Способ обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий и унифицированный комплекс для его реализации


 


Владельцы патента RU 2417245:

Общество с ограниченной ответственностью "Центр технологического сервиса" (RU)

Изобретение относится преимущественно к нефтехимической промышленности и может быть использовано для обезвоживания водо-углеводородных эмульсий, например эмульсия тяжелой пиролизной смолы, промежуточного слоя нефти, природного битума. Изобретение касается способа обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий, в том числе тяжелой пиролизной смолы, природного битума, промежуточного слоя нефти, для получения исходных продуктов для последующего применения в качестве товарной продукции и сырья, заключающийся в нагреве и испарении водной фазы из водо-углеводородной эмульсии, при этом испарение водной фазы проводят в условиях механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации в объеме кипящей жидкости, при этом турбулизацию объема жидкости осуществляют с использованием устройства, выбранного из группы: мешалки, циркуляционный насос, диспергатор и иных средств для перемешивания, причем интенсивность перемешивания характеризуется критерием подобия Рейнольдса (числом Рейнольдса) не менее 2300, с получением обезвоженного продукта, подвергаемого анализу с целью проверки на соответствие требований, при соответствии параметрам он выводится к потребителю, при несоответствии - направляется на рецикл, и смеси паров углеводородной фракции с водой, с последующей ее конденсацией и разделением в отстойнике, откуда углеводородная фракция направляется рециклом в водо-углеводородную эмульсию. Также изобретение касается устройства для реализации способа обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий. Технический результат - получение обезвоженных продуктов различного углеводородного состава, получаемых из различных видов сырья. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится преимущественно к нефтехимической промышленности и может быть использовано для обезвоживания водо-углеводородных эмульсий.

В нефтепереработке и нефтехимии к эмульсиям такого типа можно отнести следующие:

- эмульсия тяжелой пиролизной смолы (далее ТПС), являющаяся отходом процесса пиролиза, образующаяся при промывке водой пирогаза, образующегося в процессе пиролиза углеводородного сырья. До сих пор актуальна задача по глубокой подготовке данного вида сырья, поскольку классические методы обезвоживания неэффективны для данного вида сырья ввиду низкой разницы в плотностях между углеводородной и водной фазами эмульсий и присутствия в них большого количества стабилизаторов эмульсий (смол и асфальтенов), затрудняющих процесс обезвоживания, в результате возникают экологические проблемы при утилизации ТПС, в то время как углеводородная часть ТПС может быть использована как компонент к котельному топливу;

- эмульсия промежуточного слоя нефти (далее ПС), образующаяся в процессах подготовки сырой нефти, особенно нефтей, добытых с помощью вторичных и третичных методов повышения нефтеотдачи пласта, с использованием поверхностно-активных веществ и других реагентов, повышающих устойчивость эмульсий. При этом возникает проблема разделения нефти от воды, поскольку традиционные методы обезвоживания (использование деэмульгатора, электрического поля, нагрева) также малоэффективны ввиду низкой разницы в плотностях между углеводородной и водной фазами эмульсий и присутствия в них большого количества стабилизаторов эмульсий (смол и асфальтенов), затрудняющих процесс обезвоживания. Утилизация ПС происходит посредством его добавления в товарную нефть. Однако при этом появляется другая проблема, заключающаяся как в снижении товарного качества нефти, так и в переработке данной нефти на нефтеперерабатывающих заводах;

- эмульсия природного битума (далее ПБ), образующаяся при закачке водяного пара в пласт в процессе добычи ПБ. Данный вид сырья также является очень устойчивым при воздействии на него известных методов обезвоживания ввиду низкой разницы в плотностях между углеводородной и водной фазами эмульсий и присутствия в них большого количества стабилизаторов эмульсий (смол и асфальтенов), затрудняющих процесс обезвоживания. Процессы обезвоживания подобных эмульсий требуют серьезных изменений в технологическом оформлении процесса, применении дорогостоящих разбавителей, высокого расхода ПАВ, что резко снижает технико-экономические показатели. Обезвоженный ПБ является перспективным сырьем для получения неокисленных битумов.

Из проанализированного уровня техники выявлено большое количество изобретений, обеспечивающих обезвоживание эмульсий с использованием различных устройств, способов, композиций и комбинирования известных различных методов, устройств, с применением составов, например, таких как отстаивание и центрифугирование, осуществляющиеся при помощи общеизвестных устройств: отстойников, центрифуг и т.д., которые недостаточно неэффективны для разрушения данных видов эмульсий ввиду низкой разницы в плотностях между углеводородной и водной фазами эмульсий и присутствия в них большого количества стабилизаторов эмульсий (смол и асфальтенов), затрудняющих процесс обезвоживания.

