Аппарат для обезвоживания светлых нефтепродуктов

 

Изобретение относится к применению сильных электрических полей в технологических процессах и может быть использовано для глубокого обезвоживания светлых нефтепродуктов. Целью изобретения является повышение глубины обезвоживания и удельной производительности оборудования. Аппарат содержит два блока электродов: перфорированные и сплошные, при этом перфорированные электроды - одной полярности в виде колец с диэлектрическим покрытием, а все сплошные электроды снабжены тороидальными экранами, размещенными по их периферии, при этом задаются определенные геометрические параметры аппарата. 1 ил.

Изобретение касается применения сильных электрических полей в технологических процессах и может быть использовано для глубокого обезвоживания светлых нефтепродуктов.

Наиболее близким к предлагаемому аппарату является устройство для разрушения нефтяной эмульсии, включающее вертикальный корпус, перфорированные электроды чередующейся полярности и центральный высокопотенциальный ввод, при этом электроды одной полярности размещены на заземленном корпусе, а противоположной полярности на центральном вводе.

Однако это устройство имеет недостаточно глубокую степень обезвоживания нефтепродуктов и низкую производительность.

Целью изобретения является повышение глубины обезвоживания и удельной производительности.

Для этого в аппарате, включающем корпус, перфорированные металлические электроды и центральный высокопотенциальный ввод, перфорированные электроды установлены в верхней части аппарата, при этом электроды одной полярности выполнены в виде колец с диэлектрическим покрытием, причем на верхней стороне электродов диэлектрическое покрытие выполнено с возможностью контактирования с центральным вводом, отношение диаметра отверстий перфорации к шагу перфорации выбрано в пределах 0,15-0,4, толщина диэлектрического покрытия выбрана из соотношения h/S (0,7 1,3)(d/H)², где h толщина диэлектрического покрытия, м; S расстояние между электродами противоположной полярности, м; d диаметр отверстий перфорации, м; Н шаг перфорации, м, а отношение диаметра ввода к диаметру корпуса выбрано в пределах 0,1-0,3, при этом аппарат снабжен дополнительными сплошными металлическими электродами чередующейся полярности, которые размещены в нижней части аппарата, электроды одной полярности размещены на корпусе, а противоположной полярности на центральном вводе, все электроды снабжены тороидальными экранами, размещенными по их периферии, а расстояние между электродами противоположной полярности выбрано увеличивающимся по ходу потока от величины, равной расстоянию между перфорированными электродами противоположной полярности, до величины, равной половине диаметра корпуса, а расстояние между электродами одной полярности и центральным вводом и между электродом противоположной полярности и корпусом выбраны из следующих соотношений: с₁ (1,2 1,5)b, c₂ (1,0 1,2)b, где с₁ расстояние между электродом одной полярности и вводом, м; с₂ расстояние между электродом противоположной полярности и корпусом, м; b расстояние между соответствующими электродами противоположной полярности, м, диаметр тороидального экрана выбран из соотношения D_э (0,1 0,3)b.

Аппараты для очистки нефти и ее продуктов, в которых была бы использована система электродов: перфорированных и сплошных чередующейся полярности в сочетании с диэлектрическим покрытием перфорированных электродов одной полярности и определенными соотношениями геометрических размеров устройства, что позволяло бы достичь предлагаемый положительный эффект, не известен. Исходя из этого можно сделать заключение, что предложенный аппарат соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже изображен аппарат для обезвоживания светлых нефтепродуктов.

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, патрубки 2 и 3 для ввода и вывода нефтепродуктов, соответственно перфорированные электроды чередующейся полярности, размещенные в верхней части аппарата со стороны входного патрубка: электроды 4 одной полярности, размещенные на корпусе, диэлектрическое покрытие 5, отверстия 6 перфорации, электроды 7 противоположной полярности, размещенные на центральном вводе 8 и сплошные электроды 9 и 10, размещенные соответственно на корпусе и вводе и снабженные тороидальными экранами 11.

Аппарат работает следующим образом.

Нефтепродукты поступают сначала в первую зону, где обрабатываются в отверстиях перфорированных электродов очень сильным электрическим полем с напряженностью около 50 кВ/см. Усиление напряженности поля в отверстиях достигается благодаря использованию диэлектрического покрытия электродов, что вызывает фокусировку силовых линий поля в отверстиях. Для того, чтобы весь поток нефтепродуктов направлялся в отверстия электродов, выполненных в виде колец, диэлектрическое покрытие контактирует с центральным вводом.

