Proizvedena voda iz ušća bušotine, voda od pranja iz postrojenja za ishranu i kaljužna voda iz plovila dijele isti problem: nafta mora izaći prije nego što se voda može ponovno upotrijebiti ili ispustiti. Prava poteškoća nije ukupna koncentracija ulja, već veličina kapljice. Slobodno ulje iznad otprilike 150 mikrona raste za nekoliko minuta; emulgirano ulje ispod 20 mikrona može ostati stabilno tjednima. Dobro osmišljen sustav za odvajanje ulja i vode stoga se oslanja na postupni niz, a ne na jedan stroj, počevši od grubog uklanjanja i završavajući poliranjem prilagođenim cilju ispuštanja ili ponovne upotrebe. Inženjeri planiraju obrada proizvedene vode ili šire obrada industrijskih otpadnih voda projekti slijede istu logiku: prvo okarakterizirajte tok, a zatim uskladite svaku tehnologiju sa stanjem nafte koju ona zapravo može isporučiti.
Odvajanje nafte i vode počinje poznavanjem stanja nafte
Prvi zaključak: trošak odvajanja naglo raste kako se smanjuje veličina kapljice. Uklanjanje slobodne nafte gravitacijom može stajati samo nekoliko centi po kubičnom metru, dok uklanjanje emulgirane nafte može zahtijevati flotaciju, filtraciju ili kemikalije po mnogo puta većoj cijeni. Stoga je poznavanje stanja ulja u vašem toku najvažniji korak u određivanju opsega sustava za odvajanje ulja i vode. Laboratorijska analiza veličine kapljica, u kombinaciji s jednostavnim testovima u staklenkama, govori vam hoće li samo gravitacija funkcionirati ili trebate dodati flotaciju i filtraciju. Mnoge biljke podcjenjuju udio emulgiranog ulja u svom utjecaju i kasnije se bore s dopuštenjima. Jednokratno ulaganje u laboratorij od nekoliko stotina dolara može uštedjeti desetke tisuća u preradi.
Ulje u otpadnoj vodi općenito se dijeli u četiri stanja na temelju veličine kapljica. Donja tablica sažima svako stanje, njegovo ponašanje i tehnologije koje se primjenjuju.
| Stanje ulja | Veličina kapljice | Ponašanje | Tipična tehnologija |
|---|---|---|---|
| Besplatno ulje | >150 mikrona | Diže se na površinu za nekoliko minuta | API separator, skimmer |
| Raspršeno ulje | 20-150 mikrona | Diže se polako; osjetljiv na turbulencije | Pločasti koalescer, hidrociklon |
| Emulgirano ulje | 1-20 mikrona | Stabilan zahvaljujući surfaktantima | DAF, membrana, deemulgator |
| Otopljeno ulje | <1 mikrona | Molecular; ne može se ukloniti gravitacijom | Biološki, aktivni ugljen |
Usporedba osnovnih tehnologija odvajanja nafte i vode
Svaka tehnologija ima radnu ovojnicu koja određuje njezino mjesto u nizu liječenja. API separatori ostaju najekonomičniji primarni korak za slobodno ulje, ali ne mogu razbiti emulzije. Pločasti koalesceri poboljšavaju gravitacijsko odvajanje skraćujući okomitu udaljenost na kojoj se kapljice moraju dizati. Flotacija otopljenim zrakom (DAF) pričvršćuje mikro-mjehuriće na kapljice ulja i danas je zadani sekundarni korak za emulgirano ulje u mnogim industrijskim postrojenjima. Hidrocikloni nude kompaktnu alternativu za slobodnu i raspršenu naftu, posebno na platformama na moru gdje je otisak ograničen. Membranska filtracija polira do vrlo niske razine ulja, ali nosi veću energiju i rizik od prljanja.
Kemijski deemulgatori zaslužuju spomenuti jer su često najjeftiniji način za razbijanje čvrste emulzije. Djeluju tako da neutraliziraju međupovršinski film koji stabilizira kapljice, omogućujući spajanje uz lagano miješanje. Međutim, oni povećavaju operativne troškove, stvaraju talog kemije ulje-voda i zahtijevaju pažljivu kontrolu doziranja, zbog čega većina stalnih instalacija preferira fizičke metode kao što je DAF kao sekundarni korak.
Prema smjernicama za projektiranje API separatora i referencama US EPA za pročišćavanje otpadnih voda, ovi radni rasponi su dosljedni u svim rafinerijskim, petrokemijskim, pomorskim i komunalnim postrojenjima. Radarski grafikon u nastavku uspoređuje tri uobičajene tehnologije prema pet praktičnih kriterija.
Projektiranje višestupanjskog sustava za odvajanje ulja i vode
Započnite karakterizacijom utjecaja: raspodjelom veličine kapljica, koncentracijom ulja, temperaturom, sadržajem krutih tvari i ciljem ispuštanja ili ponovne uporabe. Na primjer, za offshore operacije u vodama SAD-a, EPA ograničenje ulja i masti prema 40 CFR Part 435 iznosi 29 mg/L mjesečni prosjek i 42 mg/L dnevni maksimum. Zemljišne dozvole često su strože, pa se faza poliranja mora dimenzionirati u skladu s tim.
Korak 1 - Predtretman. Mehaničko sito uklanja grube krutine i vlaknaste ostatke koji bi inače začepili nizvodni medij za koaleskciju i mlaznice za flotaciju. Rotacijsko sito s bubnjem je kompaktan izbor za ulazne tokove koji nose suspendirane krute tvari.