Известно большое количество изобретений, предназначенных для решения задачи обезвоживания водо-углеводородных эмульсий, однако на дату подачи настоящей заявки существует актуальная проблема, возникающая при необходимости обезвоживания сразу нескольких типов водо-углеводородных эмульсий на одном перерабатывающем комплексе, которая до настоящего времени является трудно разрешимой. В настоящее время не существует комплекса устройств, позволяющих проводить процесс обезвоживания различных видов водо-углеводородных эмульсий, при утилизации которых возникают экологические и экономические проблемы.

Известен способ обезвоживания эмульсии тяжелой пиролизной смолы (см. [1] - патент RU 2201430, где обезвоживание проводят с применением традиционного способа обезвоживания - термохимического - с добавлением деэмульгатора) с добавлением концентрированного водо-солевого раствора.

Недостатками данного способа является низкая эффективность процесса, вызванная тем, что обезвоживание эмульсии ТПС возможно лишь до 1% вследствие наличия в эмульсиях высокого количества ПАВ, препятствующих отделению воды, кроме этого, этот способ и применяемое оборудование предназначены исключительно для обезвоживания ТПС.

Известно устройство для обработки сырой нефти (см. [2] - патент Канады СА 1257215), где испарение воды из эмульсии происходит посредством добавки растворителя в эмульсию и впрыскивания разогретой жидкости через форсунку над поверхностью жидкости при нагреве нефти. Недостаток этого решения заключается в необходимости применения специализированного оборудования в сочетании с необходимостью применения форсунок определенной конструкции и растворителя, что приводит к повышению эксплуатационных затрат на диспергирование жидкости распылом и испарение растворителя, что по энергетическим и материальным затратам существенно превышает объем затрат, необходимый при использовании заявленного технического решения.

Кроме этого, недостатком известного решения является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключает возможность взрывообразного вскипания и переброса жидкости.

Также применение распыла и форсунок не позволяет обезвоживать эмульсии с повышенным содержанием механических примесей.

Кроме того, известное техническое решение не предназначено для переработки широкого спектра подготовки эмульсий углеводородов (далее УВ) для последующей переработки.

Известен аппарат для регенерации инженерных отработанных масел с автоматическим диспергатором сырья в паровую фазу и автоматическим дегазатором (см. [3] - патент Германии DE 3935260), где испарение воды из эмульсии происходит посредством инжекции мелкими струйками через фильтр. Недостатком является усложнение технологии обезвоживания за счет применения дополнительного оборудования (вакуумного насоса), что сопровождается высокими эксплуатационными затратами, поскольку распыление жидкости по энергетическим и материальным затратам существенно превышает объем затрат, необходимый при использовании заявленного технического решения.

Кроме этого, недостатком является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Также применение распыла и форсунок не позволяет обезвоживать эмульсии с повышенным содержанием механических примесей.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий углеводородов (далее УВ) для последующей переработки.

Известны способ очистки отработанных масел от воды и низкокипящих фракций и устройство для его осуществления (см. [4] - заявка на получение патента РФ 94037575) путем их испарения из подогреваемой тонкой пленки водомасляной эмульсии, отличающийся тем, что водомасляную эмульсию получают при соотношении масло-вода 1:0,05-10, а пленку турбулизируют на поверхности нагрева в вакууме. Недостатком [4] является усложнение технологии обезвоживания за счет применения дополнительного оборудования (вакуумного насоса), что сопровождается дополнительными эксплуатационными затратами.

Также следует отметить, что испарение воды в эмульсии происходит в тонкой пленке, что не позволяет стабилизировать процесс испарения в объеме жидкости, как в предлагаемом изобретении.

Кроме этого, недостатком является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий углеводородов (далее УВ) для последующей переработки.

Известны способ и устройство для выделения из нефти воды и примесей (см. [5] - европейский патент ЕР 011533), где обезвоживание водо-углеводородных эмульсий происходит также за счет испарения, которое происходит посредством распыления разогретой жидкости либо в виде мелких капель, либо тонким слоем над поверхностью. Недостатком является то, что известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Также недостатком известного решения является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключает возможность взрывообразного вскипания и переброса жидкости.

Кроме этого, применение распыла и форсунок не позволяет обезвоживать эмульсии с повышенным содержанием механических примесей.

