трубчатый отстойник-сепаратор "каскад"

Формула изобретения

Трубчатый отстойник-сепаратор, включающий горизонтальные трубы, расположенные одна над другой, соединенные вертикальными трубами с образованием общей полости для отстоя нефти, воды, отделения газа и отдельного отсека для сбора чистой нефти, патрубки с запорными органами для подвода газожидкостной смеси и отвода нефти, воды и газа, регуляторы уровней, отличающийся тем, что верхняя горизонтальная труба снабжена перегородками, размещенными между вертикальными отсеками и расположенными ступенчато.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к области сбора и подготовки нефти на промыслах, и может быть использовано на нефтеперерабатывающих предприятиях при подготовке нефти к переработке, очистке сточных вод.

Для подготовки нефти и воды на промыслах используют отстойники, сепараторы различных типов.

Известен эффективный аппарат ля обезвоживания нефти (Патент РФ N 2077918, кл. 6 B 01 D 17/028, 27.04.97. Бюл. N 12), представляющий собой горизонтальную цилиндрическую емкость с внутренними перегородками, создающими благоприятные условия для отстоя и сепарации газожидкостной смеси из нефти, газа и воды. Недостатком такого аппарата является дороговизна изготовления корпуса аппарата на высокое рабочее давление.

Известен трубчатый отстойник-сепаратор (Патент РФ N 2089259, кл. 6 B 01 D 17/00, 10.09.97, Бюл. N 25), состоящий из горизонтальных и вертикальных труб, образующих общую полость из горизонтальных и вертикальных участков для отстоя нефти, воды и газа, что позволяет использовать преимущества горизонтальных и вертикальных отстойников-сепараторов одновременно, прост в изготовлении, выдерживает высокое рабочее давление. Недостатком такого отстойника-сепаратора является недостаточно эффективное использование верхней горизонтальной трубы при малом содержании газа в газожидкостной смеси.

Задачей данного технического решения является повышение эффективности работы трубчатого отстойника-сепаратора при различных вариантах условий применения.

Поставленная задача достигается тем, что в известном трубчатом отстойнике-сепараторе, включающем горизонтальные трубы, расположенные одна над другой, соединенные вертикальными трубами с образованием общей полости для отстоя нефти, воды, отделения газа и отдельного отсека для сбора чистой нефти, патрубки с запорными органами для подвода газожидкостной смеси и отвода нефти, воды и газа, регуляторы уровней, верхняя горизонтальная труба снабжена перегородками, размещенными между вертикальными отсеками и расположенными ступенчато.

Размещение перегородок в верхней горизонтальной трубе между вертикальными отсеками позволяет заполнять верхнюю горизонтальную трубу нефтью до верхних кромок перегородками, а изменением высоты перегородок достигается заполнение этой трубы до расчетной высоты. В зависимости от количества газа в газожидкостной смеси появляется возможность занимать под газ только необходимую часть верхней горизонтальной трубы, и при этом достигается максимально эффективное использование вместимости отстойника-сепаратора. При размещении перегородок ступенчатым понижением уровня их верхних кромок обеспечивается каскадное движение нефтяного потока переливом через перегородки, создавая оптимальные условия для выделения газа из жидкости и разделения остаточной воды из нефти.

На чертеже приведена схема предлагаемого трубчатого отстойника-сепаратора.

Трубчатый отстойник-сепаратор содержит нижнюю горизонтальную трубу 1, верхнюю горизонтальную трубу 2, вертикальную трубы 3 и 4, подводящий газожидкостную смесь трубопровод 5 с запорным органом 6, трубопровод 7 для отвода воды с регулируемым запорным органом 8, трубопровод 9 для отвода нефти с регулируемым запорным органом 10, регулятор уровня нефти 11, регулятор уровня границы раздела нефть-вода 12, трубопровод 13 для отвода газа с запорным органом 14, перегородки 15.

Горизонтальные трубы 1 и 2, вертикальные трубы 3 и 4 соединены между собой так, что образуют одну общую полость с горизонтальными и вертикальными участками. Вертикальная труба 4 соединена только с верхней горизонтальной трубой 2, а с нижней горизонтальной трубой 1 вертикальная труба 4 не сообщается, таким образом, полость трубы 4 является емкостью для сбора чистой нефти, которая подтекает по верхней горизонтальной трубе 2. В верхней горизонтальной трубе 1 между вертикальными трубами устанавливаются перегородки 15 со снижением высоты перегородок по ходу движения нефти в горизонтальной трубе 2. Суммарная величина снижения высоты всех перегородок определяется из условия равновесия столбов жидкости в первом вертикальном отсеке и в предпоследнем вертикальном отсеке. При этом в первом вертикальном отсеке основную часть жидкости составляет нефть, а в предпоследнем вертикальном отсеке основную часть жидкости составляет вода, по этой причине из-за различной величины плотности высота столба жидкости в первом вертикальном отсеке оказывается выше, чем высота столба жидкости (основная часть - вода) в предпоследнем вертикальном отсеке.

Трубчатый отстойник-сепаратор работает следующим образом.

Газожидкостная смесь по трубопроводу 5 через запорный орган 6 поступает в нижнюю часть первой вертикальной трубы 3. В начальный момент заполняется нижняя горизонтальная труба, при достижении уровня верхней образующей нижней горизонтальной трубы газожидкостной смесью в первом вертикальном отсеке начинает накапливаться нефтяная часть газожидкостной смеси, отделившаяся вода и отстоявшаяся нефтяная часть снизу поступают в последующие вертикальные отсеки. При достижении уровня нефтяной фазы до верхней кромки перегородок 15 начинается перелив потока нефти через перегородки. При этом образуется ступенчатый уровень нефти в верхней горизонтальной трубе и ступенчатый уровень границы раздела нефть-вода в вертикальных отсеках. Такое распределение компонентов газожидкостной смеси достигается при установлении нормального технологического процесса отстоя газожидкостной смеси. При этом более чистая вода движется по нижней части нижней горизонтальной трубы от точки входа газожидкостной смеси до точки отбора воды по трубопроводу 7 через регулируемый запорный орган 8. Большая часть свободного газа проходит через первый вертикальный отсек, занимает часть верхней горизонтальной трубы выше верхних кромок перегородок и отводится по трубопроводу 13 с запорным органом 14, нефтяная часть отделяется путем отстоя в вертикальных отсеках, а более тонкая очистка от остатков капелек воды происходит в верхней горизонтальной трубе при каскадном движении нефти в сторону нефтяного отсека, при переливе через перегородки слой нефти еще более уменьшается и создаются условия для отделения более мелких капелек воды и осаждения их в вертикальных отсеках. При переливе нефти тонким слоем легко отделяются и оставшиеся в нефти пузырьки газа. Чистая нефть накапливается в отсеке 4 и отводится по трубопроводу 9 через регулируемый запорный орган 10.

Уровень границы раздела нефть-вода поддерживается регулятором 12, а уровень нефти в отсеке 4 поддерживается регулятором уровня 11.

Таким образом, наличие перегородок в верхней горизонтальной трубе со ступенчато уменьшающимися высотами по ходу движения нефти обеспечивает более ускоренное отделение оставшихся в нефти пузырьков газа и отстой оставшихся в нефти капелек воды.

Кроме того, наличие таких перегородок позволяет более рационально использовать верхнюю горизонтальную трубу. В зависимости от количества газа в газожидкостной смеси возможно использовать под газ большую или меньшую часть вместимости отстойника-сепаратора. Это достигается изменением высот перегородок. При малом количестве газа высота перегородок увеличивается, а при большом содержании газа высота перегородок уменьшается, сохраняя расчетный перепад высот между перегородками. Такая возможность позволяет более эффективно использовать трубчатый отстойник-сепаратор при различных условиях применения.

При необходимости, например при повышенных требованиях к качеству воды, перегородки аналогичные в верхней горизонтальной трубе могут быть установлены в нижней горизонтальной трубе.

Использование предлагаемого технического решения позволяет снизить капитальные затраты и улучшить качество нефти и воды при отстое водонефтяной эмульсии.