Способ и устройство для разделения жидкой среды путем центробежной сепарации и испарения

Изобретение относится к разделению текучей среды в жидком состоянии, и может использоваться, в частности, для разделения углеводородов и воды. Жидкость пропускают через ротор, в котором происходит отделение центрифугированием второй жидкости от первой жидкости, а затем подают в резервуар через ограничитель, при помощи которого давление текучей среды снижается, что приводит к испарению части текучей среды. Дополнительная часть второй жидкости улетучивается в виде газа, который выводится, тем самым дополнительно снижается относительное содержание второй жидкости в отходящей текучей среде. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится в целом к способу и устройству для очистки текучей среды. Конкретнее, настоящее изобретение относится к разделению текучей среды в жидком состоянии по преамбуле п.1 формулы изобретения, содержащей две жидкости, которые не являются взаиморастворимыми и обладают различной плотностью, причем должна произойти очистка первой жидкости от второй жидкости, при этом упомянутый способ содержит пропускание текучей среды в жидком состоянии через ротор, в котором происходит отделение центрифугированием второй жидкости от первой жидкости, а затем подачу в резервуар, в котором относительное содержание второй жидкости снижается до уровня менее 5%.

Изобретение также относится, если быть более конкретным, к устройству для разделения текучей среды в жидком состоянии, содержащей две жидкости различной плотности, в котором должна произойти очистка первой жидкости от второй жидкости и которое содержит центробежный сепаратор, содержащий входное отверстие для текучей среды в жидком состоянии, ротор для отделения второй жидкости от первой жидкости, первое выходное отверстие для отвода первой жидкости и второе выходное отверстие для отвода второй жидкости, а также резервуар, который сообщается с центробежным сепаратором для приема разделенной текучей среды в жидком состоянии из центробежного сепаратора.

Проблема разделения текучей среды в жидком состоянии заключается в том, что относительное содержание второй жидкости в первой жидкости после разделения в центробежном сепараторе может быть слишком большим. В результате продукт после разделения оказывается недостаточно чистым. Публикация WO 2004/039922 раскрывает устройство для очистки смазочных масел. Смазочное масло разделяется в два этапа, причем сначала оно проходит через центробежный сепаратор, а затем поступает далее по ходу через выходное отверстие непосредственно в вакуумную камеру. Второй этап разделения осуществляется в вакуумной камере. Вакуумная камера оборудована вакуумным насосом, работа которого приводит к снижению давления и удалению воды, которая обычно конденсируется из пара из вакуумной камеры, что делает устройство сложным и дорогостоящим.

Текучая среда, которая должна быть очищена, может состоять, как показано в публикации WO 2004/039922, из смазочного масла, которое содержит в качестве вредной примеси главным образом воду и не содержит летучих составляющих. В этом случае использование вакуумной камеры после центробежного сепаратора для удаления воды может принести удовлетворительный результат. Однако если текучую среду следует очистить, среди прочего, от воды, которая дополнительно содержит в некотором количественном отношении летучие составляющие, разделение в вакуумной камере работать не будет. Это объясняется тем, что испарение будет чрезмерным, поскольку летучие составляющие испаряются быстрее, чем вода, т.е. при более низкой температуре и/или высоком давлении, в результате чего неоправданно большая доля летучих углеводородов улетучится.

Первая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа вышеуказанного типа с повышенной степенью очистки текучей среды без необходимости в вакуумной откачке.

Эта задача решается способом, изложенным ранее, который отличается тем, что текучая среда после центробежной сепарации пропускается через ограничитель так, чтобы давление текучей среды в жидком состоянии снижалось, что позволяет части текучей среды в жидком состоянии испариться так, что дополнительная часть второй жидкости улетучивается в виде газа, который выводится, тем самым дополнительно снижается относительное содержание второй жидкости в отходящей текучей среде в жидком состоянии.

Вторая задача заключается в обеспечении простого устройства для увеличения степени разделения.

Эта задача также решается устройством, описанным во введении, которое отличается тем, что это устройство также включает в себя ограничитель, размещенный между центробежным сепаратором и первым резервуаром, при помощи которого давление текучей среды в жидком состоянии снижается так, что часть текучей среды в жидком состоянии, включая часть оставшейся второй жидкости, испаряется и улетучивается из разделенной текучей среды в жидком состоянии в связи с ее заходом в первый резервуар.

