КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 2022 года по МПК B01F23/43 

Изобретение относится к комплексам для приготовления водонефтяных и водомазутных эмульсий и может быть использовано в нефтяной и другой промышленности, по утилизации аварийных разливов нефти и мазута, в частности.

Известно устройство для получения водомазутной эмульсии путем механического смешивания мазута, воды и эмульгатора (пат. РФ №61709, 2006 г., автор Кулешов С.А., Узбеков Ф.М., Бурбо Д.В.), содержащая запорную и регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы, и при этом содержит насосы консольные в количестве не менее двух, не менее одного насоса-диспергатора, предварительный смеситель, ка-витационный модуль, не менее одного коллектора, причем кавитационный модуль представляет собой камеру со встроенным в нее соплом и трубкой-каналом и предназначен для активного механического перемешивания трехкомпонентной смеси: воды, мазута и эмульгатора.

Однако известное устройство для приготовления эмульсий имеет ряд недостатков, а именно: подающий мазут на смешение в предварительный смеситель консольный насос находится не на магистрали подачи мазута, а за предварительным смесителем. При подаче смеси воды и эмульгатора в предварительный смеситель, консольный насос, установленный за предварительным смесителем будет захватывать смесь воды и эмульгатора, как наименее вязкие составляющие, а мазут в силу своей высокой вязкости не будет участвовать в получении водомазутной эмульсии. Помимо этого, прокачать мазут из мазутопровода через предварительный смеситель достаточно проблематично из-за разных плотностей и текучести смеси воды с эмульгатором и мазута. Кроме того, согласно схеме, коллекторы не имеют функционального назначения и используются, согласно заявленному устройству, лишь для транзита смеси, сброса дренажа и измерения давления.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и принятый авторами за прототип является устройство для приготовления эмульсий (пат. РФ №2241529, 2004 г., авторы Катин В.Д., Вольхин И.В.), содержащее насос с гибким отсасывающим шлангом, обогреваемый бак для приготовления эмульсии, снабженный трубопроводами подачи и циркуляции эмульгированного топлива и реле уровней, при этом оно снабжено эмульгаторами, установленными на нагнетательной стороне насоса и соединенными напорным трубопроводом с баком для приготовления эмульсии, обогреваемой дозирующей емкостью, расположенной перед баком для приготовления эмульсии и соединенной с нагнетательным и всасывающим трубопроводами и термореле, установленными на баке для приготовления эмульсии и дозирующей емкости, при этом бак для приготовления эмульсии оборудован паровой рубашкой, механической мешалкой и соединен с насосом с помощью всасывающего трубопровода, а реле уровней установлены на баке для приготовления эмульсии и дозирующей емкости.

Однако известное устройство также имеет ряд недостатков, а именно: грубая дисперсность получаемой водомазутной эмульсии, а также отсутствие возможности регулирования содержания воды в получаемой водомазутной эмульсии.

Задачей изобретения является улучшение качества приготовляемой эмульсии, а также расширение области применения комплекса, позволяющее приготавливать водонефтяные и водомазутные эмульсии из аварийных разливов нефти и мазута, собранных, как на суше, так и на воде.

Технический результат достигается тем, что комплекс для приготовления эмульсий, содержит приемную емкость оборудованную центрифугой, причем емкость снабжена трубопроводом для подачи воды и деэмульгатора, емкость диспергирорования оборудованную механической мешалкой с двигателем, диспергатором и паровой рубашкой, емкость гомогенизации оборудованную эмульгатором-гомогенизатором и кавитатором с манометром, дозирующую емкость, снабженную реле уровня, влагомером, реле однородности потока эмульсии, реле плотности потока эмульсии (пикнометр), предохранительно-сбросной клапана, причем приемная емкость, емкость диспергирования, емкость гомогенизации, дозирующая емкость соединены между собой трубопроводом с установленными на нем запорными арматурами и нагнетательными насосами, также на трубопроводе перед приемной емкостью установлен фильтр грубой очистки, после приемной емкость фильтр тонкой очистки.

