УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК B01D17/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Заявляемое изобретение относится к устройствам для разделения эмульсий несмешивающихся жидкостей и может найти применение в нефтеперерабатывающих и нефтехимических отраслях промышленности.

Уровень техники

Известен аппарат для обезвоживания нефти, при разработке которого решалась задача создания разделителя высокой производительности, стабильного в работе и позволяющего получить продукты разделения - нефть и воду с высоким качеством (низкое содержание нефти в воде и воды в нефти) (см. RU 2032444, В 01 D 17/04, опубл. 10.04.95). Известный аппарат включает емкость, устройства для ввода эмульсии и вывода продуктов ее разделения, распределители эмульсии, горизонтальный короб, установленный над устройствами ввода эмульсии, но под распределителями, содержащий внутренние перегородки с прорезями и поперечными ребрами.

В известном решении процесс обезвоживания нефти интенсифицирован за счет наличия на пути движения потока эмульсии различных механических преград (перегородки, щелевые отверстия и т.п.), обусловливающих гидродинамическое возмущение потока из-за изменений направления движения, чем создаются условия для коалесценции капель воды.

Однако конструкции такого типа, т.е. конструкции в которых для разрушения бронирующих оболочек на глобулах воды используются различные механические элементы, установленные на пути движения эмульсии и вызывающие образование в потоке разделяемой эмульсии микровихрей, обладают целым рядом недостатков. Во-первых, такие конструкции, как правило, предназначены для переработки небольших объемов и имеют невысокую производительность. Во-вторых, образованные в потоке эмульсии вихревые течения частично попадают в зону отстоя, что приводит к выносу в зону отделенной воды обезвоженной нефти, а в зону нефти частиц воды, и к повторному перемешиванию разделенных фаз, т.е. известное устройство характеризуется невысокой эффективностью и низким качествам получаемого готового продукта.

Наиболее перспективными устройствами разделения нефтеводяных эмульсий, характеризующимися высокой производительностью и обеспечивающими необходимое качество подготовленной нефти, являются установки, в которых используются коалесцирующие пакеты, выполненные из различных пористых материалов.

Известно устройство для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, содержащее корпус с патрубками ввода подлежащего обезвоживанию сырья, вывода обезвоженной углеводородной фазы и вывода отделенной водной фазы. В корпусе этого устройства размещен коалесцирующий пакет, смонтированный под углом 30-60 градусов, т.е. под углом, обеспечивающим эффективное стекание водных капель, при этом пакет смонтирован опирающимся на перфорированное основание, обеспечивающее свободное оттекание деэмульгированной водной фазы из каждого слоя коалесцирующего пакета (RU 2146164, МПК В 01 D 17/022, опубл. 03.10.2000). Данное устройство характеризуется попыткой решения проблемы отвода воды, деэмульгированной в процессе прохождения эмульсии через объем коалесцирующего пакета (отвод воды через перфорированное основание пакета). Однако эта попытка не обеспечила эффективного результата, поскольку значительная часть деэмульгированной водной фазы выходит за объем пакета в сторону выхода нефти, стекает по выходной поверхности пакета и скапливается в нижней части корпуса устройства. При накоплении этой воды до уровня размещения пакета, происходит сбой в работе устройства: резко ухудшается качество нефти, наблюдается скопление воды в нижней части пакета.

В качестве прототипа для всех вариантов заявляемого изобретения принят аппарат для разделения эмульсий, включающий корпус и расположенное в нем коалесцирующее устройство в виде секционного пакета, секции которого набраны из пластин пористо-ячеистого материала, уложенных в порядке возрастания плотности пор и ячей по направлению потока. При этом пакет установлен в корпусе под углом к горизонтальной оси аппарата не ниже угла оттекания жидкости, и нижний торец пакета перекрыт непроницаемой для воды и нефти перегородкой (см. RU 2065762, В 01 D 17/04, опубл. 27.08.96).

В устройстве-прототипе коалесцирующий пакет установлен в поперечном сечении аппарата, площадь его входной поверхности, пропускающей поток эмульсии, обусловлена диаметром корпуса аппарата. При больших объемах производства на крупных нефтеперерабатывающих заводах производительность таких аппаратов является недостаточной. Вместе с тем, в конструкции аппарата не предусмотрен отвод отделенной воды, деэмульгированной в пакете при прохождении эмульсии через его объем. Наклон непроницаемой пластины, перекрывающей нижний торец пакета, в сторону отстойной части аппарата не решает этой проблемы. Деэмульгированная вода не может возвращаться по непроницаемой пластине в зону отстоя, поскольку это направление является в противоток потоку эмульсии. При работе устройства вода стекает по выходной наклонной поверхности пакета и скапливается в нижней части аппарата, при этом уровень воды может подняться и достигнуть уровня размещения коалесцирующего пакета. Это ведет к “замоканию” пакета (наполнению пор коалесцирующего пакета водой), что в начальный период отрицательно сказывается на производительности аппарата и качестве разделения эмульсии, а при повышении уровня воды приводит к неработоспособности устройства.

