Способ разделения водонефтяной эмульсии и устройство для его осуществления



Способ разделения водонефтяной эмульсии и устройство для его осуществления
Способ разделения водонефтяной эмульсии и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2424844:

Плеханов Илья Данилович (RU)
Сафин Даян Катипович (RU)
Сайфиев Ильшат Рифгатович (RU)

Изобретение относится к разделению двух- или трехфазных потоков жидкостей и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Аппарат содержит цилиндрический корпус, выполненный в зоне электродной системы из немагнитного материала. Электрическая система выполнена в виде соленоидов, установлена вне цилиндрического корпуса и создает переменное магнитное поле во всем внутреннем объеме корпуса. Соленоиды выполнены в виде сегментов, образующие которых аналогичны образующей корпуса. Длина сегментов зависит от характера коагуляции и скорости движения потока внутри корпуса. Технический результат состоит в быстром и качественном отделении воды от нефти без дополнительного оборудования, при упрощении конструкции и снижении эксплуатационных затрат. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способам для разделения двух- или трехфазных потоков жидкостей, находящихся под давлением, и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Известен электродегидратор для внутритрубного разрушения нефтяной эмульсии, включающий высокопотенциальный электрод, размещенный в корпусе, снабженным водосборником, в котором размещены вертикальные перегородки с переточными отверстиями, установленные с возможностью перемещения по горизонтали, а высокопотенциальный электрод выполнен с покрытием из диэлектрика и расположен по оси корпуса (см. авт.свид. СССР № 539586 по кл. B01D 17/06 за 1976 г.).

Известна установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей, содержащая отстойник с перегородками, отсек для накопления нефтепродукта, патрубки для подачи сточной воды, отвода очищенной воды и нефтепродуктов, регуляторы уровней нефтепродукта и воды, верхние кромки перегородок расположены на одном уровне, при этом последняя перегородка выполнена глухой снизу и образует отсек для очищенной воды, а отсек очищенной нефти образован последней глухой перегородкой снизу, патрубок для подачи сточной воды размещен открытым концом вверх на уровне нижней кромки первой перегородки, а патрубок для отвода очищенной воды расположен в нижней части отстойника перед последней перегородкой и соединен с гидрозатвором и снабжен распылителем (см. патент РФ № 2118197 по кл. B01D 17/028 за 1998 г.).

Недостатком этого способа является то, что смесь движущаяся под давлением в замкнутом корпусе, преимущественно в трубе, не подвергается процессу отстаивания, так как все компоненты смеси не подвержены гравитации и не разделяются по плотности под действием силы инерции.

Также известен способ разделения смесей, заключающийся в том, что поток смеси движется внутри корпуса, например трубы, в которой концентрично установлены трубчатые электроды, снабженные штырями, увеличивающимися в сторону выхода нефти, а подводящая трубка выполнена из диэлектрика и снабжена электродом, размещенным по ее оси (см. авт.свид. СССР № 573169 по кл. B01D 17/06 за 1977 г.).

Известен аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода водонефтяной эмульсии и вывода нефти и воды, установленные в корпусе коалесцирующий блок, вертикальные перегородки и электродную систему, включающую размещенные по высоте горизонтальные заземленный и высокопотенциальный электроды. Одна из перегородок размещена между патрубком ввода водонефтяной эмульсии и электродной системой так, что верхний край этой перегородки установлен с зазором к верхней образующей корпуса, а нижний край размещен выше горизонтальной оси аппарата. Нижняя перегородка размещена между электродной системой и патрубком вывода нефти. Верхний край этой перегородки размещен выше уровня высокопотенциального электрода, а нижний край установлен с зазором к нижней образующей корпуса. Патрубки вывода нефти и воды размещены на середине длины корпуса, а патрубки ввода эмульсии, коалесцирующие блоки, вертикальные перегородки и электроды установлены симметрично относительно патрубков вывода нефти и воды (см. патент на изобретение РФ № 2250127 по кл. B01D 17/06 за 2005 г.).

Недостатком данных способов очистки нефти от воды является то, что они не разрушают мелкие составляющие смеси, которые не коалесцируются с другими и не очищаются от воды, а проходят вместе с ней и присутствуют в ней, что снижает качество очистки смеси.

Технической задачей предлагаемого аппарата является то, что он может быть применен для разделения водонефтяной эмульсии непосредственно при ее движении под давлением.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в аппарат разделения водонефтяной эмульсии, содержащим замкнутый корпус, внутри которого движется под давлением поток эмульсии, преимущественно нефти и воды, электродную систему с заземленным и высокопотенциальным электродами, поток смеси дополнительно подвергается магнитной обработке, выполненную в виде 2N соленоидов, расположенную вне замкнутого корпуса и в совокупности образует зону изменяющегося магнитного поля, проходящего через всю площадь поперечного сечения корпуса, а каждая пара соленоидов расположена на противоположных сторонах корпуса.

Кроме того, количество пар соленоидов по длине корпуса может быть по меньшей мере две, а коалесцирующий блок выполнен в виде двух сеток, установленных в цилиндрическом корпусе с зазором между сетками по длине корпуса.

В аппарате для разделения водонефтяной эмульсии, содержащем цилиндрический корпус с патрубками ввода эмульсии и вывода нефти и воды, электродную систему с заземленным и высокопотенциальным электродом, коалесцирующий блок, цилиндрический корпус в зоне электродной системы выполнен из немагнитного материала, электрическая система выполнена в виде соленоидов и установлена вне цилиндрического корпуса и создает переменное магнитное поле во всем внутреннем объеме корпуса.

Кроме того, соленоиды выполнены в виде сегментов, образующие которых выполнены аналогично образующей корпуса, а длина сегментов зависит от характера коагуляции и скорости движения потока внутри корпуса.

Разделение смеси по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Поток смеси движущийся внутри корпуса поступает с определенной скоростью в зону расположения постоянных магнитов. Под воздействием этого поля частицы нефти, находящиеся в дисперсном состоянии поляризуются и притягиваются в сторону расположения источника поля (поднимаются вверх или опускаются вниз). Мелкие же капли воды заряжаются под воздействием электрического поля на электродной системы и между ними образуется электрический ток, определенной силы (сила Лоренца), которые в магнитном поле действует на проводник с электрическим током, являются силами, действующими на движущиеся электрические заряды, которые и составляют электрический ток. Направление сил Лоренца определяется по правилу левой руки, а их сила определяется из формулы Ампера

F=B·l·I·sin a,

где В - индукция магнитного поля;

l - длина проводника;

I - величина электрического тока;

а - угол между направлением магнитных силовых линий и направлением электрического тока.

При больших скоростях движения потока смеси внутри корпуса некоторые, более мелкие частицы воды не успевают сместиться в заданном направлении и поэтому по длине корпуса устанавливается несколько пар соленоидов, аналогичного исполнения, принцип действия которых аналогичен описанным. Так же каждая из последующих пар соленоидов может быть установлена со смещением по образующей корпуса, что придает потоку завихрение и как следствие увеличение времени нахождения смеси в зоне действия магнитного поля.

Предлагаемая совокупность признаков обеспечивает надежность работы аппарата и высокую эффективность разделения водонефтяной эмульсии за счет воздействия магнитного поля на весь объем эмульсии одновременно, в котором за счет диполь-дипольного и кулоновского взаимодействия поляризованные частицы воды коалесцируют. Нефтяная эмульсия с диспергированными микрочастицами воды движется пересекая магнитные поля соленоидов, под воздействием магнитных полей соленоидов нефтяная эмульсия подвергается разрушению. Под воздействием магнитных полей переменной величины происходит дальнейшее усиление коалесценции капелек воды. В зоне расположения магнитных полей соленоидов из водонефтяной эмульсии отделяется не только вода, но и растворенные в воде соли, а чистая нефть отделяется от смеси и образует поток только одной фракции пленочного типа.

Устройство для разделения водонефтяной эмульсии по предлагаемому способу содержит цилиндрический корпус с патрубками ввода эмульсии и вывода нефти, воды, электродную систему с заземленным и высокопотенциальным электродом и коалесцирующий блок, цилиндрический корпус в зоне электродной системы выполнен из немагнитного материала, электрическая система выполнена в виде пар 2N соленоидов и установлена вне цилиндрического корпуса и создает переменное магнитное поле во всем внутреннем объеме корпуса, а соленоиды выполнены в виде сегментов, образующие которых выполнены аналогично образующей корпуса, а длина сегментов зависит от характера коагуляции и скорости движения потока внутри корпуса.

