Устройство для коалесценции эмульсии Советский патент 1993 года по МПК B01D17/28 

городки во вращающемся потоке возникают центробежные и расклинивающие силы сдвига, достаточные для распада содержа щихся в воде агрегатированных частиц нефти и механических примесей и группирования при следующем продвижении отделенных частиц нефти коси, механических примесей - к периферии вращающегося потока, Расположение перегородок в устройстве с постепенно и ступенчато увеличивающимся шагом винта способствует снижению угловой скорости вращающегося потока или отрыву-потока от верхней перегородки и появлению свободной поверхности раздела фаз жидкость-газ, являющейся эффективным средством коалесценции частиц нефти, растекающихся по поверхности и сливающихся между собой. Эмульгированные частицы нефти под действием сил гравитации стремятся к поверхности потока и под действием центробежных сил - к оси вращающегося потока.

При испытаниях было замечено, что ко- алесцированная эмульсия с перегородок не поступает в осевую часть, а остается на перегородках, по которым стекает вниз. Поэтому для концентрирования частиц легкой фазы в осевой части, а механических примесей - на периферии вращающегося потока спиралевидные перегородки своими образующими, расположены наклонно к образующей корпуса и создают конусообразные, в виде усеченного конуса, спиральные перегородки, напоминающие тарельчатые перегородки. При расположении конусообразной перегородки большим основанием вниз перегородки своими обра- зующими направлены под углом вверх и создают наклонные винтовые каналы. Движущиеся под действием результирующей силы к оси вращения частицы легкой жидкости (нефти) вместе с пузырьками выделяющегося газа по этим наклонным каналам за несколько витков вращения жидкости непосредственно достигают оси вращения. Те частицы, которые достигли не оси вращения, а верхней наклонной перегородки, скользя по ее нижней поверхности, достигают оси и срываются с краев перегородки в осевую часть.

На фиг. 1 изображено предлагаемое ус- тсройство с шириной перегородки, равной радиусу корпуса, и с постоянным шагом винта, общий вид; на фиг. 2 -тоже, продольный разрез; на фиг. 3 - перегородки, не доходящие до оси устройства, расположенные перпендикулярно своими образующими к образующей корпуса и с переменным шагом винта; на фиг. 4 - перегородки, расположенные наклонно с постоянным шагом; на фиг. 5 - перегородки с пучками жгутов.

Устройство состоит из вертикального цилиндрического корпуса (трубы) 1 с дном 2

и крышкой 3. Тангенциально распложены патрубок 4 для подачи исходной эмульсии в винтовой канал сверху устройства и патрубок 5 отвода коалесцированной эмульсии с винтового канала снизу устройства. Патру0 бок 6 отвода отделенных к оси частиц легкой жидкости б плотно укреплен своим косым по винтовой линии срезом к внутренним краям спиралевидной перегородки на последнем витке и проходит через середину дна уст5 ройства. На крышке у оси устройства аналогично установлен патрубок 7 со штуцером для стравливания газа или воздуха при запуске и при работе устройства. Внутри корпуса установлена перегородка 8,

0 образующая винтовой канал 9. При ширине перегородки, меньшей радиуса корпуса, по оси образуется сквозной зазор 10. При ширине перегородки, равной радиусу корпуса, перегородки доходят до оси трубы, и сквоз5 ного зазора по оси не образуется.

Спиралевидные перегородки могут быть расположены перпендикулярно и наклонно своими образующими к образующей корпуса с постоянным или переменным ша0 гом винта. При расположении спиралевидных перегородок наклонно своими образующими к образующей корпуса перегородки имеют вид спирального усеченного конуса. При расположении конусообразной

5 перегородки большим основанием вниз между образующими корпуса и перегородки с верхней стороны образуется острый угол, который создает углубление 11 в нижней части винтового канала. В этих углубле0 ниях могут накапливаться отброшенные центробежными силами механические при- меси из эмульсии и сползать по винтовой линии вниз.

Между перегородкой на последнем вит5 ке и дном корпуса при изолировании радиальной перегородки 12 от винтового канала образуется пространство 13. С целью его использования для накопления механических примесей, по периферии перегородки

0 на последнем витке предусмотрены косые прорези 14 с отбойными вертикальными козырьками за ними, для прохождения механических примесей. По мере накопления механические примеси из пространства 13

5 удаляются через патрубок 14. Перегородки изготовлены из гидрофобных материалов или покрыты им, а также на них могут быть закреплены пучки 15 из нейлоновых, лавсановых, полиамидных нитей, пряжи или жгутов.

Устройство работает следующим обра- ом.

