Аппарат для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии Советский патент 1987 года по МПК B01D17/04 

Изобретение относится к аппаратам для разделения водонефтяной эмульсии посредством ее нагрева и гравитационного отстоя и может применяться в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения водонефтяной эмульсии путем интенсификации процесса слияния и укрупнения капель воды.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат, общий вид.

Аппарат представляет собой горизонтальную цилиндрическую емкость 1, разделенную цилиндрическим кожухом 2 на нагревательную 3 и отстойную 4 камеры, В цилиндрическом кожухе 2 размещена жаровая труба 5.

Кожух 2 и наружная поверхность жаровой трубы 5 образуют кольцевой канал, который заполнен высокотемпературным теплоносителем. В кольцевом канале установлен трубчатый спиральный змеевик б, который соединен с одной стороны с патрубком 7 вывода нагретой эмульсии, а с другой - с патрубком 8 вывода частично обезвоженной нефти. В жаровой трубе 5 установлен еще один трубчатый спиральный змеевик 9, который соединен с одной стороны с патрубком 10, взаимосвязанным с циркуляционным насосом 11, а с другой - с патрубком 12 с цилиндрическим кожухом 2. Емкость аппарата снабжена дополнительно патрубками вывода газа 13, ввода эмульсии 14, вывода воды 15, циркуляции теплоносителя 10 и 16. Внутри емкости 1 установлен перфорированный распределитель 17 эмульсии, а на патрубке 8 вывода частично обезвоженной нефти - ujTynep 18 ввода деэмульгатора. Трубчатые спиральные змеевики 6 и 9 имеют оптимальное отношение шага к их диаметру, равное 3-5.

Аппарат работает Cv eдyющим образом.

Водонефтяная эмульсия поступает в отстойную камеру 4 через патрубок 14 ввода эмульсии и перфорированный трубчатый распределитель 17, заполняет емкость до уровня раздела фаз нефть-газ. Интенсивное омывание цилиндрического кожуха 2 струями, образованными распределителем 17 эмульсии, создает циркуляционное движение всей эмульсии в емкости 1 аппарата, при этом создаются благоприятные условия для теплопередачи от наружной поверхности цилиндрического кожуха 2, нагреваемого высокотемпературным теплоносителем, к водонефтяной эмульсии. Температура водонефтяной эмульсии повышается на 20-25°С, что приводит к более интенсивному отделению воды от водонефтяной эмульсии, за счет снижения вязкости и взаимодействия с химическим реагентом - деэмульгатором. Посредством гравитационного отстоя эмульсии в камере 4 остаточное содержание воды в ней снижается до 10-15% при первоначальном содержании 80-90%.

Отсепарированный от водонефтяной эмульсии попутный нефтяной газ отводится из камеры 4 через патрубок 13 в газовую магистраль и на горелку топочного устройства аппарата. Отделившаяся вода отводится из аппарата через патрубок 15, при этом раздел фаз вода-водонефтяная эмульсия поддерживается ниже распределителя 17 эмульсии. Водонефтяная эмульсия с остаточным содержанием воды 10-15% через

0 патрубок вывода частично обезвоженной нефти 8 поступает в спиральный трубчатый змеевик 6. При этом через штуцер 18 в поток эмульсии вводится нормативная доза химического реагента - деэмульгатора. Эмульсия противотоком высокотемпературному промежуточному теплоносителю по винтовому каналу змеевика, нагреваясь до необходимой температуры 40-70°С (в зависимости от стойкости эмульсии), движется к патрубку 7, откуда направляется в отстойник

0 для окончательного обезвоживания. Одновременно с процессом нагрева при движении эмульсии по винтовому каналу змеевика происходит интенсивное перемешивание и взаимодействие химического реагента - деэмульгатора с эмульсией. Повышение темпе5 ратуры эмульсии и взаимодействие с химическим реагентом вызывает снижение вязкости эмульсии и, как следствие этого, ослабление пленки, бронирующей оболочки глобул воды, находящихся в эмульсии. В процессе движения эмульсии по винтовому каналу спирального змеевика 6 происходит разрушение эмульсии-и укрупнение капель воды. Предварительное укрупнение глобул воды в спиральном змеевике 6 (играющем роль каплеобразователя) способствует более быстрому расслоению эмульсии в отстойной емкости.

Высокотемпературный промежуточный теплоноситель, циркулируя по замкнутому контуру: циркуляционный насос И, спиральный трубчатый змеевик 9, кольцевой канал,

0 оснащенный спиральным трубчатым змеевиком 6, и циркуляционный насос 11, предварительно нагревается в змеевике 9 от высокотемпературных продуктов сгорания топлива, затем, поступая в кольцевой канал, движется противотоком к нагреваемой эмуль5 сии по винтовому каналу, образованному трубчатым спиральным змеевиком 6, где, одновременно нагреваясь от стенки жаровой трубы 5, отдает свое тепло водонефтяной эмульсии, протекающей в змеев ике 6, и эмульсии, омывающей кожух 2 с наружной стороны.