Поле, создаваемое в отверстиях, обеспечивает снижение прочности бронирующих оболочек на каплях воды и за счет диполь-дипольного взаимодействия позволяет укрупнить самые мелкие капли до размеров 10-20 мкм.

Далее нефтепродукты поступают во вторую зону аппарата, где обеспечивается постепенное уменьшение напряженности поля при минимальной степени его неоднородности за счет использования сплошных электродов чередующейся полярности, расстояние между которыми увеличивается по ходу потока. В этой зоне происходит постоянное укрупнение капель до размеров, при которых они быстро охлаждаются.

Многочисленные эксперименты, проведенные с различными светлыми нефтепродуктами, показывают, что наиболее высокая глубина обезвоживания и повышенная удельная производительность достигается только при предложенных соотношениях геометрических размеров. Вне диапазона цель изобретения не достигается. Так, при отношениях d/H > 0,4 и h/S > 1,3(d/H)² напряженность электрического поля в отверстиях недостаточна для обработки продукта вследствие того, что большая часть напряжения приложена к диэлектрику и поле между электродом и поверхностью диэлектрического покрытия ослабевает, а при d/H < 0,15 и h/S < 0,7(d/H)² уменьшается время обработки продукта, в результате чего капли воды не успевают укрупняться. При отношениях диаметра ввода к диаметру корпуса меньше 0,1 и D_э/b < 0,1 усиливается неравномерность электрического поля, вследствие чего происходит дробление капель, при отношении диаметров ввода и корпуса более 0,3 и D_э/b > 0,3 неэффективно используется объем аппарата. При с₁/b < 1,2 и c₂/b < 1,0 имеет место усиление поля в промежутках с₁ и с₂, что приводит к дроблению капель, а при с₁/b > 1,5 и c₂/b > 1,2 поле ослабляется, что снижает эффективность обработки.

П р и м е р. Осуществлялась обработка эмульсии воды в дизельном топливе в предлагаемом и серийно выпускаемом аппаратах. Дизельное топливо, прошедшее обработку в предлагаемом аппарате, прочищалось до абсолютно прозрачного состояния, что соответствует уровню содержания растворенной влаги. Подобного результата не удалось достигнуть при использовании серийно выпускаемого аппарата.

Таким образом, использование предложенного аппарата позволяет достичь глубокой степени обезвоживания нефтепродуктов и увеличить производительность за счет сокращения времени обработки, так как в данном аппарате весь нефтепродукт обрабатывается в электрическом поле.

Формула изобретения

АППАРАТ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ, включающий вертикальный заземленный корпус, центральный высокопотенциальный ввод, перфорированные металлические электроды чередующейся полярности, при этом электроды одной полярности размещены на корпусе, а противоположной полярности на центральном вводе, патрубки для ввода и вывода нефтепродуктов, размещенные соответственно в верхней и нижней частях аппарата, отличающийся тем, что перфорированные металлические электроды размещены в верхней части аппарата, электроды, размещенные на корпусе, выполнены в виде колец с диэлектрическим покрытием, покрытие на верхней стороне электродов выполнено с возможностью контактирования с центральным вводом, отношение диаметра отверстий перфорации к шагу перфорации выбрано в пределах 1 (0,15 0,4), толщина диэлектрического покрытия выбрана из соотношения
h/s (0,7 1,3) (d/H)²
где h толщина диэлектрического покрытия, м;
s расстояние между электродами противоположной полярности, м;
d диаметр отверстий перфорации, м;
H шаг перфорации, м,
отношение диаметра ввода к диаметру корпуса выбрано в пределах 1 (0,1 - 0,3), при этом аппарат снабжен дополнительными сплошными металлическими электродами чередующейся полярности, размещенными в нижней части аппарата, сплошные электроды одной полярности размещены на корпусе, а противоположной
на центральном вводе, все электроды снабжены тороидальными экранами, размещенными по их периферии, расстояние между электродами противоположной полярности выбрано увеличивающимся по ходу потока от величины, равной расстоянию между перфорированными электродами противоположной полярности, до величины, равной половине диаметра корпуса, а расстояния между электродом одной полярности и центральным вводом и между электродом противоположной полярности и корпусом выбраны из соотношений
C₁ (1,2 1,5) в,
C₂ (1,0 1,2) в,
где C₁ расстояние между электродом одной полярности и вводом, м;
C₂ расстояние между электродом противоположной полярности и корпусом, м;
в расстояние между соответствующими сплошными электродами противоположной полярности, м,
причем диаметр D_э тороидального экрана выбран из соотношения
D_э (0,1 0,3) в.

РИСУНКИ

Рисунок 1