Способ и устройство разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостей свч-полем
Владельцы патента RU 2681619:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к устройству разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостей СВЧ-полем. Устройство содержит «СВЧ-излучатель» 1 с коаксиальным кабелем 2, подключенным одним концом к «СВЧ-генератору» 3, находящемуся снаружи резервуара и предназначенному для подачи тока высокой частоты на «СВЧ-излучатель», а другим концом к «СВЧ-излучателю» 1, который соединен к источнику питания 4. «СВЧ-излучатель» 1 выполнен из проволоки, обладающей высоким удельным сопротивлением, имеющей форму скрещивающихся рамок. Причем установлено, что радиальный размер скрещивающихся рамок должен быть не менее четверти длины волны СВЧ-поля, а высота рамок - порядка 0,125 длины волны, для эффективного излучения энергии. Технический результат изобретения заключается в осуществлении разогрева, очистки и утилизации нефтяных отходов в резервуарах для нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности за счет бесконтактного объемного прогрева, с использованием объемной сверхвысокочастотной обработки для обеспечения объемного равномерного прогревания среды нефтяных шламов СВЧ электромагнитным полем, что приводит к меньшим энергетическим и временным затратам. 1 ил.
Изобретение относится к области технологии разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях СВЧ полем очистки нефтяных отходов в резервуарах и может быть использовано на производствах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.
Известно устройство для микроволновой обработки водонефтяной эмульсии, транспортируемой по трубопроводу (патент RU №2440169 МПК B01D 17/06, опубл. 20.01.2012 г.). Водонефтяная эмульсия подвергается СВЧ электромагнитному излучению, протекая в лабиринтном канале. Описанная конструкция лабиринта подходит для жидких сред.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является устройство для очистки нефтяных резервуаров от нефтяных остатков (АС №1537332 МПК В08В 9/08, опубл. 23.01.1990 г.) в котором внутренний электрод установлен так, чтобы он выступал ниже внутренней поверхности резервуара на четверть длины электромагнитной волны в углеводородном газе, а внешний электрод жестко закрепляют на крышку резервуара. Энергия высокочастотных колебаний от генератора по кабелю подводится в резервуар. В резервуаре возникают электромагнитные колебания. Частоту колебаний выбирают таким образом, чтобы в резервуаре была создана стоячая электромагнитная волна, что приводит к разогреву нефтяного остатка и отрыву его от поверхности в резервуаре из-за силового взаимодействия полярных частиц нефти с электромагнитным полем. Интенсивность электромагнитного излучения зависит от радиуса резервуара, его длины и частоты электромагнитной волны.
Однако излучатель не погружен в среду нефтяных шламов, а также частота электромагнитных волн зависит от размеров резервуара и неопределенным остается вопрос, требования согласованности системы в целом. Кроме того не предусмотрена возможность использования нескольких устройство для ускорения процесса
Тем самым все перечисленные технические решения обеспечивают разогрев нефтяных отходов в резервуарах в течение довольно продолжительного времени в течение нескольких суток и разогрев происходит не равномерно, что не обеспечивает объемное равномерное прогревание среды нефтяных шламов и ведет к крупным экономическим затратам.
Задачей заявляемого технического решения является повышение качества разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях СВЧ полем.
Данный технический результат достигается тем, что устройство для разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях содержит «СВЧ - излучатель» с коаксиальным кабелем, подключенным одним концом к «СВЧ генератору», находящемуся снаружи резервуара и предназначенному для подачи тока высокой частоты дециметрового диапазона на «СВЧ-излучатель», а другим концом к источнику питания, причем «СВЧ-излучатель» и выполнен в виде скрещивающихся рамок из проволоки с высоким удельным сопротивлением имеющих форму рамок причем радиальный размер скрещивающихся рамок должен быть не менее четверти длины волны СВЧ поля, а высота рамок порядка 0,125 длины волны, для эффективного излучения энергии.
На Фиг. 1 представлена схема устройства для разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях с использованием СВЧ электромагнитного поля.
Предложено устройство для разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях СВЧ полем содержащее «СВЧ - излучатель» 1 с коаксиальным кабелем 2, подключенным одним концом к «СВЧ генератору» 3, находящемуся снаружи резервуара и предназначенному для подачи тока высокой частоты дециметрового диапазона на «СВЧ-излучатель», а другим концом к «СВЧ-излучателю», который соединен к источнику подогрева 4. «СВЧ-излучатель» выполнен в виде скрещивающихся рамок из проволоки с высоким удельным сопротивлением по ГОСТ 12766.1-90, например, таких как нихромовая, благодаря чему СВЧ-излучатель одновременно выполняет роль и излучателя и нагревательного элемента и предназначен для предварительного разжижения нефтешламов (углеводородсодержащих (УВС) отходов) с целью ускоренного погружения излучателя в шлам, причем экспериментально установлено, что радиальный размер скрещивающихся рамок должен быть не менее четверти длины волны СВЧ поля, а высота рамок порядка 0,125 длины волны, для эффективного излучения энергии. Между излучателем 1 и генератором 3 расположен коммутатор 5, предназначенный для подключения источника подогрева 4.
Устройство для разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях СВЧ полем, предназначенное для бесконтактного объемного прогрева нефтяных шламов работает следующим образом.
«СВЧ-излучатель» 1 опускают в резервуар и погружают в среду в виде шламовых нефтепродуктов, энергию высокочастотных колебаний от источника питания по коаксиальному кабелю подводят к «СВЧ излучателю». «СВЧ-излучатель» погружают в нефтяной шлам. На первом этапе ключ коммутатора переводят в положение «предварительный нагрев», при этом на «СВЧ-излучатель», как на нагревательный элемент подают постоянный ток или ток промышленной частоты и нагревают до температуры плавления нефтешлама. Происходит размягчение нефтяного шлама. На втором этапе ключ коммутатора замыкают в положение «СВЧ-нагрев» и «СВЧ-излучатель», находящийся в размягченном нефтяном шламе, уже как «СВЧ-излучатель», создает электромагнитное поле, вызывающее объемное равномерное прогревание среды нефтяных шламов.
Экспериментально установлено, что повышение качества разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях СВЧ полем достигается за счет того, «СВЧ-излучатель» выполнен в виде скрещивающихся рамок из проволоки с высоким удельным сопротивлением по ГОСТ 12766.1-90, например, таких как нихромовая, благодаря чему СВЧ-излучатель одновременно выполняет роль и излучателя и нагревательного элемента и предназначен для предварительного разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостях СВЧ полем, причем максимальный эффект разжижения достигается при радиальном размере скрещивающихся рамок не менее четверти длины волны СВЧ поля, и высоте рамок порядка 0,125 длины волны, что обеспечивает согласованный режим работы генератора.
Таким образом предложенное техническое решение позволяет осуществлять разогрев, очистку и утилизацию нефтяных отходов в резервуарах для нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности за счет бесконтактного объемного прогрева, для дальнейшей откачки насосами, с использованием объемной сверхвысокочастотной обработки для обеспечения объемного равномерного прогревания среды нефтяных шламов СВЧ электромагнитным полем, образованным одним или рядом несинхронизированных СВЧ излучателей, что приводит к меньшим энергетическим и временным затратам.
Устройство для разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостей содержит СВЧ-излучатель с коаксиальным кабелем, подключенным одним концом к СВЧ- генератору, находящемуся снаружи резервуара и предназначенному для подачи тока высокой частоты дециметрового диапазона на СВЧ-излучатель, а другим концом - к источнику питания, отличающееся тем, что СВЧ-излучатель выполнен в виде скрещивающихся рамок из проволоки с высоким удельным сопротивлением, благодаря чему СВЧ-излучатель одновременно выполняет роль и излучателя, и нагревательного элемента и предназначен для предварительного разжижения нефтешламов при погружении СВЧ-излучателя в шлам, причем радиальный размер скрещивающихся рамок должен быть не менее четверти длины волны СВЧ-поля, а высота рамок порядка 0,125 длины волны для эффективного излучения энергии.
