Способ очистки воды

(19) (П) СОЮЗ СОВЕТСКИХсаэвмс 1 ее(нииРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Севастопольский приборостроительный институт(54)(57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖИДКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ, заключающийся ЗСЮ В 03 С 5 00 В 01 р 35/06 в том, что водонефтяную эмульсию пропускают через гранулированный коалесцирукщий наполнитель и одновременнообрабатывают неоднородным электрическим полем, о т л н ч а ю щ и йс:я тем, что, с целью повышенияэективности отделения мелкодисперсной фазы нефтепродуктов, эмульсиюпропускают со скоростью 6 101,5 10 ф м/с через наполнитель сразмером гранул 2-6 ьм н обрабатываютэлектрическим полем постоянного токапри величине рабочего напряжения100-150 В, градиенте нагояженностиэлектрического поля 100-3000 кВ/м.Изобретение относится к оиисткеводы от жидких нефтепродуктов, образующих с водой стойкие эмульсии иможет быть использовано как в транс.портных, в частности, судовых, таки в стаКоварных установках,5Известен способ разделения неоднородной жидкости, который осуществляется в градиентном высоковольтномполе цилиндрического электрическогоконденсатора 1 . 10Недостатком этого способа является преимущественное отделение крупнодисперсной Фазы, в то время как мел"кодисперсная Фаза (1-5 мкм удаляется неэффективно. 15Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ для удаления воды изнефтепродуктов, при котором разделение эмульсий производят в градиентном высоковольтном электрическом 20поле в объеме гранулированного коалесцирующего ваполнителя 2 .Недостатком известного способаявляется использование высоковольтного (1-б 0 кВ) электрического поля, 25что делает невозможным применениеего для разделения эмульсий с водной дисперсионной средой, обдадаю"щей высокой электропроводностью.Кроме того, применение высоковольтного градиентного электрополя обуславливает более высокие скоростидвижения крупных частиц фазь 1 (диаметром более 10 мкм и, следовательно, их преимущественное удаление. Вто же время мелкодисперсвая Фракция,обладающая меньшей подвижностью,удаляется неэффективно,Цель изобретения - повышение эфФективности отделения мелкодисперс"вой Фазь 1 нефтепродуктов. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу очистки воды отжидких нефтепродуктов, заключающемуся в том, что водонефтяную эмульсиюпропускают через гранулированный коалесцирующий наполнитель и одновременно обрабатывают неоднороднымэлектрическим полем, эмульсию пропускают со скоростью б 10- 1,5 х 50х 10 м/с через наполнитель с размером гранул 2-б мм и обрабатываютэлектрическим полем постоянного токапри величине рабочего напряжения100-150 В, градиенте напряженности 55электрического поля 100-3000 кВ/м.На чертеже изображено устройство,с помощью которого реализуется данный способ,устройство содержит внутренний 60электрод 1, гранулированный наполнитель 2, наружный цилиндрическийэлектрод 3, источник постоянного то",ка 4 к гравитационный отстойник 5 .Оно содержит также вход б эмульсии, 1 65 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/мТакой 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 наполвителя 2 происходит коалесценция и укрупнение частиц нефтепродуктов на поверхности гранул. Когда гравитационные 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 указанных скоростях движения вефтесодержащей 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 коалесцирукаего ма" териала гранул и, в частности, недо1065027 Параметры Нижний Оптимальные Верхний предел значения предел размер гранул, мм Напряжение электрополя 150 100 130 Градиент напряженности, кВ/м 100У 3000 1900 б 10 05, 10-4 1 5,1 О 4 Концентрация нефтепродуктовна выходе, ч/мли. 25-30 2-4 ЗО86 82 68 пустимому изменению градиента напряженности электрополя.Увеличение напряжения электрического поля свыае 150 В приводит к усилению нежелательных приэлектродных процессов, а именно, обильному 5 газоо 6 разованию, в результате которЬ- го вокруг электродов образуется "водородная шуба", снижающая потенциал электрода и препятствующая протеканию электрического тока. Стрыв пу зырьков газа, образующихся в процессе электролиза воды, приводит к насыщению ими порового объема гранулированного наполнителя, что увеличивает его гидравлическое сопротив ление и нарушает процесс очистки.Дальнейшее повиаение напряжения вьзае 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, 5 процесс очистки в связи с преоблада-. ющим,воздействием броуновских сид, не влияющих на разделение обрабатываемой эмульсии. Использование электрополя с градиентом напряженности более 3000 кВ/и2 приводит к опережающему росту диполо" форетической силы по сравнению с электрофоретической. При этом эффект сепарации мелкодисперсной фазы исчезает. Скорость потока Ъмульсии,м/с Содержание мелкодисперсныхчастиц (5 мкм) Скорость потока эмульсии не долж- на быть меньше 610 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;510 4 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 параметровЭкспериментальные данные, приведенные в таблице, получены при использовании в качестве нефтепродуктов смеси дизельного топлива с моторным маслом в соотношении 3:1Содержание мелкодисперсных частиц определяется по результатам дисперсионного анализа, проведенного оптическим методом с использованием микрофотоустановки фМикрофот" . Входная концентрация нефтепродуктов 500 ч/млн.Таким образом, предложенный режим обработки эмульсии позволяет обесиечить эффективное удаление мелкодисф персной фазы и тем самым повысить ;глубину очистки нефтесодержащих вод по сравнению с известными способами, д. 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 536 Подп ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и откры ОЗБ, Москва, Ж-ЗБ, Раушская на сноеа СССтий