Устройство для коалесценции эмульсии

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (}9) (I I) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

, К ПАТЕНТУ (s )s В 01 D 17/028

I (21) 4698236!26 (22) 27.03.89 (46) 30.08.93. Бюл. N 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по сбору, подготовке и транспорту ! нефти и нефтепродуктов (72) Ф.М,Валиулина, P.È.Ìàíñóðîâ, Л,Я,Нафиков, IO,X.Ëóêìàíoâ и Д,М. Бриль (73) Ф.M.Âàïèóëèêà (56) Патент Франции N. 602213, кл. 12 е 3, 1926. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОАЛЕСЦЕНЦИИ

ЭМУЛЬСИЙ (57) Устройство включает трубу, располоенную внутри нейрерывную спиралевидную перегородку, образующую винтовой канал, и патрубки ввода исходной эмульсии . нефтесодер>кащих вод) и отвода коалесциованной эмульсии, накопившегося газа и азонефтяной смеси. Спиралевидная переородка выполнена шириной, равной или езначительно меньше половины диаметра орпуса, с шагом винта, от двух до шести раз еньшим ширины перегородки. Исходная мульсия, поступающая сверху в винтовой

Изобретение относится к устройствам, редназначенным для коалесценции эмульий перед подачей их в отстойные аппараты целью повышения эффективности раздеения и производительности последних.

Цель изобретения — повышение эффекности коалесценции.

При ширине перегородки, равной или начительно меньшей радиуса корпуса,ее верхность занимает почти всю площадь перечного сечения корпуса, только s ocu канал устройства, продвигаясь вниз, приобретает вращательное движение. Частицы эмульгированной в воде жидкости Ilo мере продви>кения эмульсии тонким слоем начинают всплывать к верхнему слою потока и одновременно в центробежном поле вращающегося потока группируются к оси.вращения и коалесцируют. Коалесцированная эмульсия выводится с винтового канала снизу устройства и подается в отстойник. Перегородки могут быть расположены с постоянным или переменным шагом винта, изменяющимся постепенно или ступенчато, перпендикулярно или наклонно своими образующими к образующей корпуса, Перегородки изготовлены из гидрофобных углеродсодер>кащих материалов, а также на них могут быть закреплены пучки нейлоновых, полиамидных пряжей, нитей, жгутов для интенсификации коалесценции, Устройство коалесценции устанавливается перед отстойниками типа РВС, в которых гравитациойное отделение укрупненных частиц происходит в 1,8 — 2 раза быстрее, повышая этим эффективность очистки сточной воды.

8 з.п.ф-лы, 5 ил. остается небольшой зазор. Возникающие 0 центробе>кные силы в этом случае используются сполна и частицы нефти произвольно группируются у оси вращения, не встречая преграды; Увеличение ширины перегородок Ю при одних и тех же объемах аппарата и про- изводительности позволяет создать более тонкослойный.поток и тем самым повысить эффективность коалесценции эмульсии.

При расположении перегородок с шагом винта,в 5-6 раз меньшим ширины пере1837929 городки во вращающемся потоке возникают центробежные и расклинивающие силы сдвига, достаточные для распада содержащихся в воде агрегатированных частиц нефти и механических примесей и группирования при следующем продвижении отделенных частиц нефти к оси, механических примесей — к периферии вращающегося потока, Расположение перегородок в устройстве с постепенно и ступенчато увеличивающимся шагом винта способствует снижению угловой скорости вращающегося потока или отрыву потока от верхней перегородки и появлению свободной поверхности раздела фаз жидкость — газ, являющейся эффективным средством коалесценции частиц нефти, растекающихся по поверхности и сливающихся между собой. Эмульгированные частицы нефти под действием сил гравитации стремятся к поверхности потока и под действием центробежных сил — к оси вращающегося потока.

При испьтаниях было замечено, что коалесцированная эмульсия с перегородок не поступает в осевую часть. а остается на перегородках, по которым стекает вниз. Поэтому для концентрирования частиц легкой фазы в осевой части, а механических примесей — на периферии вращающегося потока спиралевидные перегородки своими образующими располо>кены наклонно к образующей корпуса и создают конусообразные, в виде усеченного конуса, спиральные перегородки, напоминающие тарельчатые перегородки, При расположении конусообразной перегородки большим основанием вниз перегородки своими образующими направлены под углом вверх и создают наклонные винтовые каналы.

