АППАРАТ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НЕФТИ Российский патент 1997 года по МПК B01D17/28 

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

Для подготовки нефти и воды на промыслах используют отстойники, сепараторы различных типов. Обязательным условием для эффективной работы отстойников является их рациональное внутреннее строение, которое может быть самым разнообразным и зависит от многих факторов. При рациональном внутреннем строении отстойника происходит полное отделение нефти от воды при максимальной его производительности, так как отстойник должен иметь минимальные капиталовложения.

Наиболее близок к предлагаемому техническому решению аппарат для предварительного обезвоживания нефти. Аппарат состоит из корпуса, трех вертикальных перегородок, регуляторов уровня вода-нефть и нефть-газ, патрубков для ввода смеси, вывода нефти, газа и воды [1] К недостаткам этого аппарата следует отнести то, что первая перегородка выполнена так, что полный поток нефти и воды проходит под первой перегородкой и выше второй перегородки, вызывая дополнительное смешение нефти и воды и далее не интенсифицируется процесс отстоя.

Для получения высокообезвоженной нефти при отделении газа и воды аппарат для обезвоживания нефти включает цилиндрический корпус с поперечными перегородками и отсеком для обезвоживания нефти, патрубок, подводящий водонефтяную смесь с одного конца корпуса, и отводящие газы, воду, нефть патрубки, регуляторы уровней нефти и воды, поперечные перегородки размещены в корпусе так, что верхний край каждой последующей перегородки в направлении от подводящего водонефтяную смесь патрубка к отводящим патрубкам смещен вниз относительно предыдущей на одинаковую величину, а величину смещения и количество перегородок определяют из отношения плотностей нефти и воды.

Поперечные перегородки не перекрывают сечение корпуса, а оставляют щель сверху и снизу, причем поперечные перегородки одинаковой высоты, но размещены внутри корпуса со смещением по высоте относительно друг друга, образуя понижающиеся ступеньки по направлению движения потока внутри корпуса аппарата. Ступенчатое размещение таких перегородок обеспечивает многоступенчатый отстой в одном аппарате и отбор нефти из каждого отсека между перегородками с верхнего тонкого слоя, а воды с тонкого нижнего слоя, что обеспечивает достижение высокой степени очистки нефти от воды и воды от нефти.

На чертеже представлен аппарат, содержащий корпус 1, подводящий патрубок 2 с задвижкой 3, отводящий нефть патрубок 4 с задвижкой 5, отводящий воду патрубок 6 с задвижкой 7, отводящий газ патрубок 8 с задвижкой 9, поперечные перегородки 10, открытые снизу и сверху, перегородка 11, отделяющая отсек для нефти, регулятор уровня нефть-газ 12, регулятор уровня нефть-вода 13, горизонтальная перегородка 14.

Аппарат работает следующим образом.

Водонефтегазовую смесь по трубопроводу 2 через задвижку 3 подают в аппарат 1 перед первой поперечной перегородкой. Здесь начинается процесс разделения потока на газ, нефть и воду. Газ, выделяясь, занимает верхнюю часть корпуса 1, выделившаяся вода занимает нижнюю часть корпуса и свободно движется под поперечными перегородками до отводящего воду патрубка 6. Нефть и водонефтяная эмульсия занимают пространство перед первой перегородкой. Эмульсия ниже нижнего обреза перегородки попадает в следующий отсек. Отделившаяся от воды нефть в каждом отсеке может уходить только через верхний край перегородки. Так как каждая следующая перегородка по движению потока расположена ниже по верхнему уровню, то нефть через каждую перегородку переливается, создавая условия для интенсивного отвода газа и воды, оставшихся в нефти. Таким образом, обеспечивается многоступенчатое отделение газа и воды от нефти через тонкий пленочный слой при переливе нефти через поперечные перегородки и отбор нефти с тонкого верхнего слоя, а воды с самого нижнего слоя.

После многоступенчатого перелива очищенная нефть накапливается в последнем отсеке, откуда откачивается по трубопроводу 4. В отсеке уровень нефти поддерживается регулятором уровня 12. Уровень воды в других отсеках поддерживается регулятором уровня 13 раздела нефть-вода. Откачка воды из аппарата производится по трубопроводу 6. Над входом трубопровода для откачки воды имеется горизонтальная полка 14, препятствующая попаданию эмульсии в этот трубопровод. Уровень раздела фаз нефть-вода поддерживается таким, чтобы качество нефти и воды соответствовало установленным требованиям.

