Устройство для непрерывного разделения жидкостей различной плотности

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для непрерывного разделения смеси жидкостей с различной плотностью на фракции и одновременным удалением из нее твердых примесей и может быть использовано в нефтехимической промышленности, при добыче нефти и газа, а также при разделении водно-масляных эмульсий и очистке водоемов от нефтяных продуктов и очистке резервуаров и хранилищ в процессе эксплуатации.

Технической задачей предлагаемого устройства является упрощение конструкции, улучшение качества и повышение производительности при очистке жидкостей с различной плотностью.

Указанная задача достигается тем, что в предложенном устройстве перегородки установлены герметично по отношению к внутренней поверхности крышки только большей стенкой, нижние перегородки расположены между вертикальными стенками верхних перегородок с зазором, при этом горизонтальная стенка верхних перегородок расположена выше торца нижних перегородок и ниже входа в патрубок удаления легкой фракции, автоматический узел контроля и удаления легкой фракции из емкости выполнен в виде подвижного поплавка с контактами для включения и выключения насоса указателем уровня жидкости и расположенным в каждой из отстойных зон емкости, а высота нижних перегородок выполнена различной и уменьшается в сторону сливного патрубка.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить качество очистки, например, воды от нефтепродуктов, упростить сам процесс очистки, расширить область применения и не реагировать на резкое изменение количества поступающей смеси за все время проведения обработки смеси по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для непрерывного разделения смеси жидкостей с различной плотностью на фракции и одновременным удалением из нее твердых примесей и может быть использовано в нефтехимической промышленности, при добыче нефти и газа, а также при разделении водно-масляных эмульсий и очистке водоемов от нефтяных продуктов и очистке резервуаров и хранилищ в процессе эксплуатации.

Известна установка для очистки сточных вод от механических примесей и нефтепродуктов, включающая отстойник с перегородками, отсек для накопления нефтепродукта, патрубки для подачи сточной воды, отвода очищенной воды и нефтепродуктов, регуляторы уровней нефтепродукта и воды, верхние кромки перегородок расположены на одном уровне, при этом последняя перегородка выполнена глухой снизу и образует отсек для очищенной воды, а отсек очищенной нефти образован последней глухой перегородкой снизу, патрубок для подачи сточной воды размещен открытым концом вверх на уровне нижней кромки первой перегородки, а патрубок для отвода очищенной воды расположен в нижней части отстойника перед последней перегородкой и соединен с гидрозатвором и снабжен распылителем(см. патент РФ №2118197 по кл. В01D 17/028 за 1998 г.).

Недостатком данных установок является грубое качество очистки воды от нефтепродуктов из-за перемешивания компонентов при переливе их в соответствующие резервуары, потому что идет постоянное движение в верхней части жидкостей, и поэтому вода находится постоянно в слое

нефтепродуктов, а сами нефтепродукты присутствуют в верхнем слое воды. Кроме того, установка потребляет много энергии на подачу воды на распыление и снижает производительность самой установки в процессе очистки.

Известно устройство для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности, включающее резервуар, со сливным отсеком, последовательно соединенные между собой емкости с установленными в них вертикальными разделительными перегородками, уровневые трубки, регулируемые по высоте и выведенные из нижней части емкостей в сливной отсек, систему подогрева жидкости в резервуаре, при этом устройство дополнительно снабжено переливными карманами с вертикальной боковой прорезью, установленными на вертикальных перегородках, сливными лотками, расположенными над карманами, а сами перегородки установлены с возможностью вертикального перемещения и подпружинены со стороны верхней части резервуара(см. Авторское свидетельство, СССР, №1152610 по кл. В01D 17/02 за 1983 г.).

Недостатком данного вида устройств является сложность конструкции из-за выведения уровневых трубок из сливного отсека, ненадежное и неэффективное разделение жидкостей в процессе эксплуатации. Это происходит потому, что при увеличении подачи смеси в первую емкость, скорость ее увеличивается, а длина пути остается постоянной. В результате уменьшается время нахождения смеси в емкостях вдоль поверхности вертикальной разделительной перегородки, не успевает эффективно разделиться по фракциям и перетекает в следующие емкости. Кроме того, перегородки не имеют герметичности снизу и с боков, что позволяет смеси свободно перетекать в полость емкости за перегородкой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту с предлагаемым является устройство для непрерывного разделения двух жидкостей с различной плотностью на фракции, содержащее емкость с крышкой, соединенные с ним подающую магистраль и сливные патрубки, расположенные на противоположных сторонах емкости, нижние вертикальные перегородки, закрепленные на дне емкости, сливные лотки

для перелива верхнего слоя жидкости в последующую полость за нижние перегородки, крышка резервуара выполнена съемной, на внутренней поверхности которой закреплены верхние сплошные перегородки, соединенные со сливными лотками, между каждой парой нижней и верхней перегородок резервуара расположена газовая магистраль с форсунками, торец которой расположен в зоне между торцами этих перегородок, а между каждыми двумя смежными нижними перегородками имеется указатель уровня жидкости с меньшей плотностью (см. патент РФ на ПМ №55628 по кл. В01D 17/02 за 2006 год).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции из-за введения воздушной магистрали и ее неэффективности в процессе разделения смеси за счет установки множества форсунок внутри емкости и создания дополнительного ускорения смеси непосредственно в отстойной зоне.

