Фильтр-сепаратор

Авторы патента:

Удлер Эдуард Исаакович (RU)

Исаенко Павел Викторович (RU)

Петров Геннадий Григорьевич (RU)

Макаров Дмитрий Анатольевич (RU)

C10G33/06 - механическими средствами, например фильтрованием

Владельцы патента RU 2423409:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") (RU)

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к жидкостным фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных жидкостей от механических примесей и воды, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности. Описан фильтр-сепаратор, содержащий корпус, разделенный перегородкой на рабочую зону и отстойник, каркас, установленный в рабочей зоне корпуса и выполненный в виде усеченного конуса, меньшее основание которого размещено в центральном отверстии перегородки, два фильтрующих слоя из коагулирующего пористого материала, один из которых размещен снаружи каркаса и сжат перфорированными пластинами, а второй - внутри каркаса и тоже сжат перфорированными пластинами, а также содержащий входной и выходной патрубки и дренажную пробку, соединенную с отстойником, причем он дополнительно содержит многовитковую плоскую пружину, установленную в фильтрующем слое вокруг каркаса между поверхностью последнего и стенкой корпуса, при этом концы пружины упираются в соответствующие перфорированные пластины. Технический результат - увеличение времени на коагуляцию микрокапель свободной воды в очищаемой жидкости и повышение эффективности водоотделения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известен фильтр-сепаратор по патенту РФ №2185222, опубл. 20.07.2002, предназначенный для очистки углеводородных жидкостей от свободной (нерастворенной) воды и механических загрязнений в авиации, железнодорожном, автомобильном, водном транспорте, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промышленности. Фильтр-сепаратор по указанному патенту содержит горизонтально расположенный корпус, разделенный вертикальной перегородкой, которая жестко связана с крышкой. На перегородке параллельно горизонтальной оси корпуса закреплены сепарирующие элементы (в верхней части корпуса) и фильтрующие коагулирующие элементы (в нижней части корпуса). Нижняя образующая сепарирующих элементов удалена от верхней образующей на расстояние, равное 0,15-0,22 от диаметра корпуса. Диаметр и длина сепарирующих элементов тоже выбраны в зависимости от диаметра корпуса. Фильтр позволяет снизить содержание свободной воды в конечном продукте за счет того, что время нахождения капель воды внутри корпуса увеличивается вследствие оптимизации расстояния между нижней образующей сепарирующего элемента и верхней образующей фильтрующего коагулирующего элемента, где вода также укрупняется в более крупные капли и осаждается в отстойнике, не успевая достичь нижней образующей сепарирующих элементов. Однако такая конструкция фильтра не намного позволяет увеличить путь движения потока очищаемой жидкости, а следовательно, не намного увеличивает время коагуляции микрокапель воды.

Известен фильтр-сепаратор по авторскому свидетельству СССР №1287918, опубл. 07.02.87, предназначенный для очистки углеводородных жидкостей в автомобильной и других отраслях промышленности и позволяющий увеличить ресурс работы фильтра путем увеличения его грязеемкости. Этот известный фильтр, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому, и принят за прототип. Фильтр-сепаратор содержит корпус, поделенный перегородкой на две зоны: рабочую и отстойник. В центральной части рабочей зоны установлен каркас в виде усеченного конуса. Меньшее основание конуса размещено в отверстии перегородки, и через него рабочая зона сообщается с отстойником. Фильтрующий слой размещен снаружи каркаса, а второй фильтрующий слой - внутри каркаса. Оба фильтрующих слоя сжаты перфорированными пластинами. В отстойнике для исключения перемешивания механических примесей с водой установлена отражательная пластина. При работе фильтра жидкость очищается от механических примесей при прохождении через фильтрующие слои, а содержащаяся в ней вода укрупняется в более крупные капли, осаждаясь в отстойнике и накапливаясь под отражательной пластиной, откуда периодически выводится через дренажную пробку. Однако такая конструкция фильтра не позволяет эффективно очистить углеводородные жидкости от воды, поскольку путь движения потока очищаемой жидкости небольшой, а следовательно, время коагуляции микрокапель воды тоже недостаточное.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности водоотведения в фильтре с повышенным ресурсом работы.

Технический результат, позволяющий решить задачу, заключается в увеличении длительности процесса коагуляции микрокапель воды в фильтре.

Технический результат, направленный на решение поставленной задачи, достигается следующим образом.

