Was ist ein Öl-Wasser-Abscheider: Funktionsprinzipien, Typen und Anwendungen

Die Antwort auf die Kernfrage:Was ist ein Öl-Wasser-Separator und wie funktioniert er?Ein Ölwasserseparator ist ein Behälter oder Kanal, der freies und dispergiertes Öl aus Industrieabwasser entfernt, indem der Dichteunterschied zwischen den beiden unmischbaren Phasen genutzt wird.Trennung folgt Stokes Gesetz, wobei die Aufstiegsgeschwindigkeit eines Öltropfels v = g x d2 x (rho_water - rho_oil) / (18 x mu) beträgt, so dass ein 150 Mikrometer großer Tropfen von 850 kg/m3 Öl in Wasser mit etwa 3-4 mm/s aufsteigt.Der Trennmittel muss die Masseflüssigkeit so langsam halten, dass der Tropfen die Oberfläche erreicht, bevor das Wasser ausgeht.Ein herkömmlicher API 421-Schwerkrafttrennschalter begrenzt daher die horizontale Geschwindigkeit auf 0,9 m/min (3 ft/min), hält den Reynolds-Wert unter 2,000, und verwendet ein Tiefe-Breite-Verhältnis von 0,3-0.5Die richtige Größe reduziert das eingehende Öl von 100-1000 mg/l auf 10-50 mg/l, während die Polierphasen die von den Regulierungsbehörden und der IMO MEPC festgelegten Abflussgrenzwerte von 10-15 ppm erreichen.107 ((49) für Schiffssilgewasser.

Vier physikalische Prinzipien bestimmen, ob ein Separator seinen Ausgangsspezifikationen entspricht:

• Dichteunterschied und Stokes-Gesetz:Die Differenz zwischen der Dichte der Öl- und Wasserphase ist typisch für Mineralöle bei 820-880 kg/m3 und für Wasser bei etwa 1.000 kg/m3, was einen Triebunterschied von 0,12-0 ergibt.18 g/cm3Da die Steigungsgeschwindigkeit mit dem Quadrat des Tropfendurchmessers schwankt, wird die Schmelzgeschwindigkeit der Tröpfchen durch die Schmelzgeschwindigkeit der Tröpfchen verringert, und die Schmelzgeschwindigkeit der Tröpfchen wird durch die Schmelzgeschwindigkeit der Tröpfchen verringert.Halbierung der Tropfengröße Viertel der Anstiegsrate: ein Tropfen von 300 Mikrometern steigt etwa 12 mm/s, während ein Tropfen von 75 Mikrometern nur 1 mm/s steigt.und warum jedes Vorstromgerät, das Tröpfchen schert, kleiner, wie z.B. eine Zentrifugalpumpe oder ein Drosselklappen, ruhig die Leistung des Trenners nachgelaufen zerstört.
• Aufenthaltszeit und ruhiger Fluss:Ein Separator ist eine Vorrichtung, um Zeit zu kaufen. Die Flüssigkeit muss lange genug im Behälter bleiben, damit der Konstruktionstropfen von der Unterseite des Strömungsweges an die Oberfläche gelangt.die in einem API-Trennscheib vom Inverter zur Wasseroberfläche bedeutet, typischerweise 1,5-3 m. Mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von 3 mm/s, die 500-1000 Sekunden Aufbewahrung oder 8-17 Minuten erfordert,und die Gefäßlänge ergibt sich aus der Teilung der erforderlichen Aufbewahrung durch die zulässige horizontale Geschwindigkeit- Turbulenzen zerstören diese Berechnung, so dass Einlassverteilern, perforierten Bafflern und eine lange Stillstandszone sind obligatorisch,und Designer überprüfen die Leistung, indem sie überprüfen, ob die Reynolds-Zahl unter 2 bleibt- und im Idealfall unter 500 in der Trennzone.
• Koalescenz und Tropfwachstum:Die Schwerkraft allein kann in einem vernünftiger Größe Becken keine Tröpfchen unter etwa 50-60 Mikrometer entfernen, so dass die meisten modernen Separatoren ein zusammenfließendes Medium hinzufügen.In einem Wellplatten-Interceptor fließt das Wasser durch einen Stapel von 20 bis 40 mm voneinander entfernten Platten, die 45 bis 60 Grad liegenDie Tröpfchen steigen nur eine kurze Entfernung bis zur Unterseite der Platte oben, verschmelzen zu einem Film und der Film fließt dann entlang der Platte nach oben zum Sammelkanal.Weil die effektive Abstandsverteilung von Metern auf Zentimeter sinkt, ein CPI erreicht die gleiche Trennung in 20-50% des Fußabdrucks eines offenen API-Becken.der regelmäßig abgeleitet werden muss, sonst wird der Haufen schmutzig und verliert seinen Vorteil.
• Flotation und chemische Hilfe:Wenn das Öl emulgiert oder die Tröpfchen durch Tenside stabilisiert werden, versagt die Schwerkrafttrennung und die Anlage wechselt zum Flotten.Aufgelöste Luftflotation sättigt einen Recyclingstrom mit Luft bei 300-600 kPa und entlässt ihn durch ein Nadelventil oder einen Eductor unter Atmosphärendruck, die eine Wolke von 10-100 Mikrometer großen Blasen erzeugt, die sich an Öltröpfchen befinden und sie an die Oberfläche tragen, wo ein Skimmer den Schwimmer entfernt.Ein kationischer oder anionischer Polyelectrolyt zerreißt die Emulsion, und ein Koagulans aus Eisen- oder Aluminiumsalz destabilisiert die Ladung.Aber eine Überdosierung stabilisiert die Emulsion wieder und macht das Abwasser schlechter als gar keine Behandlung..

