Investigation of outlet diameter effect on emulsion separation efficiency in rectangular separators

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the study is to conduct experimental studies of oil -water emulsion separation in a rectangular separator in the range of velocities along the device working area from 1.43 to 2.5 m/s. The efficiency of emulsion separation is determined by an experimental method based on measuring the density of a two-phase liquid, provided that the density of each component of the mixture is previously determined. The authors propose to use a device with U-shaped elements to increase its performance when separating oil-water emulsions. The device under study including two rows of U-shaped elements consists of one complete separation stage. The authors have conducted experimental studies of the device with U-shaped elements on the "oil-water" system, during which the efficiency of emulsion separation was evaluated. It was detemined that the proposed device provides the highest efficiency of emulsion separation of 68% when the diameter of the holes intended for the exit of the heavy phase equals to 2.5 mm in the range of emulsion velocities from 1.43 to 2.5 m/s. The conducted experimental studies will allow to use a turbulence model for calculation in the programs like Ansys Fluent or FlowVision, which will most adequately describe the separation process of similar emulsions. The experiments have proved the possibility of obtaining high values of efficiency. Therefore, the correct selection of technological parameters (average flow rate, concentration) and the size of the characteristic elements of the proposed device will allow to specify the design of a rectangular separator, for example, to calculate the number of stages to achieve the required separation efficiency or to determine the size of the separation elements.

About the authors

I. N. Madyshev

Kazan National Research Technological University

Email: ilnyr_91@mail.ru

V. E. Zinurov

Kazan State Power Engineering University

Email: vadd_93@mail.ru

A. V. Dmitriev

Kazan State Power Engineering University

Email: ieremiada@gmail.com

Xuan Vinh Dang

Kazan State Power Engineering University

Email: ssonvinh@gmail.com

G. R. Badretdinova

Kazan State Power Engineering University

Email: nice.badretdinova@mail.ru

References

  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.. 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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).