Устройство для разделения водонефтяных эмульсий в электрическом поле

Изобретение относится к устройству для разделения водонефтяных эмульсий в электрическом поле и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Аппарат содержит корпус, снабженный распределителями сырья и коллекторами и для вывода очищенного нефтепродукта и отделенной воды. Вертикальные внешние электроды, состоящие из пластин, и расположенные между электродами стержневые электроды, подвешенные к коллектору распределения сухой нефти под форсунками для ввода потока сухой нефти, инжектирующей эмульсию, подключены к трансформатору через выпрямители. Технический результат состоит в улучшении качества разделения эмульсий. 3 ил.

 

Устройство для разделения водонефтяных эмульсий в электрическом поле может быть использовано во многих отраслях промышленности для разделения эмульсий типа вода в масле, особенно в нефтегазовом комплексе для обезвоживания стойких водонефтяных эмульсий.

Известен «ELECTRICAL TREATER» [Patented Dec. 29, 1931 1,838,926 HARMON F. FISHER, ELECTRICAL TREATER, Application filed June 23, 1927, Serial Ho. 200,877, Renewed September 29, 1931], выполненный в виде вертикального аппарата, в котором в горизонтальной перегородке установлено несколько внешних электродов, выполненных в форме труб Вентури. Роль центральных электродов выполняют трубы, заканчивающиеся форсунками. По этим трубам из форсунок сухая нефть распределяется потоками вниз, омывает трубы снаружи, препятствует образованию структур из капель воды, содержащейся в инжектируемой нефти, и предотвращает короткое замыкание электродов. Система электродов собрана в перегородке, установленной в направляющей обечайке, закрытой сверху коническим экраном и подвешенной на изоляторах над направляющим конусным экраном.

Недостатки заключаются в том, что вертикальный цилиндрический корпус эффективно осуществляет обезвоживание водонефтяной эмульсии в небольших количествах и у вертикальных электродегидраторов производительность с единицы объема меньше, чем у горизонтальных. Кроме того, вертикальное расположение электродегидраторов затрудняет обслуживание, ремонт и замену элементов оборудования.

Кроме того, известен патент «SEPARATION OF EMULSIONS WITH ELECTRIC FIELD» (разделение эмульсий в электрическом поле) [United States Patent 4308127 Prestridge et al. Dec. 29, 1981 Inventors: Floyd L. Prestridge, Mounds, Okla.; Ronald L, Longwell, Boise, Id. Assignee: Combustion Engineering, Inc., Windsor, Conn. Appl. No.: 230,227 Filed: Feb. 2, 1981 Related U.S. Application Data Continuation-in-part of Ser. No. 130,878, Mar. 17, 1980. Int. CI.2 B01D 17/06; C10G 33/02 U.S. CI 204/302; 204/188], сограсно которому в цилиндрический горизонтальный корпус по двум трубопроводам подводятся равные количества водонефтяной эмульсии. Поступающая эмульсия равномерно распределяется по длине горизонтального корпуса трубами, закрепленными в плоских, вертикальных, установленных параллельно оси корпуса, заземленных электродах. Установленные параллельно оси корпуса заземленные электроды отделены от системы электродов, установленной перпендикулярно оси корпуса, диэлектрическим экраном. Поступающая по заземленным трубам эмульсия попадает в неоднородное поле с напряженностью, уменьшающейся в направлении движения жидкости, между плоскими, установленными перпендикулярно оси корпуса, вертикальными электродами разной величины.

Из известных наиболее близким по технической сущности является авторское свидетельство «Горизонтальный электродегидратор» [а.с. 1813485 (СССР), кл. В01D 17/06, опубл. в Б.И. 1993, №17, Л.А. Дритов, К.В.Таранцев, Л.М. Раззорилов], в котором в цилиндрическом корпусе две системы расходящихся плоских электродов, выполненных из листового металла, объединены в три горизонтальных пакета, установлены в диэлектрических держателях веерообразно, расходясь под углом 10-20°. Электроды электрически изолированы диэлектрическими пластинами, закрепленными между ними. Центральные электроды в пакетах соединены с источником тока, внешние через корпус заземлены.

