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I separatori di petrolio sono dei sistemi di depurazione la cui più importante funzione è quella di pulire i canali di scolo dalle impurità meccaniche e dai prodotti oleosi. Il principio di funzionamento di questi macchinari autonomi è basato sull’utilizzo delle forze gravitazionali, cioè le acque di scarico si depurano attraverso la sedimentazione.

Si specifica che i separatori di altri prodotti hanno lo stesso principio di funzionamento, ma la loro funzione è quella di depurare le acque di scarico da sostanze specifiche come la paraffina (imprese petrolchimiche).

Al giorno d’oggi si possono distinguere diversi tipi di separatori di petrolio:

• orizzontali
• radiali
• a più strati (a strati sottili)

Separatori di petrolio orizzontali

I separatori di petrolio a configurazione orizzontale sono grandi serbatori-sedimentatori con una serie di celle collocate parallelamente l’una all’altra, formate da barriere. Dalla cella di ripartizione, disposta separatamente, escono le acque di scarico contenenti petrolio, che scorrendo attraverso delle tubature, passano attraverso delle fenditure sulle barriere per infiltrarsi in ognuna delle sezioni del separatore. Le acque depurate dai prodotti petroliferi si muovono verso il fondo della cella e passano attraverso una barriera sommersa che trattiene il petrolio per poi finire in un apposito canale di evacuazione e da lì nelle tubature. Nel periodo invernale la superficie del liquido è riscaldata utilizzano una serpentina allo scopo di ridurre la viscosità del petrolio.

Mano a mano che il petrolio giunge sulla sua superficie, il trasportatore a raschietti lo trasporta verso le tubature dotate di fessure attraverso le quali sarà successivamente condotto fuori dal separatore. Allo stesso tempo il trasportatore rimuove anche il deposito che si raccoglie sul fondo del sedimentatore, accumulandolo in una fossa. Da lì il deposito è periodicamente rimosso con un canalino con l’utilizzo di valvole di fondo o elevatori idraulici.

L’efficacia del funzionamento dei separatori di petrolio

L’efficacia del funzionamento dei separatori di petrolio dipende in gran parte dalla qualità e dall’affidabilità dei suoi dispositivi per la rimozione del deposito e del petrolio, cioè i trasportatori a raschietti. L’albero portante e quello condotto devono essere disposti in modo perfettamente parallelo l’uno all’altro, mentre le due catene di destra e di sinistra devono essere egualmente tese. In caso contrario può verificarsi un’improvvisa rottura delle catene, cui consegue uno scorretto funzionamento dei trasportatori a raschietti e, successivamente, lo scollegamento di tutte le celle del separatore. I lavori di riparazione in questo caso sono lunghi e complessi, causando un’interruzione del lavoro.

Il petrolio può muoversi verso i tubi con le fessure grazie all’aria, ma in tal caso è necessaria una regolare pulizia delle celle del trasportatore per rimuovere il deposito. Per eseguire la pulizia occorre di tanto in tanto spegnere il separatore e svuotarne le celle. La periodicità con cui è necessario ripetere questo processo può essere stabilita durante l’utilizzo dell’apparecchio.

Si segnala che tutti i separatori esistenti al giorno d’oggi presentano dei difetti. Ad esempio, durante la messa a punto dell’apparecchio è molto difficile eseguire la regolazione dei dispositivi di ripartizione in quanto questi sono rigidamente collegati alle pareti. Normalmente, infatti, le barriere sono realizzate in calcestruzzo.

Per distribuire equamente il flusso del liquido nelle celle in alcuni casi si utilizza una barriera aggiuntiva con delle fessure del diametro dai 20 ai 30 millimetri disposte uniformemente sulla sua superficie. La quantità di tali fessure è stabilita in base alla loro superficie totale che deve essere pari a 6-8% della superficie della sezione trasversale della cella nella quale si inserisce la barriera aggiuntiva. Questa barriera può essere realizzata in qualsiasi materiale leggero a pellicola (nylon, polietilene, lavsan) che sia resistente al petrolio.

Si noti che l’installazione di barriere con fessure aggiuntive lungo la lunghezza del sistema di depurazione con un intervallo di 6h (dove h è la profondità dell’impianto) permette di aumentare la produttività del separatore di petrolio del 50% a parità di efficacia.

Le barriere in materiale a pellicola sono installate in diverse sezioni delle celle del separatore nello spazio libero tra i raschietti (quelli superiori e quelli inferiori). Sono fissate principalmente alla parte superiore delle pareti delle celle. Infatti l’estremità superiore della barriera è fissata a un tubo, sui lati del quale ci sono dei supporti. Per tendere bene il materiale leggero della barriera, la sua estremità inferiore si fissa a un secondo tubo. In seguito il tubo superiore, grazie ai supporti ai lati, è fissato alle pareti della cella.

Per evitare l’intasamento dell’elevatore idraulico con eventuali sostanze di grosse dimensioni, nel canale prima dei sistemi di depurazione è installata un’apposita griglia di quelle utilizzate nei sistemi fognari. Preferibilmente le fessure sulla griglia non devono superare i 10 millimetri.

Nei separatori di petrolio l’acqua si sposta con una velocità da 3 a 10 millimetri al secondo. Lo spessore dello strato del petrolio che emerge è di circa 0,10 metri. La superficie delle fessure nella barriera di ripartizione in genere non supera il 6-8% della superficie totale della barriera. Le perdite della prevalenza idraulica nell’apparecchio possono essere pari a soli 0,4-0,5 metri.

Calcoli per la progettazione di un separatore di petrolio

Elenchiamo i paramenti da tenersi in considerazione per la progettazione di un normale separatore di petrolio orizzontale. La quantità delle celle deve essere non inferiore a due, la larghezza di ognuna deve essere da 2 a 3 metri a condizione che la profondità dello strato di acqua sia da 1,2 a 1,5 metri e la capacità di transito dell’apparecchio non superi 45 litri al secondo. Se il flusso di acqua è maggiore, è necessario utilizzare celle della larghezza di 6 metri e profondità di 2 metri.

La lunghezza (L) della parte di sedimentazione dell’apparecchio si deve determinare con l’utilizzo della seguente formula:

L = (a•h•v) / u0

L – lunghezza della parte di sedimentazione, m;

a – coefficiente che considera la turbolenza del flusso d’acqua;

h – profondità dello strato, m;

v – velocità con la quale si muove l’acqua, mm/s;

u0 – velocità con la quale le particelle di petrolio emergono sulla superficie (calcolata in base alla cinetica del movimento del petrolio), mm/s.

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