Заявляемый в качестве изобретения фильтр-сепаратор имеет общее с прототипом то, что содержит корпус, разделенный перегородкой на рабочую зону и отстойник. Перегородка имеет в центре отверстие. В рабочей зоне корпуса установлен каркас, выполненный в виде усеченного конуса. Меньшее основание конуса размещено в центральном отверстии перегородки. Фильтрующий элемент состоит из двух слоев, выполненных из коагулирующего пористого материала. Один из фильтрующих слоев размещен снаружи каркаса и сжат перфорированными пластинами. Второй фильтрующий слой размещен внутри каркаса и тоже сжат перфорированными пластинами. Фильтр-сепаратор также, как и прототип, содержит входной и выходной патрубки и дренажную пробку, соединенную с отстойником.

В отличие от прототипа заявляемый фильтр-сепаратор дополнительно содержит многовитковую плоскую пружину, установленную в фильтрующем слое вокруг каркаса между поверхностью последнего и стенкой корпуса, а концы пружины упираются в соответствующие перфорированные пластины.

Для исключения перемешивания механических примесей с водой отстойник снабжен отражательной пластиной.

Таким образом предлагаемое изобретение отличается от прототипа наличием многовитковой плоской спирали, благодаря которой очищаемая жидкость, проходя через фильтрующие слои, обтекает витки спирали и далее через основание каркаса поступает в отстойник, откуда выводится через выходной патрубок. Поскольку движение потока очищаемой жидкости в фильтре-сепараторе идет по виткам плоской спирали, это позволяет увеличить путь движения потока очищаемой жидкости, а следовательно, увеличить время коагуляции микрокапель воды и повысить эффект водоотделения фильтра-сепаратора в целом, не снижая ресурса работы фильтра.

Совокупность существенных признаков, которая характеризует заявляемое изобретение, в известных источниках информации не обнаружена. Это подтверждает новизну изобретения.

В уровне техники не выявлены фильтры, в которых увеличение времени нахождения воды внутри рабочей зоны и, как следствие, улучшение процесса коагуляции микрокапель воды, решалось бы с помощью многовитковой плоской пружины в рабочей зоне фильтра без изменения при этом и оптимизации размеров самого фильтра и входящих в него элементов (как, например, по патенту №2185222). Несмотря на простоту технического решения, изобретение явным образом не следует из уровня техники, а значит, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Далее изобретение поясняется чертежом, на котором изображен заявляемый фильтр-сепаратор.

Фильтр состоит из корпуса 1, в котором установлена перегородка 2 с отверстием 3 в центре, разделяющая корпус на рабочую зону 4 и отстойник 5. В рабочей зоне установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде двух пористых коагулирующих слоев 6 и 7, установленных на каркасе 8. Каркас 8 выполнен в виде неперфорированного усеченного конуса, меньшее основание 9 которого размещено в отверстии 3 перегородки 2, и через него рабочая зона сообщается с отстойником. Фильтрующий слой 6 размещен снаружи каркаса и сжат перфорированными пластинами 10 и 11, а фильтрующий слой 7 размещен внутри каркаса и сжат перфорированными пластинами 12 и 13. На корпусе 1 размещены входной 14 и выходной 15 патрубки и дренажная пробка 16. В отстойнике 5 для исключения перемешивания установлена отражательная пластина 17. В фильтрующем слое 6 между корпусом 1 и каркасом 8 установлена плоская многовитковая пружина 18.

Пример работы фильтра-сепаратора.

Очищаемая жидкость через патрубок 14 поступает в рабочую полость 4, последовательно проходит фильтрующие слои 6 и 7, обтекая витки пружины 18, и через основание 9 каркаса 8 поступает в отстойник 5, откуда выводится через патрубок 15. При прохождении через фильтрующие слои 6 и 7 жидкость очищается от механических примесей, а содержащаяся в ней вода укрупняется в более крупные капли, которые в отстойнике 5 осаждаются и накапливаются под отражательной пластиной 17, откуда периодически выводится через дренажную пробку 16. Так как фильтрующие слои 6 и 7 сжаты и их пористость уменьшается по ходу движения очищаемой жидкости, то происходит постепенная равномерная забивка механическими примесями всего объема фильтрующих слоев, что позволяет увеличить грязеемкость фильтра и его ресурс работы. Движение потока очищаемой жидкости по виткам плоской спирали 18 позволяет увеличить путь движения потока очищаемой жидкости, а следовательно, увеличить время коагуляции микрокапель воды и повысить эффект водоотделения фильтра-сепаратора в целом.

