Устройство для электрической обработки водонефтяной эмульсии Советский патент 1983 года по МПК B01D17/06 

о

ел

00 ел |

з:

Изобретение относится к устройствам для обработки нефти, нефтепродуктов и других неполярных жидкостей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, преимущественно на электрообессоливающих установках, для смешения нефти с промывочной водой.

Известно устройство для обессоливания водонефтяной эмульсии, в цилиндрическом корпусе которого расположен вращающийся стакан с окнами, размещенными против окон корпуса 1.

Процесс смешения в этом устройстве идет очень эффективно, однако из-за сложности конструкции и экспл атации оно не находит широкого применения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электрической обработки водонефтяной эмульсии, включающее цилиндрический корпус, в котором ус-, тановлен электрод в виде отрезка трубы и сопло для подачи эмульсии, расположенное со стороны одного из торцов электрода 2 .

Известное устройство характеризуется невысокой эффективностью.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет осуществления в одном устройстве нескольких последовательных .стадий диспергирования и коалесценции капель воды.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрической обработки водонефтяной эмульсии, включающем цилиндрический корпус, в котором установлен электрод в виде отрезка трубы и сопло для подачи эмульсии, расположенное со стороны одного из торцов электрода, расстояние между электродом и корпусом составляет более 1,5 расстояния между соплом и электродом, а внутренний диаметр электрода составляет менее 0,64 внутреннего диаметра корпуса. , I Целесообразно сопло разместить внутри электрода., а расстояние от среза сопла до торца электрода,со стороны которого оно установлено, выполнить равным 2-6 диаметров сопла.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез/ на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит вертикальный заземленный цилиндрический корпус 1 соосно которому размещен электрод 2 выполненный в виде полого открытого с торцов цилиндра (отрезка трубы ), значение диаметра которого составляет менее 0,64 диаметра корпуса.

Со стороны нижнего торца установлены сопла 3 для подачи исходной эмульсии, соединенные с трубопроводом 4. По оси последнего размещена форсунка 5 с подводящим трубопроводом 6. Ниже сопел 3 в корпусе врезаны штуцера 7 для вывода обработанной эмульсии.

Для удобства подвода нефти к устройству выполнено два таких штуцера Соосно каждому соплу 3 ра змещен смесительный патрубок 8, так что значение зазора между соплом и смесительным патрубком по крайней мере в 1,5 раза меньше значения зазора между электродом 2 и корпусом 1. Смесительные патрубки выполнены из металла и соединены с электродом при помощи радиальных ребер 9.

Следовательно, стенки смесительных патрубков находятся под Напряжением и являются внешним электродом по отношению к соплам 3, которые вхдят внутрь этих патрубков, так что расстояние от среза сопла до нижнего торца патрубков составляет от 2 до 6 значений диаметра сопла.

Электрод 2 установлен на опорные изоляторы 10, напряжение к нему подведено через токоведущий тросик 11 и проходной изолятор 12 от повышающего трансформатора 13.

Устройство работает следующим образом.

Исходную нефть подают по трубопроводу 4, а промывочную воду - по трубопроводу 6 через форсунку 5, где она распыляется в поток нефти. Водонефтяная эмульсия истекает через сопла 3 внутрь смесительных патрубков 8, затем проходит внутри электрода 2 и поступает в кольцевой зазор между электродом 2 и корпусом 1, где в электрическом поле происходит коалесценция капель воды,, после чего часть потока (не более 1/3 ) выходит из устройства через штуцера 7 и направляется на разделение в дегидратор, а другая часть подсасывается в смесительные патрубки 8, в зону разрежения за соплом, и вместе со свежей эмульсией проходит по циркуляционному контуру. -При прохождении эмульсии через зазрры между соплами 3 и патрубками 8 укрупнившиеся капли эмульсии дробятся в электрическом поле повышенной напряженности. Процесс дробления: и смешения циркулирующей эмульсии со свежей происходит и внутри смесительных патрубков 8.

Использование предложенного устройства позволяет существенно интенсифицировать процесс.

Подаваемая в устройство исходная нефть содержит мелкодисперсную высокоминерализованную пластовую

воду, обычно в количестве 0,1-0,5%. Через форсунку подают относительно пресную промывочную воду в количестве 2-3% от нефти. Задачей устройства является такая организация процесса в нем, чтобы капли пластовой воды скоалесцировали с каплями промывочной воды и чтобы на выходе из аппарата содержалось минимальное количество нескоалесцировавших капель пластовой воды, а также - из устройства выходили укрупнившие капли, которые легко осаждались бы в дегидраторе.