Сущность изобретения

Заявляемым изобретением решается задача повышения производительности устройства для разделения эмульсии с одновременным повышением эффективности работы устройства за счет организации оттока отделенной тяжелой фазы и исключения “замокания” коалесцирующих пакетов.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве разделения эмульсии, содержащем корпус с системой ввода эмульсии и патрубками вывода продуктов ее разделения и установленный в корпусе с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости коалесцирующий пакет, торец которого перекрыт непроницаемой для эмульсии и продуктов ее разделения пластиной, согласно варианту I заявляемого изобретения, коалесцирующий пакет установлен в наклонно-продольном сечении корпуса и устройство снабжено по меньшей мере еще одним аналогичным коалесцирующим пакетом, при этом каждые два рядом расположенных пакета установлены с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращены друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, последние соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды. Система ввода эмульсии в устройстве выполнена в виде разветвленного трубчатого перфорированного коллектора с числом ветвей, соответствующим числу пакетов, при этом под входной поверхностью каждого коалесцирующего пакета размещена своя продленная по длине пакета ветвь коллектора.

Выполнение коалесцирующей части устройства в виде, по меньшей мере, двух коалесцирующих пакетов, установленных таким образом, что выходные поверхности пакетов несколько повернуты одна к другой, а угол наклона этих поверхностей обусловливает стекание деэмульгированной воды как с одного пакета, так и с другого в размещенный между пакетами карман, образованный непроницаемыми пластинами этих коалесцирующих пакетов, обусловливает технический результат, обеспечивающий повышение производительности. Этот результат выражается в том, что при вышеописанном размещении коалесцирующих пакетов, пакеты имеют суммарную входную и, соответственно, выходную поверхности большие, чем аналогичные поверхности одного коалесцирующего пакета, установленного в этом же сечении корпуса. Учитывая продольную установку пакета, можно обоснованно утверждать о значительном возрастании производительности заявляемого устройства по сравнению с известными аналогичными разделителями эмульсии. Вместе с тем, использование, по меньшей мере, двух пакетов вместо одного позволяет разместить коалесцирующую часть устройства ближе к зоне отделенной нефти, сделав больше пространство устройства, расположенное под коалесцирующим пакетом до уровня раздела фаз выпавшей из эмульсии промывочной воды, т.е. сделав больше объем отстоя промывочной воды в зоне подаче эмульсии, и обеспечив тем самым эффективность разделения эмульсии в этой части аппарата. Это особенно актуально в частном случае исполнения устройства, когда два коалесцирующих пакета установлены в наклонно-продольных сечениях горизонтального цилиндрического корпуса симметрично относительно оси цилиндра и с образованием в совокупности с карманом для сбора и стока деэмульгированной воды коалесцирующей части устройства в виде желоба. Дополнительный эффект, заключающийся в повышении эффективности процесса разделения эмульсии под коалесцирующими пакетами, обусловлен конструктивным исполнением системы ввода эмульсии, выполненной в виде разветвленного трубчатого перфорированного коллектора с числом ветвей, соответствующим числу пакетов, при этом размер каждой ветви коллектора соответствует длине пакета. С одной стороны, такое исполнение системы ввода эмульсии продиктовано продольной установкой коалесцирующих пакетов: для равномерной подачи эмульсии по всей коалесцирующей части устройства и по всему объему каждого пакета необходимо осуществить подачу эмульсии на каждый пакет и по всей его входной поверхности. С другой стороны, подача эмульсии в устройство, по меньшей мере, двумя потоками, уменьшает как минимум в два раза скорость истечения эмульсии из выходных отверстий коллектора, что обеспечивает практически ламинарное движение эмульсии при ее поступлении в объем заявляемого устройства под выходные поверхности пакетов и обусловливает более эффективное отделение введенной в эмульсию перед подачей в устройство промывочной воды.

Оптимальным наклоном пакетов, при котором одновременно имеет место повышение производительности устройства, достаточно быстрое стекание деэмульгированной воды с выходной поверхности коалесцирующих пакетов, и при этом объем под коалесцирующими пакетами является достаточным для обеспечения отстоя выпадающей из эмульсии промывочной воды, является наклон пакетов под углом от 30 до 45 градусов.