Известен способ интенсификации обезвоживания битумных, смоляных и других материалов путем их нагрева (см. [6] - а.с. СССР 153991), где испарение водной фазы происходит при атмосферном давлении. В известном изобретении решается проблема борьбы с пенообразованием кипящей жидкости путем коалесценции пузырьков пара при наложении высокочастотной вибрации, а не проблема, связанная с диспергированием глобул воды эмульсии как метода борьбы с перебросом жидкости, как в заявляемом техническом решении. Недостатком известного технического решения является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ обезвоживания тяжелых нефтей и битумов (см. [7] - заявка на получение патента РФ 93029705), где обезвоживание эмульсии производится непосредственным испарением водной фазы эмульсий в присутствии азеотропообразующего растворителя. Недостатком данного технического решения является высокая взрыво- и пожароопасность вследствие использования растворителя, что приводит к дополнительным материальным затратам, а отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости не обеспечивает стабильность процесса кипения эмульсий в объеме жидкости и не позволяет избежать перебросов жидкости.

Кроме того, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ термического обезвоживания битума (см. [8] - а.с. СССР 1747467), где обезвоживание эмульсии производится непосредственным испарением водной фазы эмульсий в присутствии поверхностно-активного вещества. Недостатком данного технического решения является усложнение процесса обезвоживания за счет использования поверхностно-активного вещества, что сопровождается дополнительными материальными затратами. Следует отметить, что в данном изобретении решается проблема борьбы с пенообразованием кипящей жидкости путем коалесценции пузырьков пара при наложении высокочастотной вибрации, а не проблема, связанная с диспергированием глобул воды эмульсии как метода борьбы с перебросом жидкости, как в заявляемом техническом решении.

Также известное техническое решение не предназначено для переработки широкого спектра подготовки эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ обработки нефтешлама специально для сжигания (см. [9] - патент Германии DE 3432210), где испарение воды из эмульсии происходит посредством впрыскивания над поверхностью разогретой жидкости. Недостатком [9] является усложнение технологии обезвоживания за счет применения дополнительного оборудования (вакуумного насоса), что сопровождается дополнительными эксплуатационными затратами, поскольку распыление жидкости по энергетическим и материальным затратам существенно превышает обычное перемешивание, как в предлагаемом изобретении.

Также недостатком [9] является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Также применение распыла и форсунок не позволяет обезвоживать эмульсии с повышенным содержанием механических примесей.

Известен способ обезвоживания мазута (см. [10] - а.с. СССР 114495), где испарение воды происходит в вакууме, который делает возможным процесс обезвоживания эмульсий при испарении. Недостатками [10] являются усложнение технологии обезвоживания за счет применения дополнительного оборудования (вакуумного насоса), что сопровождается высокими эксплуатационными затратами (за счет необходимости проведения процесса при вакууме) и материальными затратами, и отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Также применение распыла и форсунок не позволяет обезвоживать эмульсии с повышенным содержанием механических примесей.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ удаления воды из сырой нефти (см. [11] - патент США US4789461), где испарение воды из эмульсии происходит посредством распыления сырой нефти над поверхностью жидкости в аппарате. Недостатком [11] является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ удаления воды из сырой нефти, метод удаления воды и загрязнителей от сырой нефти (см. [12] - патент Канады СА 2313492), где испарение воды из эмульсии происходит посредством подачи сырой нефти на поверхность испарения. Сухую (перегретую) нефть используют как поверхность испарения и теплоноситель, а также поддерживается однородная температура поверхности испарения, а не объема. Недостатком [12] является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ удаления воды и примесей из сырой нефти (см. [13] - патент Канады СА 2364831), где испарение воды из эмульсии происходит посредством подачи сырой нефти на поверхность испарения. Сухую (перегретую) нефть используют как поверхность испарения и теплоноситель, а также поддерживается однородная температура поверхности испарения, а не объема. Недостатком [13] является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ обезвоживания и очистки водных эмульсий нефтепродуктов (см. [14] - а.с. СССР 566867), где обезвоживание эмульсии производится непосредственным испарением водной фазы эмульсий в присутствии инертного газа и азеотропообразующего растворителя. Недостатком [14] является использование циркулирующего растворителя, что сопровождается дополнительными материальными затратами, а также отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известен способ подготовки нефти к переработке (см. [15] - а.с. СССР 1817782), где обезвоживание эмульсии производится непосредственным выпариванием водной фазы эмульсий в присутствии деэмульгатора и частично обезвоженной промысловой нефти. Недостатком [15] является использование деэмульгатора, что сопровождается дополнительными материальными затратами, и отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известна установка по переработке нефтешлама (см. [16] - патент РФ 37713), где обезвоживание нефтешлама производится непосредственным выпариванием воды при ламинарном истечении его из емкости в емкость, расположенных в каскадном исполнении. Недостатком [16] является отсутствие механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, которое позволяет стабилизировать процесс кипения в объеме жидкости и исключить возможность взрывообразного вскипания, переброса жидкости.

