Разделитель эмульсии

 

Использование: для разделения эмульсий и смесей жидкостей различной плотности в нефтяной, газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности. Сущность изобретения: разделитель содержит пакет параллельных пластин, которые имеют выступы, поднимающиеся вдоль одной стороны и спускающиеся вдоль другой стороны по направлению движения эмульсии. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к аппаратам для разделения эмульсии и смесей жидкостей различной плотности, применяемых в нефтяной, газовой, нефтехимической и химической промышленности.

Известен разделитель эмульсии, в котором разделение осуществляют в щелевых каналах, образованных плоскопараллельными пластинами.

Недостатком этого разделителя является наличие встречных потоков капель и струй разделяемых жидкостей, приводящее к повторному смешиванию разделяемых жидкостей [1] Известен сепаратор эмульсии, который снабжен прокладками, размещенными между пластинами с образованием в каналах последовательных вертикального и плавно расширяющегося горизонтального участков.

Недостатком данного сепаратора является контактирование встречных капельных потоков разделяемых жидкостей, образование и увеличение стойкости промежуточного эмульсионного слоя, снижение степени и качества разделения [2] Цель изобретения повышение эффективности разделения эмульсии.

Цель достигается тем, что пластины выполнены с параллельными выступами, поднимающимися вдоль одной стороны пластин и спускающимися вдоль другой стороны пластин по направлению движения эмульсии. При этом выступы могут быть выполнены в виде козырьков, отогнутых вниз для поднимающихся и отогнутых вверх для спускающихся выступов.

Пластины с выступами устанавливаются либо вертикально, либо наклонно. Выступы располагаются параллельно на всей поверхности пластин на расстоянии (шаге) друг от друга, являющемся постоянным или переменным. Наличие таких выступов на каждой стороне каждой пластины способствует коагуляции капель диспергированной в эмульсию жидкости до сплошного очищенного потока, предотвращает контакт, встречное движение, трение и турбулизацию и, как следствие, предотвращает повторное перемешивание потоков капель легкой и тяжелой жидкостей. Это обеспечивает равномерный по всему объему отток и отвод выделенных из эмульсии жидкостей без вторичного загрязнения их в самом разделителе и образования промежуточного эмульсионного слоя, единого для всего разделителя.

При наборе пластин в пакеты наличие выступов, поднимающихся и спускающихся по разные стороны пластин, определяет дистанцию расположения пластин в пакете, создает искривленность коалесцирующих щелевых каналов между пластинами и образует развитую поверхность контакта пластин с эмульсией. Увеличение поверхности боковых сторон пластин и искривление каналов между ними способствует интенсификации процесса коалесценции капель жидкости в единице объема разделителя, занимаемого эмульсией.

Пространственное расположение выступов в виде козырьков относительно плоскости пластин характеризует их функциональное назначение. Козырек, отогнутый вниз и поднимающийся вдоль пластины по направлению движения эмульсии, предназначен для отвода и коагуляции капель легкой жидкости из промежуточного эмульсионного слоя. Козырек, отогнутый вверх и спускающийся вдоль пластины по направлению движения эмульсии, предназначен для отвода и коагуляции капель тяжелой жидкости из промежуточного эмульсионного слоя.

Отток очищенных легкой и тяжелой жидкости из зоны эмульсии осуществляется попутно с направлением потока эмульсии, что уменьшает трение потоков между собой и с пластинами, способствует снижению турбулизации потоков, предотвращает их отвод из зоны эмульсии. Все это способствует повышению эффективности разделения эмульсии. На чертеже на фиг.1 схематично изображен предлагаемый разделитель; на фиг.2 то же, вид сбоку с вертикальным расположением пластин; на фиг.3 вид сбоку с наклонным расположением пластин; на фиг. 4 узел А на фиг.1; на фиг.5 узел Б на фиг.2.

Разделитель эмульсии состоит из горизонтальной цилиндрической камеры 1, содержащей пакет 2 пластин. Ввод эмульсии производят через патрубок 3, вывод очищенных жидкостей через патрубки: 4 для легкой жидкости и 5 для тяжелой жидкости. Между пластинами 6 образованы коалисцирующие щелевые каналы 7 для движения эмульсии и разделенных жидкостей. На каждой пластине 6 с одной стороны имеются выступы в виде козырьков 8, отогнутых вниз и поднимающихся вдоль пластины 6 по направлению движения эмульсии, и козырьков 9, отогнутых вверх и спускающихся вдоль пластины 6 по направлению движения эмульсии.