Наряду с возможностью пропускания через коалесцирующую часть устройства большего объема эмульсии в единицу времени заявляемое решение обеспечивает получение технического результата, заключающегося в организации оттока деэмульгированной воды, а следовательно, в исключении “замокания” пакетов, что является особенно актуальным для пакетов, выполненных из полимерных пористых материалов, в частности из пенополиуретана. Заполнение деэмульгированной водной фазой коалесцирующих каналов таких пакетов ведет: в начальный период к значительному ухудшению качества готового продукта, а затем к механическому разрушению структуры пакета, к быстрому его износу. В заявленном изобретении скоалесцированная в объеме пакета вода стекает по его выходной поверхности в карман сбора и стока этой воды, при этом карман продлен по всей длине пакета, что сокращает время нахождения деэмульгированной воды на поверхности пакета и положительно влияет на равномерность загрузки коалесцирующего пакета по его объему. Вместе с тем такое конструктивное решение схемы отвода деэмульгированной водной фазы позволяет просто и эффективно обеспечить сток и удаление этой воды из объема аппарата выполнением дна кармана с уклоном в сторону патрубка вывода воды. Большинство существующих технологических схем установок по обезвоживанию и обессоливанию нефти, в которых возможно применение заявляемого устройства, предопределяют целесообразность выполнения патрубка вывода отделенной воды в торце корпуса. В этом случае дно кармана для сбора и стока деэмульгированной воды имеет уклон по всей длине коалесцирующих пакетов в сторону этого торца корпуса устройства, и конец кармана заканчивается упомянутым патрубком.

Возможно выполнение кармана сбора и стока деэмульгированной воды с датчиками контроля уровня воды в этом кармане, связанными с системой контроля и управления открытием и закрытием клапана патрубка вывода отделенной воды. Такое исполнение может иметь место при величине объема кармана, позволяющей обеспечить цикличность работы патрубка, т.е. объем кармана таков, что возможно накопление деэмульгированной воды, а затем ее сброс.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве разделения эмульсии, содержащем корпус с системой ввода эмульсии и патрубками вывода продуктов ее разделения и установленный в наклонно-поперечном сечении корпуса, с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости коалесцирующий пакет, торец которого перекрыт непроницаемой для эмульсии и продуктов ее разделения пластиной, согласно варианту II заявляемого изобретения, устройство снабжено еще одним аналогичным коалесцирующим пакетом, пакеты установлены с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращены друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, которые соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, а система ввода эмульсии размещена под коалесцирующими пакетами.

Вариант II заявляемого изобретения решает задачу повышения производительности устройства и организацию оттока деэмульгированной водной фазы в разделителях эмульсий, характеризующихся поперечной установкой коалесцирующего пакета. Преимущественно, это установки вертикального типа. Получение технического результата, так же как и в варианте I, обусловлено увеличением входной и, соответственно, выходной суммарной поверхности коалесцирующих пакетов и возможностью пропускания большего потока эмульсии через коалесцирующую часть устройства при тех же габаритных размерах корпуса. При этом так же обеспечен сбор и отвод деэмульгированной воды, которая, стекая по выходным поверхностям пакетов, попадает в карман между пакетами, образованный соединенными между собой непроницаемыми пластинами и удаляется через патрубок вывода отделенной воды.

Второй вариант заявляемого изобретения может использоваться в распространенных в нефтеперерабатывающей промышленности установках, корпуса которых имеют форму вертикальных цилиндрических колонн. В этом случае коалесцирующие пакеты рационально выполнить сегментной формы.

Обязательным условием эффективной работы устройства является размещение системы ввода эмульсии под коалесцирующими пакетами. Для равномерной загрузки пакетов целесообразно систему ввода эмульсии выполнить в виде разветвленного трубчатого перфорированного коллектора, одна ветвь которого размещена под входной поверхностью одного коалесцирующего пакета, а вторая - под входной поверхностью другого коалесцирующего пакета. При исполнении устройства с корпусом в виде цилиндрической колонны, для снижения турбулентности потока подаваемой на разделение эмульсии, ветви трубчатого перфорированного коллектора выполняют в форме полуколец, размещенных вблизи стенки корпуса, и с перфорацией, открытой в сторону стенки, при этом выходные концы полуколец заглушены, а входные концы связаны с общим патрубком подачи эмульсии. Вместе с тем, ламинарный характер движения эмульсии при ее истечении из трубчатого коллектора обусловлен, как и в варианте I, снижением скорости потока в ветвях коллектора в два раза по сравнению со скоростью потока в трубопроводе, подающем эмульсию к устройству для разделения.

Так же, как и при использовании заявляемого решения в устройствах с горизонтально ориентированным корпусом, оптимальным для достижения технического результата - повышение производительности устройства и рациональная организация оттока деэмульгированной водной фазы - является установка коалесцирующих пакетов с углом наклона от 30 до 45 градусов.

На равномерность загрузки коалесцирующего пакета, как по объему пакета, так и по скорости прохождения эмульсии через пакет, положительно влияет выполнение торцов коалесцирующих пакетов, перекрытых непроницаемыми пластинами, вертикальными.

Технический результат, заключающийся в организации оттока деэмульгированной воды, в варианте II заявляемого решения обусловлен теми же конструктивными признаками, как и в варианте I, т.е. соединением непроницаемых пластин, перекрывающих торцы коалесцирующих пакетов, в карман для сбора и стока деэмульгированной воды. Причем, при выполнении корпуса вертикально ориентированным рационально выполнить патрубок вывода деэмульгированной воды в боковой поверхности корпуса.

