СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИИ Российский патент 2015 года по МПК B01D17/38 

Изобретение относится к способам разделения эмульсий (в частности, высоковязких стойких нефтяных), состоящих преимущественно из углеводородов и воды. Оно может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, а именно в системах сбора, подготовки и переработки углеводородного сырья.

Известен способ обработки вязких стойких нефтяных эмульсий (А.С. СССР №1761187, МКИ⁵ В01D 17/04), включающий подачу деэмульгатора и промывочной жидкости; нагрев эмульсии; ее разделение на легкую и тяжелую жидкие фазы, а также отделение мехпримесей и солей; рециркуляцию нагретой тяжелой фазы.

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются:

- подача исходной эмульсии на разделение;

- нагрев эмульсии;

- рециркуляция нагретой фазы;

- отделение тяжелой фазы от легкой;

- раздельное их удаление.

Недостатками данного способа являются:

- сложность технологического процесса;

- необходимость применения деэмульгаторов и промывочной жидкости;

- необходимость химической дезактивации после применения деэмульгаторов;

- значительные энергозатраты на нагрев эмульсии, рециркуляцию тяжелой жидкой фазы, на скоростной ввод эмульсии в тяжелую жидкую фазу;

- значительное количество нагнетателей, на отбор и подачу промежуточных эмульсионных слоев, подачу промывочной воды и эмульгаторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является известный способ разделение эмульсий (RU 2286194, МПК B01D 17/038, опубл. 27.10.2006), включающий струйную подачу исходной эмульсии, удар струи и отбор фаз, отличающийся тем, что струйную подачу эмульсии осуществляют в виде вихревого закрученного потока, в центральной зоне которого центробежными силами создают пониженное давление, равное давлению насыщенного пара низкокипящей жидкости, а в его периферийной зоне давление, обеспечивающее вытеснение низкокипящей жидкости в центральную зону струйного закрученного потока эмульсии, отбирают часть периферийного потока на рециркуляцию в исходную эмульсию, нагревают вихревой поток эмульсии до температуры насыщенного пара путем ударного торможения и выводят нагретые центральный и периферийный потоки после ударного торможения на рециркуляцию в исходную эмульсию.

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются:

- подача исходной эмульсии на разделение;

- нагнетание жидкости с последующей ее гидродинамической кавитацией;

- нагрев эмульсии смешением с циркулирующей жидкостью, подвергшейся кавитации;

- отделение тяжелой фазы от легкой;

- раздельное их удаление.

Недостатками данного способа являются:

- нагнетание всего потока исходной эмульсии насосом, что повышает энергозатраты;

- подача нагретой центрального и периферийного потоков после их ударного торможения в вихревом течении на рециркуляцию в исходную эмульсию приводит к повторному смешению тяжелой и легкой фаз (жидкостей) и ухудшению их разделения;

- потери тепловой энергии с отводимыми легкой и тяжелой фазами. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса разделения эмульсий. Техническим результатом является интенсификация процесса разделения эмульсий и снижение энергетических затрат на его выполнение.

Поставленная задача достигается тем, что в способе разделения эмульсий, включающем подачу исходной эмульсии на разделение, нагнетание жидкости с последующей ее гидродинамической кавитацией, нагрев эмульсии смешением с циркулирующей жидкостью, подвергшейся кавитации, отделение тяжелой фазы от легкой, раздельное их удаление, новым является то, что легкую фазу после разделения нагнетают, подвергают гидродинамической кавитации и смешивают с исходной эмульсией, исходную эмульсию нагревают теплом удаляемых тяжелой и легкой фаз, смешение легкой фазы и исходной эмульсии производят эжекцией.

Технический прием, заключающийся в нагнетании легкой фазы и ее последующей гидродинамической кавитацией, позволяет под воздействием кавитации нагреть ее, разрушить межмолекулярные связи больших молекул углеводородов (например, высоковязкой нефти), из которых состоит легкая фаза, как следствие, уменьшить плотность и вязкость последней и тем самым интенсифицировать процесс разделения эмульсии.

