Как работает водомасляный сепаратор? Объяснение гравитации, коалесцирующих пластин и DAF

Металлообрабатывающий завод сбрасывает около 20 кубических метров в час промывочной воды, содержащей около 400 мг/л постороннего масла и смазочно-охлаждающей жидкости. Свободная нефть всплывает на поверхность в течение нескольких минут, если воде дать спокойное место. Эмульгированное масло может часами висеть в одной и той же воде и так и не подняться. Эта разница, а не форма резервуара, определяет, будет ли работать водомасляный сепаратор.

Итак, вот короткая версия: водомасляный сепаратор не фильтрует масло из воды. Он замедляет течение воды, распространяет его достаточно широко и дает плавучести достаточно времени, чтобы поднять капли нефти на поверхность, где их может убрать скиммер. Пластины, перегородки, пузырьки воздуха и химикаты созданы для того, чтобы облегчить эту работу.

Плавучесть, площадь поверхности и время: три рычага разделения

Масло плавает, потому что оно легче воды. Большинство минеральных масел, гидравлических жидкостей и дизельного топлива имеют концентрацию от 0,85 до 0,92 г/см³, а вода при 20 градусах Цельсия близка к 1,00 г/см³. Зазор часто составляет всего 8–15 процентов, поэтому разделение происходит медленно и поэтому геометрия резервуара имеет такое большое значение.

Скорость подъема отдельной капли обычно оценивается с помощью закона Стокса:

v = g (плотность воды - плотность нефти) d ² / 18 вязкость

где d — диаметр капли, а вязкость — вязкость воды. Выделяются две вещи. Поскольку диаметр квадратичен, увеличение размера капли в два раза приводит к тому, что капля поднимается в четыре раза быстрее. Поскольку вязкость находится в знаменателе, нагревание воды имеет тот же эффект, что и увеличение капель. Сепаратор, который игнорирует оба фактора, представляет собой отстойник с более впечатляющим названием.

От входа к выходу: что делает каждая ступень установки

Почти каждый гравитационный сепаратор работает в одной и той же последовательности, будь то заглубленный бетонный сепаратор API на нефтеперерабатывающем заводе или компактный стальной агрегат на полу цеха.

1. Впускной распределитель или перегородка. Он устраняет напор на входящей трубе и равномерно распределяет поток по всей ширине агрегата. Неравномерное распределение является наиболее распространенной причиной короткого замыкания.
2. Песок и твердые частицы выпадают. Песок, окалина и тяжелые твердые частицы оседают в бункере внизу, обычно это V-образный отстойник со сливным клапаном или шнеком.
3. Пакет пластин или коалесцирующая среда. Наклонные пластины сокращают вертикальное расстояние, которое должна пройти капля, с десятков сантиметров до нескольких сантиметров, а также дают маленьким каплям поверхность, на которой они могут сливаться.
4. Масляный слой нарастает. Свободная нефть собирается в виде пленки, которая утолщается примерно до 25–50 мм, прежде чем ее отсасывают скиммерной трубой, ленточным скиммером или регулируемым водосливом.
5. Выходная перегородка или перегородка. Вода забирается из-под слоя масла и уходит через плотину, которая устанавливает уровень воды и, следовательно, глубину слоя масла внутри агрегата.

Порядок имеет значение. Если входная перегородка загрязнена или блок пластин засорен, каждая следующая ступень работает на неправильной воде, а выпускная перегородка просто упускает проблему из виду.

Как быстро на самом деле поднимаются капли нефти?

Цифры делают логику дизайна очевидной. Используя закон Стокса с разницей плотностей 80 кг/м³ в воде при 20 градусах Цельсия, капля размером 150 микрон, классическая основа конструкции гравитационного сепаратора, поднимается со скоростью примерно 1 мм в секунду. Чтобы преодолеть один метр, требуется около 17 минут.

Вот почему гравитационные сепараторы длинные и неглубокие. Держите капли на расстоянии не более 20 см от поверхности, и необходимое время пребывания уменьшится с десятков минут до нескольких. Это также причина существования пакетов пластин: сократите путь подъема, и вы сможете либо уменьшить резервуар, либо улавливать более мелкие капли на той же площади.

Температура — самая дешевая переменная, которую можно изменить

Вязкость воды резко падает по мере нагревания. Оно составляет около 1,79 мПа·с при 0 градусах, 1,00 при 20 градусах и примерно 0,55 при 50 градусах. Поскольку вязкость находится в знаменателе закона Стокса, нагрев потока от 20 до 50 градусов почти удваивает скорость подъема каждой капли в нем без изменения ни одной пластины.

Вот почему масловодяные системы в холодном климате изолируются или обогреваются, и почему один и тот же агрегат часто работает лучше летом, чем зимой. Это также предупреждение. Если установка перейдет на другое моющее или чистящее средство, эмульгированная фракция может резко подскочить, и сепаратор будет выглядеть так, как будто что-то механическое вышло из строя, хотя ничего не произошло.

Сравнение основных маршрутов разделения

Гравитационное разделение является основой очистки нефтеводной нефти, но редко решает все вопросы. Приведенные ниже маршруты чаще всего встречаются перед точкой сброса или этапом повторного использования.

Горизонтальная флотационная машина Адвекционная флотационная машина с растворенным воздухом представляет собой оборудование для разделения твердой и жидкой фаз, обычно используемое в очистных сооружениях. Он может эффективно удалить приостановку ... Посмотреть продукт →

Флотация растворенным воздухом заслуживает более пристального внимания, поскольку она меняет механизм, а не геометрию. Вместо того, чтобы ждать, пока масло поднимется само по себе, микропузырьки прикрепляются к каплям и поднимают их со скоростью, которую не может создать только гравитация. Он удаляет диспергированное и слегка эмульгированное масло, которое проходит прямо через гравитационную установку.

Где подходит дозирование химикатов

Капли масла размером менее 20 микрон ведут себя скорее как растворенные вещества, чем как плавающее масло. Капле размером 20 микрон требуется несколько часов, чтобы подняться на метр, чего не может предложить ни один практический резервуар. Ответ заключается в их выращивании: коагулянт нейтрализует поверхностный заряд капель, а флокулянт объединяет нейтрализованные капли в хлопья, достаточно большие, чтобы их можно было удалить под действием силы тяжести или флотации.

Химия работает только в том случае, если дозировка постоянна. Мощность дозы для нефтесодержащей воды обычно составляет от десятков до нескольких сотен мг/л, а дозирующий насос, дрейф которого составляет 20 процентов, либо тратит полимер впустую, либо пропускает масло к выпускному отверстию. Вот почему комплектные системы дозирования со смесительной камерой и калиброванными насосами входят в стандартную комплектацию. очистка промышленных сточных вод линии, где приток меняется смена за сменой.

Интегрированное дозирующее устройство Машина для обезвоживания шлама винтового пресса Посмотреть продукт →

От чего зависит, соответствует ли подразделение своим цифрам

Два сепаратора, изготовленные по одинаковым чертежам, могут работать по-разному. На практике производительность определяется коротким списком переменных:

• Скорость загрузки поверхности, кубических метров на квадратный метр в час. Поднимите его вверх, и время удержания упадет пропорционально.
• Температура и вязкость входящего потока.
• Распределение капель по размерам: свободное, дисперсное или эмульгированное.
• Турбулентность на входе, которая повторно разрушает уже слившиеся капли.
• Глубина и устойчивость нефтяного слоя. Переснятый слой несет воду, недоснятый выносит с водой нефть.
• Накапливается шлам и песок, которые незаметно уменьшают рабочий объем агрегата.

Только один пункт в этом списке — это механическое свойство сепаратора. Остальное — это свойства потока и способа работы устройства.

Техническое обслуживание и грязь, которую никто не планирует

Водомасляный сепаратор является пассивным устройством, поэтому выходит из строя незаметно. Обычные симптомы предсказуемы:

• Масло в выпускном отверстии: слишком толстый слой масла, слишком длинный интервал снятия пены или слишком низкая переливная перегородка.
• Плохое разделение при расчетном расходе: короткое замыкание, вызванное засоренной входной перегородкой или загрязненным пакетом пластин.
• Стойкий запах и поднимающийся слой осадка: твердые частицы накапливаются в бункере быстрее, чем удаляются.
• Внезапная потеря производительности без каких-либо механических изменений: новое чистящее средство или изменение процесса привели к эмульгированию масла.

Нефть, собранная с поверхности, и шлам, извлеченный со дна, нуждаются в пункте назначения. Нефтесодержащий ил обычно обезвоживается перед утилизацией или совместной переработкой, и именно здесь многие небольшие предприятия терпят неудачу, поскольку нефтесодержащий ил ведет себя совсем иначе, чем муниципальный ил, и забивает обычное обезвоживающее оборудование.

Машина для обезвоживания шлама винтового пресса Спиральный смеситель-обезвоживатель сточных вод может не только обрабатывать осадок высокой концентрации, но также концентрировать и обезвоживать сточные воды низкой концентрации. Применимо... Посмотреть продукт →

Выбор разделителя для вашего потока

Начните со спектра капель, а не со скорости потока. Если поток в основном представляет собой свободное масло из цеха, автомойки или топливного склада, то обычно подойдет пластинчатый гравитационный сепаратор размером от 60 до 100 микрон. Если он перевозит эмульгированное масло, СОЖ или добываемую воду из нефтегазовые операции , сама по себе сила тяжести не достигнет предела сброса, и требуется флотация или химическая стадия.

Затем проверьте практические вопросы: доступную площадь, наличие тепла, как будут обращаться с извлеченным маслом и шламом и кто будет чистить установку. Эти четыре вопроса позволяют предсказать эксплуатационные расходы гораздо более надежно, чем любые цифры в брошюрах по эффективности удаления.

Часто задаваемые вопросы