Расширение области применения комплекса для приготовления эмульсий достигается тем, что дополнительно установленный отстойник позволяет загружать как нефть или мазут загрязненные землей и поверхностным сором, так и грунт абсорбировавший нефть или мазут. Добавление воды позволяет получить механическую смесь из нефти или мазута со взвешенными веществами и водой, тем самым позволяя использовать полученную механическую смесь для последующего приготовления эмульсий из аварийных разливов. Сбор нефти или мазута осуществляется с поверхности воды в отстойнике с помощью насоса с гибким шлангом. Установка фильтров грубой очистки позволяет задержать крупные дисперсные частицы, а фильтры тонкой очистки позволяет задерживать частицы размером до 100 нм. Нагнетательные насосы позволяют равномерно продвигать водонефтяную или водомазутную эмульсию по трубопроводам. Влагомер, установленный в приемной емкости, позволяет регулировать уровень обводненности водонефтяной или водомазутной эмульсии. Центрифуга позволяет обезвоживать эмульсии, а также осаждать соль, в случае сбора аварийных разливов в морской или океанической воде. По трубопроводу в приемную емкость поступает вода и деэмульгатор, которые позволяют с лучшей степенью очистки отделить эмульсию от соли в центрифуге. Также вода добавляется в случае поступления обезвоженной нефти. Диспергатор позволяет измельчить крупные включения нефти или мазута, реле однородности потока эмульсии позволяет регулировать перекачивание эмульсии через диспергатор, до достижения требуемой степени однородности частиц. Эмульгатор-гомогенизатор позволяет достичь устойчивой однородной эмульсии. Реле плотности потока, установленное в емкости гомогенизации, позволяет по объему регулировать однородность полученной эмульсии, многократно пропуская эмульсию через эмульгатор-гомогенизатор. В кавитаторе с манометром происходит акустическая кавитация, где образуются микроударные волны, кумулятивные струйки и микропотоки жидкостей, что обеспечивает более полное измельчение частиц нефти или мазута, повышая при этом однородность полученной эмульсии, манометр позволяет отслеживать нагнетаемое давление.

Таким образом, совокупность предложенных признаков позволяет достичь заявленного технического результата.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства для приготовления эмульсий.

Устройство для приготовления эмульсий содержит (фиг. 1) гибкий шланг 1, запорные арматуры 2-28 (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28), насос с гибким шлангом 29, отстойник 30, фильтр грубой очистки 31, фильтр тонкой очистки 32, нагнетательные насосы 33-44 (33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44), реле уровня 45, влагомер 46, предохранительно-сбросной клапан 47, приемную емкость 48, центрифугу 49, емкость диспергирования 50, термореле 51, диспергатор 52, двигатель 53, механическую мешалку 54, реле однородности потока эмульсии 55, емкость гомогенизации 56, реле плотности потока эмульсии (пикнометр) 57, эмульгатор-гомогенизатор 58, кавитатор с манометром 59, движущаяся ферма 60, паровая рубашка 61, дозирующая емкость 62.

Устройство для приготовления эмульсий работает следующим образом.

