Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии
Владельцы патента RU 2250127:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка") (RU)
Изобретение относится к аппаратам для разделения двух- или трехфазных потоков и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Аппарат содержит горизонтальный корпус с патрубками ввода водонефтяной эмульсии и вывода нефти и воды, установленные в корпусе коалесцирующий блок, вертикальные перегородки и электродную систему, включающую размещенные по высоте горизонтальные заземленный и высокопотенциальный электроды. Одна из перегородок размещена между патрубком ввода и электродной системой. Верхний край этой перегородки установлен с зазором к верхней образующей корпуса, а нижний край размещен выше горизонтальной оси аппарата. Нижняя перегородка размещена между электродной системой и патрубком вывода нефти. Верхний край этой перегородки размещен выше уровня высокопотенциального электрода, а нижний край установлен с зазором к нижней образующей корпуса. Патрубки вывода нефти и воды размещены на середине длины корпуса, а патрубки ввода эмульсии, коалесцирующие блоки, вертикальные перегородки и электроды установлены симметрично относительно патрубков вывода нефти и воды. Технический результат состоит в повышении эффективности и надежности аппарата. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к аппаратам для разделения двух- или трехфазных потоков и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Известен аппарат для разделения фаз, содержащий корпус с патрубками входа разделяемой смеси и выхода разделенных фаз и установленными в корпусе тонкослойными элементами (см. “Современные отстойники для систем водоочистки”: ХМ-1 “Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение”, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1974, с.35-36). Выделившаяся из воды нефть по нижней поверхности наклонных пластин всплывает вверх, а взвешенные вещества тяжелее воды, осевшие на поверхности наклонных пластин, сползают вниз.
Недостатками данного аппарата являются низкая производительность и недостаточная эффективность работы.
Общими признаками предлагаемого устройства и известного аппарата являются:
- корпус с патрубками ввода разделяемой смеси и вывода разделенных фаз;
- размещенные в корпусе тонкослойные элементы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, содержащий корпус с патрубками ввода водонефтяной эмульсии и вывода разделяемых продуктов. К корпусу аппарата через изоляторы подвешены два решетчатых электрода. Внутри корпуса размещены: труба подогрева, верхняя и нижняя вертикальные перегородки и коалесцирующая ступень. Корпус аппарата разделен на три зоны: термическую - слева от нижней перегородки, электрическую - между нижней и верхней перегородками, зону механической коалесценции - справа от верхней перегородки (А.К.Мановян. Технология первичной переработки нефти и природного газа. М.: Химия, 1999, с.349).
Недостатком данного аппарата является низкая эффективность разделения эмульсии из-за нерационального использования полезного объема аппарата.
Общими признаками предлагаемого и известного устройств являются:
- корпус с патрубками ввода разделяемой смеси и вывода разделенных фаз;
- установленный в корпусе коалесцирующий блок;
- установленную в корпусе электродную систему;
- установленные в корпусе вертикальные перегородки.
Техническая задача заключается в создании аппарата, обеспечивающего надежное и высокоэффективное отделение нефти от воды.
Поставленная задача достигается тем, что в аппарате для разделения водонефтяной эмульсии, содержащем горизонтальный корпус с патрубками ввода водонефтяной эмульсии и вывода нефти и воды, установленные в корпусе коалесцирующий блок, вертикальные перегородки и электродную систему, включающую размещенные по высоте горизонтальные заземленный и высокопотенциальный электроды, по крайней мере одна из вертикальных перегородок размещена между патрубком ввода водонефтяной эмульсии и электродной системой так, что верхний край этой перегородки установлен с зазором к верхней образующей корпуса, а нижний край размещен выше горизонтальной оси аппарата.
Кроме того, нижняя вертикальная перегородка размещена между электродной системой и патрубком вывода нефти, причем верхний край этой перегородки размещен выше уровня высокопотенциального электрода, а нижний край установлен с зазором к нижней образующей корпуса.
Кроме того, коалесцирующий блок размещен между патрубком ввода водонефтяной эмульсии и верхней вертикальной перегородкой.
Кроме того, в корпусе дополнительно установлен коалесцирующий блок, размещенный между нижней вертикальной перегородкой и патрубком вывода нефти.
Причем коалесцирующий блок выполнен в виде наклонно установленных коалесцирующих пластин или вертикально установленных гофрированных пластин.
Кроме того, патрубки вывода нефти и воды могут быть размещены на середине длины корпуса, а патрубки ввода водонефтяной эмульсии, коалесцирующие блоки, вертикальные перегородки и электроды установлены симметрично относительно патрубков вывода нефти и воды.