Технический прием, заключающийся в смешении скавитированной легкой фазы с исходной эмульсией позволяет передать тепловую энергию от первой ко второй, тем самым, уменьшить затраты энергии на ее нагрев и интенсифицировать процесс разделения эмульсии.

Технический прием, заключающийся в нагреве исходных эмульсий теплом удаляемых тяжелой и легкой фаз, позволяет рекуперировать тепловую энергию, тем самым уменьшить ее затраты на общее нагревание эмульсии.

Технический прием, заключающийся в том, что смешение легкой фазы и исходной эмульсии производят эжекцией, что позволяет повысить давление низкопотенциальной фазы и тем самым использовать потенциальную энергию (давление) высоконапорной фазы.

Авторам неизвестно из существующего уровня техники повышение эффективности процесса разделения эмульсий, которое заключается в интенсификации процесса и снижении энергетических затрат подобным образом.

На фигуре представлена принципиальная схема установки, иллюстрирующая технологическую и техническую стороны реализации заявляемого способа разделения эмульсий.

Работа установки по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

Подают по продуктопроводу 1 исходную эмульсию на разделение в сепаратор 2, затем легкую фазу после разделения подают по линии 3 в насос 4, которым нагнетают в сопло Вентури 5 и в последнем подвергают гидродинамической кавитации, после чего смешивают в смесителе 6 с исходной эмульсией, исходную эмульсию нагревают теплом удаляемых по линиям 7 тяжелой и легкой 8 фаз в рекуперативных теплообменниках 9 и 10 соответственно.

Кроме того, смешение легкой фазы и исходной эмульсии в смесителе 6 производят эжекцией.

В сепараторе 2 количество легкой фазы регулируют по уровню регулятором 11, температуру - регулятором температуры 12, превышение давления - предохранительным клапаном 13.

Реализация способа иллюстрируется примером.

ПРИМЕР

На нефтяном промысле по продуктопроводу 1 исходную эмульсию, состоящую из 60% нефти и 40% воды, и имеющую температуру 20°C и плотность 0,85 кг/м³, подают под давлением 0,3 МПа на разделение в сепаратор 2. Перед этим исходную эмульсию нагревают до температуры 35°C теплом удаляемых по линиям тяжелой 7 и легкой 8 фаз в рекуперативных теплообменниках 9 и 10 соответственно.

Легкую фазу - нефть после разделения подают на рецикл в количестве 30% от исходного количества эмульсии по линии 3 в насос 4, которым нагнетают ее до давления 10 МПа в сопло Вентури 5. В сопле Вентури 5 нефть подвергают гидродинамической кавитации. После которой легкая фаза - нефть приобретает повышенную температуру 70°C, при этом ее плотность понижается до 0,75 кг/м³, после чего ее смешивают в смесителе 6 с исходной эмульсией. После смешения эмульсия приобретает температуру 47-48°C. При такой температуре процесс эмульсионного разделения интенсифицируется в 1,3-1,33 раза.

Смешение легкой фазы и исходной эмульсии в смесителе 6 производят эжекцией, при этом давление легкой фазы превышает давление исходной эмульсии на 0,7 МПа. После эжекционного смешения давление эмульсии становится равным 0,35-0,4 МПа. Такого давления достаточно для раздельного удаления тяжелой и легкой фаз в промысловые трубопроводы.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности. Исходную эмульсию подают на разделение, затем легкую фазу после разделения нагнетают и подвергают гидродинамической кавитации, после чего смешивают с исходной эмульсией, которую нагревают теплом удаляемых тяжелой и легкой фаз. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс разделения эмульсий и снизить энергетические затраты на его выполнение. 1 пр., 1 ил.

Способ разделения эмульсий, включающий подачу исходной эмульсии на разделение, нагнетание жидкости с последующей ее гидродинамической кавитацией, нагрев эмульсии смешением с циркулирующей жидкостью, подвергшейся кавитации, отделение тяжелой фазы от легкой, раздельное их удаление, отличающийся тем, что легкую фазу после разделения нагнетают, подвергают гидродинамической кавитации и смешивают с исходной эмульсией, исходную эмульсию нагревают теплом удаляемых тяжелой и легкой фаз, смешение легкой фазы и исходной эмульсии производят эжекцией.