Die Auswahl hängt von der Einlassölkonzentration, der Tröpfchengrößenverteilung, der verfügbaren Grundstücksfläche und der zu erfüllenden Entladegrenze ab:

• API-Schwerkraft-Trennvorrichtung:Die Referenzkonstruktion für Raffinerien- und petrochemisches ölhaltiges Wasser, standardisiert in API 421 und seit langem als erste Stufe der Behandlung verwendet.Es ist ein langes rechteckiges Betonbecken mit einem kettenbetriebenen Flugskimmer, der schwebendes Öl an ein geschlitztes Rohr am Ende des Flusses fegtEin Schlammschaber, der abgesetzte Feststoffe an einen Träger am Eingang transportiert, hat seine Stärken in der Einfachheit, der Toleranz gegenüber Schleimbelastungen und Feststoffen und einer vorhersehbaren Entfernung von freiem Öl um 60-99%.Seine Schwäche ist der Fußabdruck.: die Behandlung von 1.000 m3/h bis zu einem Schnitt von 150 Mikrometern erfordert ein Becken von etwa 40-60 m Länge, das nur freies Öl verarbeitet und nichts für emulgiertes oder gelöstes Öl macht.
• Einheit für die Verwendung in der Luftfahrt:Ein CPI oder TPI verpackt das gleiche Trennprinzip in einen Stahlbehälter, der nur einen Bruchteil der Größe besitzt, mit dem oben beschriebenen Parallelplattenhaufen.Platte Abstand von 20-40 mm und eine Neigung von 45-60 Grad lassen Feststoffe nach unten wandern, während Ölfolien nach oben wandernDiese Einheiten sind in der Fabrik gebaut, schieben montiert und behandeln in der Regel 5-500 m 3 / h, was sie zur Standardwahl für Offshore-Plattformen, Terminals,und Anlagenumbauten, bei denen ein neues Betonbecken nicht gegossen werden kannSie sind eher von Feststoffen und schweren Fetten verstopft als ein offenes Becken, daher sind Vorwärtsschutz und regelmäßige Plattenreinigung nicht verhandelbar.
• Aufgelöste Luftflotation und Induktionsgasflotation:Flotationseinheiten behandeln, was die Schwerkraft nicht kann: Emulgiertes Öl und feine, dispergierte Tröpfchen im Bereich von 5 bis 50 Mikrometern.DAF verwendet den zuvor beschriebenen Druckrecyclingstrom und ist in Raffinerien und in der petrochemischen Abwasseraufbereitung als Sekundärstufe nach dem API-Separator üblich.IGF dispergiert stattdessen das Gas mechanisch mit einem von einem Rädchen induzierten Eductor oder einem gesprengten Rotor, vermeidet das Sättigungsgefäß und die Pumpe und toleriert höhere Feststoffe.Beide produzieren einen Flot-Abschöpfungstrom von 1-5% Öl, der zur Verwertung oder Beseitigung zurückgeleitet werden muss., und beide sind empfindlich auf Strömungsschwellen reagieren, so dass die Ausgleichung im Vorstrom eher eine Konstruktionsanforderung als eine Option ist.
• Hydrozyklone, Kohler und Membranpolierer:Wo der Platz sehr teuer ist, wie auf Offshore-Plattformen,Flüssig-flüssige Hydrozyklone drehen den Strom mit hoher Geschwindigkeit, so dass das schwerere Wasser an die Wand geworfen wird und der leichtere Ölkern durch den Wirbelfinder abgezogen wirdSie sind kompakt und ohne bewegliche Teile, benötigen jedoch einen Druckabfall von 200 bis 500 kPa, sind feststoff- und gasunverträglich,und ihre Leistung fällt bei einem Turndown unter 40-50% des Konstruktionsflusses stark ab.Für das Polieren auf sehr niedrige Werte kann ein Koalitionsfilter oder eine Ultrafiltrationseinheit oder eine Keramikmembran das Öl unter 5-10 ppm bringen.auf Kosten des regelmäßigen Austauschs von Medien und eines Konzentratstroms, der behandelt werden muss.

