Что такое маслоотделитель: принципы работы, типы и области применения

Отвечая на главный вопрос:Что такое сепаратор масла и воды и как он работает?Сепаратор масляной воды - это сосуд или канал, который удаляет свободную и диспергированную нефть из промышленных сточных вод, используя разницу плотности между двумя несмешиваемыми фазами.Разделение следует закону Стокса, где скорость подъема капли масла равна v = g x d2 x (rho_water - rho_oil) / (18 x mu), так что 150-микрометровая каплица 850 кг/м3 масла в воде поднимается примерно на 3-4 мм/с. Чтобы захватить ее,Сепаратор должен замедлять подачу жидкости достаточно, чтобы капли достигли поверхности, прежде чем вода выйдет.Поэтому обычный гравитационный сепаратор API 421 ограничивает горизонтальную скорость до 0,9 м/мин (3 фута/мин), сохраняет число Рейнольдса ниже 2,000, и использует соотношение глубины к ширине 0,3-0.5Устройства с правильным размером уменьшают количество поступающего масла с 100-1000 мг/л до 10-50 мг/л, а стадии полировки достигают пределов выбросов 10-15 ppm, установленных регуляторами и IMO MEPC.107 ((49) для судовой сливочной воды.

Четыре физических принципа определяют, соответствует ли сепаратор спецификации выхода:

• Разница плотности и закон Стокса:Все начинается с разницы плотности между фазами масла и воды. Типичные минеральные масла находятся на уровне 820-880 кг/м3 против воды примерно на уровне 1000 кг/м3, что дает дифференциацию движения 0,12-0.18 г/см3Поскольку скорость подъема скалируется с квадратом диаметра капли, то, как и в случае с тяжелой нефтью, битум и некоторые синтетические масла достигают 950 - 1,010 кг/м3 и отделяются очень медленно или вообще не отделяются.Уменьшение размеров капель вдвое увеличивает скорость роста: 300-микрометровая каплица поднимается примерно 12 мм/с, в то время как 75-микрометровая каплица управляет только 1 мм/с. Именно поэтому сепараторы определяются их размерами разреза,и почему любое устройство вверх по течению, которое стрижет капли меньше, такие как центробежный насос или дубляжный клапан, тихо разрушает производительность сепаратора внизу по течению.
• Время пребывания и тихий поток:Сепаратор - это устройство для приобретения времени. Жидкость должна оставаться в сосуде достаточно долго, чтобы проектная каплица перемещалась с нижней части потока на поверхность,который в сепараторе API означает от инверта к поверхности воды, обычно 1,5-3 м. со скоростью подъема 3 мм/с, требующей 500-1000 секунд удержания, или 8-17 минут,и длина сосуда вытекает из деления требуемого удержания допустимой горизонтальной скоростьюТурбулентность разрушает этот расчет, поэтому впускные распределители, перфорированные баффлы и длинная зона заторможения являются обязательными.и конструкторы проверяют производительность, проверяя, что число Рейнольдса остается ниже 2, 000 и в идеале ниже 500 в зоне разделения.
• Коалесценция и рост капель:Гравитация одна не может удалить капли ниже 50-60 микрометров в бассейне разумного размера, поэтому большинство современных сепараторов добавляют смешивающую среду.В волнообразном перехватчике пластины вода течет через стек пластины, расположенных на расстоянии 20-40 мм друг от друга, установленных на 45-60 градусовКапли поднимаются только на небольшое расстояние до нижней стороны пластины выше, сливаются в пленку, и пленка затем сливается вверх по пластине к каналу сбора.Поскольку эффективное расстояние оседания падает от метров до сантиметров, CPI достигает такого же разделения в 20-50% от отпечатка открытого бассейна API.который должен регулярно очищаться, иначе стекло засыпает и полностью теряет свои преимущества..
• Флотирование и химическая помощь:Когда масло эмульгируется или капли стабилизируются поверхностно-активными веществами, гравитационная сепарация пропадает, и растение переходит на флотацию.Растворенная флотация воздуха насыщает поток переработки воздухом при 300-600 кПа и выпускает его через игольный клапан или эдуктор при атмосферном давлении, создавая облако из пузырей 10-100 микрометров, которые прикрепляются к капелькам нефти и переносят их на поверхность, где скиммер удаляет плавучую воду.катионный или анионный полиэлектролит разрушает эмульсию, а коагулянт железной или алюминиевой соли дестабилизирует заряд.но передозировка стабилизирует эмульсию и делает сток хуже, чем никакая обработка.

Выбор зависит от концентрации входящего масла, распределения размера капель, доступного участка и предельного уровня сброса, который должен быть соблюден:

• Сепаратор гравитации APIРеферентная конструкция для нефтеперерабатывающей и нефтехимической масляной воды, стандартизированная в API 421 и долгое время используемая в качестве первой стадии обработки.Это длинный прямоугольный бетонный бассейн с цепным управляемым летным скиммером, который проносит плавучую нефть в прорезанную трубу в нижнем концеЕго преимущества - простота, стойкость к нагрузкам слизи и твердых веществ и предсказуемое удаление 60-99% свободного масла.Его слабое место - следы.Для обработки 1000 м3/ч до 150 микрометров требуется бассейн длиной примерно 40-60 м. Он обрабатывает только свободную нефть и ничего не делает с эмульгированной или растворенной нефтью.
• Перехватывающие из гофрированной пластины и перехватывающие из наклонной пластины:CPI или TPI упаковывает тот же принцип разделения в стальной резервуар дробной части размера, используя упомянутую выше параллельную плитку.Расстояние между пластинами 20-40 мм и наклон 45-60 градусов позволяют твердым веществам мигрировать вниз, в то время как масляные пленки мигрируют вверхЭти агрегаты построены на заводе, смонтированы на сдвиге, и обычно обрабатывают 5-500 м3/ч, что делает их стандартным выбором для морских платформ, терминалов,и реконструкции заводов, где новый бетонный бассейн не может быть залитОни более склонны к загрязнению твердыми веществами и тяжелыми жирами, чем открытый бассейн, поэтому проверка вверх по течению и регулярная чистка тарелок не подлежат обсуждению.
• Флотация растворенного воздуха и флотация индуцированного газа:Флотирующие установки обрабатывают то, что не может гравитация: эмульгированное масло и мелкие разбросанные капли в диапазоне от 5 до 50 микрометров.DAF использует описанный ранее поток переработки под давлением и широко используется в нефтеперерабатывающих заводах и нефтехимической обработке сточных вод в качестве вторичной стадии после сепаратора APIВместо этого IGF рассеивает газ механически с помощью эдуктора, индуцируемого винтом, или ротора, избегая насытителя и насоса, и переносит более высокие твердые вещества.оба производят поток отработанной нефти в составе 1-5%, который должен быть возвращен для утилизации или утилизации., и оба чувствительны к перепадам потока, поэтому уравнение вверх по течению является требованием к конструкции, а не вариантом.
• Гидроциклоны, коалесанты и полировки мембраны:Там, где пространство является премиальным, как на оффшорных платформах,жидко-жидкие гидроциклоны вращают поток с высокой скоростью, так что тяжелая вода бросается к стене, а легкое масло вытягивается через вихревой детекторОни компактны и не имеют движущихся частей, но требуют падения давления на 200-500 кПа, не переносят твердых веществ и газов,и их производительность резко снижается при сдаче ниже 40-50% проектного потокаДля полировки до очень низких уровней, фильтр с консолидирующим картриджем или ультрафильтрационный или керамический мембранный блок могут привести масло ниже 5-10 ppm,за счет регулярной замены среды и потока концентрата, который должен быть обработан.

Вопрос: В чем разница между сепаратором нефти и воды и сепаратором API?

A: Сепаратор масла и воды - это общая категория, охватывающая любое устройство, которое разделяет масло и воду.в то время как сепаратор API представляет собой специальную гравитационную конструкцию, стандартизированную Американским институтом нефти в API 421Сепаратор API представляет собой длинный прямоугольный бассейн с летающим скиммером и скребком для слива ила, размером для удаления капель выше 150 микрометров, обычно поддерживающий горизонтальную скорость до 0.9 м/мин и число Рейнольдса ниже 2,000Поскольку это открытый бассейн, он хорошо переносит нагрузку слизи и твердых веществ, но ему нужна большая площадь участка.гидроциклоны и коалессеры являются вторичными или полирующими этапами, следующими за ним.

Вопрос: Какую концентрацию масла может достичь сепаратор масла и воды?

Ответ: Это зависит от технологии и распределения размера капель входа. Хорошо управляемый гравитационный сепаратор API обычно обеспечивает 50-150 мг/л от входа от нескольких сотен до нескольких тысяч мг/л,Поскольку он удаляет только свободное масло.- перехватыватель из гофрированной пластины улучшает этот показатель до 20-60 мг/л. Добавление DAF с химической поддержкой приводит отлив в диапазон 10-30 мг/л,и стадия полировки коалессером или мембраной может достигать ниже 5-10 mg/l. для судовых сливных вод нормативный предел составляет 15 ppm в соответствии с IMO MEPC.107 ((49),который оснащен специальным сепаратором масляной воды с использованием стадии слияния и фильтрации, за которой следует монитор содержания масла и автоматический надбордовый клапан.

Вопрос: Почему сепаратор масла и воды внезапно перестает работать?

Ответ: большинство сбоев вызвано четырьмя причинами.с помощью регулирующего клапана или частично закрытого ограничения масло эмульгируется в капли ниже проектного размера разрезаНабор твердых веществ: грязь, чешуя и грязь заполняют бассейн или мост через пластинку, сокращая эффективный объем и короткий сдвиг потока.Падение температуры: вязкость воды резко повышается по мере ее охлаждения, и поскольку скорость повышения пропорциональна вязкости, блок, который работает летом, может выйти из строя зимой.новое поверхностно-активное вещество, очищающее средство или ингибитор коррозии в потоке отходов стабилизирует эмульсию и полностью разрушает гравитационное разделение.

Вопрос: Какой размер должен иметь сепаратор масла и воды?

Ответ: начинайте с размера резки капель, обычно 150 микрометров для API.и вычислить скорость подъема с законом Стокса с использованием фактической плотности масла и воды при рабочей температуре, а не при окружающей средеУстановите горизонтальную скорость не более 0,9 м/мин и соотношение глубины к ширине между 0,3 и 0.5, затем проверьте, что число Рейнольдса меньше 2,000. Длина сосуда вытекает из горизонтальной скорости умноженной на требуемое время удержания, которое равняется глубине разделения на скорость подъема капли. Всегда применяйте коэффициент безопасности 1.5-2..0 для турбулентности входа, подтвердить поведение отключения до 30-40% от проектного потока и добавить сигнализацию уровня масла и автоматическое управление отключением, чтобы предотвратить перенос масла во время нагрузки слин.