Модуль для трубопроводного транспорта нефтей и нефтепродуктов

 

Устройство относится к нефтяной и нефтехимической промышленности. Устройство представляет собой полый цилиндрический корпус переменного сечения, включающий плавное сужение, обеспечивающее возникновение развитой кавитации, цилиндрический участок и располагаемый за ним безотрывный диффузор. В переходе цилиндрического участка в диффузор установлен активный элемент, состоящий из двух частей, одна из которых расположена на цилиндрическом участке с корпусом, а другая в виде усеченного конуса расположена в диффузоре. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности снижения вязкости. 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для трубопроводного транспорта всех типов нефтей и нефтепродуктов.

Известно активное устройство (см. СССР, авторское свидетельство N 1818504, кл. F 17 D 1/16, опубл. 30.05.93), входящее в состав системы трубопроводного транспорта, предназначенного для транспортирования жидкости и газа, а также высоковязкой нефти. Активное устройство представляет собой отрезок цилиндрической трубы с упругими внутренними стенками и ферромагнитным слоем, нанесенным на внешнюю поверхность трубы, предназначенным для сцепления стенки с электромагнитными полем вибросистемы, выполненной в виде когерентной системы катушек, охватывающих трубу с покрытием.

Однако активное устройство позволяет транспортировать нефть только высоковязкую.

Наиболее близким техническим решением является устройство для перекачки нефти (см. СССР, авторское свидетельство N 1657844, кл. F 17 D 1/20, опубл. 23.06.91), которое содержит установленный на линии трубопровода полый цилиндрический корпус переменного сечения, включающий плавное сужение, обеспечивающее возникновение развитой кавитации, цилиндрический участок и расположенный за ним безотрывный диффузор, диаметр широкой части которого равен диаметру трубопровода.

Однако известное устройство рассчитано только для работы с высоковязкими нефтями, в которых межмолекулярные силы взаимодействия асфальтено-смолистых веществ не достаточно крепки. Поэтому снижение вязкости за счет сил развитой кавитации наиболее эффективно только у этих типов нефтей. Кроме того, в известном устройстве наблюдается кавитационный износ рабочих поверхностей, генерирующих кавитационные пузырьки (особенно на цилиндрическом участке), большая часть которых схлапывается на этих поверхностях, производя разрушительное действие.

Задачей изобретения является создание универсального модуля для трубопроводного транспорта различных типов нефтей и нефтепродуктов.

Технический результат - увлечение эффективности снижения вязкости, температуры застывания и продления срока службы рабочих поверхностей модуля.

Технический результат достигается тем, что модуль тубопроводного транспорта нефтей и нефтепродуктов, содержащий полый цилиндрический корпус переменного сечения, включающий плавное сужение, обеспечивающее возникновение развитой кавитации, цилиндрический участок и располагаемый за ним безотрывный диффузор, причем он снабжен активным элементом, состоящим из двух частей, одна из которых расположена в цилиндрическом участке и образует тангенциальные каналы с корпусом, а другая часть - в виде усеченного конуса, расположена в диффузоре.

Установка активного элемента обеспечивает в пространстве диффузора образование суперкаверны, замыкание которой происходит непосредственно в потоке достаточно далеко от рабочих поверхностей модуля. Это значительно продлевает срок их службы, так как они при этом не повергаются кавитационной эрозии. Кроме того, нестационарная хвостовая часть каверны генерирует поля кавитационных пузырьков, которые при схлапывании значительно интенсифицируют и активизируют процессы ослабления межмолекулярных связей нефти или нефтепродуктов. Воздействие сил, обусловленных суперкавитацией, способны разрушить не только межмолекулярные связи, характерные для высокосмолистых нефтей, но и прочную объемную структурную решетку, образованную кристаллами парафина, характерную для парафинистых нефтей, снижая тем самым ее вязкость и температуру застывания.

На чертеже схематично изображен заявляемый модуль, общий вид.

Модуль содержит плавное сужение 1, цилиндрический участок 2, где расположен активный элемент 3, состоящий из двух частей, одна из которых образует с корпусом тангенциальные каналы 4, другая часть представлена в виде усеченного конуса 5, безотрывный диффузор 6, переходящий в трубопровод 7.

Модуль работает следующим образом.

Обрабатываемая нефть под давлением, создаваемым насосом, поступает в вмонтированный в трубопровод модуль, на участок плавного сужения 1. На этом участке за счет плавного сужения увеличивается скорость потока. Затем при попадании в цилиндрический участок 2 скорость потока достигает максимального значения, где создаются зоны пониженного давления. В этих условиях начинают возникать кавитационные пузырьки, заполненные парами нефти и растворенными в ней газами, которые схлапываясь, образуют кумулятивные струи. На выходе цилиндрического участка 2 поток попадает в тангенцианальные каналы 4 активного элемента 3.

По тангенцианальным каналам 4 поток, разбиваясь на отдельные струи, закручиваясь и образуя интенсивный вихревой слой, попадает на коническую часть активного элемента, представленную в виде усеченного конуса 5. При обтекании конуса 5 образуется суперкаверна, замыкание которой происходит непосредственно в потоке достаточно далеко от рабочих поверхностей модуля. Нестационарная хвостовая часть каверны генерирует поля кавитационных пузырьков, которые при схлапывании интенсифицируют процессы разрушения межмолекулярных и углеводородных связей в жидкости и, следовательно, резко снижает ее вязкость и температуру застывания. Вышедшая из модуля нефть обладает пониженной вязкостью, при этом существенно снижается сопротивление трения, определяющее основные потери в магистральных нефтепроводах.

Таким образом, конструкция активного элемента и место его расположения позволяет повысить интенсивность кавитационного воздействия, а также направлено регулировать реологические характеристики любых типов нефтей, в частности эффективно снижать их вязкость и температуру застывания.

Формула изобретения

Модуль для трубопроводного транспорта нефтей и нефтепродуктов, содержащий полый цилиндрический корпус переменного сечения, включающий плавное сужение, обеспечивающее возникновение развитой кавитации, цилиндрический участок и располагаемый за ним безотрывный диффузор, отличающийся тем, что он снабжен активным элементом, состоящим из двух частей, одна из которых расположена в цилиндрическом участке и образует тангенциальные каналы с корпусом, а другая часть в виде усеченного конуса расположена в диффузоре.

РИСУНКИ

Рисунок 1