Сепаратор для разделения водонефтяных эмульсий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7 ИСАНИЕ ЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ ОМ ДЛЯ РАЗДЕЛЕН включающий да водонефтя еленных водыкоалесцирующии в роторе, центрическую камеру с дном, снабородкой и имеферии, о т л ито, с целью ч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССР У 700162, кл. В 01 Э 17/02, 1978.Авторское свидетельство СССР У 990258, кл. В 01 Ю 17/02, 1982.(54)(57) 1, СЕПАРАТОР ВОДОНЕфТЯНЦХ ЭИУЛЬСИЙ корпус, патрубки подв эмульсии и отвода разд нефтепродуктов, ротор материал, размещенный ральную трубу и цилин в нижней части ротор женным кольцевой пере ющим отверстия на пер ч а ю щ и й с я тем,снижения обводненности отделенных нефтепродуктов, а также создания условий для периодической регенерации коалесцирующего материала, он снабжен радиальными лопатками, установленными в роторе и разделяющими его объем на отдельные камеры, заполненные коалесцирующим материалом в пределах 60-957. объема, а коалесцирующий материал выполнен из гранул с плотностью, большей плотности воды, и гранул с плотностью, меньшей плотности воды, но большей плотности нефтепродуктов.2. Сепаратор по п. 1, о т л и -а ю щ и й с я тем, что гранулы с Я плотностью, большей плотности воды, вмлолиеии иа олеофильиого матеРиала, (/) а гранулы с плотностью, меньшей плот- аваев ности воды, но большей плотности нефтепродуктов, выполнены из гидрофиль- а ного материала50 1 1230Изобретение относится к разделениюнесмешивающихся жидкостей различнойплотности и может быть использованов сепараторах для разделения водонефтяных и нефтеводяных эмульсий соУ 5держащих воду и нефтепродукты в различных концентрациях.Цель изобретения - снижение обводненности отделенных нефтепродуктов, атакже создание условий для пе рриодической регенерации коалесцирующего материала.На фиг. 1 представлен сепаратор,общий вид; на фиг, 2 и 3 - сечениеА-А на фиг, 1 на различных стадияхработы сепаратора.Сепаратор (фиг. 1) состоит из корпуса 1, патрубка 2 подвода водонефтяной эмульсии и патрубков 3 и 4 отвода разделенных воды и нефтепродуктовсоответственно, ротора, установленного в корпусе 1 на подшипниках 5 и 6.Ротор включает в себя верхнюю крышку7 с .центральной трубой 8, обечайку 9,нижнюю крышку 10 с центральным от- .верстием 11. В нижней части ротораразмещена цилиндрическая камера 12,образованная кольцевой перегородкой13, перфорированной крышкой 14 идном 15. Дно 15 снабжено отверстиями16 на периФерии. Верхняя крышкаобразует с центральной трубой 8 кольцевую полость 17, ограниченную снизуперфорированной перегородкой 18, анижняя крышка 10 образует с дном 15полость 19. В роторе установлены ра-диальные лопасти 20, делящие егообъем на камеры 21 (фиг. 2), заполненные коалесцирующим материалом,состоящим из гранул 22 с .плотностью, Фбольшей плотности воды, и гранул 23 40 с плотностью, меньшей плотности воды, но большей плотности нефтепродуктов.Сепаратор работает следующим об" разом.43При вращающемся роторе водонефтяная эмульсия подается через патрубок подвода 2кольцевую полость 17 и перфорированную перегородку 18 в объем, заполненный гранулами 22 и 23. Гранулы 22 располагаются цилиндрическим кольцом вдоль стенки обечайки 9, образуя с гранулами 23, которые располагаются цилиндрическим кольцом вдоль центральной трубы 8, цилиндрическую кольцевую полость 1 Б" (фиг. 2). Наиболее крупные частицы нефтепродуктами, содержащиеся в эмуль 620 1-сии, под действием центробежной силы сразу скапливаются вверхней части ротора у центральной трубы 8 и обра" зуют канал "В" (фнг. 3), вытесняя гранулы 23, и под действием приложенного на входе в сепаратор давления движутся сверху вниз. Вода, содержащаяся в нефтепродуктах в виде дисперсной фазы, коалесцирует на поверхности гранул 23, обладающих гидрофильнцми свойствами, и под действием центробежной силы движется в радиальном направлении к обечайке 9. Мелкодиспергированные продукты вместе с водой уносятся в объем ротора, заполненный гранулами 22, где под действием значительно возросшей центробежной силы вступают в контакт с гранулами и коалесцируют, так как гранулы 22 обладают олеофильными свойствами. Укрупненные нефтепродукты движутся в центральной трубе 8, вблизи которой вытесняют гранулы 23.Таким образом, нефтепродукты, скоалесцировавшиеся на поверхности гранул 22, и нефтепродукты, освободившиеся от воды в верхней части ротора, движутся вдоль центральной трубы 8, постепенно вытесняя гранулы 23 и увеличивая сечение канала "В", величина которого определяется концентрацией нефтепродуктов в исходной водонефтяной эмульсии и изменяется с изменением этой концентрации. Далее нефтепродукты попадают через перфорированнуюФкрышку 14 в цилиндрическую камеру 12, откуда через центральную трубу 8 патрубком отвода 4 выводятся из устройства. Вода, очищенная от нефтепродуктов в объеме гранул 22, а также скоалесцировавшаяся на поверхности гранул 23, под действием приложенногона входе в сепаратор давления движется сверху вниз, а под действием центробежной силы - к обечайке 9. Затем вода через отверстия 16, полость 19 и центральное отверстие 11 устройством отвода 3 выводится из сепаратора. Радиальные лопатки при этом предотвращают скольжение гранулированнцх материалов относительно ротора, возникающее вследствие большого различия инерционных сил, действующих на материал ротора и расположенных на различных радиусах вращения гранул и наиболее сильно проявляющихся в период разгона и остановки ротора,Механические примеси, всегда присутствующие в водонефтяной эмульсии,попадают вместе с ней в объем ротора, заполненный гранулами 22 и 23, и под действием центробежной силы оседают преимущественно в пристеночном объемеобечайки 9. Затем постепенно механические примеси начинают оседать в межгранулярном объеме гранул 22. Это приводит к снижению пропускной способности в результате роста гидравлического сопротивления а также к . 