Движущиеся под действием результирующей силы к оси вращения частицы легкой жидкости {нефти) вместе с пузырьками выделяющегося газа по этим наклонным каналам за несколько витков вращения жидкости непосредственно достигают оси вращения, Те частицы, которые достигли не оси вращения, а верхней наклонной перегородки, скользя по ее нижней поверхности, достигают оси и срываются с краев перегородки в осевую часть.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устсройство с шириной перегородки, равной радиусу корпуса, и с постоянным шагом винта, общий вид; на фиг. 2 — то >ке, продольный разрез; на фиг. 3 — перегородки, не доходящие до оси устройства, расположенные перпендикулярно своими образующими к образующей корпуса и с переменным шагом винта; на фиг. 4 — перегородки, расположенные наклонно с постоянным шагом; на фиг. 5 — перегородки с пучками жгутов.

Устройство состоит из вертикального цилиндрического корпуса (трубы) 1 с дном 2 и крышкой 3. Тангенциально распложены патрубок 4 для подачи исходной эмульсии в винтовой канал сверху устройства и патрубок. 5 отвода коалесцированной эмульсии с винтового канала снизу устройства. Патру10 бок б отвода отделенных к оси частиц легкой жидкости б плотно укреплен своим косым по винтовой линии срезом к внутренним краям спиралевидной перегородки на последнем витке и проходит через середину дна устройства. На крышке у оси устройства аналогично установлен патрубок 7 со штуцером для стравливания газа или воздуха при за пуске и при работе устройства. Внутри корпуса установлена перегородка 8, образующая винтовой канал 9. При ширине перегородки, меньшей радиуса корпуса, по оси образуется сквозной зазор 10. При ширине перегородки, равной радиусу корпуса, перегородки доходят до оси трубы, и сквозного зазора по оси не образуется.

Спиралевидные перегородки могут быть расположены перпендикулярно и наклонно своими образующими к образующей корпуса с постоянным или переменным ша30 гом винта, При расположении спиралевидных перегородок наклонно своими образующими к образующей корпуса перегородки имеют вид спирального усеченного конуса, При расположении конусообразной перегородки большим основанием вниз между образующими корпуса и перегородки с верхней стороны образуется острый угол, который создает углубление 11 в нижней части винтового канала. В этих углублениях могут накапливаться отброшенные центробежными силами механические примеси из эмульсии и сползать по винтовой линии вниз.

Между перегородкой на последнем вит45 ке и дном корпуса при изолировании радиальной перегородки 12 от винтового канала образуется пространство 13. С целью его использования для накопления механических примесей, по периферии перегородки на последнем витке предусмотрены косые прорези 14 с отбойными вертикальными козырьками за ними, для прохождения механических примесей. По мере накопления механические примеси из пространства 13

55 удаляются через патрубок 14. Перегородки изготовлены из гидрофобных материалов или покрыты им, а так>ке на них могут быть закреплены пучки 15 из нейлоноьыx, лавсановых, полиамидных нитей, пряжи или жгутов.

1837929

Устройство работает следующим обраом.

Исходная эмульсия тангенциальна поается сверху устройства через патрубок 4 винтовой канал 9, образованный спиралеидными перегородками 8, плотно прилегащими или закрепленными к корпусу 1, и, родвигаясь вниз. приобретает вращательое движение вокруг оси устройства. По мее продвижения эмульсии по винтовому аналу 9 в протекающем ламинарном потое более крупные эмульгированные частицы ефти за несколько витков отделяются к ерхнему слою потока и одновременно с сплытием центростремительными силами руппируются к оси вращения. Частицы легой жидкости при движении эмульсии отчати адсорбируются на гидрофобной оверхности перегородок 8. а также (в слуае их расположения) на поверхности своодно располагающихся пучков 15 из интетических нитей, жгутов и т.д. укрупнятся и по достижении определенных размеов срываются потоком. Интенсивная оалесценция эмульсии происходит также (а свободной поверхности жидкости, возикающей при отрыве потока от верхней ерегородки в случае снижения количества одаваемой эмульсии в устройство. Из-за нижения высоты слоя частицы быстрее дотигают поверхности, т.е. раздела фаз жидкость — газ, и, растекаясь по поверхности, нтенсивно сливаются между собой и с кажым витком все более концентрируются к си вращающегося потока.