Дополнительным положительным эффектом решения по варианту II является возможность многоступенчатой деэмульсации, т.е. возможность получения продукта очень высокого качества, а также возможность переработки стойких эмульсий. С этой целью при конкретной реализации устройства, оно снабжено установленной на другом уровне, по меньшей мере, еще одной парой коалесцирующих пакетов, смонтированных с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращенных друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, которые соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, при этом система ввода эмульсии размещена под нижней парой коалесцирующих пакетов, а карман для сбора и стока деэмульгированной воды каждой пары коалесцирующих пакетов соединен со своим патрубком вывода деэмульгированной воды.

Третьим вариантом заявляемого изобретения, в котором также решена задача повышения производительности устройства для разделения эмульсии с одновременной организацией оттока деэмульгированной водной фазы и получен дополнительный эффект, заключающийся в возможности получения повышенного качества готового продукта и в возможности переработки стойких эмульсий, является устройство, содержащее корпус с системой ввода эмульсии и патрубками вывода продуктов ее разделения, установленный в наклонно-поперечном сечении корпуса с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости коалесцирующий пакет, торец которого перекрыт непроницаемой пластиной, согласно изобретению корпус устройства выполнен в виде вертикальной колонны, непроницаемая пластина, перекрывающая торец коалесцирующего пакета, выполнена с образованием в совокупности со стенкой корпуса кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, соединенного с патрубком вывода деэмульгированной воды, при этом устройство снабжено установленными под коалесцирующим пакетом по меньшей мере еще двумя дополнительными коалесцирующими пакетами с торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, размещенными на более низком уровне, смонтированными один относительно другого с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращенными друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, которые соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, при этом система ввода эмульсии размещена под нижней парой дополнительных коалесцирующих пакетов.

Третий вариант изобретения представляет собой сочетание известного размещения коалесцирующего пакета в наклонно-поперечном сечении корпуса и нового исполнения коалесцирующей части, идентичного вышеописанному в вариантах I и II, выполнения коалесцирующей части в виде двух дополнительных пакетов, наклоненных один к другому выходными поверхностями и установленных под вышеупомянутым пакетом. При этом в третьем варианте заявляемого изобретения организация оттока деэмульгированной в дополнительных коалесцирующих пакетах водной фазы решена по тому же принципу, как и в вариантах I и II, т.е. посредством обеспечения стекания воды в карман сбора и стока, размещенный между этими пакетами и образованный непроницаемыми пластинами, перекрывающими обращенные друг к другу торцы коалесцирующих пакетов. Отличительным конструктивным признаком разделителя эмульсии по варианту III, причем отличительным как от прототипа, так и не имеющим место в предыдущих вариантах заявляемого решения, является образование непроницаемой пластиной, перекрывающей торец коалесцирующего пакета, в совокупности со стенкой корпуса кармана для сбора и стока деэмульгированной в объеме коалесцирующего пакета водной фазы, и связь упомянутого кармана с патрубком вывода отделенной воды.

Вариант III заявляемого решения также обеспечивает повышение производительности устройства для разделения эмульсии. Это обусловлено тем, что первая ступень деэмульсации состоит из двух пакетов установленных с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого. Следовательно, имеет место тот же эффект, как и в вышеописанных вариантах решения, т.е. возможность пропускания через объем этих двух пакетов большего потока эмульсии в единицу времени, чем могло бы переработать устройство с одним пакетом, установленным в том же рабочем сечении корпуса. На вторую ступень деэмульсации, т.е. на пакет, перекрывающий рабочее сечение аппарата, поток эмульсии поступает уже обезвоженным до определенной степени и имеет объем, значительно меньший, чем объем эмульсии, подаваемой в устройство посредством трубчатого коллектора. Таким образом, в целом имеет место повышение производительности заявляемого устройства.

Заявляемые варианты устройства для разделения эмульсии относятся к объектам одного вида, одинакового назначения, при этом заявляемые совокупности конструктивных признаков устройств обеспечивают получение одного и того же технического результата. Таким образом, можно утверждать о соблюдении в заявке требования единства изобретения.

