Аппарат для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии

 

Изобретение относится к аппаратам для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии и повышает эффективность разделения за счет интенсификации процесса слияния и укрупнения капель воды. Водонефтяная эмульсия поступает в отстойную камеру 4 и, омывая цилиндрический кожух 2 и нагреваясь, заполняет емкость 1 до уровня раздела фаз нефть-газ. Попутный нефтяной газ отводится через патрубок 13, а отделившаяся вода - через патрубок 15. Затем водонефтяная эмульсия, в поток которой через штуцер 18 вводят химический реагент - деэмульгатор, поступает в спиральный трубчатый змеевик 6, где при нагревании происходят разрушение эмульсии и укрупнение капель воды, и далее через патрубок 7 направляется в отстойник. Высокотемпературный теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру: насос 11, спиральный трубчатый змеевик 9, кольцевой канал со спиральным трубчатым змеевиком 6, насос 11. 2 3. п. ф-лы, 1 ил. 12 5 г 1 Шрета эмульсия 5ысокоо5бодиеиная эмульсия 13 со N 41 СП 11 Теплоноситель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц4 В01D 1704

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

pj7b

ЯМфЮБСЙЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4003570/23-26 (22) 18.11.85 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (72) Р. С. Гайнутдинов, П. И. Ястребов, Н. А. Макаров и А. А. Каштанов (53) 66.066.6 (088.8) (56) Патент США № 3255574, кл. 55-42, 1966. (54) АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ И

НАГРЕВА ВОДОНЕФТЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ (57) Изобретение относится к аппаратам для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии и повышает эффективность разделения за счет интенсификации процесса слияния и укрупнения капель воды. Водонефтяная эмульсия поступает в отстойную камеру 4 и, омывая цилиндрический кожух 2

„,Я0„„1301445 А1 и нагреваясь, заполняет емкость 1 до уровня раздела фаз нефть — газ. Попутный нефтяной газ отводится через патрубок 13, а отделившаяся вода — через патрубок 15. Затем водонефтяна я эмульсия, в поток которой через штуцер 18 вводят химический реагент — деэмульгатор, поступает в спиральный трубчатый змеевик 6, где при нагревании происходят разрушение эмульсии и укрупнение капель воды, и далее через патрубок 7 направляется в отстойник. Высокотемпературный теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру: насос 11, спиральный трубчатый змеевик 9, кольцевой канал со спиральным трубчатым змеевиком 6, насос 11. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1301445

Изобретение относится к аппаратам для разделения водонефтяной эмульсии посредством ее нагрева и гравитационного отстоя и может применяться в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения водонефтяной эмульсии путем интенсификации процесса слияния и укрупнения капель воды.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат, общий вид.

Аппарат представляет собой горизонтальную цилиндрическую емкость 1, разделенную цилиндрическим кожухом 2 на нагревательную 3 и отстойную 4 камеры, В цилиндрическом кожухе 2 размещена жаровая труба 5.

Кожух 2 и наружная поверхность жаровой трубы 5 образуют кольцевой канал, когорый заполнен высокотемпературным теплоносителем. В кольцевом канале установ,кии трубчатый спиральный змеевик 6, который соединен с одной стороны с патрубком 7 вывода нагретой эмульсии, а с другой с патрубком 8 вывода частично обезвоженной нефти. B жаровой трубе 5 установлен еще один трубчатый спиральный змеевик 9, который соединен с одной стороны с патрубком 10, взаимосвязанным с циркуляционным насосом 11, а с другой — с патрубком 12 с цилиндрическим кожухом 2. Емкость аппарата снабжена дополнительно патрубками вывода газа 13, ввода эмульсии 14, вывода воды 15, циркуляции теплоносителя 10 и 16.

Внутри емкости 1 установлен перфорированный распределитель 17 эмульсии, а на патрубке 8 вывода частично обезвоженной нефти — штуцер 18 ввода деэмульгатора.

Трубчатые спиральные змеевики 6 и 9 имеют оптимальное отношение шага к их диаметру, равное 3 — -5.

Аппарат работает следующим образом.

Водонефтяная эмульсия поступает в отстойную камеру 4 через патрубок 14 ввода эмульсии и перфорированный трубчатый распределитель 17, заполняет емкость до уровня раздела фаз нефть — газ. Интенсивное омывание цилиндрического кожуха 2 струями, образованными распределителем

17 эмульсии, создает циркуляционное движение всей эмульсии в емкости 1 аппарата, при этом создаются благоприятные условия для теплопередачи от наружной поверхности цилиндрического кожуха 2, нагреваемого высокотемпературным теплоносителем, к водонефтяной эмульсии. Температура водонефтяной эмульсии повышается на 20 — 25 С, что приводит к более интенсивному отделению воды от водонефтяной эмульсии, за счет снижения вязкости и взаимодействия с химическим реагентом — деэмульгатором.

Посредством гравитационного отстоя эмульсии в камере 4 остаточное содержание воды в ней снижается до 10 — 15Я при первоначальном содержании 80 — 90О.

