Устройство для автоматического регулирования дренирования воды из резервуара системы подготовки нефти Советский патент 1990 года по МПК C10G33/00 G05D27/00 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования процесса дренирования воды из резервуаров системы подготовки нефти и может быть использовано при автоматизации ре- зервуарных парков подготовки нефти.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

На фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство; на фиг.2 - графи ки зависимости распределения температур Т по высоте резервуара Н.

Устройство содержит (фиг.1) резервуар 1, в который поступает водонефтя ная смесь с содержанием воды 20-70%. В резервуаре 1 происходит расслояние смеси по плотности и образование слоев нефти 2, воды 3, межфазного слоя 4 водонефтяной эмульсии. Отбор готовой (обезвоженной) нефти из ре- зервуара 1 осуществляется в нефтяной коллектор 5, а дренирование отстоявшейся воды - через трубопровод 6 сброса воды. Посредством трубопровода 7 подачи жидкости из резервуара с заданного уровня межфазного слоя резервуар 1 через задвижки 8 и 9 сообщается с выносными сосудами 10 и 11. Выносные сосуды Ю и 11 также подключены к трубопроводу 6 сброса воды и через задвижки 12 и 13 посредством трубопровода 14 анализа состава содержимого сосудов сообщаются с анализатором 15 состава жидкости. Выход анализатора 15 состава жидкости под- к регулятору 16 задвижки 17 сброса воды, которая установлена на трубопроводе 6 сброса воды. Блок 18 температурных датчиков связан с внеш

5

0

5 0 5

0

5

ней поверхностью резервуара 1 в точках, распределенных по его высоте в области раздела фаз нефть-вода, симметрично относительно центра заданного положения межфазного слоя 4, на равных, больших половины его ширины отрезках. Выходы блока 18 температурных датчиков, соответствующие точкам регистрации температур в верхней и нижней части межфазного слоя 4, соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров 19 и 20. Выходы сумматоров 19 и 20 подключены к блоку 21 вычитания, соединенному с блоком 22 переключения, один из выходов которого подключен к входам первой пары задвижек 8 и 12 переключения, а другой - к аналогичным входам второй пары задвижек 9 и 13 переключения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии задвижки 8 и 12 открыты, а 9 и 13 закрыты. По трубопроводу 7 подачи жидкости из резервуара с заданного уровня межфазного слоя, водонефтяная смесь непрерывно поступает из резервуара 1 в выносной сосуд 10 и сливается в трубопровод 6 сброса воды. Состав жидкости в выносном сосуде 10 непрерывно контролируется анализатором 15 состава жидкости, в котором, например, регистрируются изменения в содержании газа (кислорода, азота) в воздухе, подаваемом в газовое пространство сосуда 10 и выходящем из него по трубопроводу 14 анализа состава содержимого сосудов. Изменения в содержании

газа происходят в результате воздуха парами поступающей в выносной сосуд 10 эмульгированной нефти, Е зависимости от ее концентращш. При попадании нефти в выносной сосуд 10, вьфабатываемое анализатором 15 состава управлягацее воздействие на регулятор 16 задвижки 17 сброса воды, вызывает снижение и полное прекращение дренирования воды из резервуара 1. При этом за счет притока водонефтяной смеси в резервуар 1 попадание нефти в выносной сосуд прекращается. Анализатор 15 состава регистрирует пример- jj ное равенство концентрации газа на входе в пространство выносного сосуда 10 и на выходе из него. Воздействие на задвижку 17 обеспечивает увеличение расхода воды из резервуара 1 до 20 тех пор, пока вновь не произойдет попадание в выносной сосуд 10 частиц эмульгированной в воде нефти.

Посредством блока 18 теьшературных

16134806

насьш;ения стик. Слой воды, обладая значительной теплопроводностью, плотностью, теплоемкостью и на порядок меньшей вязкостью по сравнению с нефтью характеризуется большей интенсивностью протекающего в нем конвективного теплообмена, поэтому контактирующая с ним часть боковой поверхности резервуара Q менее подвержена влиянию окружающей среды. В результате по профилю резервуара Н (фиг.2) между слоями нефти и воды существует тепловой контраст (Тц-Тв), а распределение температур в районе межфазной области носит монотонно изменяющийся переходный характер. Поэтому вычисленные посредством сумматоров 19 и 20 (фиг.1) значеп

НИН

5 (Т„-Т;) - на отрезке

i

вьппе

центра заданного положения межфазного

п слоя, 5,2 (Tg-T;) - на отрезке ниже

1-

центра заданного положения межфазного

п

НИН

5 (Т„-Т;) - на отрезке

i

вьппе

центра заданного положения межфазного

п слоя, 5,2 (Tg-T;) - на отрезке ниже

1-

центра заданного положения межфазного

Изобретение относится к технике регулирования дренирования воды из резервуаров системы подготовки нефти, может быть использовано при автоматизации резервуарных парков подготовки нефти и позволяет повысить точность регулирования. Устройство для автоматического регулирования дренирования воды из резервуара системы подготовки нефти содержит выносной сосуд 10, соединенный с трубопроводом 6 сброса воды, трубопровод 14 анализа состава сосуда 10, подключенный к анализатору 15 состава жидкости, выход которого соединен с регулятором 16 задвижки 17 сброса воды, трубопровод 7 подачи жидкости из резервуара 1, блок 18 температурных датчиков, два сумматора 19 и 20, блок вычитания 21 и переключения 22, дополнительный выносной сосуд 11 и две пары задвижек 8, 12 и 9, 13. При этом блок 18 температурных датчиков соединен с внешней поверхностью резервуара в точках, распределенных по его высоте определенным образом, выходы блока 18 температурных датчиков соответствующим образом соединены с сумматорами 19, 20, выходы которых подключены к блоку 21 вычитания, соединенному с блоком 22 переключения, своими выходами подключенному к задвижкам 8, 12 и 9, 13. Дополнительный выносной сосуд 11 подсоединен к трубопроводу 6 сброса воды, а каждый из выносных сосудов 10 и 11 через соответствующую пару задвижек 8, 12 и 9, 13 подключен к трубопроводу 7 подачи жидкости и к трубопроводу 14 анализа состава. 1 ил.

