Электрокоалесцирующий аппарат для водонефтяной эмульсии Советский патент 1992 года по МПК B01D17/06 

Изобретение относится к устройствам для обработки водонефтяной эмульсии в электрическом поле и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности для интенсификации процессов обессоливания и обезвоживания нефти и различных нефтепродуктов.

Цель изобретения - повышение эффек- тиности процесса за счет увеличения скорости коалесценции капель воды.

Эта цель достигается тем, что Электрокоалесцирующий аппарат для водонефтяной эмульсии, содержащий заземлённый цилиндрический корпус с входным и выходным штуцерами и коаксиально расположенный в нем цилиндрический электрод, вдоль которого на расстоянии размещены стержни диаметром, меньшим диаметра электрода, снабжен поперечными перегородками, диаметр перегородок уменьшается к выходному штуцеру, а шаг между

ними увеличивается к выходному штуцеру, при этом стержни закреплены в поперечных перегородках.

Скорость процесса коалесценции капель воды в нефтяной эмульсии, находящейся в электрическом поле, зависит от расстояния между этими каплями. При коалесценции капли сливаются друг с другом, количество их уменьшается, расстояние между каплями увеличивается, и поэтому скорость процесса коалесценции капель воды в эмульсии резко снижается по ходу движения потока эмульсии в аппарате. При прохождении эмульсии против каждой из перегородок в устройстве происходит диспергирование наиболее крупных капель. Количество капель увеличивается. Расстояние между ними сокращается и скорость процесса коалесценции после прохождения эмульсией зазора между перегородкой и корпусом возрастает. В результате увеличивается эффективность работы устройства,

XI

„«а

Ч

ч4

На фиг. 1 изображен предлагаемый электрокоалесцирующий аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график изменения скорости процесса коалесценции капель воды по ходу эмульсии вдоль электрода.

Аппарат содержит заземленный цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выход- ным 3 штуцерами. По оси аппарата размещен цилиндрический электрод 4. Вдоль него на расстоянии размещены стержни 5, диаметр которых меньше диаметра электрода. Стержни 5 закреплены в поперечных перегородках 6, которыми снабжен электрод 4. Диаметр перегородок 6 уменьшается, а шаг между ними возрастает в направлении к выходному штуцеру. Электрод 4 через проходной изолятор 7 соединен с высоковольтным трансформатором 8. Нижний торец электрода 4 и закреплен на опорном изоляторе 9, установленном на решетке 10.

Аппарат работает следующим образом.

Водонефтяную эмульсию подают через штуцер 2. Проходя через зазор между находящимся под напряжением электродом и заземленным корпусом, эмульсия обрабатывается в электрическом поле и выводится из аппарата через штуцер 3.

Конструкция обеспечивает оптимальные условия для осуществления процесса коалесценции капель воды в водонефтяной эмульсии.

В электрическом поле происходит коа- лесценция капель воды, содержащихся в эмульсии, со слиянием капель, увеличением их размера и уменьшением количества. Эффективность этого процесса зависит от на- пряженности электрического поля, количества капель в единице объема амуль- сии и их размеров. Напряженность поля зависит не только от напряжения на электроде, но и от радиуса кривизны элементов электрода и расстояния между этими элементами и корпусом. В аппарате напряженность поля сильно изменяется в радиальном направлении: в объеме между электродами 4 и стержнями 5 она очень низкая; в большей части этого объема электрическое поле практически отсутствует (электроды и стержни находятся под одинаковым потенциалом); вблизи поверхности стержней 5 вследствие малого радиуса кривизны этих стержней напряженность поля наиболее высокая; с удалением от поверхности прутков напряженность поля снижается. Электрическое поле наиболее высокой напряженности существует между краями перегородок 6 и корпусом.

При движении эмульсии в аппарате q результате коалесценции капель быстро падает скорость процесса коалесценции в результате уменьшения количества капель и

возрастания расстояния между ними. Абсолютное значение этой скорости в разных точках по сечению аппарата сильно различается в зависимости от напряженности электрического поля. В тех зонах,

0 где скорость процесса наиболее высокая, часть капель укрупняется до размеров, близких к равновесному, т.е. максимально возможному при данных условиях.

При оценке работы аппарата следует

5 иметь в виду, что в аппарат прдают полидисперсную эмульсию, содержащую мелкодисперсную высокоминерализованную пластовую воду с размером частиц от нескольких микрометров до нескольких десят0 ков микрометров, и крупнодисперсную промывочную воду. Крупные капли коалес- цируют быстрее мелких. Поэтому.по ходу эмульсии в аппарате еще быстрее, чем средняя скорость коалесценции снижается ско5 рость коалесценции капель пластовой воды с каплями промывочной.

В кольцевом зазоре напротив перегородок скорость эмульсии и напряженность электрического поля наиболее высокие.

0 Здесь идет как процесс коалесценции самых мелких капель, которые не коалесциру- ют а более слабом поле, так и процесс диспергирования наиболее крупных капель, размер которых больше критического, могу5 щего существовать в поле данной напряженности и при данной скорости потока. В результате этого диспергирования за перегородкой количество капель воды в эмульсии больше, чем до перегородки, и скорость

0 процесса возрастает (фиг. 3).

Уменьшение диаметра перегородок 6 электрода в направлении к выходному штуцеру обеспечивает сохранение все более крупных капель воды в эмульсии и получе5 ние на выходе из аппарата достаточно однородной эмульсии с крупными каплями воды, легко отделяемыми в отстойном аппарате. Увеличение шага между перегородками в направлении к выходному

0 штуцеру обеспечивает большую глубину процесса коалесценции при заданной длине аппарата, поскольку скорость процесса падает от перегородки к перегородке и для получения требуемой глубины необходимо

5 большее время, В случае постоянного шага . между перегородками не успевают скоалес- цировать более мелкие капли воды.

Таким образом, уст ройство обеспечивает наиболее высокую среднюю скорость процесса и оптимальные условия осуществления процесса коалесценции капель воды в водонефтяной эмульсии.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Электрокоалесцирующий аппарат для водонефтяной эмульсии, содержащий заземленный цилиндрический корпус с входным и выходным штуцерами и коаксиально расположенный в нем цилиндрический электрод, вдоль которого на расстоянии

размещены стержни диаметром, меньшим диаметра электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, аппарат,снабжен поперечными перегородками, диаметр перегородок уменьшается к выходному штуцеру, а шаг между ними увеличивается к выходному штуцеру, при этом стержни закреплены в поперечных перегородках.

Изобретение относится к устройствам для обработки водонефтяной эмульсии в электрическом поле. Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет увеличения скорости коалесценции капель. Электрокоалесцирующий аппарат содержит заземленный цилиндрический корпус с входным и выходным штуцерами и коаксиально расположенный в нем цилиндрический электрод, снабженный размещенными вдоль него на расстоянии от него стержнями диаметром, меньшим диаметра электрода. Стержни электрода закреплены в поперечных перегородках, диаметр которых уменьшается, а шаг между ними возрастает в направлении к выходному штуцеру. 3 ил.

1

,t 4

-9 10 J

fe./

скорость коаяесцещш Фиг.З

Редактор И/Касарда

Составитель О. Калякин

Техред М.МоргенталКорректор О. Кравцова

скорость коаяесцещш Фиг.З