1. Фильтр-сепаратор, содержащий корпус, разделенный перегородкой на рабочую зону и отстойник, каркас, установленный в рабочей зоне корпуса и выполненный в виде усеченного конуса, меньшее основание которого размещено в центральном отверстии перегородки, два фильтрующих слоя из коагулирующего пористого материала, один из которых размещен снаружи каркаса и сжат перфорированными пластинами, а второй - внутри каркаса и тоже сжат перфорированными пластинами, а также содержащий входной и выходной патрубки и дренажную пробку, соединенную с отстойником, причем он дополнительно содержит многовитковую плоскую пружину, установленную в фильтрующем слое вокруг каркаса между поверхностью последнего и стенкой корпуса, при этом концы пружины упираются в соответствующие перфорированные пластины.

2. Фильтр-сепаратор по п.1, отличающийся тем, что для исключения перемешивания механических примесей с водой отстойник снабжен отражательной пластиной.

Устройство для обезвоживания углеводородной эмульсии // 2354680

Изобретение относится к нефтедобывающей и обрабатывающей промышленности, а именно к установкам для отделения воды от углеводородной эмульсии. .

Способ обезвоживания нефти и нефтепродуктов // 2346025

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и нефтепродуктов и может использоваться для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, особенно «старых», стойких водонефтяных эмульсий.

Способ обезвоживания нефтепродуктов // 2315803

Изобретение относится к способам обезвоживания обводненных нефтепродуктов, которые образуются при подготовке к ремонту или к смене груза нефтеналивного и нефтетранспортного оборудования.

Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу // 2308312

Изобретение относится к подготовке нефти, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Способ подготовки нефтяного шлама к переработке и установка для его осуществления // 2261894

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к переработке жидких нефтешламов с повышенным содержанием механических примесей. .

Установка для очистки масел // 2246337

Изобретение относится к установкам для очистки технических отработанных масел. .

Состав для обезвоживания и обессоливания нефти и способ его применения в устройстве для разрушения водонефтяных эмульсий // 2178449

Изобретение относится к области подготовки нефти. .

Способ получения чистых асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов // 2155791

Изобретение относится к получению асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов алканами C5-C16 или бензиновыми фракциями. .

Способ отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, устройство для его осуществления и сепаратор для выделения твердых частиц // 2129586

Изобретение относится к процессам подготовки нефти для ее переработки, в частности к выделению из нефти твердых частиц, песка, воды. .

Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и устройство для его осуществления // 2560470

Изобретение относится к обезвоживанию нефти, содержащей механические примеси. Предварительно нагретую водонефтяную эмульсию пропускают через фильтрующий материал, очищаемый при забивке механическими примесями промывкой. В качестве фильтрующего материала используют металлосферический порошок с частицами разного размера, расположенными по высоте в порядке уменьшения скорости их седиментации в пластовой воде снизу вверх и очищаемыми от механических примесей пластовой водой, подаваемой в направлении снизу вверх с обеспечением псевдоожижения порошка. Причем водонефтяную эмульсию пропускают через металлосферический порошок в направлении уменьшения размера частиц порошка под избыточным давлением, а после расслоения профильтрованной эмульсии на обезвоженную нефть и пластовую воду их отделяют. Устройство содержит вертикальный корпус, в нижней части цилиндра которого расположен дренажно-распределительный узел, поддерживающий фильтрующий материал, над которым расположена верхняя часть корпуса, закрытая крышкой со штуцером/штуцерами и выполненная в виде расширяющегося вверх конуса с высотой конусной части и углом конуса, удовлетворяющими условию Vж≤Vтв, где Vж - линейная скорость восходящего потока пластовой воды в расширенной части корпуса и Vтв - минимальная скорость седиментации частиц металлосферического порошка. Изобретения обеспечивают очистку нефти от эмульсионных и механических загрязнений и пластовой воды, а также регенерацию фильтрующего материала в условиях, исключающих его вынос из внутреннего объема устройства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Устройство для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, газового коненсата, жидких углеводородов // 2569844

