процессе отстаивания крупных глобул нефти или масла.

Работа устройства для разделения потока воды происходит следующим образом.

Исходная вода, поступающая в приемную воронку, попадает в пространство между гофрированными пластинами. Скорость прохождения воды между пластинами регулируется с помощью устройства 14 для регулирования уровня воды в переливных трубах 12 и 13 по отношению к уровню воды в приемной воронке корпуса. Режим течения воды (самотеком) между пластинами должен быть ламинарным. В этом случае движение жидкости не влияет на скорость осаждения взвеси. В зависимости от характера осадков твердовзвешенных частиц выбирается угол наклона аппарата, а также скорость движения воды такой, чтобы осаждающийся осадок не задерживался на поверхности пластин, а переносился в виде рыхлой кашицы вместе с водой в сборник 9. Длина гофр L (см. фиг.1) принимается такой, чтобы за время прохождения воды вдоль пластин полностью завершился процесс разделения примесей (см. фиг.3) на тяжелые твердовзвешенные частицы, которые скапливаются на верхней поверхности нижней гофры, и нефтяные и масляные примеси, концентрирующиеся у нижней поверхности верхней гофры. При этом для нормальной работы устройства необходима такая степень отстоя, при которой осадок от центра концентрации - вершин гофр - располагается меньше, чем на половину ширины гофры пластины 4 (см. фиг.3). После завершения процесса отстоя примесей на пластинах ламинарный поток воды, поступающий из пакета гофрированных пластин, разделяется установленными тонкими вертикальными стенками без заметной турбулизации потока, что сохраняет состав набегающего потока воды неизменным. Поэтому в каналы, замыкающие зоны нижних гофр пластин, поступает вода, содержащая только тяжелые примеси, а в каналы, замыкающие зоны верхних гофр, поступает вода, содержащая только легкие примеси. Наличие в системе автоматического регулирования гидравлического давления в обоих потоках (наличие переливных труб с одинаковым уровнем перелива) исключает перетекание воды из одних каналов в другие в зоне изменения конфигурации потоков. Далее вода из каналов с тяжелыми примесями направляется через продольные прорези 17 в днище корпуса в сборник 9, установленный снизу на корпусе 1, а вода из каналов с легкими примесями направляется через продольные прорези 16 в крышке 2 в сборник 10, установленный сверху в нижней части крышки корпуса. Из сборников 9 и 10 вода по трубопроводам подается на соответствующие переливные трубы 12 и 13, а затем на дальнейшую очистку. В трубопроводах, соединяющих сборники с переливными трубами, могут быть установлены отстойники 11 и 15, откуда периодически производится сброс уже отстоявшихся примесей, что облегчает дальнейшую очистку воды. Таким образом, достигается качественное разделение потока воды по видам загрязнения.

