Оборудование для сепарации и фильтрации нефтесодержащих вод.

Сепарационные установки по степени очистки подразделяются на 2 класса – до 100млн^-1 и до 15 млн^-1.

По принципу действия судовые нефтеводяные сепарационные установки подразделяются на

- отстойные (гравитационные),

- коалесцирующие,

- отстойно-коалесцирующие,

- центробежные,

- с фильтрами насыщения.

Они могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Две последние установки выполняются, в различных сочетаниях:

¨ отстойный сепаратор – коалесцирующий фильтр,

¨ отстойный сепаратор – фильтр насыщения.

Гравитационные сепараторы обычно применяются в качестве первой ступени очистной установки. Они достаточно просты по конструкции и надежны. Однако степень очистки низка. Конструкция гравитационных сепараторов усложняется таким образом, чтобы поток нефтеводяной смеси делится на несколько потоков, многократно меняющих направление движения при прохождении через сепаратор. Это резко увеличивает время нахождения смеси в сепараторе, где капли нефти, успевают всплывать или прилипать к стенкам клапанов. Степень очистки при этом возрастает и может достигать в некоторых случаях 15 млн^-1, хотя в основном и составляет около 100 млн^-1. Принципиальная схема гравитационного сепаратора приведена на рис.4.1.

В сепараторах, работающих на принципе коалесценции, укрупнение капель достигается пропусканием нефтеводяной смеси через капилляры, образованные в олеофильном материале (на который хорошо налипает нефть) и гидрофобном материале (не смачиваемом водой). При этом скорость прохождения смеси через капилляры не должна превышать З мм/с, а это низкая производительность установки. Поэтому коалисцирующие элементы чаще используются в комбинации с гравитационными.

Примером сепарационной установки гравитационно-коалесцирующего типа является отечественная установка с сепаратором типа СКМ с очистной способностью до 100 млн^-1 и производительностью от 1 м³/ч до 10 м³/ч.

Из зарубежных сепараторов гравитационно-коалесцирующего типа известны сепаратор фирмы «Турбулло» (Германия) с качеством очистки до 15 млн^-1 (во второй ступени коалесцирующего типа), а также сепаратор «Аквамарин» (Голландия).

Рассмотренные сепарационные установки отличаются большими габаритами при относительно малой пропускной способности (до 10 м³/ч). Поэтому появились установки, в которых реализуются другие принципы сепарации. Так, отечественными конструкторами разработана автоматизированная установка УСА центробежно-коалесцирующего типа с очистной способностью менее 15 млн^-1. В состав установки входит сепаратор СЦК, принцип действия которого основан на разделении жидкостей различной плотности под действием центробежных сил в среде гранулированного полипропилена 1, которым заполнена внутренняя плотность вращающегося ротора 3 (рис.4.2). Вода отбрасывается центробежными силами к периферии ротора и по его стенкам стекает вниз в сливную камеру, а нефть по мере накопления, у оси ротора поднимается вверх и по сливной трубе отводится в цистерну сбора нефтеостатков. Производительность таких установок 0,6-10 м³/ч. Рис.4.1

Перспективными в настоящее время считаются установки с фильтрами насыщения, в которых используются гранулированные материалы с размерами гранул 0,3-3 мм. После определенной степени насыщения производится регенерация фильтра чистой воды, подаваемой в направлении, противоположном направлению тока смеси. Примером такой установки может служить отечественная сепарационная установка УСФ-4 с качеством очистки до 15 млн^-1 и пропускной способностью 4 м³\ч.

Рис.4.2. Принципиальные схемы сепараторов СКМ (а) и СЦК (б).

Кроме рассмотренных сепараторов могут встретиться установки, работающие на принципах флотации, электросепарации, коагуляции, озонирования, обратного осмоса и др. Но на судах они не нашли широкого распространения.

Одной из важнейших проблем предотвращения загрязнения моря нефтью является оснащение танкеров системами и приборами автоматического контроля нефтесодержания. Выше уже упоминалось, что танкеры должны быть оборудованы системой автоматического замера, регистрации и управления сбросом (САЗРИУС), если в сбрасываемых водах содержание нефти менее 100 млн.

Система призвана обеспечивать непрерывное вычисление и регистрацию интенсивности сброса нефти в литрах на морскую милю и общего количества сброшенной нефти. При этом регистрация должна производиться с привязкой к дате и времени суток.

В качестве примера танкерной системы САЗРИУС можно привести систему типа СПН-203, состоящую из концентратомера, устройства контроля и регистрации, дифманометра-расходомера, системы управления клинкетами (рис.4.3).

Рис.4.3. Структурная схема САЗРИУС СПН-203.

Концентратомер 6 с разбовителем 7 устанавливаются в МКО у переборки с насосным отделением. Устройство контроля и регистрации 8 устанавливается в помещении ПУГО. Пробоотборный насос 4 в насосном отделении имеет привод 5 в МКО (2 - пробоотборное устройство; 3 - фильтр; 9, 10, 11 - элементы расходомера; 1 - трубопровод сброса).

Действие концентромера основано на принципе инфракрасного (ИК) анализа нефтепродуктов, экстрагируемых из анализируемой нефтесодержащей воды с помощью растворителя – четыреххлористого углерода.

Рис.4.4. Трех этапное разделение водонефтяной эмульсии в Stop танке

Известны концентратомеры, работающие на принципах: турбудиметрическом (помутнение пробы), люминисцентном и др.