Недостаток заключается в том, что в предлагаемой конструкции не полностью используется течение водонефтяной эмульсии для предотвращения образования структур из капель воды, приводящих к короткому замыканию электродов.

Предлагаемое изобретение направлено на реализацию конструкции в горизонтальном корпусе для получения практически любой производительности за счет увеличения длины аппарата при том же диаметре, на применение неоднородного поля для повышения интенсивности обработки и степени обезвоживания нефти, а также на использование направленного течения потоков рабочих жидкостей для предотвращения образования структур из капель воды, приводящих к короткому замыканию электродов.

Техническим результатом является повышение интенсивности обработки и степени обезвоживания нефти при практически любой производительности устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для разделения водонефтяных эмульсий в электрическом поле, содержащем в цилиндрическом корпусе две системы электродов, выполненных из металла, объединенных в горизонтальные пакеты, установлены в диэлектрических держателях, центральные электроды в пакетах соединены с источником тока, внешние электроды через корпус заземлены, согласно предлагаемому изобретению внешние электроды, выполненные из листового металла, объединены в пакеты, подвешенные на изоляторах, электрически изолированы диэлектрическим, гидрофильным покрытием, они сверху вниз сходятся с образованием конфузора, далее расположены параллельно друг другу, здесь установлены форсунки, а затем расходятся с образованием диффузора, центральные электроды выполнены из вертикальных стержней, подвешенных к трубам коллектора распределения сухой нефти, выполненным из диэлектрического материала, и заканчивающихся форсунками для подачи сухой нефти, электроды подключены к трансформатору через выпрямители. После обработки в электрическом поле водонефтяная эмульсия проходит между осадительными полками.

Введение новых элементов и связей между ними обеспечивает решение поставленной задачи.

На фиг.1 схематически изображен общий вид устройства для разделения эмульсии несмешивающихся жидкостей в электрическом поле.

Устройство (фиг.1) содержит:

1 - корпус;

2 - коллектора исходной эмульсии;

3 - коллектор сбора воды;

4 - отбойные пластины;

5 - граница раздела жидкостей;

6 - коллектор сбора сухой нефти;

7 - контактный узел.

На фиг.2 схематически изображена конструкция контактного узла устройства для разделения эмульсии несмешивающихся жидкостей в электрическом поле.

Контактный узел (фиг.2) включает:

8 - осадительные полки из гидрофильного диэлектрика;

9 - диффузорные части внешних электродов;

10 - вертикальные части внешних электродов;

11 - конфузорные части внешних электродов;

12 - коллектор распределения сухой нефти на форсунки;

13 - диэлектрический экран;

14 - изоляторы подвески внешнего электрода;

15 - трубы коллектора распределения сухой нефти;

16 - форсунка;

17 - изоляторы подвески центральных электродов;

18 - центральный электрод;

19 - осадительные части внешних электродов;

20 - металлические осадительные полки с гидрофильным покрытием.

На фиг.3 схематически изображена структура потоков в устройстве для разделения эмульсии несмешивающихся жидкостей в электрическом поле.

На фиг.3 показаны потоки:

I - вход исходной водонефтяной эмульсии;

II - от коллекторов распределения исходной водонефтяной эмульсии вдоль стенок корпуса;

III и IV - сырая нефть, инжектируемая в рабочее пространство между электродами;

V - сухая нефть к коллектору сбора сухой нефти;

VI - выход нефти из коллектора сбора сухой нефти;

VII - возврат части потока нефти от коллектора сбора сухой нефти на форсунки коллектора распределения сухой нефти;

VIII - капли воды, стекающие по осадительной поверхности внешнего электрода и по осадительным полкам;

XI - крупные капли воды, осаждающиеся в слой воды;

X - выход воды из коллектора сбора воды.