На фиг.1 изображен аппарат для разделения эмульсии в соответствии с предлагаемым техническим решением.

На фиг.2 - сечение по А-А фиг.1.

Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, представленный на графической части, содержит корпус 1, преимущественно круглой формы и выполненный преимущественно из немагнитного материала с патрубком 2 для ввода водонефтяной эмульсии 3 и патрубками 4 и 5 вывода воды 6 и нефти 7 соответственно. Внутри корпуса 1 расположены электроды 13 и 14, подключенные к источнику постоянного напряжения 15. При подаче постоянного напряжения на электроды 13 и 14 образуется электрическое поле Е.

Вне корпуса расположена электрическая система, выполненная в виде 2N сегментов 8 и 9, расположенных на противоположных сторонах корпуса 1. Каждый из сегментов 8 и 9 выполнен из сердечника 10 с намотанной на него катушкой 11, которая соединена с источником электрического тока 12. При прохождении по катушкам электрического тока I образуется магнитное поле В.

Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии работает следующим образом.

Исходная водонефтяная эмульсия 3 через патрубок 2 поступает под давлением во внутреннюю полость корпуса 1. При прохождении всего потока эмульсии между электродами 13 и 14 частицы воды в эмульсии под воздействием электрического поля между этими электродами поляризуются, их движение представляет собой электрический ток. Заряженные частицы воды 6, как электропроводная часть эмульсии, начинают перемещения в магнитном поле, соединяются с другими каплями и образуют поток воды, который располагается в одном месте корпуса 1, преимущественно вблизи патрубка вывода воды 4 и дренируется из него. Нефтяная составляющая 7 не подвергается воздействию магнитного поля, так как не является электропроводной, вытесняется из потока эмульсии 3 и смещается к патрубку вывода нефти 5 и дренируется из него. Процесс разделения эмульсии происходит непрерывно, а скорость разделения зависит от скорости перемещения ее в магнитном поле.

Пример конкретного выполнения:

В изготовленном аппарате для разделения водонефтяной эмульсии электроды 13 и 14 были размещены на расстоянии 50 см друг от друга.

При подаче на эти электроды из источника 15 постоянного напряжения 100 В был получен электрический ток 2 А, проходящий через водонефтяную эмульсию, т.е. от электрода 13 к электроду 14.

При подаче из источника 12 на катушки 11 электрического тока 10 А внутри корпуса образовалось магнитное поле с напряженностью Н=2000 А/м, направленное от сегмента 8 к сегменту 9.

При движении в корпусе под давлением водонефтяной эмульсии от патрубка 2 вдоль оси корпуса, перемещение электропроводной части водонефтяной эмульсии влево (см. фиг.2) составило 20 см.

Использование предлагаемого устройства за счет пропуска смеси под давлением между магнитами позволит быстро и качественно производить отделение воды от нефти без дополнительного оборудования, а по сравнению с известными конструкциями устройств аналогичного назначения упростит конструкцию и снизит эксплуатационные затраты в процессе эксплуатации.

1. Способ разделения водонефтяной эмульсии, содержащий замкнутый корпус, внутри которого движется под давлением поток эмульсии, преимущественно нефти и воды, электродную систему с заземленным и высокопотенциальным электродами и коалесцирующий блок, отличающийся тем, что поток смеси дополнительно подвергается магнитной обработке в виде 2N соленоидов, расположенных вне замкнутого корпуса и в совокупности образующих зону изменяющегося магнитного поля, проходящего через весь внутренний объем корпуса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждая пара соленоидов расположена на противоположных сторонах корпуса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество пар соленоидов по длине корпуса может быть по меньшей мере две, а коалесцирующий блок выполнен в виде двух сеток, установленных в цилиндрическом корпусе с зазором между сетками по длине корпуса.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждая пара соленоидов расположена со смещением по образующей корпуса.

5. Устройство для разделения водонефтяной эмульсии, содержащее цилиндрический корпус с патрубками ввода эмульсии и вывода нефти и воды, электродную систему с заземленным и высокопотенциальным электродом и коалесцирующий блок, отличающееся тем, что цилиндрический корпус в зоне электродной системы выполнен из немагнитного материала, электрическая система выполнена в виде 2N соленоидов и установлена вне цилиндрического корпуса и создает переменное магнитное поле во всем внутреннем объеме корпуса.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что соленоиды выполнены в виде сегментов, образующие которых выполнены аналогично образующей корпуса, а длина сегментов зависит от характера коагуляции и скорости движения потока эмульсии внутри корпуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к разделению жидкостей, а именно к разделению водных гелевых смесей, и может быть использовано в химической и пищевой промышленности. .

Изобретение относится к области подготовки воды для последующего применения ее для технических и питьевых нужд, а также для удаления полученных в ходе ее использования загрязнителей в процессе последующего сброса в открытые водоемы.
Изобретение относится к способу очистки воды и водно-маслянных эмульсий от примесей нефте- и маслопродуктов перед сбросом технологических водных сред в окружающую среду или их подачей на оборотное водоснабжение и может использоваться в нефтеперерабатывающей, химической и пищевой промышленности, на специализированных водоочистных комплексах.

Изобретение относится к устройствам для разделения продукции скважин на компоненты (газ, вода, нефть) и может использоваться в нефтегазовой промышленности. .

Изобретение относится к обезвоживанию кремнийорганических жидкостей, например гидролизата диметилдихлорсилана (ДМДХС), и может быть использовано в кремнийорганических производствах для выделения воды и водных растворов хлористого водорода из кремнийорганических жидкостей.

Изобретение относится к технике магнитной обработки жидкости и может быть использовано при добыче нефти для магнитной обработки продукции нефтедобывающих скважин в осложненных условиях.
Изобретение относится к способу разделения водонефтяных эмульсий и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, например при утилизации нефтяных отходов.
Изобретение относится к разделению водонефтяной эмульсии и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, например, при утилизации нефтяных отходов.

Изобретение относится к аппаратам для разделения двух- или трехфазных потоков и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам обезвоживания углеводородных жидкостей и может быть использовано при нефтепромысловой подготовке нефти для обезвоживания нефтяных эмульсий.

Изобретение относится к области подготовки товарной нефти и может быть использовано на производствах нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности для создания аппаратов сверхвысокочастотной (СВЧ) обработки водонефтяных смесей

Изобретение относится к устройству для разделения водонефтяных эмульсий в электрическом поле и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и может быть использовано для обезвоживания нефти в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности

Настоящее изобретение относится к устройству для регенерации отработанного трансформаторного масла, характеризующемуся тем, что оно включает волновод, на торцах которого размещены упорные кольца и полый конус с отверстием в вершине с возможностью перемещения его между упорными кольцами стержнем, соединенным с основанием полого конуса через скользящее кольцо. Техническим результатом настоящего изобретения является эффективная регенерация трансформаторного масла путем коагуляции молекул воды и продуктов старения вращающимся электромагнитным полем. 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов посредством электромагнитной энергии. Описаны способ и устройство, содержащее множество электромагнитных резонансных структур, связанных с общим объемом для проведения процесса или реакции таким образом, что поддерживается резонанс каждой структуры, наряду с тем, что объем для проведения процесса или реакции является частью каждой резонансной структуры. Вместе с этим каждая резонансная структура согласована с соответствующим ей электромагнитным генератором. Такое устройство предоставляет возможность каждому генератору и его системе доставки функционировать при номинальной мощности при суммировании всех мощностей, происходящем в общем объеме для проведения процесса или реакции. В различных вариантах осуществления этого изобретения разные электромагнитные генераторы могут работать при одинаковых или разных частотах. Разные резонансные структуры могут быть одномодовыми или многомодовыми или же сочетанием одномодового и многомодового режимов. Разные резонансные структуры могут быть расположены пространственно упорядоченным образом, чтобы соединить множество структур с объемом для проведения процесса или реакции. Технический результат - повышение выходной мощности реакционной камеры. 11 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электродегидраторам и предназначено для обезвоживания и обессоливания нефти. Электродегидратор содержит электроды и снабжен распределительными устройствами, представляющими собой открытые снизу и перфорированные сверху распределительные короба, которые в рабочем состоянии имеют куполообразную форму и выполнены из гибкого диэлектрического материала, прикрепленного к раме. Техническим результатом является повышение производительности электродегидратора, расширение диапазона рабочих нагрузок, повышение эффективности обессоливания и обезвоживания, а также снижение стоимости распределительного устройства. 1 ил.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение относится к электрообессоливающей установке, состоящей из дегазатора, рекуперационных теплообменников нагрева дегазированной нефти продуктами переработки нефти, сепаратора, электродегидраторов, оснащенных струйными насосами подачи циркулирующей дренажной воды и струйными насосами подачи балансовой дренажной воды. Установка включает три электродегидратора, сырую нефть дегазируют с получением дегазированной нефти, которую разделяют на две части, первую часть нагревают. Вторую часть с помощью струйного насоса смешивают с балансовой дренажной водой из первого электродегидратора и нагревают. Нагретые части дегазированной нефти смешивают и направляют в сепаратор, где отделяют соленую воду, а полученную частично обессоленную нефть с помощью струйных насосов смешивают с циркулирующей дренажной водой из первого электродегидратора и с балансовой дренажной водой из второго электродегидратора и направляют в первый электродегидратор, из которого выводят дренажную воду, разделяемую далее на циркулирующую и балансовую дренажную воду, а также выводят частично обессоленную нефть, которую направляют во второй электродегидратор после смешения с помощью струйных насосов с циркулирующей дренажной водой из второго электродегидратора и с балансовой дренажной водой из третьего электродегидратора. Из второго и третьего электродегидратора выводят дренажную воду, разделяемую далее на циркулирующую и балансовую дренажную воду. Из второго электодегидратора выводят частично обессоленную нефть, которую направляют в третий электродегидратор после смешения с помощью струйного насоса со смесью пресной воды и циркулирующей дренажной воды из третьего электродегидратора. Технический результат - снижение металлоемкости оборудования, сокращение потребления электроэнергии, уменьшение расхода пресной воды, удаление из нефти растворенного кислорода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способам подготовки нефти к переработке в условиях НПЗ и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа, включающего дегазацию сырой нефти, разделение ее на две части, нагрев первой части до температуры, близкой к температуре электрообессоливания и обезвоживания, за счет охлаждения легких продуктов (бензинов, керосинов) до температуры транспортировки. Вторую часть дегазированной нефти смешивают с дренажной водой первой ступени, нагревают остальными продуктами переработки нефти до температуры, обеспечивающей равенство температуры нагретой дегазированной нефти температуре электрообессоливания и обезвоживания после смешения первой и второй ее частей. Нагретую дегазированную нефть подвергают сепарации с получением обезвоженной нефти, которую затем подвергают многоступенчатому электрообессоливанию и обезвоживанию с получением подготовленной нефти и дренажной воды первой ступени. Технический результат - сокращение потребления электроэнергии и снижение металлоемкости оборудования, уменьшение расхода пресной воды и количества водных стоков, снижение скорости коррозии оборудования. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к смесителям-электрокоалесценторам и может использоваться для получения водонефтяных эмульсий на установках электрообессоливания нефти. Смеситель-электрокоалесцентор представляет собой вертикальный заземленный корпус, выполненный в виде трубы Вентури, соосно которому размещен электрод. В нижней части по оси корпуса размещена форсунка для подачи воды. Переменное электрическое поле внутри корпуса создается между центральным стержневым электродом и стенками смесительной камеры трубы Вентури. Противоэлектродом форсунки является конфузорная часть трубы Вентури. Напряжение к электроду и форсунке подведено через токоведущие тросики и проходной изолятор от повышающего трансформатора. Технический результат состоит в повышении эффективности коалесценции. 1 ил.

Группа изобретений относится к нефтедобыче и нефтепереработке. Изобретение касается способа обезвоживания углеводородного сырья, включающего высокочастотную магнитную обработку углеводородного сырья сигналом в формируемом им импульсном магнитном поле. Импульсное магнитное поле формируют вдоль вектора поступательного движения потока. Управление процессом обработки углеводородного сырья осуществляют путем изменения частоты и амплитуды импульсов в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья. Изобретение также касается устройства для обезвоживания углеводородного сырья, содержащего индуктор, генератор импульсов и анализатор с чувствительным элементом для определения обводненности углеводородного сырья. Технический результат - повышение качества добываемого углеводородного сырья и эффективности его обезвоживания при минимальных энергетических, временных и аппаратных затратах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.
Наверх