Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод

Полезная модель может найти применение в нефтехимической и нефтяной промышленности. Сущность полезной модели: исходную сточную воду подают в струйный насос 12, где она предварительно разделяется на воду и нефть благодаря засасываемому через патрубок 15 газу, а затем - через тангенциальный патрубок 5 -в верхнюю входную камеру 3 цилиндроконического корпуса. Здесь закрученная смесь разделяется на воду, отбрасываемую к стенкам корпуса 1 и пену (газ с прилипшими частицами нефти), вытесняемую к центру, и движется вниз до встречи с поперечной перегородкой 2, где происходит торможение окружной и осевой скоростей с образованием зоны повышенного давления, благодаря чему пена меняет направление своего движения на противоположное - вверх к патрубку 6 вывода нефтепродуктов. Ребра 11 на перегородке 2 интенсифицируют возвратное движение пены к патрубку 6. Вода через кольцевой зазор 10 поступает в нижнюю сливную камеру 4, где от нее отделяется песок и удаляется через патрубок 8, а остатки нефти вытесняются в центральную зону камеры 4, куда по вертикальной трубе 17 из бункера 16 поступает адсорбент, который поглощает нефть и удаляется через патрубок 9. Очищенная вода удаляется через патрубок 7.

Полезная модель относится к устройствам для очистки нефтесодержащих сточных вод под действием центробежных сил и может быть использована в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающее цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, сливным и Песковым патрубками, сливную камеру с патрубками отвода нефтепродуктов и осветленной воды (см. а.с. 1304899, кл. В 04 С 9/00, 1981 г.).

Исходную смесь жидкостей подают через тангенциальный патрубок в цилиндроконический корпус, где она закручивается. При этом тяжелая жидкость отбрасывается на периферийную область к стенкам корпуса, а легкая -вытесняется в центральную область. Затем их выводят через соответствующие патрубки.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность разделения из-за того, что на границе центральной области с легкой жидкостью и периферийной - с тяжелой жидкостью происходит обратное перемешивание жидкостей из-за интенсивной турбулентности.

Эффективность разделения особенно мала для жидкостей с малоразличающимися плотностями и для случаев, когда капли одной из жидкостей имеют размер менее 15 мкм.

Частично указанный недостаток устранен в устройстве для очистки нефтесодержащих сточных вод, известном из авторского свидетельства СССР №1643098 кл. В 04 С 9/00, приоритет 18.04.89 г.

В указанном авторском свидетельстве описано устройство, которое включает цилиндроконический корпус, разделенный поперечной перегородкой с центральным отверстием на входную и сливную камеры. В нижней части входной камеры установлен тангенциальный входной патрубок, а в верхней - патрубок вывода механических примесей и патрубок отвода части

нефтепродуктов. Сливная камера снабжена патрубками вывода выделенных нефтепродуктов, очищенной воды. Входная камера содержит адсорбент и примыкающий к сливному патрубку перфорированный конус для вывода адсорбента с нефтепродуктами. Установка снабжена струйным насосом, нагнетательный патрубок которого соединен с тангенциальным входным патрубком, патрубок подвода активной среды подключен к линии подачи сточной воды, а патрубок подачи пассивной среды соединен с патрубком вывода нефтепродуктов и адсорбента.

Сточная вода через активное сопло струйного насоса и тангенциальный входной патрубок поступает во входную камеру цилиндроконического корпуса и приобретает вращательное движение. Тяжелая жидкость под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам корпуса, а легкая - частично всплывает вверх и отводится через патрубок вывода нефтепродуктов. Другая часть легкой жидкости вытесняется к центру и через центральное отверстие перегородки поступает с адсорбентом в сливную камеру, где происходит дальнейшее разделение жидкостей частично в поле центробежных сил, а частично - за счет коагуляции капель нефтепродуктов на твердых поверхностях гранул адсорбента. Из сливной камеры отделившиеся нефтепродукты и осветленная вода выводятся через соответствующие патрубки. Гранулы адсорбента через пассивное сопло струйного насоса и его напорный патрубок поступают снова в цилиндроконический корпус, (т.е. в известном устройстве циркулирует одно и то же их количество), и в области разделения жидкостей периодически происходят сменяющие друг друга процессы адсорбции и десорбции нефти.

Это приводит к снижению эффективности разделения - из-за наличия в области разделения жидкостей в сливной камере зоны с повышенной концентрацией нефти, контактирующей с очищенной водой и загрязняющей ее.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности разделения нефти и воды, позволяет разделять жидкости с близкими плотностями, но разной смачиваемостью, обладает малыми гидравлическими потерями.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, которое, как и наиболее близкое к нему известное, содержит цилиндроконический корпус, разделенный поперечной перегородкой с центральным отверстием на верхнюю входную камеру с тангенциальным входным патрубком и патрубком вывода нефтепродуктов в верхней части и нижнюю сливную камеру с патрубками вывода очищенной воды, песка и адсорбента с остатками нефтепродуктов; струйный насос, нагнетательный патрубок которого соединен с тангенциальным входным патрубком, а патрубок подвода активной среды - с линией подачи сточной воды.