При этом в нижней части горизонтального цилиндрического корпуса 1, ниже границы раздела жидкостей, расположены два распределительных коллектора 2. Отверстия в трубах коллектора выполнены на их нижних полуокружностях, а отбойные пластины 4 расположены под нижней образующей коллектора. Отверстия, выполненные на нижней полуокружности коллекторов 2, с одной стороны, и отбойные пластины 4 направляют потоки водонефтяной эмульсии вдоль стенок аппарата.

Над границей раздела жидкостей 5 расположены металлические осадительные полки 20 с гидрофильным покрытием поверхности и осадительные полки 8 из гидрофильного диэлектрика. Это способствует ускорению процесса коалесценции капель на поверхности полок.

Составной внешний электрод, состоящий из осадительных 19, диффузорных 9, вертикальных 10, конфузорных 11 металлических пластин, подключен к трансформатору переменного тока. Подключение электродов выполнено к повышающему трансформатору через выпрямители. Техническим результатом является использование пульсирующего однонаправленного поля. Осадительные полки 20, выполненные из металла с гидрофильным, диэлектрическим покрытием, осадительные полки 8, выполненные из диэлектрического материала, и граница раздела жидкостей 5 могут рассматриваться как самостоятельные электроды. Это позволяет создать вторичные электрические поля между осадительными полками и границей раздела жидкостей.

Внешние электроды выполнены из пластин 9, 10, 11, 19, роль центральных электродов выполняют стержневые конструкции, подвешенные к трубам коллектора распределения сухой нефти 12, выполненным из диэлектрического материала (например, фторопласта). Под каждой форсункой располагается вертикальный металлический стержень. Все стержни центральных электродов объединены в общую конструкцию, подключаемую к трансформатору.

Работает устройство для разделения эмульсии несмешивающихся жидкостей в электрическом поле следующим образом.

В корпус 1 (фиг.3) через два коллектора 2 подается водонефтяная эмульсия. Отверстия в коллекторах 2 и отбойные пластины 4 направляют поток эмульсии II вдоль стенок корпуса 1. В то же время через коллекторы сухой нефти 12, по трубам, через форсунки 16 в корпус поступает поток сухой нефти. Эти потоки препятствуют образованию структур из капель воды, содержащейся в инжектируемой водонефтяной эмульсии V, и предотвращают короткое замыкание электродов. Потоки сухой нефти и инжектируемой водонефтяной эмульсии IV совместно проходят через пульсирующее однонаправленное электрическое поле. Под действием сил электрического поля происходит разрушение адсорбционных оболочек вокруг капель воды и их коалесценция. В результате капли воды укрупняются и под действием силы тяжести перемещаются вниз. Применение осадительных полок 8, 19 и 20 позволяет существенно уменьшить путь капель воды до осаждения, а следовательно, и время осаждения. Увеличивается нагрузка на единицу объема. Капли воды сливаются на гидрофильной поверхности пластин 8, 19, 20 (поток VIII), стекают вниз (поток IX) и собираются в слое воды, расположенном на дне аппарата.

В корпусе аппарата циркуляция водонефтяной эмульсии осуществляется следующим образом (фиг.3): от коллектора 2 вверх по стенкам корпуса (поток II). Часть потоков в контактный узел 7 (потоки III и IV). В средней части корпуса за счет увеличения площади горизонтального сечения скорость уменьшается и капли перемещаются на осадительные полки 8, 19, 20. Влажная нефть инжектируется в контактный узел, а сухая нефть V отсекается экраном 13 к коллектору сбора нефти 6.

Сухая нефть выводится из корпуса 1 через коллектор 6. На выходе часть потока VII отделяется и возвращается через коллекторы 12, по трубам на форсунки 16 для создания потоков сухой нефти между электродами. Часть потока VI выводится на дальнейшую переработку. Вода выводится из корпуса 1 через коллектор 3 (поток X).

В аппарате можно выделить три рабочие зоны: - отделения крупных капель воды при прохождении в слое воды; - разрушения адсорбционных оболочек и коалесценции капель воды между пластинами электродов; - осаждения капель воды в поле тяжести над осадительными полками.