Технической задачей предлагаемого устройства является упрощение конструкции, улучшение качества и повышение производительности при очистке жидкостей с различной плотностью.

Указанная техническая задача достигается тем, что в устройстве для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности, включающем емкость, закрытую сверху съемной крышкой, подающую магистраль, сливные патрубки, расположенные на боковых сторонах емкости, внутри емкости попарно установлены с чередованием по длине нижние и верхние вертикальные сплошные перегородки и разделяющие внутреннюю полость емкости на подающую и отстойную зоны, а боковые стенки резервуара выполнены наклонными в сторону сливного патрубка и автоматический узел контроля уровня легкой фракции с патрубками ее удаления из емкости после разделения, верхние сплошные выполнены различными по длине и попарно соединены горизонтальной стенкой, а сами перегородки установлены герметично по отношению к внутренней поверхности крышки только большей стенкой, нижние перегородки расположены между вертикальными стенками верхних перегородок с зазором, при этом горизонтальная стенка верхних перегородок расположена выше торца нижних перегородок и ниже входа в

патрубок удаления легкой фракции, автоматический узел контроля и удаления легкой фракции из емкости выполнен в виде подвижного поплавка с контактами для включения и выключения насоса указателем уровня жидкости и расположенным в каждой из отстойных зон емкости, а высота нижних перегородок выполнена различной и уменьшается в сторону сливного патрубка.

На фиг.1 - изображено сечение предлагаемого устройства.

На фиг.2 - вид А фиг.1 без крышки.

На фиг.3 - Вид Б фиг.1.

На фиг.4 - вид Б фиг.1.

На фиг.5 - вид Б фиг.1.

Как показано на графической части предлагаемое устройство содержит емкость 1 с торцевыми стенками 2 и 3, боковыми стенками 4 и 5 и дном 6. Сверху емкость 1 закрыта крышкой 7. Внутри емкости 1 установлены вертикальные нижние перегородки 8 и верхние перегородки, содержащие большую стенку 9, меньшую стенку 10 и соединенные между собой горизонтальной стенкой 11. На торцевой стенке 2, в верхней ее части, установлена подающая магистраль 12, а на торцевой стенке 3 закреплен сливной патрубок 13, расположенный ниже в вертикальной плоскости по отношению к подающей магистрали 12. На дне 6 емкости закреплены нижние перегородки 14, отсекатели 15 и бункер для сбора твердых включений и песка 16. Торец 17 боковых стенок 4 и 5 выполнен наклонным в сторону торцевой стенки 3. В крышке 7 выполнены сквозные отверстия 18 и 19, в которых с зазором расположены патрубки 20 для принудительного удаления легкой фракции 21 и указатель 22 поплавка 23. Торец 23 патрубка 20 расположен выше горизонтальной стенки 11 верхних перегородок, а верхний торец 24 нижних перегородок 14 расположен под стенкой 11 и является плоскостью 25 раздела тяжелой фракции 26 и легкой фракции 21 смеси 27. Верхний торец 28 отсекателей 15 расположен выше по уровню по отношению к нижнему торцу 29 меньшей стенки 10 верхних перегородок, а сами отсекатели 15 могут быть установлены как наклонно (фиг.3.), V-образно (фиг.4) или зигзагообразно (фиг.5). На дне 6 в зоне

подающей магистрали и последней из отстойных зон выполнены углубления 30 и 31, выполняющие роль отделения твердых включений от смеси.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом Смесь жидкостей 27 подается внутрь емкости 1 из подающей магистрали 12, изменяя при этом направление движения и заполняет пространство между стенкой 2 и первой из нижних перегородок до верхнего торца 24, а затем переливается через этот в первую из отстойных зон. После заполнения первой зоны смесь заполняет все зоны емкости 1 поочередно. Попав в отстойную зону смесь 27 теряет скорость движения и происходит разделение смеси 27 на легкую фракцию 21 и тяжелую фракцию 26. Легкая фракция 21 накапливается выше плоскости раздела 25 и удерживается тяжелой фракцией 26. Легкая фракция по бокам ограничивается боковыми стенками 4 и 5 емкости 1, а по торцам располагается между двумя большими вертикальными стенками 9 верхних перегородок и внутренней поверхностью крышки 7. Тяжелая фракция 26 смеси 27 вместе с оставшейся частью легкой фракции 21 переливается через торец 24 нижней перегородки 8 в следующую отстойную зону и в ней происходит процесс расслоения аналогичным образом как и в предыдущей. После прохода жидкости 26 по последней полости она уже полностью очищенная от легкой фракции 21 удаляется из емкости 1 через сливной патрубок 13. Этот процесс осуществляется непрерывно и в автоматическом режиме. Легкая же фракция 21 смеси 27, накапливаясь в верхней зоне над линией раздела 25, откачивается в отдельную емкость с помощью насоса (не показано). Включение и выключение насоса осуществляется с помощью поплавков 23 и указателя уровня 22. Большая стенка верхних перегородок 9 плотно соприкасается с крышкой 7 и препятствует произвольной утечке и попаданию в тяжелую фракцию после разделения. По мере увеличения количества легкой фракции поплавок 23 вместе с указателем 22, перемещаясь в вертикальной плоскости, производит включение и отключение насоса, который откачивает легкую фракцию 27 из всех емкостей 6 поочередно или же одновременно. Твердые примеси оседают сборнике 30 и 31 в виде песка 16 и по мере накопления удаляются из него одним из известных

