Сепаратор нефти и воды API

— Водомасляный сепаратор API это устройство, предназначенное для отделения валового количества нефти и взвешенных веществ из промышленных сточных вод, образующихся на нефтеперерабатывающих заводах , нефтехимических заводах , химических заводах , заводах по переработке природного газа и других источниках промышленных нефтесодержащих вод. Сепаратор API — это устройство гравитационного разделения, разработанное на основе закона Стокса для определения скорости подъема капель масла в зависимости от их плотности и размера. Конструкция основана на разнице удельного веса масла и сточных вод, поскольку эта разница намного меньше, чем разница удельного веса между взвешенными твердыми веществами и водой. Взвешенные твердые частицы оседают на дно сепаратора в виде слоя осадка, масло поднимается в верхнюю часть сепаратора, а очищенные сточные воды представляют собой средний слой между слоем масла и твердыми частицами. ^[1]

Название происходит от того факта, что такие сепараторы разработаны в соответствии со стандартами, опубликованными Американским институтом нефти (API). ^[1]^[2]

Описание конструкции и работы

Сепаратор API — это устройство гравитационного разделения, разработанное с использованием принципов закона Стокса , которые определяют скорость подъема капель нефти на основе их плотности , размера и свойств воды. Конструкция сепаратора основана на разнице удельного веса масла и сточных вод, поскольку эта разница намного меньше, чем разница удельного веса между взвешенными твердыми веществами и водой. Согласно этому проектному критерию, большая часть взвешенных твердых частиц осядет на дно сепаратора в виде слоя осадка, масло поднимется наверх сепаратора, а сточные воды будут средним слоем между маслом сверху и твердыми частицами. на дне. ^[3] Стандарты проектирования API при правильном применении вносят коррективы в геометрию, конструкцию и размер сепаратора, выходящие за рамки простых принципов закона Стокса. Сюда входят поправки на потери за счет турбулентности на входе и выходе потока воды, а также на другие факторы. Спецификация API 421 требует минимального соотношения длины к ширине 5:1 и минимального соотношения глубины к ширине 0,3:0,5. ^[4]

Обычно слой нефти снимается и впоследствии повторно перерабатывается или утилизируется, а слой донного осадка удаляется цепным и скребковым скребком (или аналогичным устройством) и шламовым насосом. Водный слой направляется на дальнейшую очистку для дополнительного удаления остатков нефти, а затем на установку биологической очистки для удаления нежелательных растворенных химических соединений. ^{[ нужна ссылка ]}

Многие масла можно собрать с поверхности открытой воды с помощью скиммерных устройств. Считающиеся надежным и дешевым способом удаления нефти, жира и других углеводородов из воды, нефтесборщики иногда могут достичь желаемого уровня чистоты воды. В других случаях скимминг также является экономически эффективным методом удаления большей части масла перед использованием мембранных фильтров и химических процессов. Скиммеры предотвратят преждевременное засорение фильтров и снизят затраты на химикаты, поскольку требуется перерабатывать меньше нефти. ^{[ нужна ссылка ]}

Поскольку при сборе жира используются углеводороды с более высокой вязкостью, скиммеры должны быть оснащены достаточно мощными нагревателями, чтобы сохранять смазочную жидкость для выгрузки. Если плавающая смазка образует твердые комки или маты, для облегчения ее удаления можно использовать распылитель, аэратор или механическое устройство. ^[5]

Однако гидравлические масла и большинство масел, которые в той или иной степени разложились, также будут содержать растворимые или эмульгированные компоненты, для устранения которых потребуется дополнительная обработка. Растворение или эмульгирование нефти с использованием поверхностно-активных веществ или растворителей обычно усугубляет проблему, а не решает ее, образуя сточные воды, которые труднее очищать.

Ограничения дизайна

Сепараторы конструкции API и аналогичные гравитационные резервуары не предназначены для эффективной работы, когда к условиям подачи применимо любое из следующих условий: ^{[ нужна ссылка ]}

Средний размер капель масла в сырье составляет менее 150 микрон.
Плотность масла более 925 кг/м3.
Взвешенные твердые частицы прилипают к маслу, что означает, что «эффективная» плотность масла превышает 925 кг/м3.
Температура воды менее 5 °C
Высокий уровень растворенных углеводородов.