Внутренний объем камеры 1 подразделяется на три основных динамических зоны: зона 10 очищенной (разделенной) легкой жидкости, зона 11 промежуточного эмульсионного слоя (эмульсии), зона 12 очищенной (разделенной) тяжелой жидкости.

Поток эмульсии поступает в камеру 1 через патрубок 3 и движется по коалесцирующим каналам 7 между пластинами 6 пакета 2. В результате коалесценции капель жидкостей они укрупняются. Капли легкой жидкости поднимаются и собираются под козырьками 8, где они сливаются в стpуйки или слои легкой жидкости, которая, получив после этого подвижность, под прикрытием сверху поднимается вдоль козырьков 8 через зону 11 эмульсии (не контролируя с ней сверху) в зону 10 очищенной легкой жидкости. Капли тяжелой жидкости опускаются, собираются в желобках, образованных козырьками 9, сливаются в струйки или слои тяжелой жидкости и, получив после этого подвижность, стекают по козырькам 9 через зону 11 промежуточного эмульсионного слоя, не контактируя с ним снизу, и поступает в зону 12 очищенной тяжелой жидкости.

Очищенные легкая и тяжелая жидкости выводятся из камеры 1 через патрубки 4 и 5 соответственно.

Пластины 6 в пакете 2 могут быть расположены вертикально или наклонно. В первом случае максимальное расстояние, на которое могут подниматься или опускаться капли жидкости в вертикальном направлении уменьшается, что позволяет увеличить шаг между выступами и уменьшить их количество, а также увеличить расстояние между пластинами 6.

Выступы 8 и 9 могут быть выполнены не только в виде козырьков, но и любой другой конфигурации при соблюдении обязательного условия: поднимающиеся выступы 8 должны ограничивать движение струек или слоев легкой жидкости сверху, а спускающиеся козырьки 9 должны ограничивать движение струек или слоев тяжелой жидкости снизу.

В коалесцирующих каналах укрупнение капель и последующее их слияние интенсифицируется за счет многократного и регулярного изменения формы, площади поперечного сечения и винтового направления движения потока эмульсии в коалесцирующем канале при обтекании поднимающихся и спускающихся выступов, а также за счет увеличения поверхности боковых стенок пластин и предание им неплоской формы. При этом происходит перемешивание эмульсионного слоя во всем объеме и на разных уровнях, что способствует разрушению и снижению стойкости, плотности и непроницаемости промежуточного эмульсионного слоя.

Также интенсифицируется отток и вывод очищенных жидкостей из зоны эмульсионного слоя вследствие регулярного расположения поднимающихся и спускающихся выступов по всему объему, занимаемому эмульсией, уменьшения пути встречного движения капель жидкостей различной плотности и отсутствию противонаправленного и контактного движения отводимых струй и слоев очищенных жидкостей и потока эмульсии.

Поскольку наклон выступов выполнен под тупым углом к направлению движения потока эмульсии и очищенных жидкостей, то не возникает повышения гидравлического сопротивления разделителя эмульсии в целом.

Наклонное расположение пластин с выступами позволяет снизить расход конструктивного материала на изготовление пакета пластин.

Интенсификация процесса разделения эмульсии повышает эффективность использования внутреннего пространства разделителя, что обеспечивает увеличение его пропускной способности, способствует уменьшению его габаритных размеров и материалоемкости.

Наличие выступов по обе стороны пластин позволяет использовать пакеты пластин при разделении эмульсии в полях сил, например в электромагнитном поле в электродегидраторах.

Формула изобретения

1. РАЗДЕЛИТЕЛЬ ЭМУЛЬСИИ, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода и вывода очищенных жидкостей, пакет параллельных пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения эмульсии, пластины выполнены с параллельными выступами, поднимающимися вдоль одной стороны пластин и спускающимися вдоль другой стороны пластин по направлению движения эмульсии.

2. Разделитель по п.1, отличающийся тем, что выступы выполнены в виде козырьков, отогнутых вниз для поднимающихся выступов и отогнутых вверх для спускающихся выступов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5