Способ разделения водонефтяных эмульсий Российский патент 2024 года по МПК B01D17/06 C10G33/02 

Изобретение относится к способам подготовки нефти для обезвоживания нефтяных эмульсий и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ обезвоживания и обессоливания нефти (патент РФ №2694550 (МПК C10G 32/00 (2006.01), C10G 33/02 (2006.01), B01D 17/06 (2006.01)), включающий подачу водонефтяной эмульсии в электродегидратор, обработку эмульсии электрическом полем в зоне расположения электродов электродегидратора, при этом предварительно обработке водонефтяной эмульсии электрическим полем производят ее облучение наносекундными электромагнитными импульсами, при этом мощность одного импульса составляет от 1 до менее 2 МВт.

Недостатками этого способа являются высокие удельные энергозатраты на процесс обработки наносекундными электромагнитными импульсами.

Известен способ обезвоживания углеводородных жидкостей (патент РФ №2174857 (МПК A01F 25/08 (1995.01), F26B 3/34 (1995.01)), в котором углеводородную жидкость обрабатывают однополярными электрическими импульсами, при этом используют импульсы максимальной напряженности 40-80 кВ/см.

Недостатком представленного способа является использование электрического поля с большой напряженностью, что требует наличие специализированного оборудования и высоких энергозатрат.

Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому способу является способ обезвоживания нефти (патент РФ №2093243 (МПК B01D 17/06 (1995.01)), в котором используют обработку в переменном электрическом поле, создаваемом с использованием электрода, покрытого изолирующим материалом, при этом в качестве изолирующего материала используют сегнетоэлектрик и процесс проводят в электрическом поле звуковой частоты, имеющем напряженность выше, чем напряженность, соответствующая максимальной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика, и при температуре меньше, чем температура Кюри сегнетоэлектрика.

Основным недостатком указанного способа является длительность проведения процесса и его периодичность, которые в совокупности снижают эффективность разделения эмульсии и снижают производительность процесса.

Изобретение направлено на разработку высокопроизводительного способа разделения нефтяных эмульсий с применением электрофизической обработки.

Технический результат - интенсификация процесса разделения эмульсий путем сокращения его продолжительности и снижение остаточного содержания воды.

Указанный технический результат достигается использованием способа разделения водонефтяных эмульсий, включающего подачу водонефтяной эмульсии между анодным и катодным узлами, обработку эмульсии электрическим полем в зоне расположения анодного и катодного узлов, при этом обработку водонефтяной эмульсии проводят дрейфующими электронами термоэлектронной эмиссии в силовом электрическом поле с напряженностью 4⋅10⁵-6⋅10⁵ В/м.

Использование дрейфующих электронов термоэлектронной эмиссии в силовом электрическом поле в межэлектродном пространстве по направлению к аноду создают давление электрогидродинамического потока на поверхность нефтяной эмульсии.

В результате происходит поверхностное накопление электронов в зоне углубления на верхней поверхности водонефтяной эмульсий. Деформируемая верхняя поверхность эмульсии, испытывает резкое изменение напряженности электрического поля в этой области.

Такое накопление электронов на поверхности эмульсии приводит к возникновению отрицательного потенциала, которое, в свою очередь, способствует созданию разности потенциалов между верхним слоем и основанием жидкой эмульсии. Внутри эмульсии происходит перенос массы электролита совместно с макроскопическим движением жидкости. Результатом макроскопического движения жидкости является, процесс конденсации с последующим объединением в крупные капли. Крупные капли раствора осаждаются вниз под действием сил тяжести.

Реализация непрерывной подачи материала сверху вниз плотным слоем между анодным и катодным узлами позволяет обеспечить высокую производительность процесса.

В совокупности за счет дрейфующих электронов термоэлектронной эмиссии в силовом электрическом поле и образования капель воды от конденсации происходит интенсификация разделения нефтяных эмульсий, в то же время обеспечивается снижение остаточного содержания воды.

Экспериментально установлено, что при величине напряженности электрического поля менее 4⋅10⁵ В/м, силы электрического поля является недостаточной для дрейфа электронов. При значениях напряженности электрического поля более 6⋅10⁵ В/м возникает самостоятельный газовый разряд.

Сущность предлагаемого способа поясняется графическим материалом, на котором изображено:

На фиг. 1 - схема разделения водонефтяных эмульсий: 1 - канал для движения нефтяной эмульсии, 2 - поток нефтяной эмульсии, 3 - термокатод, 4 - анод; 5 - источник высокого напряжения.

Способ разделения водонефтяных эмульсий осуществляется следующим образом.

В рабочей камере по предлагаемому способу обрабатывали водонефтяную эмульсию с содержанием воды 40%. Объем обрабатываемой пробы составлял 200 мл. Процесс обработки эмульсии осуществлялся без нагрева при комнатной температуре. Между анодным и катодным узлами осуществляют подачу водонефтяной эмульсии (40% водонефтяной эмульсии), где проводят обработку дрейфующими электронами термоэлектронной эмиссии в силовом электрическом поле с напряженностью 4⋅10⁵-6⋅10⁵ В/м. После обработки в электрическом поле эмульсия отстаивалась в течение 1 часа. Далее происходила оценка содержания воды в эмульсии.

Из таблицы видно, что уменьшение напряженности электрического поля ниже 4 ⋅ 10⁵ В/м приводит к отсутствию эффекта обработки.

Таким образом, предложенный способ, как следует из таблицы, позволяет снизить содержание воды в нефтяной эмульсии после обработки по сравнению с прототипом.

Обработка дрейфующими электронами термоэлектронной эмиссии в силовом электрическом поле с напряженностью 4⋅10⁵-6⋅10⁵ В/м позволяет достичь повышения эффективности процесса и достигнуть максимальной глубины обезвоживания.

№ Наименование E, кВ/см Исходное содержание воды в эмульсии, % Содержание воды после обработки, % 1 Предлагаемый способ 3 40 35 2 Предлагаемый способ 4 40 2 3 Предлагаемый способ 6 40 1 4 Предлагаемый способ 7 40 - 5 Известный способ 2,15 40 4

Проведенные патентно-информационные исследования показали, что заявляемый способ неизвестен из доступных источников информации. Таким образом, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям патентоспособности изобретения.

Изобретение относится к способам подготовки нефти для обезвоживания нефтяных эмульсий и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Способ разделения водонефтяных эмульсий включает подачу водонефтяной эмульсии между анодным и катодным узлами, обработку эмульсии электрическим полем в зоне расположения анодного и катодного узлов, при этом обработку водонефтяной эмульсии проводят дрейфующими электронами термоэлектронной эмиссии в силовом электрическом поле с напряженностью 4⋅10⁵-6⋅10⁵ В/м. Технический результат: интенсификация процесса разделения эмульсий путем сокращения его продолжительности и снижение остаточного содержания воды. 1 ил.

Способ разделения водонефтяных эмульсий, включающий подачу водонефтяной эмульсии между анодным и катодным узлами, обработку эмульсии электрическим полем в зоне расположения анодного и катодного узлов, отличающийся тем, что обработку водонефтяной эмульсии проводят дрейфующими электронами термоэлектронной эмиссии в силовом электрическом поле с напряженностью 4⋅10⁵-6⋅10⁵ В/м.