В первом случае, при работе с аварийными разливами нефти или мазута собранных с поверхности земли или с выемкой загрязненного грунта аварийными разливами нефти или мазута, аварийные разливы поступают в отстойник 30, отстойник заполняется не более чем на 50% от его верхнего уровня, после чего открывается запорная арматура 28, по которой поступает вода в отстойник 30. Отстойник 30 заполняется водой до уровня не более 80%, уровень воды регулируется реле уровня 45, после чего запускается движущаяся ферма 60, аварийные разливы перемешиваются с водой, грунт оседает на дно остойника 30, а мазут или нефть остается на поверхности воды, где с помощью насоса с гибким шлангом 29 происходит забор водонефтяной или водомазутной смеси, после чего открывается запорная арматура 2 и с помощью нагнетательного насоса 33 смесь продвигается по трубопроводу и проходит через фильтр грубой очистки 31, после чего попадает в приемную емкость 48, которая заполняется до уровня не более 80%, уровень заполнения контролируется реле уровня 45, после чего запорная арматура 2 закрывается. Открывается запорная арматура 4 и с помощью нагнетательного насоса 34 смесь поступает в центрифугу 49, где происходит обезвоживание и обессоливание смеси, после чего открывается запорная арматура 5 и смесь попадает обратно в приемную емкость 48, где с помощью влагомера 46 контролируется уровень влаги в смеси, в случае нефти обводненность доводится до уровня менее 3%, в случае мазута в диапазоне 8-12%), многократно перекачивая смесь через центрифугу 49. В случае недостатка воды в смеси, открывается запорная арматура 9, через которую поступает вода. После достижения требуемых показателей обводненности смеси, открывается запорная арматура 3 и с помощью нагнетательного насоса 35 смесь проходит через фильтр тонкой очистки, затем открывается запорная арматура 10 и смесь поступает в емкость диспергирования 50, где заполняется до уровня не более 80%, который регулируется реле уровня 45. После чего закрывается запорная арматура 10, затем пар поступает в паровую рубашку 61 и тем самым происходит подогрев смеси, контроль температуры происходит с помощью термореле 51, запускается двигатель 53 и приводит в движение механическую мешалку 54, затем открывается запорная арматура 12, с помощью нагнетательного насоса 36 смесь поступает в диспергатор 52, после чего открывается запорная арматура 13 и смесь попадает обратно в емкость диспергирования 50. Реле однородности потока эмульсии 55 контролирует однородность диспергированной эмульсии и отправляет эмульсию обратно, в случае необходимости, в диспергатор до достижения оптимальных значений однородности. После чего открывается запорные арматуры 11 и 16, с помощью нагнетательного насоса 37 диспергированная эмульсия поступает в емкость гомогенизации 56, которая заполняется не более, чем на 80%, контроль производится реле уровня 45, затем открывается запорная арматура 18 и с помощью нагнетательного насоса 38 диспергированная эмульсия поступает в эмульгатор-гомогенизатор 58, после чего проходит через кавитатор с манометром 59, затем открывается запорная арматура 19 и полученная эмульсия попадает обратно в емкость гомогенизации 56. Реле плотности потока эмульсии (пикнометр) 57 контролирует плотность получаемой эмульсии и в случае необходимости отправляет повторно на обработку в эмугальгатор-гомогенизатор 58 и кавитатор с манометром 59. После чего открываются запорные арматуры 20 и 21, с помощью нагнетательного насоса 39 полученная эмульсия поступает в дозирующую емкость 62, заполняя ее не более, чем на 80%), контроль производится реле уровня 45. В дозирующей емкости 62 происходит контроль параметров полученной эмульсии влагомером 46, реле однородности потока эмульсии 55, реле плотности потока эмульсии (пикнометр) 57.

В случае отклонения параметров по обводненности полученной эмульсии открываются запорные арматуры 24 и 7, с помощью нагнетательного насоса 41 полученная эмульсия поступает в приемную емкость, где повторяется цикл приведения параметра обводненности в требуемый диапазон значений. После чего открываются запорные арматуры 6 и 25, с помощью нагнетательного насоса 42 полученная эмульсия возвращается в дозирующую емкость 62.

В случае отклонения параметров по однородности полученной эмульсии, открываются запорные арматуры 26 и 15, с помощью нагнетательного насоса 43 полученная эмульсия поступает в емкость диспергирования 50, где повторяется цикл приведения параметра однородности эмульсии в требуемый диапазон значений. После чего открываются запорные арматуры 14 и 27, с помощью нагнетательного насоса 44 полученная эмульсия возвращается в дозирующую емкость 62.

Для предотвращения аварийных ситуаций, в случае неисправности реле или другого оборудования, емкости оборудованы предохранительно-сбросными клапанами 47, через которые излишек смеси покидает емкости без ущерба устройству.

В случае отклонения параметров по плотности эмульсии, открываются запорные арматуры 22 и 17, с помощью нагнетательного насоса 40 поступает в емкость гомогенизации 56, где повторяется цикл приведения параметра плотности в требуемый диапазон значений. После чего открываются запорные арматуры 20 и 21, с помощью нагнетательного насоса 39 полученная эмульсия возвращается в дозирующую емкость 62.

