авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Научные основы технологии утилизации нефтяных загрязнений водной среды

-- [ Страница 4 ] --

Полученные результаты доказывают возможность эффективного микро-фильтрационного разделения эмульсий без полупроницаемых мембран.

В шестой главе получены основные уравнения тонкослойной сепарации и описаны основные конструктивные особенности аппаратов. При горизон-тальном расположении канала (sin=1частица дрейфует) результи-рующую радиального воздействия потока и поля находят из уравнения

4 0,164 сVm2rp5r0

Fx= rp3 (р с) g cos + ———————.

3 3R4

Эта сила перемещает частицу нормально к направлению потока со скоростью Vх, преодолевая сопротивление 6rpVх. Из условия баланса этих сил можно найти установившееся значение скорости Vх:

rp2 0,164 сVm2rp2 r0

Vх= [2 (р с) g cos + ————————].

9 2R4

Нормальное перемещение прекратится (Vх= 0), когда действия потока и поля уравновесят друг друга

0,164 сVm2rp2 r0

2 (р с) g cos + ———————— = 0.

2R4

Это случится, когда координата частицы r0 будет удовлетворять условию

4 (р с) g cos R4

r0= ————————.

0,164 сVm2rp2

Двигаясь со скоростью Vх, частица преодолеет участок dr0= Rd за время

R А+Е2

* = –– ln –––––––

Е А+Е1

Когда объёмные силы противодействуют потоку среды в щелевом канале, ориентированном вертикально (sin = 0), радиальная составляющая суммы этих сил (формула 43) принимает вид

Fx= 2r0(rр/R)2 Vm

Под действием этой силы частица перемещается нормально к направлению потока с такой скоростью, при которой вязкое сопротивление среды её уравновешивает:

6 rpVx2 r0(rp/R)2Vm=0.

Решая это уравнение, получаем закон перераспределения частиц в верти­кальном канале, когда сила Пуазейля ускоряет сепарацию частиц:

(Vx/Vm) = (1/3) (rp/R) (r0/R),

относительная скорость нормального перемещения частицы равна половине произведения её относительного размера на координату, а направлено это перемещение к ближайшей стенке.


Особенности конструкций сепараторов. На основе изложенных решений мы сконструировали целую серию сепараторов, основным элементом которых является коалесцирующая загрузка (волокна, гранулы), либо блок параллельных коалесцирующих пластин. В корпусе сепаратора по а. с. СССР № 1001961 установлена кассета, которая представляет собой блок параллельных пластин 1, ориентированных вертикально. Щелевой зазор между пластинами обеспечивается за счёт калиброванных прокладок 2. Обрабатываемая смесь поступает в него через патрубок 4 и распределяется по щелевым каналам, которые имеют три участка: вертикальный З1 где происходит сепарация частиц масла на пластинах 1, поворота З2, где поток изменяет направле-ние в гравитационном поле, и расширения З3, где плёнка отсепарированного масла всплывает в верхнюю часть аппарата и выводится через коллектор 5. Очищенная вода выводится через коллектор 6.

Коалесцирующий сепаратор.

Требуемая эффективность и пропускная способность аппарата обеспе-чиваются подбором числа и размеров щелевых зазоров, а также режимов обработки жидкости. Основное преимущество такого сепаратора – высокая эффективность и пропускная способность, поскольку обе стороны пластины являются рабочими. В сепараторе (пат РФ 2032443), корпус которого 1 наклонён к горизонтали под углом /4, размещена кассета из плоских паралле­льных пластин 2. Кассета повёрнута также вокруг своей оси на угол /4, так что общий наклон пластин к горизонту /3. Такая конструкция обеспечивает высокую эффективность сепарации трёхфазных смесей, в непрерывном режиме работы.

Наклон и поворот кассеты достигается только при монтаже аппарата. Большой угол наклона пластин облегчает полное самоочищение насадки

даже в режиме повседневной работы. Чтобы обеспечить удаление отсепарированного высоковязкого продукта (мазут, битум, мазеобразный животный жир), пластины следует ориентировать строго вертикально, а поток обрабатываемой смеси направлять в щелевые каналы, под некоторым углом к вертикали.

Сепаратор жиросодержащих вод.

В корпусе сепаратора непрерывного действия размещается кассета, образованная блоком параллельных пластин, ориентированных вертикально. Обрабатываемая жидкость входит через коллектор 1 в одном из верхних углов сепаратора. Выходит очищенная дисперсионная среда через коллектор 3, расположенный в нижнем углу по диагонали от входа, так что направление потока образует с вертикалью некоторый угол. При этом в щелевых каналах, примыкающих к двум другим углам сепаратора, образуются застойные зоны 5 и 6. Варьируя высотой и шириной щелей, можно подобрать оптимальные условия для накопления сепарации в других двух углах в них слоев отсепарированных фаз. Лёгкие углеводороды по мере накопления в верхней застойной зоне 6 отбирают через коллектор 2. А частички более плотные, чем среда, скапливаются в зоне 5 и отбираются через коллектор 4.

Последняя конструкция по сравнению с аналогами позволяет не только эффективно и полностью использовать рабочий объём аппарата (и обе стороны пластин), но удалять накапливающиеся продукты разделения потоком, не прекращая процесса разделения.

Сепаратор непрерывного действия.

Расчёт тонкослойных сепараторов. Время, необходимое для перемещения частицы, измененяющей координату от r1 до r2 в вертикальном щелевом канале, можно рассчитать по формуле

3R2 r2

= —— ln .

rpVm r1

Необходимая высота сепарационной зоны (длину пластин) определяется зависимостью

Н = [(2/3)Vm + 2rp2(p – с )g/9] .