Перечень чертежей

Заявляемые варианты изобретения иллюстрируются следующими чертежами:

фиг.1 - заявляемое устройство для разделения эмульсии (вариант I), с горизонтальным цилиндрическим корпусом и продольной установкой коалесцирующих пакетов, поперечный разрез;

фиг.2 - вид. А на фиг.1 (с условно убранной стенкой корпуса);

фиг.3 - сечение В-В на фиг.1;

фиг.4 - заявляемое устройство для разделения эмульсии (вариант II), с вертикальным цилиндрическим корпусом и поперечной в двух уровнях установкой коалесцирующих пакетов, при этом на каждом уровне смонтированы два пакета, установленных с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого;

фиг.5 - вид Б на фиг.4;

фиг.6 - сечение С-С на фиг.4;

фиг.7 - сечение D-D на фиг.4;

фиг.8 - заявляемое устройство для разделения эмульсии (вариант III), с вертикальным цилиндрическим корпусом и поперечной, в двух уровнях, установкой коалесцирующих пакетов, при этом на верхнем уровне - один пакет, а на нижнем уровне смонтированы два пакета, установленных с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Устройство для разделения эмульсии (вариант I) содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 и установленные в корпусе 1 симметрично относительно его продольной оси два коалесцирующих пакета 2 и 3. Пакеты 2 и 3 установлены в наклонно-продольном сечении корпуса 1 с наклоном выходной поверхности 4 пакета 2 и выходной поверхности 5 пакета 3 не ниже угла оттекания жидкости с одного пакета в сторону другого, при этом пакеты обращены друг к другу сниженными торцами 6 и 7, перекрытыми непроницаемыми для эмульсии и деэмульгированной воды пластинами 8 и 9. Пластины 8 и 9 соединены между собой и образуют карман 10 для сбора и стока деэмульгированной воды, имеющий форму продольного желоба. Дно кармана 10 выполнено с уклоном, обеспечивающим сток воды в сторону патрубка 11 вывода деэмульгированной воды, смонтированного в торце корпуса 1. Система ввода эмульсии выполнена в виде разветвленного (состоящего из двух ветвей) трубчатого коллектора 12 с перфорацией 13, открытой в сторону стенки корпуса 1. Карман 10 сбора и стока деэмульгированной воды снабжен датчиками контроля уровня воды (на чертеже не показаны), связанными с системой 14 контроля и управления открытием и закрытием клапана патрубка 11 вывода деэмульгированной воды. В нижней части корпуса 1 смонтирован патрубок 15 вывода отстоявшейся из эмульсии воды, а в верхней части - патрубок 16 вывода нефти.

Устройство (вариант I) работает следующим образом.

Перерабатываемая, преимущественно, нефтеводяная эмульсия поступает по трубчатому коллектору 12 в корпус 1 устройства и равномерно распределяется в зоне отстоя под коалецирующими пакетами 2 и 3. При этом вытекающая из коллектора через перфорацию 13 эмульсия попадает на стенку корпуса 1, в результате чего происходит преобразование турбулентности подаваемого потока эмульсии в ламинарное ее движение. Снижению турбулентности потока способствует также подача эмульсии посредством разветвленного коллектора, поскольку общий объем потока при этом разделен по двум его ветвям. Эмульсия, заполнившая объем под коалесцирующими пакетами, под действием создавшегося перепада давления начинает движение через коалесцирующие пакеты 2 и 3. В процессе прохождения эмульсии через объем пакетов имеет место разрушение эмульгирующих оболочек и коалесценция капель жидкостей, в результате чего происходит разделение нефтеводяной эмульсии на легкую фазу - нефть и тяжелую - воду. Отделенная нефть поднимается в верхнюю часть корпуса 1 и выводится из устройства посредством патрубка 16. Отделенная тяжелая фаза - вода пленкой стекает по выходным поверхностям 4 и 5 коалесцирующих пакетов 2 и 3 и попадает в карман 10 сбора и стока деэмульгированной воды, где скапливается до определенного уровня, а затем при открытии клапана патрубка 11 выводится из устройства благодаря уклону дна кармана 10.

Устройство для разделения эмульсии (вариант II) содержит вертикальный корпус 1’ в виде вертикальной цилиндрической колонны и две пары коалесцирующих пакетов 17, 18 и 19, 20, установленных в двух уровнях. Коалесцирующие пакеты имеют сегментную форму и установлены в поперечном сечении корпуса с наклоном выходных поверхностей в каждой паре пакетов не ниже угла оттекания жидкости с выходной поверхности одного коалесцирующего пакета в сторону другого в этой паре пакетов. В каждой паре коалесцирующие пакеты обращены друг к другу сниженными торцами 6' и 7' и 6’’ и 7’’, которые перекрыты непроницаемыми для эмульсии и деэмульгированной воды пластинами 8' и 9' и 8’’ и 9’’. Пластины 8' и 9' соединены между собой и образуют карман 10' для сбора и стока воды, деэмульгированной в объеме коалесцирующих пакетов 17 и 18, а пластины 8" и 9" соединены между собой и образуют карман 10" для сбора и стока воды, деэмульгированной в объеме коалесцирующих пакетов 19 и 20. Дно кармана 10' выполнено с уклоном, обеспечивающим сток воды в сторону патрубка 11' вывода воды, деэмульгированной в объеме пакетов 17 и 18, а дно кармана 10’’ - соответственно, в сторону патрубка 11’’ вывода воды, деэмульгированной в объеме пакетов 19 и 20. Карманы 10' и 10’’ сбора и стока деэмульгированной воды снабжены датчиками контроля уровня воды (на чертеже не показаны), связанными с системой 14' контроля и управления открытием и закрытием клапанов патрубков 11' и 11’’ вывода деэмульгированной воды. В нижней части корпуса 1’ смонтирован патрубок 15' вывода отстоявшейся из эмульсии воды, а в верхней части - патрубок 16' вывода нефти. Система ввода эмульсии в варианте II заявляемого устройства размещена под пакетами 19 и 20, т.е. под пакетами, смонтированными в корпусе 1’ на нижнем уровне, и выполнена в виде трубчатого перфорированного коллектора 12', имеющего форму двух полуколец, одно из которых размещено под пакетом 19, а второе - под пакетом 20. Полукольца размещены вблизи стенки корпуса устройства и открыты перфорацией на поверхность стенки с целью снижения турбулентности потока подаваемой в устройство эмульсии.