Rotacijsko sito bubnja za fazu predtretmana Ovo kompaktno mehaničko sito uklanja grube krutine i vlaknaste ostatke iz protoka, sprječavajući začepljenje i štiteći nizvodni koalescentni medij i flotacijske mlaznice od abrazije. Pogledajte proizvod → Korak 2 - Primarno gravitacijsko odvajanje. API separator ili pločasti koalescer uklanja većinu slobodnog ulja. Pijesak se taloži u istom spremniku, štiteći nizvodne pumpe i instrumente od abrazije. Klasifikator pijeska zatim uklanja vodu i ispušta taloženi pijesak u gotovo suhom obliku.
Klasifikator pijeska za odvajanje pijeska i vode Ovaj vijčani klasifikator odvodnjava i ispušta taloženi pijesak s vlagom ispod 60%, štiteći pumpe i instrumente dok primarni spremnik za odvajanje održava čistim i učinkovitim. Pogledajte proizvod → Korak 3 - Sekundarna flotacija. DAF jedinica uklanja raspršeno i djelomično emulgirano ulje pričvršćivanjem mikro-mjehurića na kapljice, plutajući ih na površinu radi skidanja. Horizontalni strojevi za flotaciju zraka dobro se uklapaju u postojeće rasporede spremnika i trebaju manje prostora od okomitih dizajna.
Horizontalni zračni flotacijski stroj za uklanjanje ulja Koristeći mikro-mjehuriće za plutanje dispergirane i emulgirane nafte i suspendiranih krutih tvari, ova DAF jedinica poboljšava učinkovitost odvajanja dok zahtijeva manje prostora, što je čini idealnom za sekundarnu flotaciju. Pogledajte proizvod → Korak 4 - poliranje. Filtracija uloška, odvajanje membrane ili adsorpcija aktivnim ugljenom dodaju se kada ograničenje dozvole ili specifikacija za ponovnu upotrebu zahtijevaju razine ulja ispod onih koje može doseći sama flotacija. Sloj obranog ulja iz separatora može se povratiti ako količine to opravdavaju, dok zauljeni mulj iz DAF skimmera obično zahtijeva odvodnjavanje prije odlaganja izvan lokacije. Uključivanjem rukovanja muljem u projektnu procjenu izbjegavaju se iznenađenja tijekom puštanja u pogon.
Tipični API separator u izometrijskom prikazu
Kontrolni popis za odabir opreme za odvajanje ulja i vode
Temeljenje izbora opreme na donjoj tablici smanjuje rizik od premale ili prevelike veličine. Iskustvo na terenu pokazuje da većina kvarova separatora dolazi zbog ignoriranja jednog od ovih šest parametara.
| Kriterij | Zašto je to važno | Implikacija dizajna |
|---|---|---|
| Brzina protoka i vrhovi | Premalo dimenzioniranje uzrokuje prenošenje ulja | Separatori veličine pri 1,25-1,5x prosječnom protoku |
| Veličina kapljice distribution | Određuje može li gravitacija djelovati | Ispod 20 mikrona dodajte DAF ili membranu |
| Temperatura | Viša temperatura smanjuje viskoznost | Grijanje hladnih struja pomaže u porastu brzine |
| Koncentracija krutih tvari | Začepljuje koalescente i flotacijske mlaznice | Najprije instalirajte zaslone i uklonite pijesak |
| Kemijska ograničenja | Neka mjesta ograničavaju upotrebu deemulgatora | Umjesto toga odaberite fizičko odvajanje |
| Ograničenje dozvole | Postavlja zahtjev za poliranje | 29 mg/L u odnosu na 10 mg/L mijenja niz |
Znakovi da je postojeći sustav premali uključuju vidljivi sjaj ulja u efluentu, filterske uloške koji se začepe u danima i rastuću potrošnju kemikalija za istu kvalitetu hrane. Prije ulaganja u novu opremu, izmjerite stvarnu distribuciju veličine kapljica tijekom barem punog proizvodnog ciklusa; dnevni vrhovi često mijenjaju stanje ulja više nego prosječna koncentracija.
Često postavljana pitanja o odvajanju ulja i vode
P1. Što je separator ulja i vode?
Separator ulje-voda uklanja ulje iz vode pomoću razlika u gustoći, koalescencije, flotacije, filtracije ili kemijskog djelovanja. Uobičajene vrste uključuju API separatore, pločaste koalescente, DAF jedinice i membranske sustave.
Q2. Kako radi API separator ulja i vode?
API separator osigurava miran protok i dugo vrijeme zadržavanja, obično 1,5-2 sata, tako da se slobodna nafta diže na površinu za uklanjanje dok se taložene krute tvari skupljaju na dnu.
Q3. Koja je razlika između slobodnog i emulgiranog ulja?
Slobodno ulje postoji kao kapljice veće od oko 150 mikrona i odvajaju se gravitacijom. Emulgirano ulje su kapljice ispod 20 mikrona stabilizirane površinski aktivnim tvarima, koje zahtijevaju flotaciju, membrane ili kemijske deemulgatore.
Q4. Kako odvajate naftu od proizvedene vode?
Pročišćavanje proizvedene vode koristi višestupanjski niz: hidrociklone ili pločaste separatore za slobodnu naftu, DAF za sekundarno poliranje i filtraciju ili biološku obradu ako zahtijevaju ograničenja ispuštanja ili ponovnog ubrizgavanja.
P5. Koja je granica ispuštanja ulja i masti?
Američki EPA offshore standard za proizvedenu vodu iznosi 29 mg/L mjesečni prosjek i 42 mg/L dnevni maksimum prema 40 CFR Part 435. Kopnene dozvole često su strože, obično 10-20 mg/L.
P6. Mogu li koagulansi poboljšati odvajanje ulja i vode?
Da. Koagulansi od aluminija ili željeza i organski flokulanti neutraliziraju površinski naboj i potiču koalescenciju kapljica, značajno poboljšavajući DAF i učinkovitost filtracije za čvrste emulzije.