Согласно закону Стокса, более тяжелые масла требуют большего времени удерживания. Во многих случаях, когда нефтеперерабатывающие заводы перешли на более тяжелые сорта сырой нефти, эффективность сепаратора API снизилась. ^[4]

Дальнейшая очистка сточных вод API

Из-за ограничений производительности вода, сбрасываемая из сепараторов типа API, обычно требует нескольких дополнительных стадий обработки, прежде чем очищенную воду можно будет сбросить или повторно использовать. Дальнейшая очистка воды предназначена для удаления капель нефти размером менее 150 микрон, растворенных материалов и углеводородов, более тяжелых масел или других загрязнений, не удаляемых API. Технологии вторичной очистки включают флотацию растворенным воздухом (DAF) , анаэробную и аэробную биологическую очистку, сепараторы с параллельными пластинами, гидроциклоны , фильтры из скорлупы грецкого ореха и медиафильтры. ^{[ нужна ссылка ]}

Альтернативные технологии

Пластинчатые сепараторы или сепараторы с коалесцирующими пластинами аналогичны сепараторам API тем, что они основаны на принципах закона Стокса, но включают в себя узлы наклонных пластин (также известные как параллельные пакеты). ^[3] Нижняя сторона каждой параллельной пластины обеспечивает большую поверхность для слияния взвешенных капель масла в более крупные шарики. Сепараторы с коалесцирующими пластинами могут оказаться неэффективными в ситуации, когда водные химикаты или взвешенные твердые вещества ограничивают или препятствуют слипанию капель масла. Предполагается, что во время работы осадок будет скатываться по верхней стороне каждой параллельной пластины, однако во многих практических ситуациях осадок может прилипать к пластинам, что требует периодического удаления и очистки. Такие сепараторы по-прежнему зависят от удельного веса взвешенного масла и воды. Однако параллельные пластины могут повысить степень разделения масла и воды для капель масла размером более 50 микрон. В качестве альтернативы к конструкции сепараторов API добавляются сепараторы с параллельными пластинами, которые требуют меньше места, чем обычный сепаратор API, для достижения аналогичной степени разделения.

Сепараторы с параллельными пластинами аналогичны сепараторам API, но они включают в себя узлы с наклоненными параллельными пластинами (также известные как параллельные пакеты). Параллельные пластины обеспечивают большую поверхность для слияния взвешенных капель масла в более крупные шарики. Такие сепараторы по-прежнему зависят от удельного веса взвешенного масла и воды. Однако параллельные пластины повышают степень разделения нефти и воды. В результате сепаратор с параллельными пластинами требует значительно меньше места, чем обычный сепаратор API, для достижения той же степени разделения. ^[6]

История

Сепаратор API был разработан API и компанией Rex Chain Belt Company (ныне Evoqua ). Первый сепаратор API был установлен в 1933 году на нефтеперерабатывающем заводе Atlantic Refining Company (ARCO) в Филадельфии. ^[4] С тех пор практически все нефтеперерабатывающие заводы по всему миру установили сепараторы API в качестве первой первичной ступени своих очистных сооружений нефтесодержащих сточных вод. На большинстве этих нефтеперерабатывающих заводов были установлены сепараторы API оригинальной конструкции, основанной на разнице удельного веса нефти и воды. Однако многие нефтеперерабатывающие заводы в настоящее время используют пластиковую насадку с параллельными пластинами для улучшения гравитационного разделения. ^[7]^[3] Сегодняшние правила часто требуют использования сепараторов API с фиксированными или плавающими крышками для контроля летучих органических соединений (ЛОС). ^[4] Кроме того, большинство сепараторов API должны находиться над землей для обнаружения разливов. ^[4]

Другие применения разделения нефти и воды

Существуют и другие применения, требующие разделения масла и воды. Например:

Сепараторы нефтеводы (СВН) для отделения нефти от льяльных вод, скопившихся на судах, в соответствии с требованиями международной конвенции МАРПОЛ . ^[8]^[9]
Сепараторы масла и воды обычно используются на электрических подстанциях . Трансформаторы . на подстанциях используют большое количество масла для охлаждения Вокруг незакрытых подстанций сооружаются рвы для улавливания вытекшей нефти, но они также будут собирать дождевую воду. Таким образом, масло- и водоотделители обеспечивают более быструю и легкую очистку утечки масла. ^[10]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). Джон Уайли и сыновья. LCCN 67019834 .
^ Американский институт нефти (API) (февраль 1990 г.). Управление сбросами воды: проектирование и эксплуатация водонефтяных сепараторов (1-е изд.). Американский нефтяной институт.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). Джон Уайли и сыновья. LCCN 67019834 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и «Шульц, Томас. «Получите максимальную отдачу от сепараторов API». Химическая инженерия. Июль 2005 года.
^ Хобсон, Том (май 2004 г.). «Сенсация о нефтесборщиках» . Защита окружающей среды . Даллас, Техас: 1105 Media, Inc.
^ Jump up to: ^а ^б Бейчок, Милтон Р. (декабрь 1971 г.). «Очистка сточных вод». Переработка углеводородов : 109–112. ISSN 0887-0284 .
^ Американский институт нефти (API) (февраль 1990 г.). Управление сбросами воды: проектирование и эксплуатация водонефтяных сепараторов (1-е изд.). Американский нефтяной институт.
^ Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов, 1973 г. (и более поздние поправки). Архивировано 14 октября 2009 г., в Португальском веб-архиве.
^ Сепаратор маслянистой воды
^ Леонард Л. Григсби (2001). Справочник по электроэнергетике . ЦРК Пресс. ISBN 0-8493-8578-4 .