1. Способ разделения потока воды, имеющей загрязнения как тяжелыми твердовзвешенными частицами, так и легкими нефтяными или масляными включениями, на два потока, один из которых будет содержать только тяжелые твердовзвешенные частицы, а другой легкие нефтяные или масляные включения, заключающийся в том, что загрязненную воду пропускают через набор тонких гофрированных пластин, уложенных в корпусе устройства гофра в гофру с фиксированным расстоянием друг от друга, отличающийся тем, что гофры располагают вдоль длины корпуса, а сам корпус устанавливают наклонно, при этом верхняя часть корпуса является приемной воронкой, а обрабатываемую воду направляют сверху вниз вдоль гофр, наклонные пластины которых разделяют осевшие в тонком слое воды между пластинами примеси на тяжелые загрязнения, которые скапливаются у нижних вершин гофр, и легкие, скапливающиеся у верхних вершин гофр, причем после завершения процесса осаждения примесей на пластинах изменяют конфигурацию потока воды таким образом, чтобы все зоны нижних гофр пластин, находящихся в одной вертикальной плоскости, объединились в изолированный вертикальный канал, а зоны верхних гофр пластин, также находящихся в одной вертикальной плоскости, - в другой изолированный вертикальный канал, при этом каналы, объединяющие зоны нижних гофр, будут содержать воду только с тяжелыми твердовзвешенными частицами, а каналы, объединяющие зоны верхних гофр, будут содержать воду только с легкими включениями; после чего воду из всех каналов с тяжелыми примесями направляют в один сборник и соединяют его с переливной трубой воды с тяжелыми примесями, а воду из всех каналов с легкими примесями направляют в другой сборник и соединяют его с переливной трубой воды с легкими примесями.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее удлиненный корытообразный корпус, в котором размещены тонкостенные пластины, имеющие гофры и уложенные гофра в гофру с фиксированным расстоянием между пластинами на всю высоту корпуса, и закрытое сверху крышкой, отличающееся тем, что гофры пластин ориентированы вдоль корпуса, а сам корпус расположен наклонно, причем нижний торец корпуса закрыт фланцем, а обрабатываемая вода, направляемая вдоль корпуса сверху вниз тонкими слоями между пластинами, отстаивается, причем загрязнения концентрируются у вершин гофр - тяжелые загрязнения у нижних вершин гофр, а легкие - у верхних, при этом в зоне, где процесс отстаивания заканчивается, у нижнего торца набора гофрированных пластин на всю высоту корпуса от днища до крышки устанавливают вертикально тонкие стенки параллельно оси корпуса с расстоянием между ними, равным половине расстояния между вершинами гофр, причем передние торцы стенок упирают в торцы набора пластин посредине между верхними и нижними вершинами гофр, а задние упирают в нижний фланец корпуса, формируя, таким образом, ряд изолированных вертикальных каналов, в каждый из которых поступает вода, содержащая только один вид загрязнений - либо твердовзвешенные частицы в каналах, замыкающихся на нижних гофрах пластин, либо легкие примеси - в каналах, замыкающихся на верхних гофрах, после чего воду из всех каналов с тяжелыми примесями направляют через продольные прорези в днище корпуса в сборник, установленный снизу на корпусе, и соединяют его трубопроводом с переливной трубой воды с тяжелыми примесями, а воду из всех каналов с легкими примесями направляют через продольные прорези в крышке корпуса в другой сборник, установленный на крышке в нижней ее части, и соединяют его трубопроводом с переливной трубой воды с легкими примесями, при этом обе переливные трубы снабжены устройством для регулирования уровня воды, а трубопроводы, соединяющие сборники с переливными трубами, могут быть оснащены отстойными камерами.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что поверхности гофрированных пластин и дистанционирующих планок олеофобны.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пространство между нижней гофрированной пластиной и днищем корпуса, а также между верхней гофрированной пластиной и крышкой корпуса заполнено уплотняющим материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе разделения потока флюида, содержащего газ, легкую жидкость и тяжелую жидкость, и может использоваться для обработки продукции скважин.

Изобретение относится к устройству для разделения многофазных текучих сред и может использоваться в любых отраслях промышленности. .

Изобретение относится к устройствам по разделению двух несмешивающихся жидкостей и может быть применено для очистки сточных вод ливневой канализации от нефтепродуктов.

Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод промышленных предприятий и может быть использовано в топливной промышленности для централизации сбора смеси, для утилизации в качестве основного или резервного топлива на ТЭЦ.

Изобретение относится к устройствам для разделения жировых суспензий, может найти применение в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность разделения суспензий за счет организации зон агрегирования жировых частиц и обеспечения возможности увеличения их концентрации при струйном течении по одной линии тока в емкости для разделения.

Изобретение относится к устройствам для разделения смесей газ-жидкость-жидкость. .

Группа изобретений относится к химической, металлургической и другим областям промышленности, в частности к технологическим процессам, связанным с разделением несмешивающихся жидкостей различной плотности. Способ разделения неустойчивых эмульсий включает процессы гравитационной сепарации с отводом фракций: обогащенной легкими компонентами - вверх, а тяжелыми компонентами - вниз. При этом в сепарационную емкость вводят буферный блок и производят гашение скорости входного потока жидкости, затем распределяют его равномерно по всей ширине сепарационной емкости, при этом вводят тонкослойный отстойник и интенсифицируют процесс разделения на слои - верхний и нижний, соответственно, легких и тяжелых фракций жидкости путем отстаивания в тонком слое. Для оптимизации гидрофобной, например углеводородов, и гидрофильной, например воды, сепарации регулируют положения границы раздела между легкой и тяжелой фракциями жидкости с помощью регулировочного устройства, изменяющего уровень выхода тяжелой фракции жидкости в зависимости от отношения плотностей легкой и тяжелой фракций жидкости. Процесс сепарации производят при значении высоты слоя легкой фракции жидкости в сепараторе, соответствующем интервалу 0,3-0,5 от значения общей высоты сепарационной емкости, а для выгрузки механических примесей дно устройства выполняют либо пирамидальным для удаления механических примесей с помощью насоса, либо на ровное дно устройства устанавливают короба для сбора и удаления механических примесей. Согласно первому варианту устройство для разделения неустойчивых эмульсий включает гравитационный сепаратор, выгрузной узел для удаления разделенных жидкостей из устройства. При этом в сепарационную емкость введена и установлена буферная емкость, в которой выполнено щелевидное отверстие по всей ширине устройства, с возможностью вытекания по ней жидкости, и введен тонкослойный отстойник, который выполнен из одного или нескольких последовательно установленных модулей в виде V- или W-образных набранных пластин. Выгрузной узел содержит подвижное корыто и выполнен регулируемым с возможностью изменения высоты отбора тяжелой фракции жидкости при помощи подвижного корыта или при помощи установки проставок различной высоты, а для выгрузки механических примесей дно устройства выполнено пирамидальным, в котором расположена система форсунок для размыва механических примесей. Согласно второму варианту в сепарационную емкость устройства для разделения неустойчивых эмульсий введена система перегородок, установленных в шахматном порядке и поднятых относительно дна на 150-200 мм, при этом выгрузной узел содержит подвижное корыто и выполнен регулируемым с возможностью изменения высоты отбора тяжелой фракции жидкости при помощи подвижного корыта или при помощи установки проставок различной высоты, а для выгрузки механических примесей дно сепарационной емкости устройства выполнено плоским, по торцам которого расположены люки. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности разделения неустойчивых эмульсий. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 7 ил.