Изобретение относится к устройству для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, газового конденсата, жидких углеводородов, включающему емкость с горизонтальным цилиндрическим корпусом, штуцер ввода обезвоживаемого продукта и штуцера вывода обезвоженного продукта и воды, и коалесцирующий пакет, расположенный внутри емкости. Устройство характеризуется тем, что коалесцирующий пакет представляет собой регулярную многослойную насадку из гофрированных проницаемых пластин, образующих в нормальном сечении емкости стенку, сопряженную с корпусом емкости, причем смежные гофрированные проницаемые пластины контактируют между собой вершинами гофров, при этом для сбора скоалесцированной водной фазы в нижней части горизонтального цилиндрического корпуса емкости вмонтирован сборник-накопитель воды, а для сбора скоалесцированной углеводородной фазы в верхней части горизонтального цилиндрического корпуса емкости вмонтирован сборник-накопитель углеводородов. Предлагаемое устройство позволяет разделять водно-углеводородные эмульсии как со сплошной углеводородной фазой, так и со сплошной водной фазой. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу // 2597614

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслям промышленности, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий. Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу включает трубопровод и продольную перегородку, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе, причем трубопровод перед продольной перегородкой по направлению потока водонефтяной эмульсии оснащен полым цилиндрическим корпусом, снабженным поперечными диафрагмами с центральными щелевыми отверстиями, при этом каждые последующие щелевые отверстия поперечной диафрагмы имеют меньшую пропускную способность и смещены на угол 15-30° по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки, причем за поперечными диафрагмами на конце полого цилиндрического корпуса выполнен конус с размещенным в нем концентрично шнеком, при этом конус расширяется в соотношении площадей оснований конуса 1:2,5 по направлению потока водонефтяной эмульсии, причем шнек выполнен в виде спиральной пластины с углом поворота по длине конуса на 180° с отношением внутреннего диаметра входного отверстия к длине конуса 1:4, а полый цилиндрический корпус с конусом имеют возможностью продольного перемещения и фиксации относительно трубопровода. Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность разрушения водонефтяной эмульсии, ускорить процесс разрушения водонефтяной эмульсии и сократить эксплуатационные затраты при подготовке нефти. 3 ил.

Комплекс и способ сепарации смеси, содержащей две текучие фазы, по меньшей мере частично несмешиваемые друг с другом и имеющие различную удельную плотность, в частности, для внутрискважинного применения // 2600653

Изобретение относится к области добычи углеводородов. Разделяют смесь, содержащую две текучие фазы, по меньшей мере частично несмешиваемые друг с другом и с различной удельной плотностью. Вводят указанную смесь в комплекс 10 для сепарации и подвергают ее первой грубой стадии сепарации при использовании гравитации. Получают первую часть потока, обогащенного нефтью (текучую фазу с низкой удельной плотностью), и текучую фазу с высокой удельной плотностью. Подают первую часть потока, обогащенного нефтью, в верхнее выпускное отверстие 12а комплекса 10 для сепарации. Подвергают текучую фазу с высокой удельной плотностью по меньшей мере одной стадии тонкой сепарации. Полученную вторую часть потока, обогащенного нефтью, подают в верхнее выпускное отверстие 12а комплекса 10 для сепарации, а поток воды - в нижнее выпускное отверстие 12b комплекса 10 для сепарации. Изобретение позволяет эффективно и компактно использовать комплекс для сепарации внутри скважин, разделять потоки текучих сред на нефтепродукты и воду с высокой степенью чистоты и снизить приемистость нефтяной скважины в случае обратного закачивания воды. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу // 2600742

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий. Предложено устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающее трубопровод и продольную перегородку, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе. Трубопровод перед продольной перегородкой по направлению потока водонефтяной эмульсии оснащен сначала сужающимся конусом, а затем расширяющимся конусом с возможностью раздельного продольного перемещения и фиксации относительно трубопровода, при этом сужающийся конус снаружи снабжен спиральной пластиной с углом поворота по длине сужающегося конуса на 90° в соотношении проходных кольцевых сечений площадей у оснований на входе и выходе конуса 3:1 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной сужающегося конуса к максимальному его диаметру на входе в соотношении 4:1, причем расширяющийся конус внутри снабжен спиральной пластиной с углом поворота по длине расширяющегося конуса на 90° в соотношении площадей на входе и выходе у оснований конуса 1:3 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной расширяющегося конуса к максимальному его диаметру на входе в соотношении 1:4, при этом в трубопроводе за сужающимся и расширяющимся конусами выполнены радиальные отверстия, соединенные отводом с задвижкой, врезанным в трубопровод для выноса тяжелых фракций. Устройство позволяет повысить эффективность разрушения водонефтяной эмульсии, ускорить процесс разрушения водонефтяной эмульсии, повысить надежность работы устройства и сократить затраты на обессоливание и обезвоживание нефти после транспортировки. 1 ил.

Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу // 2604351

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий. Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу включает трубопровод и продольную перегородку, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе. Трубопровод перед продольной перегородкой по направлению потока водонефтяной эмульсии оснащен конусом, сужающимся по направлению потока водонефтяной эмульсии в соотношении площадей оснований конуса 2:1 по направлению потока водонефтяной эмульсии, при этом внутри конуса концентрично установлен шнек, выполненный в виде спиральной пластины, при этом площадь проточной части шнека уменьшается в осевом направлении от входа к выходу, а угол наклона спиральной пластины шнека на выходе меньше 90°, причем на выходе из конуса между шнеком и конусом установлен кольцевой диск, образующий с конусом кольцевую камеру, гидравлически сообщающуюся через радиальное отверстие, выполненное в конусе с отводом тяжелых фракций, врезанным в трубопровод, причем площадь проточной части между шнеком и кольцевым диском меньше площади проточной части на выходе шнека. Предлагаемое устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу позволяет повысить эффективность разрушения водонефтяной эмульсии; ускорить процесс разрушения водонефтяной эмульсии; повысить надежность работы устройства и сократить затраты на обессоливание и обезвоживание нефти после транспортировки. 2 ил.

Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти // 2613556

Изобретение относится к устройствам для обессоливания нефти и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти содержит трубу с отверстиями, коллектор с патрубком подачи реагента (воды), камеру подвода нефти, соосную с трубой, и состоит из трубчатых оснащенных соплами цилиндрических среднего и внутреннего разделителей потока обрабатываемой нефти, размещенных концентрично относительно корпуса на расчетных расстояниях, которые формируют внешний, средний и внутренний потоки, причем внутренний разделитель выполнен с внешней и внутренней стенками, между которыми образована кольцевая полость для реагента (воды), а перед разделителями потока на регулируемом расстоянии установлены кольцевые коллекторы воды для предварительной турбулизации обрабатываемой нефти. Технический результат состоит в повышении эффективности обессоливания и обезвоживания нефти и производительности установки за счет интенсификации перемешивания обрабатываемой нефти с реагентом (водой), турбулизации и разделения всего объема потока нефти на несколько концентричных с расчетной толщиной потоков. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ управления процессом внутритрубного разделения водонефтяной эмульсии акустическим воздействием // 2622931

Изобретение относится к способу управления внутритрубным разделением водонефтяной эмульсии акустическим воздействием. Способ заключается в выборе частоты колебания от первого источника ультразвукового воздействия с направлением распространения волны, совпадающим с направлением движения потока, таким образом, чтобы на участке L, равном расстоянию между источниками, выполнялось условие затухания и , причем Al(0)=A2(L), где A1(0) и A2(L) - амплитуда акустических колебаний в эмульсии непосредственно вблизи источников, A1(L) и A2(0) - амплитуда акустических колебаний на расстоянии L от источников, измеряют скорость потока и создают частоту колебаний , меньшую , и направлением распространения волны, противоположным направлению движения потока, таким образом, чтобы , где с - скорость звука, w - скорость потока эмульсии. Предлагаемый способ позволяет увеличить степень флокуляции глобул нефти. 2 ил., 1 пр.

Способы очистки текучей эмульсии, использующие микропористые материалы, имеющие фильтрационные и адсорбционные свойства // 2641929

Изобретение касается способов разделения потока текучей эмульсии на углеводородный поток и водный поток. Способ разделения потока текучей эмульсии, имеющей непрерывную водную фазу, на углеводородный поток и водный поток, в котором пропускают поток текучей эмульсии через микропористую мембрану с получением потока углеводородного продукта и потока водного продукта, мембрана содержит по существу гидрофобную, полимерную матрицу и по существу гидрофильный, тонкоизмельченный мелкозернистый, по существу нерастворимый в воде наполнитель, распределенный по матрице. Полимерная матрица имеет средний размер пор меньше чем 1,0 микрон, и чистоты потоков продуктов не зависят от скорости течения потока водного продукта и размера пор мембраны. Технический результат – повышение эффективности отделения нефти от воды в реальном времени. 3 н. 17 з.п. ф-лы, 9 табл.