Устройство (вариант II) работает следующим образом.

Перерабатываемая, преимущественно, нефтеводяная эмульсия поступает по полукольцам трубчатого коллектора 12' в корпус 1’ под пакеты 19 и 20 устройства. При этом вытекающая из коллектора 12' через перфорацию эмульсия попадает на стенку корпуса 1’, в результате чего происходит преобразование турбулентности подаваемого потока эмульсии в ламинарное ее движение. Снижению турбулентности потока способствует также подача эмульсии посредством разветвленного коллектора, поскольку общий объем потока при этом разделен по двум его ветвям. Эмульсия, заполнившая объем под коалесцирующими пакетами 19 и 20, частично отстаивается в упомянутом объеме, при этом под действием создавшегося перепада давления верхний слой эмульсии начинает движение через коалесцирующие пакеты 19 и 20. В процессе прохождения эмульсии через объем пакетов 19 и 20 имеет место разрушение эмульгирующих оболочек и коалесценция капель жидкостей, в результате чего происходит разделение нефтеводяной эмульсии на легкую фазу - нефть и тяжелую - воду. Отделенная нефть поднимается в верхнюю часть корпуса 1' и также под действием перепада давления начинает движение через пакеты 17 и 18, при этом происходит дополнительная деэмульсация нефти, т.е. имеет место вторая ступень очистки. Затем продукт выводится из устройства посредством патрубка 16'. Отделенная в коалесцирующих пакетах 19 и 20 тяжелая фаза - вода, пленкой стекает по выходным поверхностям указанных пакетов и попадает в карман 10’’ сбора и стока деэмульгированной воды, где скапливается до определенного уровня, а затем при открытии клапана патрубка 11’’ выводится из устройства благодаря уклону дна кармана 10’’. Аналогично, отделенная в коалесцирующих пакетах 17 и 18 вода попадает в карман 10' сбора и стока деэмульгированной воды и выводится из устройства посредством патрубка 11'.

Устройство для разделения эмульсии (вариант III) содержит вертикальный корпус 1’’’ в виде вертикальной цилиндрической колонны, коалесцирующие пакеты 19', 20', аналогичные пакетам 19 и 20 варианта II заявляемого устройства, и коалесцирующий пакет 21, размещенный на более высоком уровне по отношению к пакетам 19' и 20'. Коалесцирующие пакеты 19' и 20' имеют сегментную форму и установлены в поперечном сечении корпуса с наклоном выходных поверхностей не ниже угла оттекания жидкости с выходной поверхности одного коалесцирующего пакета в сторону другого и обращены друг к другу сниженными торцами, которые перекрыты непроницаемыми для эмульсии и деэмульгированной воды пластинами 8’’’ и 9’’’. Пластины 8’’’ и 9’’’ соединены между собой и образуют карман 10’’’ для сбора и стока воды, деэмульгированной в объеме коалесцирующих пакетов 19' и 20'. Дно кармана 10’’’ выполнено с уклоном, обеспечивающим сток воды в сторону патрубка вывода воды, деэмульгированной в объеме указанных пакетов (на чертеже не показан). Коалесцирующий пакет 21, установленный над пакетами 19' и 20', в определенной части не касается торцом стенки корпуса, и этот торец перекрыт непроницаемой для воды, эмульсии и нефти пластиной 22. Пластина 22 образует со стенкой корпуса карман 23 для сбора воды, деэмульгированной в объеме пакета 21. Отвод воды из кармана 23 осуществляется через патрубок 24, выполненный в стенке корпуса 1’’’. В нижней части корпуса 1’’’ смонтирован патрубок 15’’’ вывода отстоявшейся из эмульсии воды, а в верхней части - патрубок 16’’’ вывода нефти. Система ввода эмульсии в варианте III заявляемого устройства выполнена аналогично системе ввода эмульсии в устройстве по варианту II, размещена под пакетами 19' и 20', т.е. под пакетами, смонтированными в корпусе 1’’’ на нижнем уровне, и выполнена в виде трубчатого перфорированного коллектора 12’’’, имеющего форму двух полуколец, одно из которых размещено под пакетом 19', а второе - под пакетом 20'. Полукольца размещены вблизи стенки корпуса устройства и открыты перфорацией на поверхность стенки с целью снижения турбулентности потока подаваемой в устройство эмульсии.

