Устройство для разделения нефтеводяных эмульсий

 

Изобретение относится к средствам для отделения нефти от ее смеси с водой. Рабочие элементы устройства выполнены в виде труб, установленных поперек горизонтального корпуса наклонно продольными рядами с расстоянием в ряду, равным периоду синусоиды, и смещением относительно труб соседнего ряда на половину периода синусоиды. Поднятые концы труб укреплены в отверстиях обоймы типа беличьего колеса, а опущенные опираются на нее. Трубы имеют входные и выходные тангенциальные отверстия. Благодаря такому выполнению рабочих элементов повышается скорость отделения нефти от воды за счет использования наряду с гравитационными центробежных сил при сохранении возможности укрупнения частиц нефти на контактных поверхностях. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройствам для разделения нефтеводяных эмульсий и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтехимической и смежных отраслях промышленности.

Известен аппарат для разделения жидкой дисперсионной среды на фазы, включающий горизонтальный корпус с патрубками подачи исходной среды и отвода разделенных компонентов, размещенные в корпусе рабочие элементы, образующие между собой разделительные каналы синусоидального профиля [1]. В качестве рабочих элементов использованы продольные перегородки синусоидального профиля с расположенной между перегородками набивкой из смачиваемого дисперсной фазой (например, нефтью) материала. В перегородках имеются отверстия для отвода более легкого, скоагулированного на контактных поверхностях набивки и перегородок компонента.

Недостатком известного аппарата является невысокая скорость отделения легкого компонента, которое происходит только под действием гравитационных сил.

Целью предлагаемого устройства является ускорение отделения укрупняющегося на контактных поверхностях компонента. Это достигается благодаря тому, что в устройстве для разделения нефтеводяных эмульсий, содержащем горизонтальный корпус с патрубками подачи исходной эмульсии и отвода разделенных компонентов, и размещенные в корпусе рабочие элементы, образующие между собой тонкослойные разделительные каналы, рабочие элементы выполнены в виде установленных наклонно поперек корпуса с образованием продольных рядов труб, расстояние между которыми в каждом ряду составляет период синусоиды, а трубы соседних рядов смещены на половину периода синусоиды, при этом трубы укреплены в отверстиях обоймы поднятыми концами и опираются на обойму опущенными концами, в верхней и нижней частях каждой трубы выполнены диаметрально противоположные тангенциальные отверстия, верхнее из которых направлено навстречу подаваемой эмульсии. Рабочий элемент устройства может содержать концентрично установленную внутри трубы отводную трубку с тангенциальным отверстием в нижней части, расположенным напротив тангенциального отверстия трубы, при этом верхний конец отводной трубки неподвижно укреплен в обойме, а нижний опирается на нее.

Выполнение рабочего элемента в виде наклонно установленных поперек корпуса труб с тангенциальными входными и выходными отверстиями обеспечивает использование наружной и внутренней поверхностей труб в качестве контактной поверхности для укрупнения частичек нефти, а внутренний объем трубы - для эффективного отделения капель нефти в поле центробежных сил. Размещение труб рядами, между которыми образуются тонкослойные разделительные каналы, увеличивает время взаимодействия потока с контактными поверхностями и создает оптимальные условия отвода разделяемых компонентов на всей длине корпуса. Монтаж труб в обойме с опорой на нее нижними концами при диаметрально противоположном расположении тангенциальных отверстий на концах труб создает условия для выхода потока из трубы в зону канала плавно, без излишних возмущений, что предотвращает перемешивание разделенных компонентов.

Использование труб с концентрично установленными в них отводными патрубками, опирающимися на обойму и имеющими тангенциальное нижнее отверстие, увеличивает время коагулирования и отделения нефтепродукта.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в разрезе.

На фиг.2 - общий вид устройства в аксонометрии без корпуса.

На фиг.3 - разрез "А-А" фиг.1.

На фиг.4 - узел Б фиг.3.

На фиг.5 - узел Б фиг.3 с отводной трубкой.

На фиг.6 - сечение "В-В" фиг.5.

На фиг.7 - сечение "Г-Г" фиг.5.

Устройство для разделения нефтеводяных эмульсий включает горизонтальный корпус 1 с патрубком 2 подачи исходной эмульсии, патрубком 3 для отвода нефтепродуктов, патрубком 4 для отвода тяжелой фракции и патрубком 5 для отвода осветленной жидкости. В корпусе 1 на направляющих 6 установлена обойма 7 типа беличьего колеса с кольцами жесткости 8 на концах и трубами 9, расположенными наклонно поперек корпуса, под углом не менее 45^o к горизонтали. Верхними концами трубы 9 жестко закреплены в отверстиях обоймы, а нижними опираются на нее. Вдоль корпуса трубы размещены рядами на расстоянии периода L синусоиды между соседними трубами ряда. Трубы каждого последующего ряда смещены относительно труб предыдущего ряда на расстояние, равное половине периода синусоиды. При таком размещении труб образуются тонкослойные каналы синусоидального профиля, сообщающиеся между собой.