Кроме этого, известное техническое решение не предназначено для подготовки широкого спектра эмульсий УВ для последующей переработки.

Известны также следующие изобретения в области подготовки нефти к переработке: способ переработки нефти (см. [17] - патент РФ 2125077), способ переработки эмульсии водонефтяного промежуточного слоя (см. [18] - патент РФ 2177025), способ переработки нефтешламов для промышленного использования (см. [19] - патент РФ 2276658), состав для обезвоживания и обессоливания нефти и способ его применения в устройстве для разрушения водонефтяных эмульсий (см. [20] - патент РФ 2178449), где обезвоживание эмульсии происходит при использовании ультразвука, применяемого не для диспергирования капель воды, как в предлагаемом изобретении, а для коалесценции капель при отстое. Данные аналоги базируются на отделении воды путем отстоя, что делает его неприемлемым для высокоустойчивых эмульсий с близкими значениями плотности углеводородной и водной фаз.

Данные изобретения не позволяют стабилизировать процесс испарения.

Наиболее близким техническим решением по совокупности совпадающих признаков и достигаемому техническому результату, выбранным в качестве прототипа заявляемого технического решения в отношении способа и устройства, является процесс однократного испарения нефти (перегонки), осуществляемый в ректификационных колоннах и основанный на нагреве и испарении паров легких углеводородов (бензиновая, керосиновая фракции) (см. [21] - Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. - Л.: Химия, 1972. - С.464). Известный способ осуществляется посредством выполнения следующих операций способа:

- нагрев;

- испарение;

- конденсация;

- разделение.

При этом в известном способе применены следующие устройства:

- средство для нагрева и испарения нефти, состоящее из печи и ректификационной колонны;

- холодильник;

- отстойник.

Однако при нагреве эмульсии происходит укрупнение и осаждение капель воды на поверхности нагрева, что приводит к "взрывообразному" кипению и выбросу эмульсии из аппарата, невозможности отгона воды из эмульсии. Таким образом, выявлен ряд существенных недостатков известного прототипа, который не представляется возможным устранить без творческого решения поставленных задач.

На основании данного прототипа разработчиками был проведен эксперимент в рамках заявляемого технического решения (см. примеры 4-6), в результате проведенных исследований выявлены существенные недостатки: процесс удаления воды невозможен для водо-углеводородных эмульсий типа ТПС, ПС, ПБ, так как происходят укрупнение и осаждение капель воды на поверхности нагрева, что приводит к "взрывообразному" кипению и выбросу эмульсии из аппарата.

Задачей заявляемого технического решения является устранение вышеназванных недостатков прототипа и реализация единовременно следующего комплекса целей с учетов свойств исходного сырья:

1 - унификация подготовки различных видов водо-углеводородного сырья, образуемых в различных отраслях промышленности (в том числе и отходов нефтехимических производств), с целью разработки универсального комплекса, состоящего из ряда общеизвестных в промышленности устройств (диспергаторов, форсунок, мешалок), которые характеризуются:

2 - возможностью переработки любых видов водо-углеводородных эмульсий,

3 - низкими энергетическими затратами,

4 - низкой трудоемкостью,

5 - высокой ремонтоспособностью,

6 - высокими показателями взрыво- и пожаробезопасностью,

7 - экологичностью и экономичностью за счет создания комплекса взаимосвязанных устройств, способов, применения композиций, способных к переработке трех различных видов сырья (ТПС, ПС, ПБ),

8 - получение целевых продуктов различного назначения, которые могут использоваться в качестве, например, компонентов моторных и котельных топлив, масел различного назначения и других углеводородных продуктов и сырья,

9 - получение обезвоженного промежуточного слоя нефти, добавляемого затем в товарную нефть для увеличения ее качественных и количественных показателей,

10 - получение неокисленных битумов из обезвоженного ПБ.

Поставленная задача решается выпариванием воды из эмульсии, наложением механического воздействия и турбулизации объема кипящей жидкости, применением различных стандартных и известных из уровня техники как таковых устройств, способов, характеризуется выполнением в определенной последовательности, согласно заявленному техническому решению известных как таковых технологических операций, обеспечивающих при использовании в указанной совокупности, возможность подготовки водо-углеводородного сырья (в том числе отходов производств) с целью получения обезвоженных углеводородных продуктов различного углеводородного состава, получаемых из различных видов сырья (в том числе отходов), образуемых в различных отраслях промышленности с получением целевых продуктов, показатели которых соответствуют предъявляемым требованиям потребителей.