После того, как все параметры, контролируемые реле, достигли требуемых значений, открывается запорная арматура 23 и полученная эмульсия может использоваться для последующего ее сжигания.

Во втором случае, при работе с аварийными разливами нефти или мазута собранных с поверхности рек, озер, морей или океанов, собранные аварийные разливы поступают по гибкому шлангу 1, открывается запорная арматура 2, с помощью нагнетательного насоса 33 аварийные разливы проходят через фильтр грубой очистки 31 и затем поступают в приемную емкость 48, которая заполняется на уровень не более 30-50%, который контролируется реле уровня 45. Далее, открывается запорная арматура 9, через которую поступает вода и открывается запорная арматура 8, через которую поступает деэмульгатор для разделения аварийных разливов от возможного содержания соли. После чего цикл приготовления эмульсии идентичен первому случаю.

Изобретение предназначено для приготовления водонефтяных и водомазутных эмульсий и может быть использовано в нефтяной и другой промышленности, для утилизации аварийных разливов нефти и мазута, в частности. Комплекс для приготовления эмульсий имеет насос с гибким отсасывающим шлангом, запорные арматуры, предохранительно-сбросные клапаны, обогреваемый бак для приготовления эмульсии, также снабжен паровой рубашкой, трубопроводами подачи и циркуляции эмульгированного топлива, реле уровня, дозирующую емкость, термореле, механическую мешалку, при этом дополнительно содержит отстойник с движущейся фермой, емкость диспергирования, которая установлена после приемной емкости, а после емкости диспергирования установлена емкость гомогенизации, также содержит влагомер, установленный в приемной и дозирующей емкости, приемная емкость дополнительно снабжена центрифугой, а емкость диспергирования содержит диспергатор, также комплекс для приготовления эмульсий содержит фильтр грубой очистки, установленный после приемной емкости, и фильтр тонкой очистки, установленный перед емкостью диспергирования, на контуре трубопровода установлены нагнетательные насосы, на емкости гомогенизации установлены реле однородности потока эмульсии - пикнометр и кавитатор с манометром, также дозирующая емкость содержит реле плотности потока эмульсии - пикнометр и реле однородности потока эмульсии. Техническим результатом изобретения является высокое качество приготовляемой эмульсии, а также расширение области применения комплекса, позволяющее приготавливать водонефтяные и водомазутные эмульсии из аварийных разливов нефти и мазута, собранных как на суше, так и на воде. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Комплекс для приготовления эмульсий, включающий: отстойник с движущейся фермой, насос с гибким отсасывающим шлангом, гибкий шланг, приемную емкость, оборудованную центрифугой, причем емкость снабжена трубопроводом для подачи воды и деэмульгатора, емкость диспергирования, оборудованную механической мешалкой с двигателем, диспергатором и паровой рубашкой, емкость гомогенизации, оборудованную эмульгатором-гомогенизатором и кавитатором с манометром, дозирующую емкость, снабженную реле уровня, влагомером, реле однородности потока эмульсии, реле плотности потока эмульсии - пикнометр, предохранительно-сбросной клапан, причем приемная емкость, емкость диспергирования, емкость гомогенизации, дозирующая емкость соединены между собой трубопроводом с установленными на нем запорными арматурами и нагнетательными насосами, также на трубопроводе перед приемной емкостью установлен фильтр грубой очистки, после приемной емкости - фильтр тонкой очистки.

2. Комплекс по п.1, характеризующийся тем, что приемная емкость, емкость диспергирования, емкость гомогенизации, а также отстойник оборудованы реле уровня.

3. Комплекс по п.1, характеризующийся тем, что емкость диспергирования оборудована термореле и реле однородности потока эмульсии.

4. Комплекс по п.1, характеризующийся тем, что емкость гомогенизации оборудована реле плотности потока эмульсии - пикнометром.

5. Комплекс по п.1, характеризующийся тем, что приемная емкость, емкость диспергирования, емкость гомогенизации оборудованы предохранительно-сбросными клапанами.