способов, например механически. Горизонтальные стенки верхних перегородок выполняют роль контроля нижнего предела легкой фракции 21 и препятствуют произвольному попаданию тяжелой фракции 26 в патрубки 20 при работе насоса. После выделения легкой фракции 21 из смеси 27 оставшаяся тяжелая фракция 26 движется вниз в зазор между отсекателем 15 и малой стенкой 10 верхней перегородки. Затем в заре между нижней перегородкой 8 и малой стенкой 10 она опять изменяет направление движения и движется вверх до горизонтальной стенки 11. После этого поток опять движется вниз и только потом попадает в следующую полость емкости 1. Затем происходит успокоение жидкости, ее расслоение и аналогичным образом подача ее в следующую полость. Пройдя все полости емкости и многократно изменяя направление движения, смесь полностью очищается и через патрубок 13 удаляется из емкости. Все нижние перегородки 8 выполнены различными по высоте с уменьшением в сторону патрубка 13 и обеспечивают постепенное падение уровня жидкости по отношению к предыдущей, что позволяет производить движение жидкости внутри емкости самотеком.

Использование предлагаемого устройства при разделении смесей по фракциям позволяет более интенсивно производить процесс разделения смеси, независимо от количества смеси. Кроме того, само устройство более просто в изготовлении и более мобильно по сравнению с известными конструкциями устройств аналогичного назначения.

Еще одним из преимуществ предлагаемого устройства является то, что движение жидкостей внутри емкости осуществляется без дополнительных устройств, что делает его экономичным в процессе эксплуатации. Наличие съемной крышки позволяет вести визуальный контроль за процессом, контролировать исправность всех узлов и полностью исключить попадание посторонних предметов внутрь устройства, как в процессе работы, так и в нерабочем состоянии.

Разделение смеси по предлагаемому способу не производит постоянное смешивание отделенной легкой фракции с тяжелой фракцией при подаче ее в следующую полость емкости, а накапливается и удерживается в верхней

части отстойной зоны самой же жидкостью с большей плотностью. Поэтому до 90% легкой фракции смеси остается в первой емкости.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить качество очистки, например, воды от нефтепродуктов, снизить время на разделение смеси на фракции с одновременным удалением твердых включений (песка), упростить сам процесс очистки, расширить область применения и не реагировать на резкое изменение количества поступающей смеси за все время проведения обработки смеси по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.

1. Устройство для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности, включающее емкость, закрытую сверху съемной крышкой, подающую магистраль, сливные патрубки, расположенные на боковых сторонах емкости, внутри емкости попарно установлены с чередованием по длине нижние и верхние вертикальные сплошные перегородки и разделяющие внутреннюю полость емкости на подающую и отстойную зоны, а боковые стенки резервуара выполнены наклонными в сторону сливного патрубка и автоматический узел контроля уровня легкой фракции с патрубками ее удаления из емкости после разделения, отличающееся тем, что верхние сплошные перегородки выполнены различными по длине и попарно соединены горизонтальной стенкой, а сами перегородки установлены герметично по отношению к внутренней поверхности крышки только большей из перегородок, нижние перегородки расположены между верхними перегородками с зазором, при этом горизонтальная стенка верхних перегородок расположена выше торца нижних перегородок и ниже входа в патрубок удаления легкой фракции, автоматический узел контроля и удаления легкой фракции из емкости выполнен в виде подвижного поплавка с контактами для включения и выключения насоса указателем уровня жидкости и расположенным в каждой из отстойных зон емкости, а высота нижних перегородок выполнена различной и уменьшается в сторону сливного патрубка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в подающей зоне горизонтальные полки двух смежных между собой верхних перегородок установлены навстречу друг другу, а в последующих отстойных зонах - в одну сторону, преимущественно в сторону подающей магистрали.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхние перегородки выполнены h-образной формы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на дне емкости дополнительно установлены отсекатели параллельно меньшей из верхних перегородок.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в крышке емкости выполнено одно или несколько сквозных отверстий, расположенных между верхними перегородками.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что торец отсекателей расположен выше торца меньшей стенки верхних перегородок.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на дне емкости дополнительно установлены отсекатели непараллельно плоскости меньшей стенки верхних перегородок.