При скорости потока намного больше, чем скорость Стоксовского витания частиц, можно определить требуемую высоту зоны сепарации из выражения Н = 3/rp [R2 ln (r2/r1) (r2 r1)2/2].

Граничные координаты сепарируемых частиц определяют условиями:

r2 = R rр и Э=(Rr1)/R, где Э требуемая эффективность сепарации.

В седьмой главе рассмотрены вопросы разделения слоев в отстойнике. Проанализировав силы, способствующие и противодействующие дефор-мации капли «масла», плавающей в воде, удалось вывести аналитическую зависимость размеров капли от плотностей среды и «масла», а также от коэффициента поверхностного натяжения на границе фаз.

Используя эту зависимость, можно, например, определить толщину слоя жирового пятна по его диаметру. Анализ результатов расчёта, применительно к различным маслам, жирам и нефтепродуктам, позволяет разобраться в причинах низкой эффективности не только декантации, но и традиционных средств сбора плавающего слоя углеводородов (воронки, скиммеры). Результаты выполненного теоретического анализа позволили предсказать априори способ и средства удаления плавающей масляной плёнки с водной поверхности. В 1976 г. был впервые изготовлен нефтежироловитель (НЖЛ) с подвижными коалесцирующими дисками. Результаты испытаний НЖЛ на стенде ЛТИХП в 1980 г. подтвердили предсказанную эффективность сепарации частиц масла и масляной плёнки с помощью вращающихся дисков. Сразу после экспонирования НЖЛ в 1981 г. на ВДНХ он нашёл себе широкое применение во всём мире и для оснащения нефтеловушек, и для ликвидации аварийных разливов.

 Пример одной из конструкций НЖЛ показан на рисунке. Неподвижный узел такого-8

Пример одной из конструкций НЖЛ показан на рисунке. Неподвижный узел такого сепаратора включает полуцилиндрический корпус 1, секционированный полудисками 2 и снабженный патрубками для входа эмульсии 9 и для выхода очищенной воды 10. Над патрубком входа эмульсии 9 имеется карман 8 для сбора отсепарированного «масла» с патрубком 11 для отбора «масла» по мере его накопления в кармане. Подвижный узел представлен набором одинаковых дисков 7, насаженных соосно на общий вал 3, который закреплен в подшипниковых узлах 4 так, что половина каждого диска 7 оказывается между двумя неподвижными полудисками 2, образуя узкие щели для прохода разделяемой эмульсии. Вал сепаратора располагают горизонтально, поэтому щелевые каналы оказываются ориентированными вертикально.

Опираясь на одну половину ребер полудисков 2, между подвижными дисками размещены съемные ножи 5, соединяющиеся далее между собой с образованием желоба 6 для стока масла в карман 8, для чего ножи 5 наклонены в его сторону. Вместе с подачей эмульсии через патрубок 9 на разделение приводят во вращение барабан, так чтобы диски и жидкость двигались в одном направлении. Вращение осуществляется с такой скоростью, чтобы диски в любой точке щелевого канала двигались не медленнее, чем жидкость.

Частицы «масла» в восходящем потоке несколько опережают окружающую их дисперсионную среду, поэтому поток стремится оттеснить их в ту часть сечения, где скорость движения среды максимальна, т.е. к диску. К нему и прижимает поток частицы «масла». За время прохождения того участка щелевых каналов, где диск и жидкость движутся в одном направлении, частицы «масла» должны успеть достичь стенок подвижного диска и смочить их, образовав пленку. Освобожденная от углеводородных частиц вода отводится из аппарата через патрубок 10. По мере коалесценции частиц толщина пленки, покрывающей поверхности дисков, увеличивается, и она начинает сниматься скребками 5 и сдвигаться по наклонному жёлобу 6 в карман 8, откуда извлеченное масло по мере накопления отбирается через патрубок 11.

Не оказывая влияния на сепарацию отдельных частиц «масла», нисходящая часть дисков, как показали дальнейшие исследования, играет очень важную роль в том случае, когда водо-углеводородная смесь расслаивается уже на входе в сепаратор. Образующаяся пленка перекрывает поперечное сечение щелевых каналов и непрерывно смачивает поверхности опускающихся дисков. Наличие неподвижных дисков для сбора масляной плёнки уже необязательно.

Результаты проверки эффективности НЖЛ на лабораторном стенде показали, что очистка воды от взвешенных частиц масла с размерами 20 мкм и более осуществляется практически полная (остаточное содержание масла в очищенной воде соответствует его растворимости).

Принципиальная схема установки очистки сточных вод от плавающего масла (для того случая, когда уровень жидкости в отстойнике должен поддерживаться постоянным) показана на рисунке. Установка включает: сепаратор 1, сборник очищенной воды 2, сепаратор 3 с подвижными коалесцирующими дисками, сборник отсепарированного слоя масла 4 с подогревом 5, сборник отстоявшегося масла 6 и сборник очищенной воды 7.



Схема установки для очистки сточных вод от плавающего «масла».

При разделении смеси воды и масла, например, в тонкослойном отстойнике 1 образуется слой плавающего масла. По мере накопления, он улавливается подвижными дисками сепаратора 3, снимается с них скребками и сдвигается далее по жёлобу в сборник 4. Водный слой перетекает в сборник очищенной воды 2 и направляется на повторное использование.

В восьмой главе рассмотрены возможности интенсификации процессов обезвоживания. Приведена схема пилотной установки обезвоживания вязких нефтепродуктов и результаты её испытания на Киришской ППС. Показано, что формирование плёнки предварительно перегретого вязкого нефтепродукта на вращающихся дисках позволяет практически полностью отогнать из него воду и принудительно выгрузить застывший продукт.

В девятой главе и приложениях приведены сведения о промышленном использовании результатов диссертационной работы.

Основные результаты диссертационной работы



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.