F: Was ist der Unterschied zwischen einem Öl-Wasser-Separator und einem API-Separator?

A: Ein Öl-Wasser-Separator ist die allgemeine Kategorie, die alle Vorrichtungen umfasst, die Öl und Wasser trennen.während ein API-Separator eine spezifische Schwerkraftkonstruktion ist, die vom American Petroleum Institute in API 421 standardisiert wurdeEin API-Separator ist ein langes rechteckiges Becken mit einem Fliegenskimmer und einem Schlammschaber, das für die Entfernung von Tröpfchen über 150 Mikrometern ausgelegt ist und in der Regel die horizontale Geschwindigkeit auf 0 hält.9 m/min und der Reynolds-Wert unter 2,000Da es sich um ein offenes Becken handelt, verträgt es Schleimbelastungen und Feststoffe gut, benötigt aber eine große Grundstücksfläche.Hydrozyklone und Kohäser sind die Sekundär- oder Polierstufen, die ihm folgen..

F: Welche Ölkonzentration kann ein Öl-Wasser-Separator erreichen?

A: Es hängt von der Technologie und der Größenverteilung der Einlasstropfen ab. Ein gut betriebener API-Schwerkraftseparator liefert typischerweise 50-150 mg/L von einem Einlass von mehreren hundert bis ein paar tausend mg/L.Da es nur freies Öl entferntEin Wellplatten-Abfänger verbessert dies auf 20-60 mg/l. Durch Hinzufügen chemisch unterstützter DAF wird der Abfluss in den Bereich von 10-30 mg/l gebracht.und ein Koalisator- oder Membranpolierstadium kann unter 5-10 mg/l liegen- für Schiffsschiff-Silgewasser beträgt die gesetzliche Grenze 15 ppm gemäß IMO MEPC.107 (**) 49;mit einem speziellen Ölwasserseparator mit einem Koalissions- und Filterstadium, gefolgt von einem Ölgehaltmonitor und einem automatischen Oberbordventil.

F: Warum hört ein Öl-Wasser-Trennsystem plötzlich auf zu funktionieren?

A: Vier Ursachen sind für die meisten Ausfälle verantwortlich.Ein Drosselungsventil oder eine teilweise geschlossene Beschränkung emulgiert das Öl in Tröpfchen unterhalb der KonstruktionsgrößeFestkörperansammlung: Schlamm, Schuppen und Schlamm füllen das Becken oder die Brücke über die Plattenpackung, wodurch das effektive Volumen reduziert und der Durchfluss kurzgeschaltet wird.Temperaturrückgang: die Viskosität des Wassers steigt stark an, wenn es abkühlt, und da die Steigungsgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Viskosität ist, kann eine Einheit, die im Sommer funktioniert, im Winter ausfallen.ein neues Tensid, Reinigungsmittel oder Korrosionshemmer im Abfallstrom stabilisiert die Emulsion und beseitigt die Schwerkrafttrennung vollständig.

F: Welche Größe sollte ein Öl-Wasser-Separator haben?

A: Beginnen Sie mit der Konstruktionsgröße des Tröpfelschnitts, normalerweise 150 Mikrometer für die API-Zuständigkeit,und berechnen Sie die Anstiegsgeschwindigkeit mit Stokes Gesetz mit den tatsächlichen Öl- und Wasserdichten bei Betriebstemperatur und nicht bei der UmgebungDie horizontale Geschwindigkeit auf höchstens 0,9 m/min und das Verhältnis Tiefe/Breite zwischen 0,3 und 0 setzen.5, dann überprüfen, dass die Reynoldszahl unter 2 ist,000. Die Länge des Gefäßes ergibt sich aus der horizontalen Geschwindigkeit multipliziert mit der erforderlichen Aufbewahrungszeit, die die Trenntiefe durch die Tröpfchenanstiegsgeschwindigkeit dividiert.5 bis 2.0 für Einlassturbulenzen, das Turndown-Verhalten bis zu 30-40% des Konstruktionsdurchflusses bestätigen und einen Ölstandsalarm und eine automatische Schmelzregelung hinzufügen, um eine Ölübertragung während der Schleimbelastung zu verhindern.