датчиков осуществляется фиксация тем- 25 слоя равны между собой, если точность

ператур по высоте внешней поверхности резервуара 1 в области раздела нефть- вода на участке, большем ширины межфазного слоя. Блок 18 температурных датчиков представляет собой, например, набор термочувствительных элементов, установленных с обеспечением надежного теплового контакта вдоль профиля резервуара, либо инфракрасный приемник, снабженный элементами, обеспечивакщими сканирование регистрируемой области. Выходы датчиков блока 18, соответствующие точкам регистрации температур вверх от центра заданного положения межфазного слоя 4 подключены к одному из входов сумматора 19, а выход блока 18 регистрации температур, соответствукщий крайней верхней точке регистрации температур - к другому входу сумматора 19. дс добавке концентрации, вызванной засоАналогичным образом подключены к входам сумматора 20 выходы датчиков блока 18, соответствующие точкам регистрации температур вниз от центра , - к одному из входов, а крайняя нижняя точка к другому.

Характер распределения теьшератур на внешней стенке резервуара 1 определяется процессами теплообмена пристенных слоев жидкостей (нефти, межфазного слоя, воды) с окружающей средой. Интенсивность теплообмена неодинакова для различных слоев в силу разности их теплофизических характери50

55

рением сосуда. Эта величина нарастает в процессе регулирования.

Возникающее при этом смещение вверх межфазного слоя относительно заданного уровня вызывает перераспределение температур (кривая Н2(Т), при котором участок монотонного изменения температур занимает положение UHj, сигнал S, на выходе сумматора 19 (фиг.1) становится больше сигнала S. (фиг.2) на выходе сумматора 20. Разность () находится в блоке 21. При 5,, (где Up - число, задаваемое пользователем в зависярегулирования высока и межфазный слой поддерживается в практически неизмен- Ном положении по высоте резервуара. В этом случае кривая распределения

0 температур в точках их фиксации блока 18 по высоте резервуара 1 1смеет вид Н,(Т) (фиг.2) и положение участка монотонного изменения температур й.Н неизменно относительно уровня отбора жидкости в выносной сосуд.

Частицы нефти, обладающие значительной вязкостью, попадая в ходе рет улирования в выносной сосуд, не полностью сливаются в трубопровод

л сброса воды, загрязняют полость выносного сосуда и налипают на его стенки. При этом клапан дренажного трубопровода дополнительно подзакры- вается на величину, пропорциональную

5

0

5

рением сосуда. Эта величина нарастает в процессе регулирования.

Возникающее при этом смещение вверх межфазного слоя относительно заданного уровня вызывает перераспределение температур (кривая Н2(Т), при котором участок монотонного изменения температур занимает положение UHj, сигнал S, на выходе сумматора 19 (фиг.1) становится больше сигнала S. (фиг.2) на выходе сумматора 20. Разность () находится в блоке 21. При 5,, (где Up - число, задаваемое пользователем в зависямости от допустимой обводненности нефти) срабатывает устройство 22 переключения и, воздействуя на регуляторы задвижек, отключает пару задвижек 8 и 12, подключая задвижки 9 и 13. Этим обеспечивается сообщение дополнительного выносного сосуда 11 с трубопроводом 7 подачи жидкости из резервуара 1 с заданного уровня меж- фазного слоя 4 и через трубопровод 14 анализа состава содержимого сосуда с анализатором 15 состава жидкости. При этом сигнсшы на выходах блоков сумматоров 19 и 20 вьфавниваются и процесс регулирования продолжается до тех пор, пока смещение вверх межфазного слоя вновь не вызовет срабатывание блока 22 переключения, включение задвижек 8 и 12, отключение задвижек 9 и 13 и т.д. Отключенные выносные сосуды очищаются от остатко нефти.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую точност регулирования дренирования воды из резервуаров подготовки нефти. При этом не допускается повьппение обводненности готовой нефти выше допустимго предела, что при одновременном исключении уноса нефти с дренажной водой гарантирует высокое качество ее подготовки.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования дренирования воды из резервуара системы подготовки нефти, содержащее выносной сосуд, соединен- ный с трубопроводом сброса воды из

Q

5 Q

5

-

резервуара, трубопровод анализа состава содержимого сосуда, подключенный к анализатору состава жидкости, выход которого соединен с регулятором задвижки сброса воды, и трубопровод подачи жидкости из резервуара с заданного уровня межфазного слоя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены блок температурных датчиков, первый и второй сумматоры, блок вычитания, блок переключения, дополнительный выносной сосуд и две пары задвижек, при этом температурные датчики соединены с внешней поверхностью резервуара в точках, распределенных пЬ его высоте в области раздела фаз, симметрично относительно центра заданного положения межфазного слоя на равных и больших половины ширины указанного слоя отрезках, выходы температурных датчиков, соответствующих точкам регистрации и верхней и нижней частях межфаз- ного слоя, соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к блоку вычитания, соединенному с блоком переключения, один из выходов которого подключен к входам первой пары задвижек, а другой - к аналогичным входам второй пары задвижек, дополнительный выносной сосуд подсоединен к трубопроводу сброса воды, а каждый из выносных сосудов через соответствующую пару задвижек подключен к трубопроводу подачи жидкости из резервуара с заданного уровня межфазного слоя и к трубопроводу анализа состава содержимого сосудов.

Фиг. 2