Устройство (вариант III) работает следующим образом.

Перерабатываемая, преимущественно, нефтеводяная эмульсия поступает по полукольцам трубчатого коллектора 12’’’ в корпус 1’’’ под пакеты 19' и 20' устройства. При этом вытекающая из коллектора 12’’’ через перфорацию эмульсия попадает на стенку корпуса 1’’’, в результате чего происходит преобразование турбулентности подаваемого потока эмульсии в ламинарное ее движение. Как и в вариантах I и II, снижению турбулентности потока способствует подача эмульсии посредством разветвленного коллектора, поскольку общий объем потока при этом разделен по двум его ветвям. Эмульсия, заполнившая объем под коалесцирующими пакетами 19' и 20', частично отстаивается в упомянутом объеме, при этом под действием создавшегося перепада давления верхний слой эмульсии начинает движение через коалесцирующие пакеты 19' и 20'. В процессе прохождения эмульсии через объем пакетов 19' и 20' имеет место разрушение эмульгирующих оболочек и коалесценция капель жидкостей, в результате чего происходит разделение нефтеводяной эмульсии на легкую фазу - нефть и тяжелую - воду. Отделенная нефть поднимается в верхнюю часть корпуса 1’’’ и также под действием перепада давления начинает движение через пакет 21, при этом происходит дополнительная деэмульсация нефти, т.е. имеет место вторая ступень очистки. Затем продукт выводится из устройства посредством патрубка 16’’’. Отделенная в коалесцирующих пакетах 19' и 20' тяжелая фаза - вода, пленкой стекает по выходным поверхностям указанных пакетов и попадает в карман 10’’’ сбора и стока деэмульгированной воды, где скапливается до определенного уровня, а затем при открытии клапана патрубка, соединенного с карманом 10’’’ выводится из устройства, благодаря уклону дна кармана 10’’’. Отделенная в коалесцирующем пакете 21 вода попадает в карман 23 сбора и стока деэмульгированной воды и выводится из устройства посредством патрубка 24.

Заявляемое решение устройства для разделения эмульсии (варианты) обуславливает целый ряд преимуществ такой конструкции по сравнению с известными.

Все варианты характеризуются повышенной производительностью: первый вариант - благодаря значительному увеличению объема продольных коалесцирующих пакетов за счет конструктивного решения и увеличению пространства под пакетами, способствующему отстою промывной воды; второй и третий варианты - благодаря тому, что на первых ступенях очистки объем коалесцирующей части устройства увеличен за счет конструктивного решения, а на второй ступени объем перерабатываемой эмульсии снижен на величину деэмульгированной на первой ступени воды. Таким образом, в целом производительность заявляемого устройства выше, чем у известных конструкций. Решена проблема отвода деэмульгированной воды, что обеспечивает повышение эффективности работы устройства, положительно влияет на равномерность загрузки пакета, сокращает время нахождения на поверхности пакета скоалесцированной воды, повышает долговечность работы коалесцирующих пакетов. Вместе с тем, возможность выполнения устройства с многоступенчатой деэмульсацией повышает качество готового продукта.