Из исследованного уровня техники не выявлены сведения, что известны устройства, обладающие заявленной совокупностью признаков, обеспечивающих получение группы технических результатов, что является доказательством соответствия заявленного технического решения критерию «новизна», предъявляемого к изобретениям.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как заявленное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и не является очевидным для специалиста в анализируемой области техники, таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленное техническое решение может быть реализовано в промышленности посредством использования известных устройств с применением стандартного оборудования и известных способов.

Заявленное техническое решение поясняется чертежом, где приведена принципиальная блок-схема, и таблицей, в которой приведены результаты обезвоживания различных водо-углеводородных эмульсий.

На чертеже показан комплекс устройств, который состоит из следующих элементов: насоса 1; испарителя 2, в котором проводится непосредственно процесс перегонки; устройств 3, обеспечивающих механическое воздействие на кипящую жидкость (диспергатор, мешалка, циркуляционный насос и иные аналогичные средства перемешивания); конденсатора-холодильника 4; отстойника 5.

Комплекс устройств, подаваемого в него, позволяет обеспечить обезвоживание эмульсии посредством использования различных отдельных унифицированных схем (набора технологического оборудования, способов), применяемых в зависимости от предварительно выявленных параметров используемого сырья. Работа на заявляемом комплексе устройств состоит из нескольких стадий:

- А - нагрев сырья,

- В - механическое воздействие на объем кипящей эмульсии и турбулизации объема кипящей жидкости, причем интенсивность перемешивания характеризуется критерием подобия Рейнольдса (числом Рейнольдса) не менее 2300,

- С - испарение водной фазы в условиях механического воздействия на объем кипящей эмульсии.

При этом стадия В обязательна. Сырье, полученное в результате протекания стадии С, поступает на повторный анализ, где оно проверяется на соответствие заданным контролируемым параметрам, предъявляемым к товарному продукту. В случае соответствия параметрам сырье направляется к потребителю; если же сырье не соответствует данным параметрам, то направляется на рецикл через стадии А, В и С.

Сущность заявленного технического решения заключается в следующем. Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий, в том числе тяжелой пиролизной смолы, природного битума, промежуточного слоя нефти и др., для получения исходных продуктов для последующего применения в качестве товарной продукции и сырья, заключающийся в том, что сырье подают непосредственно в испаритель, производят процесс обезвоживания, для стабилизации процесса кипения обезвоживание проводят с использованием средств, обеспечивающих дополнительное механическое воздействие и дополнительной ее турбулизации, например мешалки, циркуляционный насос, диспергатор и иные аналогичные средства для перемешивания и турбулизации объема жидкости, полученное сырье подвергают анализу с целью проверки на соответствие требований, при соответствии параметрам сырье выводится к потребителю, при несоответствии - направляется на рецикл. Унифицированный комплекс для способа получения обезвоженного углеводородного сырья - тяжелой пиролизной смолы, природного битума, промежуточного слоя нефти и т.д., - состоящий из насоса, отстойника, испарителя, конденсатора-холодильника, соединенных между собой системой рециркуляции обезвоженного продукта, характеризуется тем, что испаритель дополнительно оснащен устройством(ами), например диспергатором, мешалкой, циркулирующим насосом, с возможностью стабилизации процесса кипения, обеспечивающих дополнительное механическое воздействие на кипящую жидкость и ее дополнительную турбулизацию.

В заявленном техническом решении проводят анализ сырья, поступившего на подготовку, и в зависимости от физико-химических характеристик исходного сырья, полученных в результате анализа, выбираются необходимый процесс и его аппаратурное оформление, блок-схема оснащена приборами КиПиА по измерению расхода, давления, температуры, уровня. Заявленное техническое решение поясняется чертежом, на котором данные приборы не указаны для исключения загромождения ими блок-схемы, поскольку эти приборы являются общеизвестными.

Пример 1. Предназначен для обезвоживания высокоустойчивых эмульсий (пример реализации для потока ТПС на чертеже)

Комплекс устройств состоит из нескольких взаимосвязанных устройств: насоса 1, испарителя 2, в котором проводится непосредственно процесс перегонки; устройств 3, обеспечивающих механическое воздействие на кипящую жидкость (диспергатор, мешалка, циркуляционный насос и иные аналогичные средства перемешивания), конденсатора-холодильника 4, отстойника 5, а также КиПиА для обеспечения возможности контроля и регулирования и давления на входе и выходе из аппарата (на чертеже не указаны).