В верхней части трубы 9 выполнено тангенциальное отверстие 10, направленное навстречу подаваемой эмульсии, а в нижней части - тангенциальное отверстие 11, диаметрально противоположное отверстию 10 и с меньшим проходным сечением.

В трубе 9 может быть установлена отводная трубка 12 с тангенциальным отверстием 13 в нижней части, расположенным напротив тангенциального отверстия 11 трубы 9. Верхний конец отводной трубки 12 неподвижно укреплен в обойме, а нижний опирается на нее. В обойме 7 имеются отверстия 14 для монтажа труб 9.

Патрубок 3 для отвода нефтепродуктов закреплен на коническом сборнике 15, смонтированном на корпусе 1 в верхней части, а патрубок 4 для отвода тяжелой фракции - на коническом сборнике 16 в нижней части корпуса 1. Трубы 9 и отводные трубки 12 выполнены из гидрофобного материала, сплошного или пористого, например, полипропилена.

Работает устройство следующим образом. Исходную нефтеводяную эмульсию под напором подают через входной патрубок 2 в полость горизонтального корпуса 1, где она равномерно распределяется в рабочие тонкослойные каналы, образованные трубами 9, и приобретает ламинарное течение по синусоидальной траектории, огибая наружные поверхности труб. Часть эмульсионного потока направляется через тангенциальные отверстия 10 во внутреннюю полость труб 9, где эмульсия, вращаясь, контактирует с внутренней поверхностью труб и далее часть ее выходит через противоположное отверстие 11, а другая часть, поскольку отверстие 11 меньше отверстия 10, вытесняется в тангенциальное отверстие 13 внутренней отводной трубки 12, где также исходная эмульсия по спиральной траектории омывает поверхность трубы. Эмульсионные включения нефтепродукта из исходной жидкости при синусоидальном движении по наружным поверхностям труб и спиральном - по внутренним поверхностям труб прилипают к гидрофобной поверхности труб, укрупняются при накоплении и всплывают вверх на всей длине корпуса в зоне расположения труб, продолжая укрупняться при сгибании труб. Скапливаясь в вершине конического сборника 15, нефтепродукт отводится через патрубок 3 в сборник. Возможные загрязнения из рабочей зоны выпадают в осадок, собираются в нижнем коническом сборнике 16 и отводятся периодически через шламовый патрубок 4 для отвода тяжелой фракции.

Осветленная жидкость, освобожденная от нефтепродукта и тяжелых загрязнений (механических примесей), собирается в корпусе 1 перед патрубком 5 и отводится в сборник очищенной жидкости. Используя пористые трубы, можно увеличить поверхность контакта исходной эмульсии с гидрофобным материалом.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает более высокую скорость разделения нефтеводяной эмульсии благодаря использованию наряду с гравитационными силами центробежных сил при спиральном движении внутри труб. Причем трубы выполняют одновременно функции контактной поверхности, на которой происходит укрупнение частиц нефти, что ускоряет ее отделение, повышая производительность.

При использовании труб в качестве рабочих элементов значительно облегчается очистка устройства по сравнению с аппаратом с набивкой.

Источник информации 1. Патент Великобритании, 1409739, B 01 D 17/02, 1975.

Формула изобретения

1. Устройство для разделения нефтеводяных эмульсий, содержащее горизонтальный корпус с патрубками подачи исходной эмульсии и отвода разделенных компонентов, размещенные в корпусе рабочие элементы, образующие между собой тонкослойные разделительные каналы, отличающееся тем, что рабочие элементы выполнены в виде установленных наклонно поперек корпуса с образованием продольных рядов труб, расстояние между которыми в каждом ряду составляет период синусоиды, а трубы соседних рядов смещены на половину периода синусоиды, при этом трубы укреплены в отверстиях обоймы поднятыми концами и опираются на обойму опущенными концами, в верхней и нижней частях каждой трубы выполнены диаметрально противоположные тангенциальные отверстия, верхнее из которых направлено навстречу подаваемой эмульсии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие элементы снабжены установленными концентрично внутри труб отводными трубками с тангенциальным отверстием в нижней части, расположенным напротив тангенциального отверстия трубы, при этом верхний конец отводной трубки неподвижно укреплен в обойме, а нижний опирается на нее.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7