устройство для снятия электростатического заряда с нефтепровода

Формула изобретения

Устройство для нейтрализации электростатических зарядов, включающее корпус, монтируемый на трубопроводе с помощью фланцевого соединения, в котором установлен разрядный электрод в виде металлических струн, отличающееся тем, что разрядный электрод расположен перпендикулярно движению потока жидкости и выполнен в виде кольца с натянутыми в нем виде сетки медными струнами и штока, установленного таким образом, чтобы шток совпал с выемкой фланцев, причем шток изолирован втулкой из полиэтилена и соединен с медным дренажным кабелем и заземлителем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче и транспорту нефти.

Известно устройство для нейтрализации статического электричества, так высоковольтный нейтрализатор статического электричества предназначен для снижения уровня электростатических зарядов путем ионизации среды коронным разрядом, создаваемым электродами, находящимися под высоким напряжением. Устройство состоит из корпуса и электродов, от которых ионизированная среда потоком воздуха подается к поверхности заряженных объектов рабочей зоны [высоковольтный нейтрализатор статического электричества IZS31 Компания SMC Corporation, http://www.smc-pneumatik.ru].

Недостатком данного устройства являются большие энергетические затраты на ионизацию среды.

Известны нейтрализаторы зарядов статического электричества в жидкости, в нейтрализационной камере которых расположен стержневой разрядный электрод с иглами. Процесс нейтрализации происходит за счет ионизационных процессов, развивающихся вблизи разрядного электрода и игл при наличии значительной разности потенциалов между жидкостью, заполняющей камеру, и разрядным электродом [свидетельство на полезную модель РФ № 54480 кл. H05F 3/04 (2006.01), B67D 5/04 (2006.01), опубл. 27.06.2006; патент РФ № 1355100 кл. H05F 3/02, опубл. 10.07.1996].

Недостаток устройств в том, что разрядный электрод с иглами закреплен в индукционной камере лишь в одной точке, что может послужить причиной его быстрого выхода из строя при значительной скорости движения потока.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство, описанное в способе нейтрализации статического электричества в потоке вещества. В устройстве на основе трехфазного статора создают вращающееся магнитное поле и дополнительное стационарное электрическое поле между входным металлическим патрубком и разрядными металлическими струнами [Патент РФ № 2351100 кл. H05F 3/02, опубл. 27.03.2009].

Недостатком указанного технического решения являются большие габаритные размеры, возможность монтирования только на входах в резервуары, энергетические затраты на создание дополнительного стационарного электрического поля.

Задачей изобретения является обеспечение меньших габаритных размеров устройства за счет упрощения его конструкции.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве для нейтрализации электростатических зарядов, состоящем из корпуса, монтируемого на трубопроводе с помощью фланцевого соединения, в котором установлен разрядный электрод в виде металлических струн, согласно предлагаемому изобретению разрядный электрод расположен перпендикулярно движению потока водонефтяной смеси и выполнен в виде кольца с натянутыми в нем виде сетки медными струнами и штока, установленного таким образом, чтобы шток совпал с выемкой фланцев, причем шток изолирован втулкой из полиэтилена и соединен с дренажным медным кабелем и заземлителем.

Сущность изобретения: монтаж на нефтепроводе с помощью оригинального фланцевого соединения устройства с разрядным электродом в виде сетки для снятия электростатического заряда с трубопровода и отведения его на заземлитель.

При движении водонефтяной смеси по стальным изолированным трубопроводам с внутренней футеровкой и без нее происходит перераспределение электростатических зарядов между трубопроводом и нефтью. При этом, как правило, отрицательные заряды накапливаются в воде, изменяя ее водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал Eh и поверхностное натяжение, а положительные сосредотачиваются в нефти за счет образования карбокатионов. Накопление положительных зарядов вызывает подкисление нефти, что может привести к дальнейшим проблемам при ее переработке.

Статические заряды образуются за счет изменения структуры двойного электрического слоя на поверхности диэлектрика, емкость зарядов напрямую зависит от обводненности нефти, скорости и режима движения жидкости и количества гидравлических сопротивлений. Величина заряда зависит от сопротивления растеканию тока с поверхности трубопровода - чем меньше сопротивление, тем больший заряд накапливается в нефтяной фазе и значительней разность значений Eh исходной воды и активированной.

Экспериментально установлено, что с применением предложенного устройства электростатические заряды отводятся из потока нефтепродукта на заземлитель. Таким образом, снижается электризация нефти, что предотвращает изменение свойств углеводородов и воды.

Таким образом, с помощью устройства происходит отведение электростатических зарядов из потока нефтепродукта, что предотвратит изменение свойств нефтяной и водной фаз, в частности подкисление нефти.

Предложенное устройство показано на фиг.1-3.

На фиг.1 представлен общий вид, где позициями обозначены: 1 - втулка полиэтиленовая, 2 - фланец приварной; 3 - резиновая прокладка; 4 - разрядный электрод; 5 - втулка изолирующая; 6 - втулка диэлектрическая; 7 - медный дренажный кабель.

На фиг.2: фланец приварной с выемкой для вывода штока кольца разрядного электрода на заземлитель.

На фиг.3: кольцо разрядного электрода, закрепляемое внутри трубы. Устройство монтируется на нефтесборных футерованных трубопроводах с помощью фланцевого соединения. При этом конструкция фланцевого соединения обеспечивает достаточную изоляцию между перекачиваемой средой и металлической стенкой трубопровода.

Полиэтиленовые втулки 1 вставляются внутрь стальной трубы с приваренными фланцами 2. На стыковой шов футеровки трубопровода с полиэтиленовыми втулками 1 предварительно наносится анаэробный клей. На фланцы одевается прокладка 3 из технической резины, затем между втулками устанавливается разрядный электрод 4, состоящий из кольца с медными струнами и штока, таким образом, чтобы шток совпал с выемкой фланцев. На шток разрядного электрода одевается изолирующая втулка 5 из полиэтилена, а в отверстия под болтовые соединения вставляются диэлектрические втулки 6. Изолированный медный дренажный кабель 7 соединяют со штоком разрядного электрода и выводят на заземлитель, установленный на определенную глубину в грунт.

Водонефтяная смесь, проходя через корпус устройства, контактирует с разрядным электродом 4. Электростатические заряды, наведенные в водонефтяной смеси, улавливаются медными струнами разрядного электрода 4, расположенными перпендикулярно движению потока, и через его шток выводятся по дренажному кабелю 7 на заземление, выполненное из алюминиево-магниевого сплава.