Предлагаемая совокупность признаков обеспечивает надежность работы аппарата и высокую эффективность разделения водонефтяной эмульсии за счет совокупности тонкослойного отстаивания и воздействия на частицы электростатического поля высокого напряжения, в котором за счет диполь-дипольного и кулоновского взаимодействия поляризованные частицы воды коалесцируют и оседают в нижней части аппарата. В блоке тонкослойного отстаивания водонефтяная эмульсия разделяется на фазы: вода - нефть. Отделившиеся крупные капли воды оседают и дренируются из аппарата, а нефтяная эмульсия с диспергированными микрочастицами воды поступает в зону электрического поля. В межэлектродной зоне, образованной двумя вертикальными перегородками, нефтяная эмульсия разрушается под действием электрического поля высокой напряженности. Происходит усиление коалесценции капелек воды, их гравитационное осаждение и отстаивание. Выделившаяся вода с растворенными в ней солями дренируется из аппарата, а отделенная нефть дополнительно проходит зону тонкослойного отстаивания, после чего окончательно очищенная от солей и воды нефть направляется на переработку.
Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, представленный на фиг.1, содержит горизонтальный корпус 1 с патрубком ввода 2 водонефтяной эмульсии и патрубками вывода 3, 4 нефти и воды соответственно. В корпусе размещены два коалесцирующих блока 5, 6 и электродная система 7, включающая размещенные по высоте горизонтальные заземленный 8 и высокопотенциальный 9 электроды. К последнему подведено высокое напряжение системой, которая на чертеже условно не показана. Между патрубком 2 и электродной системой 7 размещена верхняя вертикальная перегородка 10, верхний край которой установлен с зазором к верхней образующий корпуса 1, а нижний край размещен выше горизонтальной оси корпуса. Между патрубком вывода нефти 3 и электродной системой 7 размещена нижняя вертикальная перегородка 11, верхний край которой установлен выше уровня высокопотенциального электрода 9, а нижний край установлен с зазором к нижней образующей корпуса 1. Коалесцирующий блок 5 размещен между патрубком ввода 2 и верхней вертикальной перегородкой 10. Коалесцирующий блок 6 размещен между патрубком 3 и нижней вертикальной перегородкой 11. Каждый коалесцирующий блок выполнен в виде наклонно установленных коалесцирующих пластин или вертикально установленных гофрированных пластин.
На фиг.2 представлен вариант выполнения аппарата для разделения водонефтяной эмульсии. Аппарат содержит горизонтальный корпус 1, вблизи каждого из торцов которого размещены патрубки 2 ввода водонефтяной эмульсии. Патрубки 3 и 4 для вывода нефти и воды соответственно размещены на середине длины аппарата по верхней и нижней образующей. Между патрубками ввода эмульсии 2 и вывода нефти 3 размещены два коалесцирующих блока 5, 6, а между патрубками вывода нефти 3 и воды 4 размещены по высоте заземленный 8 и высокопотенциальный 9 электроды. Между патрубками ввода эмульсии 2 и электродами размещены с каждой стороны вертикальные перегородки 10 так, что верхний край каждой перегородки установлен с зазором к верхней образующей корпуса, а нижний край установлен выше горизонтальной оси корпуса.
Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии (фиг.1) работает следующим образом. Исходная водонефтяная эмульсия поступает во внутреннюю полость корпуса 1 через входной патрубок 2. Далее водонефтяная эмульсия поступает в коалесцирующий блок 5, где происходит отделение нефти от воды. Причем на выходе из коалесцирующего блока 5 в верхней части корпуса 1 скапливается отделившаяся от воды нефть, а вода опускается в нижнюю часть аппарата. Поток нефти обтекает верхнюю вертикальную перегородку 10 двумя потоками: над перегородкой проходит более легкий поток обезвоженной нефти, а под перегородкой проходит поток более тяжелой обводненной нефти, которая поступает в зону электрического поля между электродами 8 и 9. Под действием электрических сил происходит коалесценция капель воды и их последующее осаждение. Оставшийся поток нефти, имеющий остаточное содержание мелкодисперсных капель воды, поступает на второй коалесцирующий блок 6, где в тонком слое происходит окончательное отделение капель воды от нефти. Скапливающаяся в нижней части корпуса 1 вода отводится через патрубок 4, а отделенная нефть отводится через патрубок 3 на дальнейшую переработку.
1. Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода водонефтяной эмульсии и вывода нефти и воды, электродную систему, вертикальные перегородки, по крайней мере одна из которых размещена между патрубком ввода водонефтяной эмульсии и электродной системой так, что верхний край этой перегородки установлен с зазором к верхней образующей корпуса, и коалесцирующий блок, размещенный между электродной системой и патрубком вывода нефти, отличающийся тем, что перед вертикальной перегородкой, размещенной между патрубком ввода водонефтяной эмульсии и электродной системой, дополнительно установлен коалесцирующий блок, причем нижний край вертикальной перегородки размещен выше горизонтальной оси аппарата.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что патрубки вывода нефти и воды размещены на середине длины корпуса, а патрубки ввода водонефтяной эмульсии, коалесцирующие блоки, вертикальные перегородки и электроды установлены симметрично относительно патрубков вывода нефти и воды.