Предлагаемое устройство позволяет поддерживать устойчивую циркуляцию жидкостей в рабочем объеме устройства; уменьшить турбулентность потоков; использовать трансформатор для создания пульсирующего однонаправленного поля; создать промежуточные электрические поля между осадительными полками; реализовать конструкцию в горизонтальном корпусе, тем самым получить практически любую производительность за счет увеличения длины аппарата при том же диаметре.

Устройство для разделения водонефтяных эмульсий в электрическом поле, содержащее в цилиндрическом корпусе две системы электродов, выполненных из металла, объединенных в горизонтальные пакеты, установлены в диэлектрических держателях, центральные электроды в пакетах соединены с источником тока, внешние электроды через корпус заземлены, отличающееся тем, что внешние электроды, выполненные из листового металла, объединены в пакеты, подвешенные на изоляторах, электрически изолированы диэлектрическим, гидрофильным покрытием, они сверху вниз сходятся с образованием конфузора, далее расположены параллельно друг другу, здесь установлены форсунки, а затем расходятся с образованием диффузора, центральные электроды выполнены из вертикальных стержней, подвешенных к трубам коллектора распределения сухой нефти, выполненным из диэлектрического материала, и заканчивающихся форсунками для подачи сухой нефти, электроды подключены к трансформатору через выпрямители.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области подготовки товарной нефти и может быть использовано на производствах нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности для создания аппаратов сверхвысокочастотной (СВЧ) обработки водонефтяных смесей.

Изобретение относится к разделению двух- или трехфазных потоков жидкостей и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к разделению жидкостей, а именно к разделению водных гелевых смесей, и может быть использовано в химической и пищевой промышленности. .

Изобретение относится к области подготовки воды для последующего применения ее для технических и питьевых нужд, а также для удаления полученных в ходе ее использования загрязнителей в процессе последующего сброса в открытые водоемы.
Изобретение относится к способу очистки воды и водно-маслянных эмульсий от примесей нефте- и маслопродуктов перед сбросом технологических водных сред в окружающую среду или их подачей на оборотное водоснабжение и может использоваться в нефтеперерабатывающей, химической и пищевой промышленности, на специализированных водоочистных комплексах.

Изобретение относится к устройствам для разделения продукции скважин на компоненты (газ, вода, нефть) и может использоваться в нефтегазовой промышленности. .

Изобретение относится к обезвоживанию кремнийорганических жидкостей, например гидролизата диметилдихлорсилана (ДМДХС), и может быть использовано в кремнийорганических производствах для выделения воды и водных растворов хлористого водорода из кремнийорганических жидкостей.

Изобретение относится к технике магнитной обработки жидкости и может быть использовано при добыче нефти для магнитной обработки продукции нефтедобывающих скважин в осложненных условиях.
Изобретение относится к способу разделения водонефтяных эмульсий и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, например при утилизации нефтяных отходов.
Изобретение относится к разделению водонефтяной эмульсии и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, например, при утилизации нефтяных отходов.

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и может быть использовано для обезвоживания нефти в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности

Настоящее изобретение относится к устройству для регенерации отработанного трансформаторного масла, характеризующемуся тем, что оно включает волновод, на торцах которого размещены упорные кольца и полый конус с отверстием в вершине с возможностью перемещения его между упорными кольцами стержнем, соединенным с основанием полого конуса через скользящее кольцо. Техническим результатом настоящего изобретения является эффективная регенерация трансформаторного масла путем коагуляции молекул воды и продуктов старения вращающимся электромагнитным полем. 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов посредством электромагнитной энергии. Описаны способ и устройство, содержащее множество электромагнитных резонансных структур, связанных с общим объемом для проведения процесса или реакции таким образом, что поддерживается резонанс каждой структуры, наряду с тем, что объем для проведения процесса или реакции является частью каждой резонансной структуры. Вместе с этим каждая резонансная структура согласована с соответствующим ей электромагнитным генератором. Такое устройство предоставляет возможность каждому генератору и его системе доставки функционировать при номинальной мощности при суммировании всех мощностей, происходящем в общем объеме для проведения процесса или реакции. В различных вариантах осуществления этого изобретения разные электромагнитные генераторы могут работать при одинаковых или разных частотах. Разные резонансные структуры могут быть одномодовыми или многомодовыми или же сочетанием одномодового и многомодового режимов. Разные резонансные структуры могут быть расположены пространственно упорядоченным образом, чтобы соединить множество структур с объемом для проведения процесса или реакции. Технический результат - повышение выходной мощности реакционной камеры. 11 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электродегидраторам и предназначено для обезвоживания и обессоливания нефти. Электродегидратор содержит электроды и снабжен распределительными устройствами, представляющими собой открытые снизу и перфорированные сверху распределительные короба, которые в рабочем состоянии имеют куполообразную форму и выполнены из гибкого диэлектрического материала, прикрепленного к раме. Техническим результатом является повышение производительности электродегидратора, расширение диапазона рабочих нагрузок, повышение эффективности обессоливания и обезвоживания, а также снижение стоимости распределительного устройства. 1 ил.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение относится к электрообессоливающей установке, состоящей из дегазатора, рекуперационных теплообменников нагрева дегазированной нефти продуктами переработки нефти, сепаратора, электродегидраторов, оснащенных струйными насосами подачи циркулирующей дренажной воды и струйными насосами подачи балансовой дренажной воды. Установка включает три электродегидратора, сырую нефть дегазируют с получением дегазированной нефти, которую разделяют на две части, первую часть нагревают. Вторую часть с помощью струйного насоса смешивают с балансовой дренажной водой из первого электродегидратора и нагревают. Нагретые части дегазированной нефти смешивают и направляют в сепаратор, где отделяют соленую воду, а полученную частично обессоленную нефть с помощью струйных насосов смешивают с циркулирующей дренажной водой из первого электродегидратора и с балансовой дренажной водой из второго электродегидратора и направляют в первый электродегидратор, из которого выводят дренажную воду, разделяемую далее на циркулирующую и балансовую дренажную воду, а также выводят частично обессоленную нефть, которую направляют во второй электродегидратор после смешения с помощью струйных насосов с циркулирующей дренажной водой из второго электродегидратора и с балансовой дренажной водой из третьего электродегидратора. Из второго и третьего электродегидратора выводят дренажную воду, разделяемую далее на циркулирующую и балансовую дренажную воду. Из второго электодегидратора выводят частично обессоленную нефть, которую направляют в третий электродегидратор после смешения с помощью струйного насоса со смесью пресной воды и циркулирующей дренажной воды из третьего электродегидратора. Технический результат - снижение металлоемкости оборудования, сокращение потребления электроэнергии, уменьшение расхода пресной воды, удаление из нефти растворенного кислорода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способам подготовки нефти к переработке в условиях НПЗ и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа, включающего дегазацию сырой нефти, разделение ее на две части, нагрев первой части до температуры, близкой к температуре электрообессоливания и обезвоживания, за счет охлаждения легких продуктов (бензинов, керосинов) до температуры транспортировки. Вторую часть дегазированной нефти смешивают с дренажной водой первой ступени, нагревают остальными продуктами переработки нефти до температуры, обеспечивающей равенство температуры нагретой дегазированной нефти температуре электрообессоливания и обезвоживания после смешения первой и второй ее частей. Нагретую дегазированную нефть подвергают сепарации с получением обезвоженной нефти, которую затем подвергают многоступенчатому электрообессоливанию и обезвоживанию с получением подготовленной нефти и дренажной воды первой ступени. Технический результат - сокращение потребления электроэнергии и снижение металлоемкости оборудования, уменьшение расхода пресной воды и количества водных стоков, снижение скорости коррозии оборудования. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к смесителям-электрокоалесценторам и может использоваться для получения водонефтяных эмульсий на установках электрообессоливания нефти. Смеситель-электрокоалесцентор представляет собой вертикальный заземленный корпус, выполненный в виде трубы Вентури, соосно которому размещен электрод. В нижней части по оси корпуса размещена форсунка для подачи воды. Переменное электрическое поле внутри корпуса создается между центральным стержневым электродом и стенками смесительной камеры трубы Вентури. Противоэлектродом форсунки является конфузорная часть трубы Вентури. Напряжение к электроду и форсунке подведено через токоведущие тросики и проходной изолятор от повышающего трансформатора. Технический результат состоит в повышении эффективности коалесценции. 1 ил.