Отделение газа от нефти и воды происходит во всем пространстве аппарата. Выделившийся газ отводится по трубопроводу 8 под давлением работы аппарата.

Величина смещения поперечных перегородок выбирается с учетом величины плотностей воды и нефти, а также диаметра корпуса аппарата. Например, пусть плотность нефти ρ_н= 800 кг/м³ плотность воды ρ_в= 1100 кг/м³, диаметр корпуса аппарата D 3 м. Необходимо определить разность высоты столба нефти и воды. Принимаем, что максимальная высота столба воды в предпоследнем отсеке не должна превышать половины диаметра корпуса аппарата, т.е. H_в 1,50 м. При этом максимальная высота нефти в первом отсеке достигнет величины H_н=H_в•ρ_в/ρ_н= 1,5•1100/800=2,06 м.. Общая разность высот уровней нефти и воды составит ΔH=H_н-H_в= 2,06-1,50=0,56 м.. Для обеспечения гарантии перелива нефти через верхний край перегородок разность высот первой и последней перегородок принимаем меньше расчетной величины ΔH Например, 48 см, тогда в случае 6 перегородок высота второй и каждой последующей перегородки будут понижаться на 8 см. А если принять, что ρ_в= 1000 кг/м³, ρ_н= 900 кг/м³ получим H_н=H_в•ρ_в/ρ_н= 1,5•1000/900=1,66 м. ΔH=H_н-H_в= 1,66-1,50=0,16 м. При 6 поперечных перегородках уменьшение высоты размещения каждой перегородки составит 2,7 см.

Таким образом, при большей разности плотности воды и нефти имеется возможность увеличить число поперечных перегородок при обеспечении перелива нефти через верхний край перегородки.

Кроме того, при определении числа перегородок необходимо учесть возможность проведения монтажных работ внутри корпуса.

Необходимо иметь в виду, что струя нефти после перелива через верхний край перегородки не должна привести к перемешиванию нефти и воды в последующих отсеках, т.е. высота перелива нефти должна быть небольшая.

При выбранном числе поперечных перегородок и при малой разности плотностей воды и нефти необходимая высота перелива через верхний край поперечных перегородок может быть обеспечена путем наклона корпуса аппарата в сторону отводящих компоненты патрубков в пределах возможной разности высот столбов нефти и воды в данном конкретном случае.

С учетом этих факторов и требований к качеству нефти и воды определяются необходимое число поперечных перегородок и смещение их относительно друг друга.

Предлагаемое техническое решение позволяет достичь качественного обезвоживания нефти за счет того, что в нефтяном отсеке собирают верхний слой нефти, многократно переливающийся через поперечные перегородки за счет ступенчатого размещения их.

Изобретение позволяет достичь отбора качественной воды из тонкого слоя в нижней части корпуса, так как всплывшие капельки нефти отсекаются нижним краем каждой поперечной перегородки.

Использование: в нефтяной промышленности, а именно при подготовке нефти и воды на промыслах и на нефтеперерабатывающих предприятиях при подготовке нефти к переработке. Сущность изобретения: корпус аппарата в виде цилиндра оборудован поперечными перегородками, открытыми снизу для движения воды, а сверху - для движения газа и нефти, причем верхние края перегородок образуют ступеньки, т. е. нефть переливается через каждую перегородку. При переливе нефти через край перегородок происходит интенсивное отделение газа и воды от нефти, нефть многократно отбирается с тонкого верхнего слоя. При этом достигается очищение нефти от воды, а воды от нефти. Максимальная эффективность работы аппарата достигается при сравнительно простой конструкции аппарата. 1 ил.

Аппарат для обезвоживания нефти, включающий цилиндрический корпус с поперечными перегородками и отсеком для обезвоживания нефти, патрубок, подводящий водонефтяную смесь с одного конца корпуса и отводящие газ, воду, нефть патрубки, регуляторы уровней нефти и воды, отличающийся тем, что поперечные перегородки размещены в средней части сечения корпуса и верхний и нижний края каждой последующей перегородки в направлении от подводящего водонефтяную смесь патрубка к отводящим патрубкам смещены вниз относительно предыдущей перегородки.