установка для очистки углеводородной жидкой среды от растворенных газов

Формула изобретения

1. Установка для очистки углеводородной жидкой среды от газообразных примесей, содержащая подводящий трубопровод с сопловым блоком, цилиндрический канал для обеспечения сверхзвукового течения смеси жидкой среды с выделившимися из нее газами, магистраль отвода газообразных примесей и отводящий трубопровод очищенной жидкой среды, отличающаяся тем, что сопловой блок выполнен в виде многосопловой насадки, герметично закрепленной в трубопроводе и характеризующейся соотношением площади поперечного сечения и суммы площадей отверстий сопел, равным (6÷12):1, после цилиндрического канала установлен диффузор с углом раскрытия 4-6°, а затем сепарационная камера, снабженная магистралью отвода газообразных примесей, при этом в отводящем трубопроводе жидкой среды установлен гидрозатвор в виде изогнутого участка трубы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что углеводородной жидкой средой является нефть, а растворенным газом сероводород.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу удаления растворенных кислых газов из жидкости и может быть использовано в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности, в частности, для удаления сероводорода и окислов углерода из нефти в процессах подготовки сероводородсодержащих нефтей на промыслах.

Известна установка для удаления кислых газов из жидкости, в которую после обезвоживания и обессоливания подают нефть. В камеру смешения гидравлического компрессора вводят углеводородный газ, не содержащий кислые газы, и производят интенсивное перемешивание нефти с углеводородным газом, не содержащим кислых газов. В результате контакта жидкой и газовой (углеводородный газ) фаз за счет процесса диффузии имеющийся в нефти сероводород перераспределяется, и большая часть его переходит из нефти в углеводородный газ. При этом остаточное содержание кислых газов в нефти существенно снижается. Затем эту смесь под давлением подают тангенциально в гидроциклон для обработки в поле центробежных сил, где происходит усиленный эффект выделения кислых газов из жидкости за счет сочетания процессов газовой десорбции и обработки в поле центробежных сил в гидроциклонном аппарате. Наиболее стабильная товарная нефть скапливается на периферии поля центробежных сил в области высокого давления и ее направляют к потребителю. Кислые и углеводородные газы, выделившиеся из жидкости, под действием центробежных сил собираются в центре вращения потока в области низкого давления (RU 2043781, 20.09.95).

Известная установка является недостаточно эффективной из-за необходимости проведения энергоемкой фазы предварительного смешения углеводородного газа с нефтью, а также из-за необходимости подвода и отвода углеводородного газа.

Известно устройство для повышения качества углеводородных топлив, которое включает генератор озона, емкость для топлива, отводящий патрубок, который сообщен с помпой и установленными в последовательную технологическую линию емкостью для исходного продукта, насосом, эжектором, камерой смешивания с электродинамическим преобразователем течений, диффузором, проточным химическим реактором, выход которого сообщен с входным патрубком емкости для топлива. Выход помпы сообщен с емкостью для исходного продукта, а выход генератора озона сообщен с патрубком всасывания эжектора. Электрогидродинамический преобразователь течений выполнен в виде проточной камеры с электродами, установленными внутри ее и подключенными к соответствующему источнику тока (RU 2158748, 10.11.2000).

Недостатками известной установки являются использование токсичного газа - озона и недостаточная эффективность, связанная с энергозатратами на организацию процесса смешения озона с обрабатываемой жидкостью.

Известна насосно-эжекторная установка, предназначенная в основном для создания вакуума при вакуумной перегонке жидких продуктов, например нефти, которая может быть использована при ректификации нефтяного сырья. Насосно-эжекторная установка содержит жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, насос, своим выходом подключенный к активному соплу струйного аппарата, сепаратор подключен к входу в насос, а струйный аппарат газовым входом подключен к источнику откачиваемой газообразной среды, кроме того установка снабжена струйным преобразователем потока, включающим камеру расширения и размещенную за ней профилированную проточную часть, при этом камера расширения преобразователя со стороны входа в нее подключена к выходу из жидкостно-газового струйного аппарата, а профилированная проточная часть преобразователя со стороны выхода из нее потока подключена к сепаратору (RU 2124147, 27.12.98).

Недостатком известной установки является то, что она предназначена в первую очередь для откачки и сжатия газов, а это приводит к их повышенному растворению в жидкости и снижению эффективности удаления этих газов из обрабатываемой жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки углеводородных жидкостей от растворенных газов, содержащее насос, подводящий трубопровод с фильтром тонкой очистки и сопловым блоком, установленным в камере смешения эжектора, цилиндрический канал для обеспечения сверхзвукового течения жидкой среды в виде двухфазной смеси с воздухом, отводящий трубопровод, вакуумирующее устройство и магистраль отвода газообразных примесей (RU 2124551, 10.01.99).

Описанное устройство предполагает прекращение подачи воздуха на второй стадии очистки и удаления остатков воды и газов из жидкой среды путем вакуумирования.

Недостатком известного устройства является его потребность в независимом вакуумирующем устройстве, что усложняет и удорожает установку.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокой степени очистки высокосернистых нефтей и упрощение установки.

Поставленная задача решается описываемой установкой для очистки углеводородной среды, которая содержит подводящий трубопровод с сопловым блоком, цилиндрический канал для обеспечения сверхзвукового течения жидкой среды с выделившимися из нее газами, магистраль отвода газообразных примесей и отводящий трубопровод очищенной жидкой среды, причем сопловой блок выполнен в виде многосопловой насадки, герметично закрепленной в трубопроводе и характеризующейся соотношением площади поперечного сечения к сумме площадей отверстий сопел, равным (6-12):1, после цилиндрического канала установлен диффузор с углом раскрытия, равным 4-6 град, а затем - сепарационная камера, снабженная магистралью отвода газообразных примесей, при этом на отводящем трубопроводе жидкой среды установлен гидрозатвор в виде изогнутого участка трубы.

Предпочтительно, установка предназначена для очистки углеводородной жидкой среды являющейся нефтью, в которой растворенный газ - сероводород.

Заявленная установка поясняется представленным чертежом, на котором:

1 - подводящий трубопровод;

2 - сопловой блок;

3 - цилиндрический канал;

4 - диффузор;

5 - сепарационная камера;

6 - магистраль отвода газообразных примесей;

7 - отводящий трубопровод жидкой среды с гидрозатвором.

Предложенная установка работает следующим образом. Нефть, содержащую 145 мг/л сероводорода, подают с температурой 59°С под давлением 1,0 МПа по трубопроводу 1 к сопловому блоку 2. В сопловом блоке нефть разбивается на отдельные струи, впрыскиваемые в цилиндрический канал 3. В этом канале за счет эжектирующего действия струй нефти поддерживается давление ниже атмосферного. Резкое падение давления приводит к выделению растворенных в нефти газов, в том числе и сероводорода. При этом образуется двухфазная смесь, в которой местная скорость звука становится меньше скорости самой смеси. Последнее обстоятельство определяет степень последующего дополнительного дробления жидкой составляющей очищаемой среды и соответствующее увеличение ее поверхности из-за того, что торможение очищаемой среды происходит в скачках уплотнений. Для реализации сверхзвукового течения образующейся двухфазной смеси обеспечивают резкое падение давления в цилиндрическом канале. Это обеспечивается за счет того, что соотношение площади поперечного сечения цилиндрического канала к сумме площадей отверстий сопел в сопловой насадке выполняют равным (6-12):1, а после цилиндрического канала устанавливают диффузор с углом раскрытия, равным 4-6 град, для обеспечения безотрывного течения двухфазной смеси. Чтобы избежать повторного растворения выделившихся газов в уже очищенной нефти, на отводящем трубопроводе установлен гидрозатвор.

Результаты анализа очищенной нефти показали, что содержание сероводорода упало с начальных 145 мг/л до величины 10,8 мг/л.

Высокая степень очистки нефти достигается в объеме вышеизложенной совокупности признаков.

При этом при выходе за заявленные параметры многосопловой насадки и используемого диффузора поставленная цель не достигается, так как либо резко падает производительность установки, либо она становится неработоспособной, что связано с особенностями реализации и поддержания сверхзвукового течения в каналах переменного сечения.

Таким образом, предложенная установка реализует принцип дегазации нефти в сверхзвуковом потоке двухфазной смеси, что позволяет снизить количество растворенных газов в углеводородных жидкостях, то есть повысить их качество.