Трубчатый спиральный змеевик 6, омываемый в кольцевом канале высокотемпературным промежуточным теплоносителем, одновременно выполняет ряд функций по ин5 тенсификации процессов теплообмена, разрушения эмульсии, укрупнения капель воды и окончательного разделения водонефтяной эмульсии.

0

0

При ламинарном течении нагреваемой вязкой среды по каналу трубчатого спирального змеевика достигается относительный прирост теплоотдачи по сравнению с цилиндрическим прямолинейным каналом до трех раз. Интенсификация конвективного теплообмена (теплоноситель-стенка-нагреваемая среда) в винтовых каналах достигается при ламинарном течении за счет влияния центробежной силы на разрушение пограничного слоя поверхности теплообмена.

Винтовое течение водонефтяной эмульсии вызывает ее перемешивание, что способствует взаимодействию с химическим реагентом - деэмульгатором и в совокупности с нагревом приводит к разрушению эмульсии и укрупнению капель.

Экспериментальные исследования показали, что значительное прирашение коэффициента теплоотдачи при соответствуюш,ем росте гидравлического сопротивления наблюдается при соотношении шага трубчатых спиральных змеевиков к диаметру их труб, равном 3-5.

Спиральная навивка змеевика с оптимальным шагом между витками позволяет организовать винтовое течение высокотемпературного промежуточного теплоносителя в кольцевом канале, что увеличивает теплоотдачу от стенки жаровой трубы топки к теплоносителю и тем самым к нагреваемой эмульсии, протекающей в змеевике 6, и эмульсии, обтекающей кожух 2. Интенсификация теплообмена достигается за счет разрушения пограничного слоя на поверхностях теплообмена за счет влияния центробежной силы. Трубчатый спиральный змеевик 9, установленный в жаровой трубе, омывается продуктами сгорания топлива, выполняет функцию дополнительной развитой поверхности теплообмена, одновременно интенсифицирует теплообмен приданием потоку продуктов сгорания винтового движения и возбуждением циркуляции внутри потока за счет инжектирования.

Суммарный экономический эффскг, получаемый в результате использования предлагаемого аппарата для разделения и ii;i- грева водонефтяной эмульсии, возникает за счет более высокой эффективности разрушения эмульсии и укрупнения каисль полы что значительно снизит объем отстойной части аппаратов, снизит их мате иалоем- кость, время нахождения эмульсии в аппарате; низкого расхода химического реагента - деэмульгатора за счет уменьн емия количества водонефтяной эмульсии, нагреваемой в змеевиковом тракте и коррекции по ее вязкости; повышения качества обрабатываемой нефти, что позволит сдавать нефть только по 1-й группе качества.

0

5

0

5

Формула изобретения

1.Аппарат для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии, включаюнщй емкость, жаровую трубу, размещенную в цилиндрическом кожухе, заполненном теплоносителем, патрубки ввода эмульсии и вывода частично обезвоженной нефти и воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения водонефтяной эмульсии путем интенсификации процесса слияния и укрупнения капель воды, аппарат снабжен трубчатым спиральным змеевиком, соединенным с патрубком вывода частично обезвоженной нефти и размещенным в кожухе, циркуляционным насосом, и установленным в жаровой трубе трубчатым спиральным змеевиком, один конец которого соединен с циркуляционным насосом, а другой - с кожухом.

2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что патрубок вывода нефти снабжен Н1ту- цером ввода деэмульгатора.

3.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что отношение шага трубчатых спиральных змеевиков к диаметру их труб соетав.пяет 3-5.

Изобретение относится к аппаратам для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии и повышает эффективность разделения за счет интенсификации процесса слияния и укрупнения капель воды. Водо- нефтяная эмульсия поступает в отстойную камеру 4 и, омывая цилиндрический кожух 2 и нагреваясь, заполняет емкость 1 до уровня раздела фаз нефть-газ. Попутный нефтяной газ отводится через патрубок 13, а отделившаяся вода - через патрубок 15. Затем водонефтяная эмульсия, в поток которой через штуцер 18 вводят химический реагент - деэмульгатор, поступает в спиральный трубчатый змеевик 6, где при нагревании происходят разрушение эмульсии и укрупнение капель воды, и далее через патрубок 7 направляется в отстойник. Высокотемпературный теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру: насос 11, спиральный трубчатый змеевик 9, кольцевой канал со спиральным трубчатым змеевиком 6, насос 11. 2 3. п. ф-лы, 1 ил. 12 5 г 1 Шрета эмульсия 5ысокоо5бодиеиная эмульсия 13 со N 41 СП 11 Теплоноситель