Изобретение относится к области оборудования для нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для разделения продукции нефтяных скважин на нефть и воду. Сепарационная установка содержит колонну с трубопроводами подвода газожидкостной смеси и отвода нефти, воды и газа, при этом колонна выполнена составной из соединенных между собой двух и более секций, каждая из которых содержит прямолинейный участок трубы, трубопроводы подвода газожидкостной смеси и отвода нефти и воды соединены с секциями патрубками подвода газожидкостной смеси и отвода нефти и воды, а выводы патрубков отвода нефти и воды соединены, соответственно, с нефтеотстойными и водоотстойными участками секций. Нижний конец каждой секции заглушен. При этом диаметры секций выполнены равными или неравными, углы наклона секций выполнены равными или неравными. Секции выполнены в виде шурфов. Оси секций расположены перпендикулярно или наклонно к горизонтальной поверхности, длины секций равные или неравные, гидравлические сопротивления патрубков подвода газожидкостной смеси равные или неравные. Патрубки отвода воды расположены внутри секций. Патрубки отвода нефти подсоединены к боковым стенкам секций. Патрубки отвода воды выполнены с возможностью изменения длины. Расстояние между осями секций равное или неравное, оси секций расположены в одной или разных вертикальных плоскостях. Стенки секций контактируют или не контактируют между собой, верхний конец каждой секции заглушен. Техническим результатом является повышение интенсивности процесса сепарации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для кустового сброса и утилизации попутно добываемой воды на нефтяных месторождениях поздней стадии разработки. Технический результат - повышение эффективности кустового сброса и утилизации попутно добываемой воды. По способу замеряют приемистость нагнетательной скважины. Подают продукцию одной или более добывающих скважин в скважину или шурф для предварительного сброса воды. Замеряют количество сырой нефти и газа, а также обводненность сырой нефти, плотность нефти и воды, поступающих в скважину или шурф для предварительного сброса воды. Делят скважинную продукцию на частично обезвоженную нефть, газ и воду. Направляют частично обезвоженную нефть и газ в сборный коллектор. Подают сброшенную воду в нагнетательную скважину. Определяют совместимость сброшенной воды с водой пласта. При совместимости вод нагнетательную скважину оснащают устройством для создания давления воды, достаточного для закачки воды в пласт, выполненного с возможностью изменения подачи и, в том числе, минимальной подачи. Определяют соответствие качества сброшенной воды геологическим условиям пласта. При неудовлетворительном качестве сброшенной воды ее направляют в сборный коллектор. При удовлетворительном качестве сброшенной воды ее направляют в нагнетательную скважину. Замеряют количество поступающей в нагнетательную скважину сброшенной воды. Затем с выбранным постоянным или переменным шагом производят увеличение подачи устройства для создания давления воды. Увеличение подачи воды производят до тех пор, пока качество сброшенной воды удовлетворяет геологическим условиям пласта. При этом, когда из скважины или шурфа для предварительного сброса воды частично обезвоженная сырая нефть с газом поступает в сборный коллектор, то на входе в скважину или шурф повышают давление поступающей скважинной продукции по меньшей мере на величину потерь давления при сепарации, и/или повышают количество сбрасываемой воды, и/или пропускают через скважину или шурф всю скважинную продукцию, проходящую по сборному коллектору. Повышение давления обеспечивают таким образом, что всю частично обезвоженную нефть с газом направляют в сборный коллектор. При этом исключают возможность попадания нефти в трубопровод отвода воды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх