устройство для разделения нефти и воды

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕФТИ И ВОДЫ, включающее цилиндрический корпус с насадкой и штуцерами для ввода и вывода продуктов нефтеподготовки, причем насадка расположена с возможностью обеспечения ее подвижности, а один из штуцеров для ввода продуктов нефтеподготовки установлен в нижней части корпуса тангенциально к нему, отличающееся тем, что оно снабжено штуцерами для ввода теплоносителя и насадки и отвода насадки и шлама и сепарирующим устройством, расположенным в верхней части корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеподготовке и может быть использовано в процессах обезвоживания нефти и нефтепродуктов.

Известно устройство для деэмульсации нефти, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, подвижную насадку, штуцера для ввода и вывода продуктов нефтеподготовки [1]

Целью изобретения является полное исключение при деэмульсации химических реактивов, нагрева водонефтяной эмульсии, что приведет к упрощению установки для подготовки нефти, снижению энергозатрат, а в конечном итоге приведет к повышению качества нефти.

Цель достигается тем, что, согласно изобретению, обезвоживание нефти осуществляется в устройстве, содержащем цилиндрический корпус с подвижной насадкой и со штуцерами для ввода и вывода продуктов нефтеподготовки, теплоносителя, загрузки и шлама. Один из штуцеров для ввода продуктов нефтеподготовки установлен в нижней части корпуса тангенциально к нему. В верхней части корпуса расположено сепарирующее устройство с отбойником. Для создания турбулентного режима в установке и усиления гидродинамических условий в штуцере, установленном тангенциально к корпусу, расположено сопло, увеличивающее скорость газа.

На чертеже изображена установка для подготовки нефти,общий вид.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, насадку 2, сепарирующее устройство 3 с отбойником 4, расположенное в верхней части корпуса 1, штуцер 5 для ввода водонефтяной эмульсии, штуцер 6 для выхода газоводонефтяной эмульсии, штуцер 7 для ввода газа, расположенный тангенциально к поперечному сечению корпуса установки, штуцер 8 для выхода отработанного газа, штуцера для загрузки 9 и выгрузки 10 насадки, штуцер 11 для отвода шлама и штуцер 12 для ввода теплоносителя.

Установка работает следующим образом. Водонефтяную эмульсию с содержанием воды 70-80% по трубопроводу направляют в емкость для предварительного отделения воды по традиционной схеме. В емкости за счет гравитационного разделения эмульсий содержание в ней воды доводится от 5 до 1% затем частично обезвоженная водонефтяная эмульсия насосом по трубопроводам подается в нижнюю часть прямоточного цилиндрического корпуса 1 устройства с подвижной насадкой 2. Турбулентный режим в устройстве, обеспечивающий гидродинамические условия, создается газом, подаваемым по трубопроводу снизу аппарата в штуцер 7, расположенный тангенциально поперечному сечению корпуса 1, при давлении, необходимом для перемешения водонефтяной эмульсии и для прохождения прямотоком газа и эмульсии через корпус 1 снизу вверх через подвижную насадку 2. Тангенциальный ввод газа позволяет использовать наряду с аксиальной составляющей радиальную, которая обеспечивает значительную интенсификацию массообменных процессов, происходящих на границе трехфазной системы, т.е. за счет центробежной силы поток газа закручивает насадку, что приводит к еще более эффективному перемешиванию водонефтяной эмульсии и создает лучшие условия для контакта глобул воды и их слияния. Газ является естественным деэмульгатором. Вверху цилиндрического корпуса 1 смонтировано сепарирующее устройство 3 с отбойником 4, позволяющее отделить газ от водонефтяной эмульсии. Отработанный газ через сепарирующее устройство 3 аппарата через штуцер 8 по трубопроводу отводится в магистральный газопровод. В результате интенсивного перемешивания водонефтяной эмульсии газом в цилиндрическом корпусе 1 с подвижной насадкой 2 происходит растворение естественных эмульгаторов и разрушение "брони", также значительно увеличивается поверхность инверсирующего экрана за счет насадки 2, работающей в режиме псевдоожиженного слоя, что создает лучшие условия для контакта глобул воды и их слияния и разделения водонефтяной эмульсии.

Предварительно подготовленная в корпусе водогазожидкостная эмульсия через штуцер 6 по трубопроводу подается в отстойник для окончательного разделения. Здесь происходит интенсивное выделение пузырьков газа из эмульсии, в связи с этим при барботаже каждый пузырек увлекает за собой вверх на поверхность нефтяную пленку, тем самым интенсифицируя процесс разделения водонефтяной эмульсии, и позволяет проводить глубокое обезвоживание. Выделяющийся из емкости газ по трубопроводу отводится в магистральный газопровод, отстоявшаяся вода из емкости по трубопроводу отводится на очистные сооружения, товарная нефть по трубопроводу подается в резервуары товарной нефти.

При использовании подвижной насадки, работающей в псевдоожиженном слое, исключается проскок газа, увеличивается массопередача. Коэффициент массопередачи у подвижной насадки в пять раз выше, чем у стационарной. Кроме того, подвижная насадка вращается в турбулентном потоке, перемещаясь по корпусу в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом происходит механическое трение друг о друга, за счет чего она самоочищается, а поток выносит продукты сорбции вверх из корпуса. В случае подготовки высокосернистой нефти, содержащей большое количество парафина, для целей регенерации насадки предусматриваются штуцера 12 для ввода теплоносителя 11 и для отвода шлама.

В сепарирующем устройстве за счет резкого изменения скорости газа происходит интенсивное отделение газа от водонефтяной эмульсии.

Устройство было испытано в полупромышленных условиях. Водонефтяная эмульсия средней нефти Русаковского месторождения Тульского горизонта с плотностью 0,866 г/см³ с содержанием воды до 80% по трубопроводу подается в емкость для предварительного сброса воды. После предвари- тельного отстоя и отделения воды водонефтяная эмульсия с содержанием воды от 5 до 1 центробежным насосом с избыточным давлением 0,05 МПа с замером ее количества по трубопроводу подается в вертикальный цилиндрический прямоточный корпус устройства диаметром 150 мм, высотой 4 м, в штуцер, расположенный снизу аппарата по его оси. Устройство работает с подвижной насадкой в режиме псевдоожиженного слоя.

Газ с конечных сепараторов по трубопроводу с замером его количества под давлением 0,06 МПа подается снизу аппарата в штуцер, расположенный тангенциально поперечному сечению корпуса устройства. Вверху устройства смонтировано сепарирующее устройство, позволяющее отделить газ от водонефтяной эмульсии. Газ после сепарации отводится в магистральный газопровод, а водонефтяная эмульсия по трубопроводу подается в отстойник, где происходит разделение на газ, воду и нефть. После двухчасового отстоя с замером остаточной воды нефть откачивается в емкость для товарной нефти. Полупромышленная установка работает в динамических условиях при непрерывной подаче газа и водонефтяной эмульсии.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что впервые в практике без использования деэмульгаторов путем продувки и перемешивания водонефтяной эмульсии газом, а затем после двухчасового отстоя получается нефть высшей категории качества с содержанием воды 0,02% и содержанием соли 25 мг/л.

Предлагаемое устройство позволяет исключить использование дорогих химических деэмульгаторов, нагрев водонефтяной эмульсии, регенерацию насадки, что значительно сокращает энергозатраты, упрощает технологический процесс подготовки нефти и делает его экологически чистым, а также повышает качество нефти.