По одному варианту осуществления настоящего изобретения текучая среда в жидком состоянии содержит по меньшей мере одну летучую составляющую, растворенную в первой жидкости, которая улетучивается в виде газа при снижении давления и увлекает за собой пары второй жидкости, и, таким образом, дополнительно снижает относительное содержание второй жидкости в отходящей текучей среде в жидком состоянии. Текучая среда в жидком состоянии может содержать углеводороды, например метан, а вторая жидкость может иметь более высокую плотность, чем первая жидкость. По альтернативному варианту, вторая жидкость может иметь более низкую плотность, чем первая жидкость.

По дополнительному варианту осуществления изобретения способ включает в себя возможность снижения относительного содержания второй жидкости в отходящей текучей среде в жидком состоянии до уровня менее 1% посредством ограничителя, размещенного за центробежным сепаратором. При эффективной работе ограничителя отходящая текучая среда в жидком состоянии будет содержать самое большее 0,5% второй жидкости.

Текучая среда в жидком состоянии, которая подлежит разделению, может состоять, например, из нефтепродукта, а именно из сырой нефти, получаемой при добыче нефти. Второй жидкостью, которая испаряется, в этом случае является вода. Содержание воды в сырой нефти перед разделением может составлять примерно 20%. После разделения в центробежном сепараторе содержание воды составляет примерно 1%. Для дальнейшего снижения содержания воды сырая нефть проходит через ограничитель в виде, например, клапана, а затем в резервуар, где летучие составляющие улетучиваются в виде газа. По альтернативному варианту, текучая среда в жидком состоянии может представлять собой раствор битума или любое другое соответствующее нефтесодержащее сырье. Кроме того, по альтернативному варианту, ограничителем может быть так называемый CPM-клапан для поддержания постоянного давления на входе или выходе, где аббревиатура CPM означает Constant-Pressure-Modulating, дроссельная заслонка, шаровой клапан, дроссельный клапан, вентиль, открываемый/закрываемый вручную, или любой иной соответствующий клапан.

Далее изобретение будет разъяснено более подробно с описанием различных вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На Фиг.1 схематично показано устройство по изобретению.

На Фиг.1 показано устройство для разделения текучей среды в жидком состоянии, содержащей две жидкости различной плотности. Устройство содержит центробежный сепаратор 1 для разделения текучей среды в жидком состоянии. Центробежный сепаратор содержит входное отверстие 2 для приема текучей среды в жидком состоянии, ротор (не показан) для разделения жидкостей, первое выходное отверстие 3 для отвода первой жидкости, а также второе выходное отверстие 4 для отвода второй жидкости. Текучая среда в жидком состоянии подается из резервуара 5 для хранения текучей среды перед ее разделением при посредстве насоса 6 в центробежный сепаратор 1.

Для облегчения работы с текучей средой с учетом ее вязкости она предварительно нагревается приблизительно до 110°С и находится под давлением приблизительно до 3 бар по отношению к атмосферному давлению в резервуаре 5. Для обеспечения требуемых уровней давления и температуры ротор находится в окружении сосуда 7 высокого давления.

После того как текучая среда в жидком состоянии прошла разделение в центробежном сепараторе 1, она доставляется в резервуар 8 для приема разделенной текучей среды в жидком состоянии из центробежного сепаратора 1. Между резервуаром 8 и центробежным сепаратором 1 обеспечивается клапан 9, посредством которого давление можно понизить приблизительно с 3 бар по отношению к атмосферному давлению до приблизительно 0,5 бар по отношению к атмосферному давлению. Текучая среда в жидком состоянии содержит летучие составляющие, главным образом метан. Упомянутые углеводороды присутствуют в виде газа, который также насыщен водяным паром, образуемым водой, оставшейся после разделения. Когда давление при помощи клапана 9 понижается, газ, насыщенный водяным паром в резервуаре 8, выводится (показано стрелкой 10 на Фиг.1). При выходе газ увлекает за собой некоторое количество водяного пара, таким образом, дополнительно снижая относительное содержание воды в текучей среде в жидком состоянии, которая должна подаваться далее (показано стрелкой 11 на Фиг.1). Перед тем как текучая среда в жидком состоянии подается далее, она может охлаждаться посредством охлаждающего устройства 12. Упомянутое охлаждающее устройство может быть любого пригодного для этой цели типа.

Изобретение не ограничивается указанными вариантами осуществления и может быть изменено и модифицировано в объеме притязаний нижеследующей формулы изобретения.

1. Способ разделения текучей среды в жидком состоянии, содержащей две жидкости, которые не являются взаиморастворимыми и обладают различной плотностью, причем должна произойти очистка первой жидкости от второй жидкости, при этом упомянутый способ содержит пропускание текучей среды в жидком состоянии через ротор, в котором происходит отделение центрифугированием второй жидкости от первой жидкости, а затем подачу в резервуар (8), посредством чего относительное содержание второй жидкости снижается до уровня менее 5%, отличающийся тем, что после центробежной сепарации текучая среда пропускается через ограничитель (9), посредством чего давление текучей среды в жидком состоянии снижается, что приводит к испарению части текучей среды в жидком состоянии так, что оставшаяся часть второй жидкости улетучивается в виде газа, который выводится, тем самым, снижая относительное содержание второй жидкости в отработанной текучей среде в жидком состоянии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текучая среда в жидком состоянии содержит, по меньшей мере, одну летучую составляющую, растворенную в первой жидкости, которая улетучивается в виде газа при снижении давления и увлекает за собой пары второй жидкости, и, таким образом, снижает относительное содержание второй жидкости в отработанной текучей среде в жидком состоянии.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что летучая составляющая, которая улетучивается в виде газа при снижении давления, состоит из углеводорода.

4. Способ по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что относительное содержание второй жидкости в отработанной текучей среде в жидком состоянии снижается до уровня менее 1%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что относительное содержание второй жидкости в отработанной текучей среде в жидком состоянии снижается до уровня, составляющего не более 0,5%.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторая жидкость, которая улетучивается в виде газа при снижении давления, имеет более высокую плотность, чем первая жидкость.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая жидкость состоит из нефтепродукта, а вторая жидкость, которая улетучивается в виде газа при снижении давления, состоит из воды.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что центробежная сепарация осуществляется посредством сосуда (7) высокого давления, который заключает в себе ротор.

9. Устройство для разделения текучей среды в жидком состоянии, содержащей две жидкости, которые не являются взаиморастворимыми и обладают различной плотностью, причем должна произойти очистка первой жидкости от второй жидкости, которое содержит центробежный сепаратор (1), содержащий входное отверстие (2) для текучей среды в жидком состоянии, ротор для отделения второй жидкости от первой жидкости, первое выходное отверстие (3) для отвода первой жидкости и второе выходное отверстие (4) для отвода второй жидкости, а также резервуар (8), который сообщается с центробежным сепаратором (1) для приема разделенной текучей среды в жидком состоянии из центробежного сепаратора (1), отличающееся тем, что устройство также содержит ограничитель (9), размещенный между центробежным сепаратором (1) и резервуаром (8), при помощи которого давление текучей среды в жидком состоянии снижается так, что часть текучей среды в жидком состоянии, включая часть оставшейся второй жидкости, испаряется и улетучивается из разделенной текучей среды в жидком состоянии при ее заходе в резервуар.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что относительное содержание второй жидкости в отработанной текучей среде в жидком состоянии снижается до уровня менее 1%.

11. Устройство по любому из пп.9 и 10, отличающееся тем, что количество второй жидкости в отработанной текучей среде в жидком состоянии снижается до уровня, составляющего максимум 0,5%.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что первая жидкость состоит из нефтепродукта, а вторая жидкость состоит из воды.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что ограничитель (9) содержит клапан.

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что центробежный сепаратор (1) содержит сосуд (7) высокого давления, который заключает в себе ротор.

15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что это устройство содержит другой резервуар (5) для хранения текучей среды в жидком состоянии перед ее разделением, который выполнен с возможностью поддержания определенного давления и определенной температуры текучей среды в жидком состоянии.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что содержит насос (6) между резервуаром (5) для хранения текучей среды в жидком состоянии перед ее разделением и центробежным сепаратором (1), который выполнен с возможностью доставки текучей среды в жидком состоянии под давлением из резервуара (5) для хранения текучей среды в жидком состоянии до разделения в центробежный сепаратор (1).

17. Устройство по любому из пп.15 и 16, отличающееся тем, что давление в резервуаре (5) для хранения текучей среды в жидком состоянии перед разделением составляет, по меньшей мере, 3 бар по отношению к атмосферному давлению.

18. Устройство по п.9, отличающееся тем, что давление в резервуаре (8) для приема разделенной текучей среды в жидком состоянии из центробежного сепаратора (1) составляет 0,5 бар по отношению к атмосферному давлению.