Предложенная конструкция обеспечивает чередование процессов диспергирования и коалесценции капель воды. Необходимо такое чередование из-за того, что за один проход через электрическое поле невозможна коалесценция всех капель пластовой воды.

Выполнение электрода полым и от крытым с торцов и размещение со стороны одного из торцов сопла для подачи исходной эмульсии, создающее инжекцию и циркуляцию эмульсии внутри устройства, обеспечивает получение положительного эффекта.

Высокие показ.атели процесса обессоливания нефти могут быть достиг|Нуты только при условии, что на выводе из смесительных патрубков размер капель промывочной воды близок к размеру капель- пластовой воды, т.е. внутри смесительных патрубков происходит диспергирование капель воды.

Диспергирование внутри смесительных патрубков неизбежно так как, напряженность электрического поля в зазоре между соплами 3 и патрубками 8 много выше, чем в зазоре между электродом 2 и корпусом 1 из-за меньшего значения зазоров между ними.

В предлагаемом устройстве это достигается тем, что значение зазор между соплом и электродом по крайне мере в 1,5 раза меньше значения зазора между электродом и корпусом, значение внутреннего диаметра электрода составляет менее 0,64 значения внутреннего диаметра корпуса,, сопло размещено внутри электрода,та что расстояние от среза сопла до того торца электрода, со стороны которого оно размещено, составляет от 2 до 6 значений диаметра сопла.

Такое выполнение устройства гарантирует диспергирование капель воды, укрупнившихся в кольцевом зазор между электродом и корпусом. Напряженность электрического поля в этом зазоре поддерживают в оптимальных для процесса коалесценции капель воды в нефти пределах 11-3 кВ/см). Время прохождения эмульсии через

этот зазор достаточно для завершения процесса коалесценции (1-3 с), и гидродинамический режим движения нефти в этом зазоре обеспечивает возможность сохранения укрупнившихся под действием сил электрического поля капель (значение числа Рейнольдса не превышает 10000 ). При соблюдении этих условий из кольцевого зазора выходит эмульсия с укрупнившимися

0 каплями врды. Часть этой эмульсии за счет инжектирования проходит через зазор между соплом и стенкой смесительного патрубка, где средняя напряженность электрического поля,

5 обратно пропорциональная расстоянию между электродами, по крайней мере в 1,5 раза больше, чем между корпусом и электродом.

Равновесный размер капель, кото- рые могут существовать в электри0ческом поле, обратно пропорционален квадрату напряженности поля, поэтому в проходящей через зазор между соплами 3 и трубами-электродами эмульсии неизбежно дробление капель воды

5 за c-ieT электрических сил. Для завершения процесса дробления необходимо несколько сотых долей секунды, а в аппарате промышленных размеров это время достигается при длине пути в

0 этом &азоре не менее двух диаметров сопла. Увеличение длины зазора выше 6 диаметров сопла приводит к возрастанию гидравлического сопротивления инжектируемого потока и уменьшению

5 коэффициента инжекции.

Диспергирование укрупнившихся капель происходит внутри смесительных патрубков 8 и вследствие гидродинамических сил из-за очень высокого

0 градиента скоростей, обусловленного тем, что отношение расходов эмульсии через сопло и смесительный патрубок 8 равно отношению их диаметров, а отношение скоростей - обратно квадрату диаметров. Из-за это5го градиента скоростей в радиальном направлении крупные капли разрываются потоком. ,

Указанное соотношение диаметров электрода 2 и корпуса обеспечивает

0 большую скорость внутри трубы-электрода 2, чем в зазоре между электродом и корпусом (без учета толщины стенки трубы 0,64- (1-0,64). С учетом этого, а также стеснения потока

5 в кольцевом зазоре стенками уровень турбулентности потока внутри электрода выше,чем в межэлектродном пространстве,а размер капель рогь,определяемый турбулентностью потока меньше.

0 Таким образом, предложенное устройство обеспечивает чередование процессов диспергирования и коалесценции капель вода и улучшение качества обессоливания и снижение пот5ребления пресной воды за счет этого.

Л-А

фиг. г

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОДОНЕФТЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ, включающее цилиндрический корпус , в котором установлен электрод в виде отрезка трубы и сопло для подачи эмульсии, расположенное со стороны одного из торцов электрода, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, расстояние между электродом и корпусом составляет более 1,5 расстояния между соплак и электродом, а внутренний диаметр электрода составляет менее 0,64 внутреннего диаметра корпуса. 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что сопло размещено внутри электрода, а расстояние от среза сопла до торца электрода, со стороны которого оно установлено, составляет 2-6 диаметров сопла. (Л