В отличие от известного, в предлагаемом устройстве патрубок подвода пассивной среды струйного насоса подключен к линии подачи газа; тангенциальный входной патрубок установлен в верхней части входной камеры, патрубок вывода нефтепродуктов установлен соосно с цилиндроконическим корпусом и так, что его нижний конец выступает внутрь корпуса, срез расположен ниже тангенциального патрубка, а поперечная перегородка между камерами установлена с кольцевым зазором к цилиндроконическому корпусу.

Благодаря этому исходная нефтесодержащая сточная вода (смесь жидкостей) насыщается газом за счет эжектирования его из линии подачи газа. На выходе из струйного насоса образуется высоконапорная смесь исходной жидкости и газа - пена. Несмачиваемые частицы нефти из поступающей в струйный насос сточной воды прилипают (адсорбируются) к пузырькам газа, и таким образом еще до входа в тангенциальный патрубок происходит разделение сточной воды на воду и нефть. Дальнейшая очистка воды производится в два этапа.

На первом, предварительном этапе, который осуществляется в верхней входной камере в поле центробежных сил, происходит отделение основной части нефти вместе с пузырьками газа и ее отведение через патрубок вывода нефтепродуктов;

на втором, завершающем этапе, который осуществляется в нижней сливной камере, сохраняется закрутка потока предварительно очищенной воды.

В центральную область этого потока непрерывно подается гранулированный твердый или газообразный адсорбент, который поглощает остатки нефти и удаляется за пределы зоны очистки воды.

Расположение тангенциального входного патрубка в верхней части входной камеры и кольцевой зазор между перегородкой и цилиндроконическим корпусом обеспечивают движение очищаемой воды без изменения осевого направления, что приводит к минимальным гидравлическим потерям.

Указанное расположение нижнего среза патрубка вывода нефтепродуктов необходимо для уменьшения попадания воды в отводимые вместе с пузырьками газа нефтепродукты.

Кроме того, на поверхности поперечной перегородки со стороны входной камеры закреплены радиальные ребра.

Это обеспечивает более полное торможение окружной составляющей скорости у смеси нефтепродуктов с пузырьками газа (пены) и, как следствие, повышает давление около центра перегородки во входной камере, что интенсифицирует возвратное движение пены к патрубку вывода нефтепродуктов.

Новым является также и то, что над цилиндроконическим корпусом установлен бункер для адсорбента, к днищу которого прикреплена вертикальная труба, размещенная соосно с зазором внутри патрубка вывода нефтепродуктов и входной камеры, при этом нижний срез вертикальной трубы доходит до поперечной перегородки, закреплен в ее центральном отверстии и служит для поступления адсорбента из бункера в сливную камеру.

Это обеспечивает поступление адсорбента только в сливную камеру, в которой происходит завершающий этап очистки воды от остатков нефтепродуктов (доочистка), что уменьшает необходимый расход адсорбента и улучшает очистку.

Кроме того, перегородка выполнена в виде решетки, которая одновременно является крышкой патрона с адсорбентом, установленного коаксиально с кольцевым зазором в сливной камере и снабженого центральным каналом.

Применение периодически сменяемого патрона с адсорбентом вместо непрерывного потока адсорбента целесообразно при малом количестве удаляемых нефтепродуктов, т.к. упрощается конструкция.

На фиг.1 представлен общий вид устройства с непрерывным потоком адсорбента - для больших расходов удаляемых нефтепродуктов.

На фиг.2 - общий вид устройства с периодически сменяемым патроном с адсорбентом - для малых расходов удаляемых нефтепродуктов.

Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод содержит цилиндроконический корпус 1 с горизонтальной перегородкой 2, которая разделяет корпус на верхнюю входную камеру 3 и нижнюю сливную камеру 4.

Входная камера 3 снабжена тангенциальным входным патрубком 5, который установлен в верхней части камеры, патрубком 6 вывода нефтепродуктов, который установлен на верхней торцевой стенке корпуса соосно с ним. Нижний конец патрубка 6 выступает внутрь корпуса, а его срез расположен ниже тангенциального патрубка 5.

Сливная камера 4 имеет патрубок 7 вывода очищенной воды, патрубок 8 для вывода песка и расположенный в нижней части патрубка 9 вывода адсорбента с остатками нефти.

Горизонтальная перегородка 2 имеет центральное отверстие, установлена с кольцевым зазором 10 к корпусу 1 и снабжена радиальными ребрами 11 со стороны входной камеры 3.

Устройство включает струйный насос 12, нагнетательный патрубок 13 которого соединен с тангенциальным входным патрубком 5, патрубок 14 подвода активной среды - с линией подачи сточной воды, а патрубок 15 подвода пассивной среды подключен к линии подачи газа и снабжен краном для регулирования коэффициента эжекции.

В зависимости от расхода удаляемых нефтепродуктов предлагается два варианта загрузки устройства адсорбентом.