Внешние ссылки

Фотографии, чертежи и обсуждение конструкции гравиметрических сепараторов API.
Сепараторы масла/воды. Схемы и описание сепараторов с пластиковой насадкой из параллельных пластин.
Сепарация масла в воде Хорошее обсуждение и объяснение процессов очистки сточных вод .
Производитель сепараторов Monroe Environmental API , чертежи, фотографии, диаграммы, практические примеры и описания.
Характеристики водомасляных сепараторов , практические примеры, технологии, фотографии
Производитель AFL Industries . Описания и чертежи OWS

[Aqueous2-1] Jump up to: ^а ^б Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). Джон Уайли и сыновья. LCCN 67019834 .

[API4212-2] Американский институт нефти (API) (февраль 1990 г.). Управление сбросами воды: проектирование и эксплуатация водонефтяных сепараторов (1-е изд.). Американский нефтяной институт.

[Aqueous-3] Jump up to: ^а ^б ^с Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). Джон Уайли и сыновья. LCCN 67019834 .

[:0-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и «Шульц, Томас. «Получите максимальную отдачу от сепараторов API». Химическая инженерия. Июль 2005 года.

[5] Хобсон, Том (май 2004 г.). «Сенсация о нефтесборщиках» . Защита окружающей среды . Даллас, Техас: 1105 Media, Inc.

[HP-6] Jump up to: ^а ^б Бейчок, Милтон Р. (декабрь 1971 г.). «Очистка сточных вод». Переработка углеводородов : 109–112. ISSN 0887-0284 .

[API421-7] Американский институт нефти (API) (февраль 1990 г.). Управление сбросами воды: проектирование и эксплуатация водонефтяных сепараторов (1-е изд.). Американский нефтяной институт.

[8] Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов, 1973 г. (и более поздние поправки). Архивировано 14 октября 2009 г., в Португальском веб-архиве.

[9] Сепаратор маслянистой воды

[10] Леонард Л. Григсби (2001). Справочник по электроэнергетике . ЦРК Пресс. ISBN 0-8493-8578-4 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

v т и Процессы разделения
Процессы	Поглощение Кислотно-щелочная экстракция Адсорбция Хроматография Поперечная фильтрация Кристаллизация Циклоническая сепарация Декантация Диализ Флотация растворенным воздухом Дистилляция Сушка Электрохроматография Электрофильтрация Добыча Фильтрация Флокуляция Пенная флотация Гравитационное разделение выщелачивание Жидкостно-жидкостная экстракция Электроэкстракция Микрофильтрация Осмос Осадки Рекристаллизация Обратный осмос Седиментация Твердофазная экстракция Сублимация Ультрафильтрация
Устройства	Сепаратор нефти и воды API Ленточный фильтр Центрифуга Фильтр глубины Электрофильтр Испаритель Фильтр-пресс Фракционирующая колонна Фильтрат Миксер-отстойник Белковый скиммер Быстрый песочный фильтр Роторный вакуумно-барабанный фильтр Скруббер Вращающийся конус Все еще Сублимационный аппарат Вакуумный керамический фильтр
Многофазный системы	Водная двухфазная система Азеотроп эвтектический
Концепции	Работа агрегата

v т и Сточные воды
Источники и виды	Кислотный дренаж шахт Балластная вода Ванная комната Блэкуотер (уголь) Блэкуотер (отходы) Продувка котла Рассол Комбинированная канализация Градирня Охлаждающая вода Фекальный осадок серая вода Проникновение/приток Промышленные сточные воды Ионный обмен Фильтрат Навоз Производство бумаги Пластовая вода Обратный поток Обратный осмос Сантехническая канализация Септаж Сточные воды Осадок сточных вод Туалет Городской сток
Показатели качества	Адсорбируемые органические галогениды Биохимическая потребность в кислороде Химическая потребность в кислороде Колиформный индекс Насыщение кислородом Тяжелые металлы рН Соленость Температура Общее количество растворенных твердых веществ Всего взвешенных веществ Мутность Надзор за сточными водами
Варианты лечения	Активный ил Газированная лагуна Очистка сельскохозяйственных сточных вод Сепаратор нефти и воды API Угольная фильтрация Хлорирование Осветлитель Построенные водно-болотные угодья Децентрализованная система сточных вод Расширенная аэрация Факультативная лагуна Управление фекальным осадком Фильтрация Танк Имхоффа Очистка промышленных сточных вод Ионный обмен Мембранный биореактор Обратный осмос Вращающийся биологический контактор Вторичное лечение Седиментация Септик Отстойник Очистка осадка сточных вод Очистка сточных вод Канализационная добыча Стабилизационный пруд Капельный фильтр Ультрафиолетовое бактерицидное облучение УАСБ Вермифильтр Станция очистки сточных вод
Варианты утилизации	Комбинированная канализация Испарительный пруд Пополнение подземных вод Инфильтрационный бассейн Нагнетательная скважина Орошение Морской сброс Морской водосток Восстановленная вода Сантехническая канализация Поле септика Канализационная ферма Ливневая канализация Поверхностный сток Вакуумная канализация
Категория: Канализация