Изобретение предназначено для обезвоживания нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Устройство содержит, по меньшей мере, два рядом расположенных пакета, которые установлены с наклоном выходной поверхности одного пакета в сторону другого и обращены друг к другу сниженными торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами. Непроницаемые пластины соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока воды, деэмульгированной в объеме коалесцирующих пакетов. Технический результат состоит в повышении производительности и эффективности работы. 3 н. и 22 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для разделения эмульсии, содержащее корпус с системой ввода эмульсии и патрубками вывода продуктов ее разделения и установленный в корпусе с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости коалесцирующий пакет, торец которого перекрыт непроницаемой пластиной, отличающееся тем, что коалесцирующий пакет установлен в наклонно-продольном сечении корпуса и устройство снабжено, по меньшей мере, еще одним аналогичным коалесцирующим пакетом, при этом каждые два рядом расположенных пакета установлены с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращены друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, которые соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, система ввода эмульсии выполнена в виде разветвленного трубчатого перфорированного коллектора с числом ветвей, соответствующим числу пакетов, при этом под входной поверхностью каждого коалесцирующего пакета размещена своя продленная по длине пакета ветвь коллектора.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит два коалесцирующих пакета, установленных в горизонтальном цилиндрическом корпусе симметрично относительно оси цилиндра и образующих в совокупности с карманом для сбора и стока деэмульгированной воды коалесцирующую часть в форме желоба.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что коалесцирующие пакеты установлены под углом 30-45° каждый к своей горизонтали.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торцы коалесцирующих пакетов с непроницаемыми пластинами выполнены вертикальными.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что карман для сбора и стока деэмульгированной воды соединен с патрубком вывода деэмульгированной воды, при этом дно кармана выполнено с уклоном в сторону упомянутого патрубка.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что патрубок вывода деэмульгированной воды выполнен в торце корпуса.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что карман сбора и стока деэмульгированной воды снабжен датчиками контроля уровня воды, связанными с системой контроля и управления открытием и закрытием клапана патрубка вывода деэмульгированной воды.8. Устройство для разделения эмульсии, содержащее корпус с системой ввода эмульсии и патрубками вывода продуктов ее разделения и установленный в наклонно-поперечном сечении корпуса с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости коалесцирующий пакет, торец которого перекрыт непроницаемой пластиной, отличающееся тем, что устройство снабжено еще одним аналогичным коалесцирующим пакетом, пакеты установлены с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращены друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, которые соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, при этом система ввода эмульсии размещена под коалесцирующими пакетами.9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что корпус выполнен вертикальным.10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической колонны, а коалесцирующие пакеты выполнены сегментной формы.11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что система ввода эмульсии выполнена в виде разветвленного трубчатого перфорированного коллектора, одна ветвь которого размещена под входной поверхностью одного коалесцирующего пакета, а вторая - под входной поверхностью другого коалесцирующего пакета.12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что ветви трубчатого перфорированного коллектора выполнены в форме полуколец, размещенных вблизи стенки, и с перфорацией, открытой в сторону стенки, при этом выходные концы полуколец заглушены, а входные концы связаны с общим патрубком подачи эмульсии.13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что коалесцирующие пакеты установлены под углом 30-45° каждый к своей горизонтали.14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что торцы коалесцирующих пакетов с непроницаемыми пластинами выполнены вертикальными.15. Устройство по п.8, отличающееся тем, что карман для сбора и стока деэмульгированной воды соединен с патрубком вывода деэмульгированной воды, при этом дно кармана выполнено с уклоном в сторону упомянутого патрубка.16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что патрубок вывода деэмульгированной воды выполнен в боковой поверхности корпуса.17. Устройство по п.8, отличающееся тем, что карман сбора и стока деэмульгированной воды снабжен датчиками контроля уровня воды, связанными с системой контроля и управления открытием и закрытием клапана патрубка вывода деэмульгированной воды.18. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно снабжено установленной на другом уровне, по меньшей мере, еще одной парой коалесцирующих пакетов, смонтированных с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращенных друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, которые соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, при этом система ввода эмульсии размещена под нижней парой коалесцирующих пакетов, а карман для сбора и стока деэмульгированной воды каждой пары коалесцирующих пакетов соединен со своим патрубком вывода деэмульгированной воды.19. Устройство для разделения эмульсии, содержащее корпус с системой ввода эмульсии и патрубками вывода продуктов ее разделения и установленный в наклонно-поперечном сечении корпуса с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости коалесцирующий пакет, торец которого перекрыт непроницаемой пластиной, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен в виде вертикальной колонны, непроницаемая пластина, перекрывающая торец пакета, выполнена с образованием в совокупности со стенкой корпуса кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, соединенного с патрубком вывода деэмульгированной воды, при этом устройство снабжено установленными под коалесцирующим пакетом, по меньшей мере, еще двумя дополнительными коалесцирующими пакетами, размещенными на более низком уровне, смонтированными один относительно другого с наклоном выходной поверхности не ниже угла оттекания жидкости одного пакета в сторону другого и обращенными друг к другу торцами, перекрытыми непроницаемыми пластинами, которые соединены между собой с образованием кармана для сбора и стока деэмульгированной воды, при этом система ввода эмульсии размещена под нижней парой дополнительных коалесцирующих пакетов.20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что система ввода эмульсии выполнена в виде разветвленного трубчатого перфорированного коллектора, одна ветвь которого размещена под входной поверхностью одного дополнительного коалесцирующего пакета, а вторая - под входной поверхностью другого дополнительного коалесцирующего пакета.21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что торцы коалесцирующих пакетов с непроницаемыми пластинами выполнены вертикальными.22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической колонны, дополнительные коалесцирующие пакеты выполнены сегментной формы, а ветви трубчатого коллектора - в форме полуколец, выходные концы которых заглушены, а входные связаны с общим патрубком подачи эмульсии.23. Устройство по п.19, отличающееся тем, что карман для сбора и стока деэмульгированной воды каждой пары дополнительных коалесцирующих пакетов связан со своим патрубком вывода деэмульгированной воды, при этом дно каждого кармана выполнено с уклоном в сторону соответствующего патрубка.24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что патрубки вывода деэмульгированной воды выполнены в боковой поверхности корпуса.25. Устройство по п.19, отличающееся тем, что каждый карман для сбора и стока деэмульгированной воды снабжен датчиками контроля уровня воды, связанными с системой контроля и управления открытием и закрытием клапанов патрубков вывода деэмульгированной воды.