Унифицированный комплекс работает следующим образом. Проводят анализ сырья (водо-углеводородной эмульсии ТПС), выявляют содержание воды (ТПС содержанием воды 54,8%мас.). Насосом (1) подают ТПС в испаритель (2), где ее нагревают (стадия А). Нагрев сырья осуществляется до температуры 100°С. Испаритель (2) оснащен устройствами (3), посредством которых на сырье налагают механическое воздействие и обеспечивают ее турбулизацию в процессе ее кипения (стадия В). Температура кипящей эмульсии ТПС составляет 100-120°С, число Рейнольдса 2300. Испаритель (2) также снабжен датчиками измерения температуры и давления (на чертеже не указано). Далее протекает стадия С, в которой отгоняется смесь паров углеводородной фракции и воды с последующей конденсацией в конденсаторе-холодильнике (4), а из испарителя (3) выводится обезвоженная ТПС. Система "углеводороды - вода" имеет четкую границу раздела фаз и легко разделяется в отстойнике (5). С целью сохранения фракционного состава углеводородной фазы ТПС фракция углеводородов затем возвращается обратно в ТПС, а водная фаза направляется по назначению, например в пласт, для поддержания пластового давления. Углеводородная фаза также может быть использована как растворитель при промывке элементов заявленного устройства непосредственно перед подачей другого вида сырья. Очистка устройства необходима, для того чтобы исключить возможность изменения физико-химических характеристик сырья. У обезвоженного ТПС определяют содержание остаточной воды по методу Дина и Старка (см. [22] - ГОСТ 2477-65. Определение содержания воды). При соответствии требованиям для товарного продукта ТПС направляется к потребителю; в противном случае - происходит рецикл ТПС. Результаты представлены в таблице.

Пример 2. Предназначен для обезвоживания высокоустойчивых эмульсий (пример реализации для потока ПС на чертеже)

Комплекс устройств состоит из нескольких взаимосвязанных устройств: насоса 1; испарителя 2, в котором проводится непосредственно процесс перегонки; устройств 3, обеспечивающих механическое воздействие на кипящую жидкость (диспергатор, мешалка, циркуляционный насос и иные аналогичные средства перемешивания); конденсатора-холодильника 4; отстойника 5, а также КиПиА для обеспечения возможности контроля и регулирования и давления на входе и выходе из аппарата (на чертеже не указаны).

Унифицированный комплекс работает следующим образом. Проводят анализ сырья (водо-углеводородной эмульсии ПС), выявляют содержание воды (ПС содержанием воды 31,4%мас.). Насосом (1) подают ПС в испаритель (2), где ее нагревают (стадия А). Нагрев сырья осуществляется до температуры 100°С. Испаритель (2) оснащен устройствами (3), посредством которых на сырье налагают механическое воздействие и обеспечивают ее турбулизацию в процессе ее кипения (стадия В). Температура кипящей эмульсии ПС составляет 100-120°С, число Рейнольдса 2300. Испаритель (2) также снабжен датчиками измерения температуры и давления (на чертеже не указано). Далее протекает стадия С, в которой отгоняется смесь паров углеводородной фракции и воды с последующей конденсацией в конденсаторе-холодильнике (4), а из испарителя (3) выводится обезвоженная ПС. Система "углеводороды-вода" имеет четкую границу раздела фаз и легко разделяется в отстойнике (5). С целью сохранения фракционного состава углеводородной фазы ПС фракция углеводородов затем возвращается обратно в ПС, а водная фаза направляется по назначению, например, в пласт для поддержания пластового давления. Углеводородная фаза также может быть использована как растворитель при промывке элементов заявленного устройства, непосредственно перед подачей другого вида сырья. Очистка устройства необходима для того, чтобы исключить возможность изменения физико-химических характеристик сырья. У обезвоженного ПС определяют содержание остаточной воды по методу Дина и Старка (см. [22] - ГОСТ 2477-65. Определение содержания воды). При соответствии требованиям для товарного продукта ПС направляется к потребителю; в противном случае - происходит рецикл ПС. Результаты представлены в таблице.

Пример 3. Предназначен для обезвоживания высокоустойчивых эмульсий (пример реализации для потока ПБ на чертеже)

Комплекс устройств состоит из нескольких взаимосвязанных устройств: насоса 1; испарителя 2, в котором проводится непосредственно процесс перегонки; устройств 3, обеспечивающих механическое воздействие на кипящую жидкость (диспергатор, мешалка, циркуляционный насос и иные аналогичные средства перемешивания); конденсатора-холодильника 4; отстойника 5, а также КиПиА для обеспечения возможности контроля и регулирования и давления на входе и выходе из аппарата (на чертеже не указаны).

