Способ обезвоживания углеводородных жидкостей

 

Изобретение относится к способам обезвоживания углеводородных жидкостей и может быть использовано при нефтепромысловой подготовке нефти для обезвоживания нефтяных эмульсий. Углеводородную жидкость обрабатывают однополярными электрическими импульсами, причем используют импульсы максимальной напряженности 40-80 кВ/см. Технический результат состоит в уменьшении энергозатрат за счет снижения времени обработки. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам обезвоживания углеводородных жидкостей и может быть использовано при нефтепромысловой подготовке нефти для обезвоживания нефтяных эмульсий.

Известен способ обезвоживания и обессоливания нефти (a.c. N 1526737, МПК4 B 01 D 17/06, опубл. 07.12.89 г.), при котором нефть обрабатывают электрическим разрядом, осуществляемым импульсно, при этом предварительно производят накопление электрической энергии в конденсаторах.

Недостатком данного способа являются большие затраты энергии, низкий ресурс электродной системы из-за эрозии электродов и малого срока службы изоляции электродов из-за больших гидроударов при развитии разрядов.

Наиболее близким по тематической сущности к предлагаемому способу является способ обезвоживания углеводородных жидкостей, реализуемый устройством (патент US 4056451 кл. C 10 G 33/02. опубл. 01.11.77 г.). Согласно этому способу обезвоживание нефти осуществляется под действием неоднородного электрического поля, создаваемого последовательно напряжением промышленной частоты, а затем однополярными электрическими импульсами, полученными путем однополупериодного выпрямления того же переменного тока.

Недостатком этого способа являются большие энергозатраты процесса обработки, т. к. используются однопериодные импульсы, полученные в результате выпрямления напряжения промышленной частоты электрической сети, с достаточно большой длительностью (t_и 0,016 с). Кроме того, при такой длительности импульсов практически невозможно получить электрическое поле с напряженностью 40-80 кВ/см в углеводородной жидкости с большим содержанием воды (до 40%) из-за низкой электрической прочности смеси. Снижение нерабочей напряженности приводит к увеличению времени обработки за счет увеличения пути прохождения жидкости, к усложнению конструкции реактора, увеличению гидродинамического сопротивления устройства.

Основной технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение энергозатрат за счет снижения времени обработки. Использование однополярных электрических импульсов максимальной напряженности 40-80 кВ/см для создания неоднородного электрического поля по сравнению с прототипом снизит время обработки в 8-10 раз. Указанная техническая задача достигается тем, что в способе обезвоживания углеводородных жидкостей, в котором углеводородную жидкость обрабатывают однополярными электрическими импульсами, согласно предложенному решению используют импульсы максимальной напряженности 40-80 кВ.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявляемого способа, отсутствуют. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Пример конкретного выполнения.

На чертеже изображена рабочая камера для осуществления предлагаемого способа. Она состоит из металлических цилиндрических соосных электродов - внутреннего высоковольтного 1 и внешнего заземленного 2, при этом к высоковольтному электроду 1 подключен генератор импульсов 3. Днище 4 выполнено из металла, а в принципе может быть выполнено из любого, в том числе нетокопроводящего материала. Рабочая камера заполнена обрабатываемой водонефтяной эмульсией 5. Диаметр внутреннего электрода d1 составлял от 1 до 15 мм, диаметр внешнего электрода d2 - 35 мм. Расстояние h от днища 4 до внутреннего электрода 1 - 17 мм.

Способ осуществляется следующим образом.

Обрабатываемая водонефтяная эмульсия помещается в рабочую камеру (2, 4). Включается генератор импульсов 3 и на электродную систему подается определенное количество импульсов. Возникающее во всем объеме обезвоживаемой жидкости высокоградиентное электрическое поле вызывает ряд специфических эффектов (диэлектрофорез, пондеромоторные силы), приводящих к быстрому и эффективному разделению нефти и воды. Оптимальное число импульсов для обезвоживания углеводородной жидкости необходимо подбирать экспериментально, так как на эту величину влияет содержание воды в углеводородной жидкости, конструкция устройства для обезвоживания его параметры, а также система подачи жидкости.

В рабочей камере по предлагаемому способу обрабатывали водонефтяную эмульсию с содержанием воды 40%. Объем обрабатываемой пробы составлял 100 мл. Процесс обработки эмульсии осуществлялся без нагревав при 20^oC. Электрические импульсы подавались с частотой f= 1000 Гц. Для количественного определения содержания воды в нефти применялся стандартный метод Дина и Старка (ГОСТ 2477-65).

В таблице представлены результаты обезвоживания водонефтяной эмульсии по предлагаемому способу в зависимости от максимальной напряженности электрического поля - E_max и времени обработки эмульсии - t_обр..

Количество отделившейся от нефти воды зависит от максимальной напряженности электрического поля в области, прилегающей к высоковольтному электроду 1 и от времени нахождения эмульсии в электрическом поле, причем наилучшие результаты наблюдаются при E_max = 80 кВ/см и t_обр. = 2 с и при E_max = 40 кВ/см и t_обр. = 5 с.

Из таблицы видно, что увеличение напряженности электрического поля выше 80 кВ/см приводит к повторному диспергированию и повышению остаточного содержания воды, а уменьшение напряженности электрического поля ниже 40 кВ/см - к увеличению времени обработки положительными) электрическими импульсами, в зависимости от времени обработки t_обр.. Максимальная напряженность электрического поля составила при этом 80 кВ/см.

Таким образом, предложенный способ, как следует из таблицы, позволяет сократить время обработки по сравнению с прототипом в 8-10 раз.

Формула изобретения

Способ обезвоживания углеводородных жидкостей, в котором углеводородную жидкость обрабатывают однополярными электрическими импульсами, отличающийся тем, что используют импульсы максимальной напряженности 40 -80 кВ/см.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2