В первом варианте, показанном на фиг.1. над цилиндроконическим корпусом 1 установлен бункер 16 для адсорбента. К днищу бункера 16

прикреплена вертикальная труба 17, размещенная соосно с зазором внутри патрубка 6 вывода нефтепродуктов и по оси входной камеры 3.

Нижний срез трубы 17 закреплен в центральном отверстии перегородки 2. Вертикальная труба 17 служит для поступления адсорбента из бункера 16 в сливную камеру 4.

Во втором варианте, показанном на фиг.2, перегородка 2 выполнена в виде решетки, которая одновременно является крышкой патрона 18 с адсорбентом установленного коаксиально с зазором в сливной камере 4 и снабженного центральным каналом 19.

Работает устройство следующим образом.

Исходная сточная вода под напором поступает через патрубок 14 в сопло струйного насоса 12 и засасывает из патрубка 15 газ. На выходе из насоса образуется высоконапорная смесь сточной воды и газа в виде пены. Несмачиваемые частицы нефти из сточной воды прилипают (адсорбируются) к пузырькам газа, т.е. уже до входа в тангенциальный патрубок 5 происходит разделение исходной сточной воды на воду и нефть.

Затем смесь, состоящая из воды и пузырьков газа с прилипшими к ним частицами нефти, поступает через патрубок 5 во входную камеру 3 и закручивается. Под действием центробежных сил вода отбрасывается к стенкам корпуса 1, а пузырьки газа с нефтью вытесняются к центру и, закручиваясь, движутся в осевом направлении вниз до встречи с перегородкой 2, где происходит частичное торможение окружной составляющей скорости и полное торможение осевой составляющей скорости потока. Вследствие этого над перегородкой 2 образуется зона повышенного давления, под действием которого пена меняет направление движения на противоположное, т.е. движется вверх к патрубку 6 вывода нефтепродуктов. Ребра 11 служат для более полного торможения окружной составляющей скорости пены и, как следствие, для большего повышения давления около центра перегородки 2 и интенсификации возвратного движения пены к патрубку 6.

Таким образом, осуществляется предварительный этап отделения от воды основной части нефти во входной камере и ее удаление из устройства. А закрученный поток предварительно очищенный воды поступает через кольцевой зазор 10 в сливную камеру 4, где от нее отделяется более тяжелая фаза - песок и удаляется через патрубок 8.

Остатки нефти вытесняются в центральную зону сливной камеры 4, куда через вертикальную трубу 17 из бункера 16 поступают твердые частицы адсорбента, которые поглощают остатки нефти и удаляются через патрубок 9.

Очищенная вода отводится через патрубок 7. И т.о. осуществляется второй, завершающий этап отделения и удаления нефти.

Если в предлагаемом устройстве для очистки нефтесодержащих сточных вод в сливной камере 4 установлен патрон 18с адсорбентом, то завершающий этап отделения и удаления нефти происходит следующим образом: Закрученный поток предварительно очищенной воды поступает через кольцевой зазор 10 в сливную камеру 4, где от нее отделяется более тяжелая фаза - песок и удаляется через патрубок 8.

Остатки нефти вытесняются центробежными силами к боковой поверхности патрона 18, где они частично поглощаются, а частично проходят между гранулами адсорбента в центральный канал 19, из которого через центральное отверстие перегородки 2 поступают в обратный поток во входной камере и удаляются через патрубок 6. Благодаря тому, что перегородка 2 выполнена в виде решетки обеспечивается массообмен на торцевой поверхности патрона 18.

1. Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащее цилиндроконический корпус, разделенный поперечной перегородкой с центральным отверстием на верхнюю входную камеру с тангенциальным входным патрубком и патрубком вывода нефтепродуктов в верхней части и нижнюю сливную камеру с патрубками вывода очищенной воды, песка и адсорбента с остатками нефтепродуктов, струйный насос, нагнетательный патрубок которого соединен с тангенциальным входным патрубком, а патрубок подвода активной среды - с линией подачи сточной воды, отличающееся тем, что патрубок подвода пассивной среды струйного насоса подключен к линии подачи газа, тангенциальный входной патрубок установлен в верхней части входной камеры, патрубок вывода нефтепродуктов установлен соосно с цилиндроконическим корпусом и так, что его нижний конец выступает внутрь корпуса, срез расположен ниже тангенциального патрубка, а поперечная перегородка установлена с кольцевым зазором к цилиндроконическому корпусу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на поперечной перегородке со стороны входной камеры закреплены радиальные ребра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над цилиндроконическим корпусом установлен бункер для адсорбента, к днищу которого прикреплена вертикальная труба, размещенная соосно с зазором внутри патрубка вывода нефтепродуктов и входной камеры, при этом нижний срез вертикальной трубы доходит до поперечной перегородки, закреплен в ее центральном отверстии и служит для поступления адсорбента из бункера в сливную камеру.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечная перегородка выполнена в виде решетки, которая одновременно является крышкой патрона с адсорбентом, установленного коаксиально с кольцевым зазором в сливной камере и снабженного центральным каналом.