20 происходит интенсивное перемешивание и взаимодействие химического реагента — деэмульгатора с эмульсией. Повышение темпе25 . ратуры эмульсии и взаимодействие с химическим реагентом вызывает снижение вязкости эмульсии и, как следствие этого, ос30

Отсепарированный от водонефтяной эмульсии попутный нефтяной газ отводится из камеры 4 через патрубок !3 в газовую магистраль и на горелку топочного устройства аппарата. Отделившаяся вода отводится из аппарата через патрубок 15, при этом раздел фаз вода — водонефтяная эмульсия поддерживается ниже распределителя 17 эмульсии. Водонефтяная эмульсия с остаточным содержанием воды 10 — 15Я через патрубок вывода частично обезвоженной нефти 8 поступает в спиральный трубчатый змеевик 6. При этом через штуцер 18 в поток эмульсии вводится нормативная доза.химического реагента — деэмульгатора. Эмульсия противотоком высокотемпературному промежуточному теплоносителю по винтовому каналу змеевика, нагреваясь до необходимой температуры 40 — 70 С (в зависимости от стойкости эмульсии), движется к патрубку 7, откуда направляется в отстойник для окончательного обезвоживания. Одновременно с процессом нагрева при движении эмульсии по винтовому каналу змеевика лабление пленки, бронирующей оболочки глобул воды, находящихся в эмульсии. В процессе движения эмульсии по винтовому каналу спирального змеевика 6 происходит разрушение эмульсии и укрупнение капель воды. Предварительное укрупнение глобул воды в спиральном змеевике 6 (играющем роль каплеобразователя) способствует более быстрому расслоению эмульсии в отстойной емкости.

Высокотемпературный промежуточный теплоноситель, циркулируя по замкнутому контуру: циркуляционный насос 11, спиральный трубчатый змеевик 9, кольцевой канал, оснащенный спиральным трубчатым змеевиком 6, и циркуляционный насос 11, предварительно нагревается в змеевике 9 от высокотемпературных продуктов сгорания топлива, затем, поступая в кольцевой канал, движется противотоком к нагреваемои эмуль сии по винтовому каналу, образованному трубчатым спиральным змеевиком 6, где, одновременно нагреваясь от стенки жаровой трубы 5, отдает свое тепло водонефтяной эмульсии, протекающей в змеевике 6, и эмульсии, омывающей кожух 2 с наружной стороны.

Трубчатый спиральный змеевик 6, омываемый в кольцевом канале высокотемпературным промежуточным теплоносителем, одновременно выполняет ряд функций по интенсификации процессов теплообмена, разрушения эмульсии, укрупнения капель воды и окончательного разделения водонефтяной эмульсии.

1301445

Формула изобретения

Составитель О. Калякина

Редактор А. Петров Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 925/6 Тираж 657 11олписHoc

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по ле.1ам изобретений и Iiri рь1тий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугиская нав., л. 1 5

Производственно-полиграфическое ripeдприятне, г. Хжп рол, i.;. !!роектнпя,г

При ламинарном течении нагреваемой вязкой среды по каналу трубчатого спирального змеевика достигается относительный прирост теплоотдачи по сравнению с цилиндрическим прямолинейным каналом до трех раз. Интенсификация конвективного теплообмена (теплоноситель †стенка †нагреваемая среда) в винтовых каналах достигается при ламинарном течении за счет влияния центробежной силы на разрушение пограничного слоя поверхности теплообмена.

Винтовое течение водонефтяной эмульсии вызывает ее перемешивание, что способствует взаимодействию с химическим реагентом — деэмульгатором и в совокупности с нагревом приводит к разрушению эмульсии и укрупнению капель.

Экспериментальные исследования показали, что значительное приращение коэффициента теплоотдачи при соответствующем росте гидравлического сопротивления наблюдается при соотношении шага трубчатых спиральных змеевиков к диаметру их труб, равном 3 — 5.

Спиральная навивка змеевика с оптимальным шагом между витками позволяет организовать винтовое течение высокотемпературного промежуточного теплоносителя в кольцевом канале, что увеличивает теплоотдачу от- стенки жаровой трубы топки к теплоносителю и тем самым к нагреваемой эмульсии, протекающей в змеевике 6, и эмульсии, обтекающей кожух 2. Интенсификация теплообмена достигается за счет разрушения пограничного слоя на поверхностях теплообмена за счет влияния центробежной силы. Трубчатый спиральный змеевик 9, установленный в жаровой трубе, омывается продуктами сгорания топлива, выполняет функцию дополнительной развитой поверхности теплообмена, одновременно интенсифицирует теплообмен приданием потоку продуктов сгорания винтового движения и возбуждением циркуляции внутри потока за счет инжектирования.

Суммарный эко11омический эффск1, 1 о.1учаемый в результате использования 11рсдлагаемого аппарата для разделения н нагрева водонефтяной эмульсии, возник;ц г за счет более высокой эффективности разрушения эмульсии и укрупнения капель воды, что значительно снизит объем отстойной части аппаратов, снизит их материалоемкость, время нахождения эмульсии в аппарате; низкого расхода химического реагента — деэмульгатора за счет уменьшения количества водонефтяной эмульсии, нагреваемой в змеевиковом тракте и коррекции по ее вязкости; повышения качества обрабатываемой нефти, что позволит сдавать

15 нефть только по 1-й группе качества.

l. Аппарат для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии, включающий емкость, жаровую трубу, размещенную в цилиндрическом кожухе, заполненном теплоносителем, патрубки ввода эмульсии и вывода частично обезвоженной нефти и воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения водонефтяной эмульсии путем интенсификации процесса слияния и укрупнения капель воды, аппарат снабжен трубчатым спиральным змеевиком, соединенным с патрубком вывода частично обезвоженной нефти и размещенным в кожухе, циркуляционным насосом, и установленным в жаровой трубе трубчатым спиральным змеевиком, один конец которого соединен с циркуляцHoHHbIM насосом, а другой — с кожухом.

2. Аппарат по и. 1, отличающийгя тем, что патрубок вывода нефти снабжен штуцером ввода деэмульгатора.

3. Аппарат по и. 1, отличающийгя тем, что отношение шага трубчатых спиральных змеевиков к диаметру их труб составляет

3 — 5.