СЕПАРАТОРИ Трюмних ВОД (СТВ)

Нафтопродукти від води можна відокремлювати шляхом відстою, коалесценції, флотації, коагуляції, сепарації і фільтрації. У суднових установках до останнього часу використовувалися перші три способи.

В відстійних сепараторах поділ нафтопродуктів і води здійснюється за рахунок різниці щільності мас і виникнення підйомної сили у часток нафти, яка зростає при нагріванні суміші до 40 ÷ 50 ° С. Якісне очищення може бути досягнуте при щільності суміші нафтопродуктів до 0, 9 т/м3. Установка вимагає відстійних ємностей великого розміру. І все-таки нафтопродукти, емульговані у воді, шляхом відстою відокремлені бути не можуть. Тому в даний час метод відстоя використовується в сепараторах як ступінь грубої очистки.

Флотаційні сепаратори, засновані на принципах флотації - витяганні бульбашками повітря диспергованих у воді частинок нафти, створені для використання на суднах, що працюють на важких сортах палива з щільністю 0, 985 і вище. В сепараторах СТВ5Ф і СТВ10Ф є блок імпеллера з механічним приводом, призначеним для засмоктування і диспергування повітря. Водонафтоповітряна піна, що утворюється на поверхні, видаляється піноз’емним пристроєм, що також мають механічний привід. Дозуючий устрій вводить в суміш флотреагент в кількості 30 г на тонну. Зливний пристрій служить для видалення очищеної води за борт. За технічними умовам флотаційні сепаратори є доочістним устроєм, використовуваним після не менш ніж 4-годинного відстою. Не дивлячись на ряд позитивних якостей, складність конструкцій і необхідність у флотреагенті привели до того, що сепаратори флотаційного типу не знайшли широкого розповсюдження на суднах.

В сепараторах коалесцуючого типу використовується принцип уловлювання і укрупнення спеціальними матеріалами або пристроями частинок нафти, які при цьому набувають підйомну силу, достатню для спливання на поверхню. Як коалесцюючі матеріали застосовують головним чином поліпропілен і ворсисті синтетичні тканини.

У зв'язку із зростанням вимог до очищення трюмних і баластних вод вживаються заходи щодо підвищення ефективності раніше створених установок. До них відносять: зниження подачі, а, одже, і швидкості руху рідини. Подача може бути зменшена тільки за рахунок зміни насоса, так як перепуск води або дросселювання призводять до дроблення частинок нафти і їх емульгування;

установки фільтраційних приставок тонкої очистки;

застосування насосів об'ємного типу, що дозволяють зменшити емульгування;

підігрів водонефтяной суміші до 40-50 º С в сепараторі або водопідігрівачі і тощо.

В останні роки створені нові високоеффективні сепаратори трюмних вод.

Корпус 4 сепаратора (рис. 158) розділений на верхню камеру грубої очистки і нижню - тонкої очистки. Нафтоводяна суміш надходить в сепаратор через трубопровід 9, розташований щодо корпуса тангенціально. Потрапляючи на відбійну перегородку 16, суміш рівномірно розподіляється по камері. Великі краплі зчіплюються з відбійною перегородкою 16, повзуть вгору по конічній поверхні і, відірвавшись, піднімаються у верхню частину порожнини, що є колектором нафти. Грубо сепарована суміш через центральну частину надходить в камеру тонкої очистки зі зниженою швидкістю. Тут суміш проходить через щілини між нерухомими конічної форми пластинами 15, розташованими під кутом 15 ° до горизонталі. " Дрібні частинки нафти затримуються на нижніх поверхнях пластин, сповзають до їх краю назустріч потоку суміші, тут коалесцірують у великі частинки, які за рахунок збільшеної підйомної сили відриваються від пластин і спливають в колектор. Суміш через отвори в трубі 14 відводиться в трубопровід 13 до фільтру. Механічні частки через малу швидкість суміші осідають на дно.

Нафта з колектора відводиться через клапан 3 з пневматичним керуванням. Повітря до пневмоцілнндру клапана 3 підводиться електромагнітним керуючим клапаном 2, пов'язаним з електронним граничним вимикачем 18. На стержневому електроді вимикача 18 є верхня і нижня точки виключення. У міру збільшення кількості нафти в колекторі прикордонний шар її опускається і при досягненні нижньої точки клапан 2 відкривається. Нафта витісняється через відкритий клапан 3 в зливну цистерну надходить в сепаратор сумішшю, прикордонний шар при цьому піднімається і при достиганні верхньої точки електрода 18 закривається клапан 2. При відкритому клапані 2 запалюється жовта лампа сигналізації, при його закритому - зелена.

Електрод 17 включає сигнал і вимикає сепаратор при переповненні колектора нафтою. На корпусі 4 є три крани 6 відбору проб: два верхніх - збігаються з точками виключення електрода 18. За допомогою цих кранів можна здійснювати ручне управління сепаратором. Якщо при відкритті нижнього пробного крана виходить нафта, це свідчить про порушення роботи автоматики.

Сепаратор забезпечений паропідігрівачами верхньої порожнини 7 і нижній 10. Суміш підігрівається до 50-60 ° С. При нагріванні об’єм нафти збільшується швидше, ніж об’єм води, в результаті чого під’ємна сила частинок нафти зростає. Перед пуском сепаратор заповнюється забортн. водою через клапан 11, тільки після цього включаються підігрівачі.

Повітря, що виділяється у верхній частині сепаратора, утворює амортизуючу подушку, сприймаючу поштовхи від нерівномірної подачі топливоводяної суміші насосом 12. Надмірне повітря видаляється поплавковим клапаном 5.

Найбільший робочий тиск в сепараторі 0, 25 МПа. Запобіжний клапан 8 налаштований на 0, 26 МПа. Пропускна здатність сепараторів «Турбуло TE-i» 1; 2, 5; 5; 10 м3 / год.

Очищена в сепараторі суміш надходить до фільтра, накопичується в фільтраційній камері 21 і проходить всередину фільтруючих вставок 20 глибинної дії з густим гомогенним фільтруючим середовищем. Вставки затримують тверді і напівтверді включення, а також деякою кількістю нафти. Профільтрована середа збирається в колекторі нафти 24, звідки надходить в коалесційні фільтруючі вставки 23 і проходить через них назовні. Вставки 23 складаються з двох фільтруючих каскадів.

Внутрішній каскад затримує залишкові тверді забруднення, а в зовнішньому накопичуються частки нафти і утворюються краплі. Під дією течії краплі проходять через тканину фільтру і спливають в фільтраційній камері 22. Захист фільтра 23 від твердих частинок збільшує термін його дії. Нафта, виділена в фільтрах, збирається в камерах 21 і 22, а також в колекторі нафти 24, звідки спускається вручну через пробні крани 19 через кожні 4-5 тижнів. Манометри 1 служать для контролю чистоти вставок 20.

Сепаратор «Аквамарин» (Голландія) коалесцентний, вакуумного типу. Установка повністю автоматизована.

Циліндричний сталевий корпус 2 (рис. 159) сепаратора складається з двох частин. У верхній частині I горизонтально розташовані дві противотурбулентні предкоагуляторні сітки 11. Вони складаються з концентрично розташованих кілець, виконаних з гофрованих сталевих смуг. Сукупність кілець утворює безліч коротких вертикальних каналів. Сітки гасять коливання потоку, що надходить нафтоводяної суміші і відокремлюють більшу частину нафти, здійснюючи грубу очистку. У верхній частині I є перфорований циліндр 10, який рівномірно розподіляє нафтоводяну суміш по колу, сприяючи її кращою очищенню.

У нижній частині II корпусу 2 розташований коагулятор. Він складається з двох дисків 13 і 16. Дистанційна втулка верхнього диска 17 створює центральний канал для входу суміші з отворами в нижній частині. Диски 13 і 16 з'єднані кільцевими рядами стержнів, на які натягнута ворсиста синтетична тканина, яка утворює кілька концентрично розташованих кільцевих камер 15. Тканина пропускає воду, затримуючи на ворсистій поверхні найдрібніші частинки, які, зливаючись і укрупняючись, відокремлюються від тканини і піднімаються у верхню частину кожної з кільцевих камер 15. Вода надходить у всмоктуючий трубопровід насоса 18 через перфорований циліндр 14. З верхньої сторони до диска 13 прилягає диск-ковзун 12, що має пневматичний привід 1. З допомогою цього приводу диск-ковзуна 12 може бути розгорнутий на 30 ° навколо осі. У дисках 12 і 13 є отвори, які розташовані таким чином, що при розвороті на 30 ° диска-ковзуна збігаються, послідовно відкриваючи зверху кільцеві камери коагулятора.

Між фланцями верхньої частини корпусу 2 і кришки встановлена ​ ​ діафрагма 6 з маслостойкої гуми. До центру діафрагми кріпиться стрижень 8, кінець якого шарнірно з'єднаний з важелем, що приварений до горизонтального валу, встановленому на водонепроникних шарикопідшипниках. На виступаючий з корпусу кінець вала насаджений гравітаційний диск 5 з двома кулачками і противагою. Кулачки впливають на пневматичні перемикачі управління установкою при підйомі діафрагми 6 і повертаються у вихідне положення під дією противаги при опусканні діафрагми. Фіксуючий вентиль Р встановлений в компенсуючій трубі, що з'єднує наддіафрагменну порожнину з нижньою частиною корпусу 2. Вентиль Р відкривається під час циклу поділу нафтоводяної суміші, запобігаючи коливання діафрагми 6. Насос 18 відкачує з сепаратора воду за борт через зливний бак 9 з перемикачем мінімального рівня, усновлюють поблизу сепаратора і вище його кришки.

Робота сепаратора відбувається наступним чином. Перед введенням в дію сепаратор заповнюється прісною або забортною водою, яка знаходиться по обидві сторони діафрагми 6. Під час запуску насоса 18 вентилі А, В, С і Р відкриті. Вода з порожнини коагулятора через вентиль В, насос 18 і вентиль З надходить в зливний бак 9 і за борт. За рахунок створюваного при цьому розрядження в порожнині I сепаратора нафтоводяна суміш засмоктується з трюму через сітку 20, вентиль А і розподільний циліндр 10 у верхню порожнину сепаратора, де відбувається відділення шляхом відстою великих частинок нафти і їх спливання під діафрагму 6. Далі суміш проходить через протитурбулентні сітки 11, де нафту коалесцирует і також спливає під діафрагму 6. Суміш, що залишилася з найдрібнішими частинками нафти в ній поступає в коагулятор і через центральний канал 17-в кільцеві канали 15, де нафта збирається у верхній частині, а очищена вода, яка пройшла через них, відводиться за борт.

В ході циклу поділу суміші під діафрагмою 6 відбувається накопичення нафти, що виділилася у верхній порожнині. Діафрагма прогинається вгору, витісняючи воду з-під кришки через компенсуючий трубопровід 3 і вентиль Р в нижню порожнину корпусу 2. Разом з діафрагмой піднімається стрижень 8, розгортаючи гравітаційний диск 5 за годинниковою стрілкою. Лівий кулачок диска 5 при розвороті на деякий кут впливає на пневматичний перемикач, який закриє вентилі А, Р, В і С, в той час як вентилі М, Н і К відкриються. За рахунок цього насос 18 змінить напрямок потоку і буде подавати воду з бачка 9 через вентилі Н і К в сепаратор. З цього моменту почнеться цикл зливу нафти і промивання фільтрів коагулятора протитечією. При цьому відкривається фіксуючий вентиль Р. Надходяча вода витісняє нафту з-під діафрагми через вентиль М в зливну цистерну 19. Одночасно пневмопривод 1 повільно повертає диск-ковзуна 12, по черзі повідомляючи кільцеві секції 15 коагулятора з верхньою частиною сепаратора. Частинки нафти, пристали до поверхні тканини в кожній камері, також вимиваються зворотним струмом води. Після розвороту на 30 ° диск 12 швидко повертається ється у вихідне положення. По мірі зменшення кількості нафти під діафрагмою остання повільно повертається у вихідне положення, змушуючи гравітаційний диск 5 за допомогою противаги повертатися проти годинникової стрілки, поки, правий кулачок не приведе в дію правий пневматичний перемикач. Вентилі М, Н і К закриються, а В і С відкриються, і цикл поділу суміші почнеться знову.

Сепаратор обладнаний захисним пристроєм, що оберігає від випадкового потрапляння нафти за борт. Воно складається з датчика 4, встановленного у верхній частині зовнішньої кільцевої камери коагулятора. При проникненні сюди нафти через малій швидкості потоку в сепараторі вона буде збиратися у верхній частині коагулятора. Як тільки шар нафти торкнеться чутливого елемента датчика 4, насос 18 зупиниться і спрацює сигналізація.

Перемикач мінімального рівня зливного бака 9 складається із встановленого вертикально зонда з язичковими контактами у верхній і нижній частині. Кільцевий поплавок з постійним магнітом може переміщатися вгору і вниз відносно зонда. При пуску сепаратор заповнюється водою, при цьому необхідно переконатися, що зливний бак теж заповнений. В цьому випадку поплавок торкнеться верхнього контакту і включить харчування на електродвигун насоса 18, зробивши можливим його включення. Нижній контакт зонда працює як запобіжний пристрій. Він відключає електроживлення насоса 18 при максимальному падінні рівня в баці 9, яке може статися при попаданні повітря у всмоктуючий трубопровід 21. В цьому випадку також спрацює сигналізація і запалюється табло «Зливний бак порожній».

При роботі СЕУ на високов'язкому паливі сепаратор забезпечується підігрівачем, автоматично включающимся для підігріву води і нафти, що знаходиться під діафрагмою в періоди між включеннями установки.

Перевагами сепаратора є високий ступінь очищення нафоводяної суміші. За даними фірми термін служби тканини фільтра коагулятора розрахований на 6 років. Відсутність насоса на всмоктуванні забезпечує подачу в сепаратор неемульгованої нафтоводяної суміші. Установка має високу надійність.

Сепаратори «Аквамарин» мають пропускну здатність 1; 2, 5; 5; 10 т / ч.

Сепаратор «Фрам» (Англія), в якому застосований принцип тонкошарового сепарування, показаний на рис. 160, а.

Паливно-водяна суміш подається гвинтовим насосом через клапан 2 в відстійну плость3 корпусу 1. Тут відбувається відділення і спливання великих частинок нафтопродуктів і осадження твердих частинок.

З відстійної порожнини, що є накопичувальною секцією, суміш поступає в простори, утворені пакетом гофрованих пластин з пропілену. Дрібнодисперсні частинки нафтопродуктів коалесцірують на пластинах, пересуваються до отворів у верхній частині гофрів (рис. 160, б) і переходять в вищерозташовані простори. Нафтопродукти, збираючись в просторі над пластинами, збираються в верхній частині відстійної порожнини 3. Звільнена від нафтопродуктів вода рухається до відводного трубопроводу з клапаном 7. Коли рівень нафти в нафтозбирачі досягне граничної величини, датчик 4 видає сигнал механізму управління, який дистанційно закриє клапан 7 і відкриває клапан 5. Продовжує надходити нафтоводяна суміш і витісняє нафту через клапан 5 до збірної цистерну. Після зменшення шару нафти в нафтозбирачі 3 датчик закриває клапан 5 і відкриває клапан 7, забезпечуючи подальшу роботу сепаратора. Високий ступінь очищення досягається за рахунок комбінованої дії коалесціювання на пластинах і відстою. Закупорка

отворів у вершинах гофров нафтопродуктами не відбувається, тому що діаметр отворів в них великий, рівний 12, 7 мм. Простір між пластинами становить 6, 35 мм. Подальше очищення відбувається на двоступінчатому ​ ​ коалесцирующему фільтрі.

Установка розрахована на відділення нафтопродуктів з щільністю до 0, 96 т/м3 і може мати пропускну здатність 3, 6 і 5 м3 / ч. Пакет пластин підлягає промивці раз на рік. Проектний термін служби коалесцирующого фільтра 500 ч.