1 О ухудшению степени очистки воды в результате увеличения скорости течения в межгранулярныхканалах.Когда начинает расти гидравлическое сопротивление сепаратора либо увеличивается нефтесодержанне в очищенной воде, выполняют регенерацию коалесцирующегоматериала без выгрузки егоиз сепаратора, например, следующим образом.Через устройство отвода 4 нефтепродуктов и центральную трубу 8 в объем ротора, заполненный гранулированными материалами 22 и 23, подается водяной пар, а через устройство подвода 2 водонефтяной эмульсии, кольцевую полость 17 в этот же объем ротора подается промывочная вода. Ротор при этом неподвижен. Водяной пар и промывочная вода в гранулированных материалах 22 и 23 смешиваются и все ЗО вместе циркулируют в объеме ротора, Во время циркуляции происходит конденсация пузырьков водяного пара, что приводит к нагреву промывочной воды и образованию большого количест-З 5 ва центров гидравлических микроударов. Нагрев промывочной воды способствует снижению вязкости смолистых и парафинистых отложений на гранулах, что облегчает отмывку. Большое коли чество центров гидравлическихмикро- ударов приводит к воздействию ударных волн на гранулы 22 и 23, столкновению их друг с другом и перемешиванию.Гранулы 22 и 23 пытаются рассло иться ввиду того, что одни имеют плотность, большую плотности воды, а другие - плотность, меньшую плотности воды. При этом гранулы 22 пытаются утонуть, а гранулы 23 всплыть.о Этому препятствуют пузырьки водяного пара, барботирующие противоточно в промывочной воде и стимулирующие возникновение циркуляции тороидального типа с направлением вдоль централь- Ы ной трубы 8 вверх вдоль обечайки ротора 9 вниз в камерах 21, образованных радиальными лопатками 20. Циркчляция сопровождается локальными вихреобразованиями вследствие конденсации пузырьков пара и попыток грохнул 22 и 23 расслоиться, что приводит к столкновению и трению гранул друг о друга, а также о стенки радиальных лопаток 20В результате этого загрязнения отмываются и переходят в промывочную воду.Не прекращая подачи промывочной воды и водяного пара,роторусообщают вращательное движение. Загрязнения,находящиеся в промывочной воде, собираются на поверхности центральной трубы 8 и стенке обечайки 9, причем на поверхности центральной трубы 8 собираются загрязнения с плотностью, меньшей плотности воды, а на стенке обечайки 9 - загрязнения с плотностью, большей плотности воды.Ротору прекращают сообщать вращательное движение, и, не прекращая по" дачи промывочной воды и водяного пара, нисходящим потоком промывочной воды через полость 19, центральное отверстие 11 загрязнения,преимущественно сплотностью, большей плотности воды, устройством отвода 3 выводятся из сепаратора.Затем 1 промывочную воду начинают подавать через устройство отвода 3 очищенной воды, центральное отверстие 11 в объем ротора, заполненный грану- лами 22 и 23. В тот же объем продолжают подавать водяной пар через устройство отвода 4 разделенных нефтепродуктов и центральную трубу 8. Далее процесс идет аналогично описанному, но загрязнения, преимущественно с плотностью, меньшей плотности воды, отводятся из сепаратора восходящим потоком промывочной воды через кольцевую полость 17 и устройство подво- . да 2 водонефтяной эмульсии.Наиболее эффективно регенерация происходит при заполнении ротора гра. нулированным материалом на 60-953, При концентрации нефтепродуктов в исходной эмульсии близкой или превышающей концентрацию обращения эмульсии (т.е. превращение водонефтяной эмульсии в нефтеводяную) целесообразно заполнять гранулированным материалом не менее оОХ объема ротора, При меньшей степени заполнения гранулированным материалом ротора наблюдается снижение степени очистки воды, что недопустимо. Кроме того, уменьша1230620 12 ется фактор воздействия гранул другна друга, что снижает эффективностьрегенерации. При малой концентрациинефтепродуктов, особенно мелкодиспергированных, в исходной эмульсии меньшей концентрации обращения эмульсии(что обычно составляет менее 25%)Целесообразно заполнять ротор гранулированным материалом полнее - до 957обЪема ротора. При большей степенизаполнения ротора гранулированным ма-териалом увеличивается сопротивлениеротора по нефтепродуктам, так как,впроцессе разделения эмульсии они скапливаются вдоль центральной трубы и вынуждены проходить сквозь слой гранулированного материала. Кроме того, начинает резко уменьшаться фактор циркуляции пароводяной смеси совместно с гранулированным материалом.При степени заполнения ротора грану- лами на 1003 фактор циркуляции сво О дится к нулю, Таким образом, степеньзаполнения ротора гранулированным ма- териалом на 60-953 является оптимальной как для разделения эмульсии, как и для осуществления регене рации.Составитель Л. ЭпштейнТехред М.Ходанич Корректо едактор К. Вол р ц аказ 247 ПодписноССР 8 Тираж 6 бЗ ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., 5 ектная,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,