Таким образом, при оптимальной дине интового канала из него выходит коалесированная в результате совместного дейтвия перечисленных положительных акторов, способствующих слиянию и укупнению содержащихся легких частиц, мул ьсия, В случае обработки эмульсии с целью оалесценции, содержащей незначительое количество эмульгированной легкой фаы, например нефтепромысловой сточной оды, эмульсия после коалесценции вывоится через один патрубок 5 из винтового анала 9 снизу устройства и подается в оттойник (на чертежах не указан).

Механические примеси, которые могут одержаться в эмульсии, отбрасываются ентробежными силами к периферии враающегося потока, накапливаются у стенки стройства в нижней части винтового канав — в углублении 11, образованном стенкой наклонными спиралевидными перегородами, и периодически выводятся при зачитке устройства. В случае сползания по ериферии винтового канала вниз махани45

Формула изобретения

1. Устройство для коалесценции эмульсии, включающее корпус, непрерывную спиральную перегородку, образующая которой расположена перпендикулярно или наклонно оси корпуса, патрубки ввода эмульсии и вывода фаз. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности коалесценции, спиральная перегородка выполнена шириной, равной радиусу корпуса.

2.Устройство по п.1. отл и ч а ю щеес я тем, что перегородка выполнена с шагом, в 2-6 раз меньшим ширины перегородки. ческие примеси через прорези, расположенные нв последнем витке перегородки, проваливаются в пространство 13. откуда удаляются по мере накопления через патру5 бок 15. Выделившиеся газы с осевого зазора можно стравливать через патрубок 7, следя за тем, чтобы не вызвать падения давления в устройстве, или выходить вь есте с частицами нефти в виде газонефтяной сме10 си по патрубку 6. Но в связи с тем, что устройство для коалесценции эмульсии не является средством разделения, а является средством интенсификации последующего процесса — разделения отстаиванием, коа15 лесцированную эмульсию вместе с газонефтяной смесью необходимо выводить через один патрубок 5 из винтового канала устройства, не вызывая передиспергирования, и под напором системы самотеком по крат20 чайшему пути подавать в отстойное оборудование для отстаивания от укрупненных частиц легкой жидкости (нефти).

Таким образом, расположение спиралевидных перегородок KBK можно боль25 шей ширины. доходящей до середины корпуса, и частоты их расположения по винтовой линии, т.е. с малым шагом винта, позволяет более рационально использовать обьем устройства, получать тонкий по высо30 те, но широкий поток жидкости, способствует полному использованию возникающих во вращающемся потоке центробежных сил.

Все это в сочетании создает наиболее

35 благоприятные условия, улучшает гидродинамику движения жидкости, интенсифицирует коалесценцию эмульсии и в конечном итоге позволяет повысить производительность и эффективность работы отстойных

40 аппаратов; перед которыми установлены простые по конструкции.и надежные s эксплуатации предлагаемые коалесцирующие устройства.

1837929

14

3. Устройство по и. 1. о т л и ч э ю.щ е ес я тем, что перегородка выполнена с постоянным шагом.

4. Устройство по п.1, отл и ч а ю ще ес я тем, что перегородка выполнена с переменным шагом, 5. Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что шаг перегородки изменяется скачкообразно.

6. Устройство по и. 5, отл и ч а ю ще ес я тем, что первые 10-16 витков перегородки выполнены с шагом, в 5-6 раз меньшим ширины перегородки, а последующие витки -с шагом, в 2-2,5 раза меньшим ширины перегородки, 7. Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем. что шаг перегородки изменяется постепенно.

8. Устройство по п.7, отл ич а ю щее5 с я тем. что каждый последующий шаг перегородки на один процент больше предыдущего.

9, Устройство по и 1, о т л и ч à ю щ е ео я тем. что перегородка выполнена из гид10 рофобного материала или с покрытием из гидрофобного материала и снабжена закрепленными на ее поверхностях пучками нейлоновых, лавсановых, полиамидных и других углеродсодержащих. нитей, пряжи

15 или жгутов.

1837929

1837929

Составитель 0, Калякина

Редактор М. Кузнецова Техред M.Moðãåíòàë Корректор П, Гереши

Заказ 2881 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101