Исследование влияния диаметра выходных отверстий на эффективность разделения эмульсии в прямоугольных сепараторах

Цель – экспериментальные исследования разделения водонефтяных эмульсий в прямоугольном сепараторе в диапазоне скоростей движения по рабочей зоне устройства от 1,43 до 2,5 м/с. Для определения эффективности разделения эмульсии был использован экспериментальный метод, основанный на измерении плотности двухфазной жидкости при условии, что плотность каждого компонента смеси была предварительно определена. Авторами работы предлагается использовать устройство с П-образными элементами для повышения его производительности при разделении водонефтяных эмульсий. Исследуемое устройство состоит из одной полной ступени разделения, представляющей собой два ряда П-образных элементов. Авторами были проведены экспериментальные исследования устройства с П-образными элементами на системе «масло – вода». В ходе экспериментальных исследований оценивалась эффективность разделения эмульсии. Установлено, ч то наиболее высокая эффективность разделения эмульсии в предлагаемых устройствах наблюдается при диаметре отверстий равных 2,5 мм, предназначенных для выхода тяжелой фазы в диапазоне скоростей движения эмульсии от 1,43 до 2,5 м/с, и составляет 68%. Проведенные экспериментальные исследования позволят подобрать модель турбулентности для расчета в таких программах как Ansys Fluent или FlowVision, которая будет наиболее адекватно описывать процесс разделения подобных эмульсий. Эксперименты доказали возможность получения высоких значений эффективности. Следовательно, правильный подбор технологических параметров (среднерасходной скорости, концентрации) и размеров характерных элементов предлагаемого устройства позволит определиться с конструкцией прямоугольного сепаратора, например, рассчитать количество ступеней для достижения требуемой эффективности разделения или определить размер сепарационных элементов.

1. Лаптедульче Н.К., Сергеева Е.С. Пути оптимизации системы очистки сточных вод ТЭС от нефтепродуктов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2007. № 11–12. С. 99–104.

2. Зинуров В.Э., Дмитриев А.В., Шарипов И.И., Данг Суан Винь, Харьков В.В. Интен-сификация очистки сточных вод ТЭС от нефтепродуктов в отстойниках // Вестник технологического университета. 2020. Т. 23. № 6. С. 64–67.

3. Дмитриев А.В., Зинуров В.Э., Дмитриева О.С., Данг Суан Винь. Моделирование процесса разделения водонефтяной эмульсии в прямоугольном сепараторе // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2018. № 3. С. 65–71.

4. Мелихов А.В., Тупик Ю.В. Сепарация нефти на плавучих платформах // Фундамен-тальные и прикладные исследования молодых ученых: сб. матер. III Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Омск, 7–8 февраля 2019 г.). Омск: Изд-во СибАДИ, 2019. С. 23–26.

5. Jiang Wen-ming, Chen Yi-mei, Chen Ming-can, Liu Xiao-li, Liu Yang, Wang Tianyu, et al. Removal of emulsified oil from polymer-flooding sewage by an integrated apparatus including EC and separation process // Separation and Purification Technology. 2019. Vol. 211. Р. 259–268. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.09.069

6. Zhang Haoran, Liang Yongtu, Yan Xiaohan, Wang Bohong, Ning Wang. Simulation on water and sand separation from crude oil in settling tanks based on the particle model // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 156. P. 366–372. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.06.012

7. Ochowiak M., Matuszak M., Włodarczak S., Ancukiewicz M., Krupińska A. The modified swirl sedimentation tanks for water purification // Journal of Environmental Management. 2017. Vol. 189. Р. 22–28. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.12.023

8. Shah M.T., Parmar H.B., Rhyne L.D., Kalli C., Utikar R.P., Pareek V.K. A novel settling tank for produced water treatment: CFD simulations and PIV experiments // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 182. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106352

9. Zinurov V., Sharipov I., Dmitrieva O., Madyshev I. The experimental study of increasing the efficiency of emulsion separation // Key Trends in Transportation Innovation: E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 157. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202015706001

10. Дремичева Е.С., Шамсутдинов Э.В. Интенсификация седиментационной очистки сточных вод от нефтепродуктов // Вода и экология: проблемы и решения. 2018. № 1. С. 3–8. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2018.23.1.3-8

11. Гамзаева Н.Х. Идентификация модели осаждения твердой частицы в гравитационном сепараторе // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2020. Т. 13. № 1. С. 46–52. https://doi.org/10.17516/1998-2836-0156

12. Гасанов А.А., Гамзаева Н.Х. Моделирование процесса осаждения твердой частицы из потока жидкости в горизонтальном гравитационном сепараторе // Химическая технология. 2020. Т. 21. № 5. С. 230–235. https://doi.org/10.31044/1684-5811-2020-21-5-230-235

13. Гладий Е.А., Кемалов А.Ф., Гайнуллин В.И., Бажиров Т.С. Оценка эффективности широко применяемых реагентов-деэмульгаторов для обезвоживания нефти термохимическим способом // Экспозиция нефть газ. 2015. № 5. С. 16–18.

14. Лаптев А.Г., Сергеева Е.С. Водоподготовка и водоочистка в энергетике. Ч. 2. // Вода: химия и экология. 2011. № 4. С. 32–37.

15. Таранцев К.В., Коростелева А.В. Топливные водонефтяные эмульсии как способ утилизации нефтесодержащих вод // Экология и промышленность России. 2013. № 2. С. 14–17. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2013-2-14-17

16. Кузнецова И.С., Ермакова Е.Ю., Козулина О.В., Кузнецов М.Г. Аппарат для нагрева и разделения водонефтяной эмульсии // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 17. С. 235–237.

17. Тимербаев А.С., Лищук А.Н., Таранова Л.В., Голубев Е.В., Митрошин О.Ю. Исследование особенностей процесса разделения водонефтяных эмульсий в центробежном сепараторе с крыльчаткой // Нефтяное хозяйство. 2014. № 12. С. 138–141.

18. Guo Guangdong, Deng Songsheng. Research on dispersed oil droplets breakage and emulsification in the dynamic oil and water hydrocyclone // Advance Journal of Food Science and Technology. 2013. Vol. 5. No. 8. Р. 1110–1116. [Электронный ресурс]. URL: https://studylib.net/doc/13311563/advance-journal-of-foodscience-and-technology-5-8---1110... (17.08.2020).

19. Зинуров В.Э., Дмитриев А.В., Дмитриева О.С., Данг С.В., Салахова Э.И. Удаление влаги из загрязненного трансформаторного масла в прямоугольных сепараторах // Вестник технологического университета. 2018. Т. 21. № 11. С. 75–79.

20. Madyshev I.N., Dmitriev A.V., Vin Dang Suan. Determination of oil-water emulsions separation efficiency in the separator with a vortex flow // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 709. Issue 3. Р. 033025. https://doi.org/10.1088/1757-899x/709/3/033025