Унифицированный комплекс работает следующим образом. Проводят анализ сырья (водо-углеводородной эмульсии ПБ), выявляют содержание воды (ПБ содержанием воды 31,4 мас.%). Насосом (1) подают ПБ в испаритель (2), где ее нагревают (стадия А). Нагрев сырья осуществляется до температуры 100°С. Испаритель (2) оснащен устройствами (3), посредством которых на сырье налагают механическое воздействие и обеспечивают ее турбулизацию в процессе ее кипения (стадия В). Температура кипящей эмульсии ПБ составляет 100-120°С, число Рейнольдса 2300. Испаритель (2) также снабжен датчиками измерения температуры и давления (на чертеже не указано). Далее протекает стадия С, в которой отгоняется смесь паров углеводородной фракции и воды с последующей конденсацией в конденсаторе-холодильнике (4), а из испарителя (3) выводится обезвоженная ПБ. Система "углеводороды-вода" имеет четкую границу раздела фаз и легко разделяется в отстойнике (5). С целью сохранения фракционного состава углеводородной фазы ПБ фракция углеводородов затем возвращается обратно в ПБ, а водная фаза направляется по назначению, например в пласт для поддержания пластового давления. Углеводородная фаза также может быть использована как растворитель при промывке элементов заявленного устройства, непосредственно перед подачей другого вида сырья. Очистка устройства необходима для того, чтобы исключить возможность изменения физико-химических характеристик сырья. У обезвоженного ПБ определяют содержание остаточной воды по методу Дина и Старка (см. [22] - ГОСТ 2477-65. Определение содержания воды). При соответствии требованиям для товарного продукта ПБ направляется к потребителю; в противном случае -происходит рецикл ПБ. Результаты представлены в таблице.

Пример 4 (по прототипу). Пример реализации для потока ТПС на чертеже

Комплекс устройств состоит из нескольких взаимосвязанных устройств: насоса 1; испарителя 2, в котором проводится непосредственно процесс перегонки; конденсатора-холодильника 4; отстойника 5, а также КиПиА для обеспечения возможности контроля и регулирования и давления на входе и выходе из аппарата (на чертеже не указаны).

Проводят анализ сырья (водо-углеводородная эмульсия ТПС), выявляют содержание воды (ТПС с содержанием воды 54,8 мас.%). Насосом (1) подают ТПС в испаритель (2), где ее нагревают (стадия А). В испарителе (2) отсутствуют устройства (3). Испаритель (2) снабжен датчиками измерения температуры и давления (на чертеже не указано). Процесс перегонки эмульсии осуществляется в испарителе (2) до температуры 100°С и атмосферном давлении. Проведение процесса при достижении температуры 100°С в дальнейшем невозможно в связи с выбросом жидкости в конденсатор-холодильник (4) и отстойник (5). Т.е. поскольку стадия В отсутствует в прототипе, стадия С невозможна. Результаты представлены в таблице.

Пример 5 (по прототипу). Пример реализации для потока ПС на чертеже

Комплекс устройств состоит из нескольких взаимосвязанных устройств: насоса 1; испарителя 2, в котором проводится непосредственно процесс перегонки; конденсатора-холодильника 4; отстойника 5, а также КиПиА для обеспечения возможности контроля и регулирования и давления на входе и выходе из аппарата (на чертеже не указаны).

Проводят анализ сырья (водо-углеводородная эмульсия ПС), выявляют содержание воды (ПС с содержанием воды 31,4 мас.%). Насосом (1) подают ПС в испаритель (2), где ее нагревают (стадия А). В испарителе (2) отсутствуют устройства (3). Испаритель (2) снабжен датчиками измерения температуры и давления (на чертеже не указано). Процесс перегонки эмульсии осуществляется в испарителе (2) до температуры 100°С и атмосферном давлении. Проведение процесса при достижении температуры 100°С в дальнейшем невозможно в связи с выбросом жидкости в конденсатор-холодильник (4) и отстойник (5). Т.е. поскольку стадия В отсутствует в прототипе, стадия С невозможна. Результаты представлены в таблице.

Пример 6 (по прототипу). Пример реализации для потока ПБ на чертеже

Комплекс устройств состоит из нескольких взаимосвязанных устройств: насоса 1; испарителя 2, в котором проводится непосредственно процесс перегонки; конденсатора-холодильника 4; отстойника 5, а также КиПиА для обеспечения возможности контроля и регулирования и давления на входе и выходе из аппарата (на чертеже не указаны).