Группа изобретений относится к нефтедобыче и нефтепереработке. Изобретение касается способа обезвоживания углеводородного сырья, включающего высокочастотную магнитную обработку углеводородного сырья сигналом в формируемом им импульсном магнитном поле. Импульсное магнитное поле формируют вдоль вектора поступательного движения потока. Управление процессом обработки углеводородного сырья осуществляют путем изменения частоты и амплитуды импульсов в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья. Изобретение также касается устройства для обезвоживания углеводородного сырья, содержащего индуктор, генератор импульсов и анализатор с чувствительным элементом для определения обводненности углеводородного сырья. Технический результат - повышение качества добываемого углеводородного сырья и эффективности его обезвоживания при минимальных энергетических, временных и аппаратных затратах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к способу электрохимического разделения несмешивающихся жидкостей и дисперсных систем, включающему: a) электрокоагуляцию-переполяризацию с использованием Al-анода и Cu-катода с размещением катода в зоне с минимальным жидкостным протоком и прохождением основного жидкостного протока через анод, с последующей электродеполяризацией с использованием C-анода и Cu-катода с размещением катода в зоне с минимальным жидкостным протоком и прохождением основного жидкостного протока через анод, с размещением каждой электродной пары в отдельных корпусах с межкорпусным соединительным устройством, выполненных из электроизоляционных материалов, с последующим гидродинамическим или гидростатическим разделением на фракции, причем допускается замена материала электродных пар и их конструкции, с изменением соотношения площадей анод/катод; b) управление электрокоагуляцией-переполяризацией осуществляется посредством задаваемой на электродной паре разности потенциалов подаваемой на электродную пару от источника постоянного тока или источника тока, работающего в импульсном режиме, при которой основная часть мощности расходуется не на инициирование электролизных процессов сопровождающихся анодным растворением, а на переполяризацию поверхностных зарядов; c) управление электродеполяризацией осуществляется с начальным повышением разности потенциала на электродной паре с помощью источника постоянного тока или источника тока, работающего в импульсном режиме, до значений, характеризующихся началом электролизных процессов с последующим отключением от источника питания и подключением к электродной паре нагрузки, соответствующей накапливающемуся на электродной паре заряду, и все управление осуществляется в режиме жидкостного протока. Использование настоящего способа позволяет повысить эффективность разделения несмешивающихся жидкостей, золей, суспензий, уменьшить энергозатраты и снизить материалоемкость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Изобретение касается способа обезвоживания нефтяных эмульсий за счет того, что ограниченный объем нефтяной эмульсии подают в оборотную емкость, при необходимости нагревают, циркулируют по замкнутому кругу через магнитный аппарат или статично выдерживают в нем и в том и другом случаях обрабатывают вращающимся магнитным полем; или циркулируют по замкнутому кругу и последовательно дезинтегрируют в дезинтеграторе и обрабатывают вращающимся магнитным полем в магнитном аппарате; или размещают и последовательно выдерживают в оборотной емкости, магнитном аппарате и разделительном отстойнике, при этом в оборотной емкости нефтяную эмульсию при необходимости нагревают, в магнитном аппарате обрабатывают вращающимся магнитным полем, в разделительном отстойнике получают обезвоженную нефть, причем перед размещением в магнитном аппарате нефтяную эмульсию предварительно дезинтегрируют путем круговой циркуляции через дезинтегратор, а время обработки при дезинтегрировании в магнитном аппарате и разделительном отстойнике устанавливают экспериментально по принципу достижения требуемого или наилучшего результата. Изобретение также касается устройства для обезвоживания нефтяных эмульсий. Технический результат - эффективное обезвоживание стойких нефтяных эмульсий. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх