УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ, ВОДОМАСЛЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 2012 года по МПК B01D17/28 

Изобретение относится к устройствам разделения неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий на нефть, масло и воду и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, где происходит образование промывных, ливневых и технологических загрязнений с образованием эмульсий, содержащих нефтепродукты, воду, растворенный газ и механические примеси.

Предлагаемая установка может применяться для разделения и фильтрации эмульсий с очень низким содержанием одного из компонентов (менее 0,1%) при условии заполнения емкости предварительно этой эмульсией в количестве 3/4 объема сепарационной емкости.

Цель изобретения: повышение интенсивности гравитационного холодного разделения, гидрофобного разделения нефтепродуктосодержащих эмульсий без предварительного ввода через центробежный сепаратор, без применения фильтрующих загрузок, коалесцентов, деэмульгаторов и т.д., а также повышение интенсивности разделения и фильтрации эмульсий за счет создания условий для возникновения электрогидродинамического течения и фильтрации (ЭГД).

Согласно законам гидравлики необходимым условием для возникновения ЭГД-течения и ЭГД-фильтрации является нормальное или живое сечение потока-потока в данном месте пространства поверхностью, нормальной ко всем векторам скоростей частиц потока в этом месте. Только при таком условии движущиеся частицы потока с некоторой скоростью Vcp приобретают импульс скорости (grad V), направленный перпендикулярно вектору скорости потока.

Изобретение может найти применение в различных областях охраны окружающей среды для очистки загрязнений водоемов, очистки амбаров и устранения разливов нефтепродуктов.

Очищаемую водонефтяную эмульсию вводят сверху в первую секцию фильтрационной емкости подающим насосом непосредственно с амбара-отстойника или нефтеловушки со скоростью V1=0,1-0,5 м/г.

Скорость каминарного потока жидкости. Под действием гравитационных сил эмульсия устремляется вниз, причем тяжелые компоненты взвешенных частиц оседают на дно и впоследствии удаляются через очистной патрубок 14 (фиг.1).

Турбулентность потока гасится, и эмульсия устремляется в горизонтальный переточный канал, расположенный в центре первой перегородки. Поток в горизонтальном переточном канале первой перегородки приобретает некую скорость V2.

Во второй секции, имеющей перегородку с верхним и нижним переточными каналами, эмульсия, обогащенная положительно заряженными ионами нефтепродуктов, под действием электростатических сил, усиленных силами молекулярного притяжения, направляется в верхний переточный канал, проходя при этом через слой нефтепродуктов, отторгая воду, притягивая нефтепродукты (гидрофобные, гидрофильные свойства жидкостей). Эмульсия, обогащенная отрицательно заряженными ионами воды, под действием гравитационных сил, сил потока и электростатических сил устремляется вниз, проходя при этом через слой воды, притягивая воду и отторгая нефтепродукты.

В третьей секции фильтрационной емкости частично разделенная эмульсия под действием сил потока направляется навстречу друг другу до горизонтальной прорези переточного канала, и процесс разделения и фильтрации повторяется. В шестой и седьмой секциях уже разделенная жидкость движется в восьмую секцию и выходит через водяной патрубок для оборотного водоснабжения или других нужд; нефтепродукты - в девятую секцию и отбирается через нефтяной патрубок для дальнейшей переработки. Для сбора растворенного в эмульсии газа устройство фильтрации водонефтяных эмульсий снабжено дыхательными трубками, соединенными с газовой линией.

Наиболее близким по решаемой задаче и используемым средствам к предложенному является способ разделения неустойчивых эмульсий и устройство для его осуществления (патент RU 2053008 C1).

Цель предлагаемого изобретения: повышение эффективности разделения и фильтрации водонефтяных водомасляных эмульсий независимо от процентного содержания компонентов в исходной смеси и упрощение его использования. Это достигается в предложенном способе благодаря тому, что поток питательным насосом или самотеком вводится сверху первой секции установки (на излив), за счет чего исчезает турбулентность и поток в ламинарном режиме проходит горизонтальный переточный канал, т.е. создаются условия, необходимые для возникновения ЭГД-фильтрации, причем пропускная способность горизонтального переточного канала не менее чем в два раза больше пропускной способности входного патрубка, т.е. площадь поперечного сечения входного патрубка меньше площади горизонтального переточного канала в два раза.

S пр=2Sвх,

где S пр - пропускная способность горизонтального переточного канала;

S вх - пропускная способность входного патрубка.

Предлагаемый способ обеспечивает многократное движение фильтруемой жидкости друг от друга и навстречу друг другу. Это позволяет более полно использовать все физические свойства ее.

Согласно изобретению поставленная задача в предлагаемой установке решается благодаря тому, что она снабжена вертикальными перегородками, разделяющими фильтрационную емкость 19 на секции, первая из которых отделена от предыдущей перегородкой с горизонтальным переточным каналом, расположенным немного выше центра емкости. Вторая секция отделена от последующей перегородкой, края которой расположены на некотором расстоянии от верхнего края и днища емкости, образуя два переточных канала, верхний для нефтепродуктов, нижний для воды. Последующие 3, 4, 5, 6 перегородки идентичны 1 и 2 перегородкам. Перегородки 7 и 8 выполнены в виде опрокинутого стакана с дыхательной трубкой, предназначенного для сбора и слива воды в трубопровод 19. 9 секция фильтрационной емкости предназначена для сбора нефти или нефтепродуктов для дальнейшей переработки через трубопровод 17. На фигуре 1 изображена установка для разделения и фильтрации неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий. Установка представляет собой цилиндрическую или прямоугольную емкость, разделенную вертикальными перегородками 1-9 на секции.

Первая секция снабжена входным патрубком 20 и очистным патрубком 14, отделена от последующих перегородкой с горизонтальным переточным каналом и с линейными размерами, удовлетворяющими условию:

S пр = 2Sвх,

где S пр - площадь переточного канала;

S вх - площадь условного прохода входного патрубка.

Вторая секция отделена от последующей секции перегородкой, края которой расположены на расстоянии от верхнего края емкости и ее днища, образуя верхний и нижний переточные каналы. Последующие секции 3, 5 идентичны секции 1, а секции 4, 6, 7 - секции 2.

Секция 8 представляет собой перевернутый стакан с одним переточным каналом снизу и дыхательной трубкой вверху, которая соединена с газовой линией и трубопроводом для отбора воды 16. Секция 7 снабжена смотровым окном 13 для контроля гидродинамического уровня 12.

Секция 9 представляет собой изолированную снизу емкость с трубопроводом для отбора нефти 17 и трубопроводом для отбора газа 18.

Секции 1-9 снабжены очистными патрубками 14 для удаления выпадающих в осадок взвешенных частиц мехпримесей, а также линией опорожнения 15.

Расстояние между перегородками, а также диаметры условного прохода трубопроводов зависят от производительности установки, которая колеблется от 0,1 до 300 м³/час.

Предлагаемая установка для разделения и фильтрации неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий работает непрерывно, так как не нуждается в фильтрующих и коалесцирующих загрузках и неподвержена эффекту «захлебывания».

Изобретение относится к разделению неустойчивых нефтяных эмульсий и может использоваться при подготовке нефти и очистке сточных вод в нефтяной промышленности. Установка снабжена вертикальными перегородками, разделяющими фильтрационную емкость на секции. Первая перегородка имеет горизонтальный переточный канал, расположенный около центра емкости, края второй перегородки расположены на некотором расстоянии от верхнего края и днища емкости, образуя два переточных канала, один вверху для нефтепродуктов, другой внизу для воды. Технический результат состоит в повышении интенсивности гравитационного разделения эмульсий. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для разделения неустойчивых водонефтяных, водомасляных эмульсий, включающая в себя фильтрационную емкость с патрубками ввода эмульсии и вывода фаз очистки, патрубками для удаления твердых осадков, линией опорожнения, дыхательной трубкой, газовой линией и снабженная вертикальными перегородками, первая из которых имеет переточный канал в средней части, вторая имеет переточные каналы в верхней и нижней частях перегородки, отличающаяся тем, что при движении эмульсии на участке среднерасположенного переточного канала создается условие возникновения импульса скорости (grad V), который всегда направлен перпендикулярно вектору скорости частиц основного потока.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что конструкция установки позволяет менять движение потока эмульсии навстречу друг другу и в противоположном направлении несколько раз.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что при движении эмульсии в среднерасположенном переточном канале возникает эффект электрогидродинамической фильтрации.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что перед вводом потока эмульсии установку заполняют предварительно на ¾ объема исходной эмульсией.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что секция для сбора воды выполнена в виде опрокинутого стакана с переточным каналом со стороны движения воды с дыхательной трубкой.