Проводят анализ сырья (водо-углеводородная эмульсия ПБ), выявляют содержание воды (ПБ с содержанием воды 25,7%мас.). Насосом (1) подают ПБ в испаритель (2), где ее нагревают (стадия А). В испарителе (2) отсутствуют устройства (3). Испаритель (2) снабжен датчиками измерения температуры и давления (на чертеже не указано). Процесс перегонки эмульсии осуществляется в испарителе (2) до температуры 100°С и атмосферном давлении. Проведение процесса при достижении температуры 100°С в дальнейшем невозможно в связи с выбросом жидкости в конденсатор-холодильник (4) и отстойник (5). Т.е. поскольку стадия В отсутствует в прототипе, стадия С невозможна. Результаты представлены в таблице.

Представленные в данном техническом решении общеизвестные устройства для выпаривания воды из эмульсии сочетают в себе как процесс перегонки, так и механическое воздействие на эмульсию. Перемешивание не допускает скопления и осаждения капель на поверхности нагрева в испарителе, способствует диспергированию водной фазы, усредняет температуру нагрева в массе эмульсии, обеспечивая равномерное кипение без переброса эмульсии. Процесс проводится в испарителе, позволяющим отогнать воду из эмульсии и получить тем самым обезвоженный продукт для дальнейшей переработки. Результаты исследований, проводимых в соответствии с заявляемым техническим решением, представлены в таблице.

Обезвоживание высокоустойчивых эмульсий (по изобретению)
Эмульсия Исходное содержание воды, мас.% Номер примера Остаточное содержание воды, мас.%
ТПС 54,8 1 Менее 0,03
4* -
ПС 31,4 2 Менее 0,03
5* -
ПБ 25,7 3 Менее 0,03
6* -
*Эксперимент по прототипу (см. описание к патенту).

1. Способ обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий, в том числе тяжелой пиролизной смолы, природного битума, промежуточного слоя нефти, для получения исходных продуктов для последующего применения в качестве товарной продукции и сырья, заключающийся в нагреве и испарении водной фазы из водоуглеводородной эмульсии, при этом испарение водной фазы проводят в условиях механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации в объеме кипящей жидкости, при этом турбулизацию объема жидкости осуществляют с использованием устройства, выбранного из группы: мешалки, циркуляционный насос, диспергатор и иных средств для перемешивания, причем интенсивность перемешивания характеризуется критерием подобия Рейнольдса (числом Рейнольдса) не менее 2300, с получением обезвоженного продукта, подвергаемого анализу с целью проверки на соответствие требований, при соответствии параметрам он выводится к потребителю, при несоответствии - направляется на рецикл, и смеси паров углеводородной фракции с водой с последующей ее конденсацией и разделением в отстойнике, откуда углеводородная фракция направляется рециклом в водоуглеводородную эмульсию.

2. Устройство для реализации способа обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий по п.1, выполненное в виде унифицированного комплекса для способа обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий, состоящего из отстойника (средство разделения), испарителя (средство нагрева и испарения), конденсатора-холодильника (средство конденсации), соединенных между собой системой рециркуляции продуктов, отличающееся тем, что испаритель оснащен устройством, обеспечивающим механическое воздействие на кипящую жидкость, выбранным из группы: диспергатор, мешалка, циркуляционный насос и иные средства перемешивания, и стабилизацию процесса кипения эмульсий.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам подготовки нефти к транспортировке. .

Изобретение относится к области нефтепереработки. .

Изобретение относится к нефтедобывающей и обрабатывающей промышленности, а именно к установкам для отделения воды от углеводородной эмульсии. .

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и нефтепродуктов и может использоваться для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, особенно «старых», стойких водонефтяных эмульсий.

Изобретение относится к способам обезвоживания обводненных нефтепродуктов, которые образуются при подготовке к ремонту или к смене груза нефтеналивного и нефтетранспортного оборудования.

Изобретение относится к подготовке нефти, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к переработке жидких нефтешламов с повышенным содержанием механических примесей. .

Изобретение относится к установкам для очистки технических отработанных масел. .

Изобретение относится к получению асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов алканами C5-C16 или бензиновыми фракциями. .

Изобретение относится к процессам подготовки нефти для ее переработки, в частности к выделению из нефти твердых частиц, песка, воды. .

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к жидкостным фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных жидкостей от механических примесей и воды, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности
Наверх