Исхрдная эмульсия тангенциально по- ;аётся сверху устройства через патрубок 4 i винтовой канал 9, образованный спирале- мдными перегородками 8, плотно прилега- щими или закрепленными к корпусу 1, и, родвигаясь вниз, приобретает вращательое движение вокруг оси устройства. По ме- ie продвижения эмульсии по винтовому 9 в протекающем ламинарном пото- е более крупные эмульгированные частицы ефти за несколько витков отделяются к ерхнему слою потока и одновременно с сплытием центростремительными силами руппируются к оси вращения. Частицы лег- ой жидкости при движении эмульсии отча- ти адсорбируются на гидрофобной верхности перегородок 8, а также (в слу- ае их расположения) на поверхности сво- юдно располагающихся пучков 15 из интетических нитей, жгутов и т.д. укрупнятся и по достижении определенных разме- ов срываются потоком. Интенсивная оалесценция эмульсии происходит также ia свободной поверхности жидкости, воз- 1икающей при отрыве потока от верхней :ерегородки в случае снижения количества юдаваемой эмульсии в устройство. Из-за нижения высоты слоя частицы быстрее до- тигают поверхности, т.е. раздела фаз жид- ость-газ, и. растекаясь по поверхности, нтенсивно сливаются между собой и с кажым витком все более концентрируются к си вращающегося потока.

Таким образом, при оптимальной дине интового канала из него выходит коалес- ированная в результате совместного дей- твия перечисленных положительных акторов, способствующих слиянию и ук- упнению содержащихся легких частиц, мульсия,

В случае обработки эмульсии с целью оалесценции, содержащей незначитель- ое.количество эмульгированной легкой фа- ы , например нефтепромысловой сточной оды, эмульсия после коалесценции выво- ится через один патрубок 5 из винтового знала 9 снизу устройства и подается в тойник (на чертежах не указан).

Механические примеси, которые могут сдержаться в эмульсии, отбрасываются ентробежными силами к периферии вра- 1ающегося потока, накапливаются у стенки стройства в нижней части винтового кана- а - в углублении 11, образованном стенкой наклонными спиралевидными перегородами, и периодически выводятся при зачитке устройства. В случае сползания по ериферии винтового канала вниз механические примеси через прорези, располо- . женные на последнем витке перегородки, проваливаются в пространство 13, откуда удаляются по мере накопления чзрез патру- 5 бок 14. Выделившиеся газы с осевого зазора можно стравливать через патрубок 7, следя за тем. чтобы не вызвать падения давления в устройстве, или выходить вместе с И частицами нефти в виде газонефтяной сме10 си по патрубку 6. Но в связи с тем/что устройство для коалесценции эмульсии не является средством разделения, а является средством интенсификации последующего процесса - разделения отстаиванием, коа15 лесцированную эмульсию вместе с газонефтяной смесью необходимо выводить через один патрубок 5 из винтового канала устройства, не вызывая передиспергирования, и под напором системы самотеком по крат0 чайшему пути подавать в отстойное оборудование для отстаивания от укрупненных частиц легкой жидкости (нефти).

Таким образом, расположение спиралевидных перегородок как можно боль5 шей ширины, доходящей до середины корпуса, и частоты их расположения по вин- j тйвой линии, т.е. с малым шагом винта, позволяет более рационально использовать обьем устройства, получать тонкий по высо0 те, но широкий поток жидкости, способствует полному использованию возникающих во вращающемся потоке центробежных сил,

Все это в сочетании создает наиболее

5 благоприятные условия, улучшает гидродинамику движения жидкости, интенсифицирует коалесценцию эмульсии и в конечном итоге позволяет повысить производительность и эффективность работы отстойных

0 аппаратов, перед которыми установлены простые по конструкции и надежные в эксплуатации предлагаемые коалесцирующие устройства.

5 ; . ;

Формула изобретения

1.Устройство для коалесценции эмульсии, включающее корпус, непрерывную спиральную перегородку, образующая ко0 торой расположена перпендикулярно или наклонно оси корпуса, патрубки ввода эмульсии и вывода фаз, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности коалесценции, спиральная перего5 родка выполнена шириной, равной радиусу корпуса.

2.Устройство поп. 1.отличающее- с я тем, что перегородка выполнена с шагом, в 2-6 раз меньшим ширины перегородки.

3.Устройство по л, 1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что перегородка выполнена с постоянным шагом,

4.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ei с я тем, что перегородка выполнена с переменным шагом.

5.Устройство по п. 4, отл и чаю ще е- с я тем, что шаг перегородки изменяется скачкообразно.:

6.Устройство по п. 5, о т л и чаю ще е- с я тем, что первые 10-16 витков перегородки выполнены с шагом, в 5-6 раз меньшим ширины перегородки, а последующие витки -с шагом, в ,5 раза меньшим ширины перегородки.

7.Устройство по п. 4, о т л и ч а ю ще е- с я тем. что шаг перегородки изменяется постепенно.

8.Устройство поп. 7, отличающее- с я тем, что каждый последующий шаг перегородки на один процент больше предыдущего.

9.Устройство по п. 1,отличающееся тем, что перегородка выполнена из гидрофобного материала или с покрытием из гидрофобного материала и снабжена за крепленными на ее поверхностях пучками нейлоновых, лавсановых, полиамидных и других углеродсодержащих нитей, пряжи

или жгутов.

/

рг/е.2

74

риа.З

3

12

3LJLJt-s

Л ffl

н-i/JHHfrUPf

H-

H-i

HnHr

JHHf

HHH -JHHfc

,

-HH

-JLJL-Ж

У--Y -У-f

m /Л т ii/ w/

i-H

№fr

741

/I

.trrj

7C

/WWW

HnHr

JHHf

HHH -JHHfc

f

,

-HH

-i

/Л т ii/ w/

i-H

A

№fr

rj

7C

.

x/

cpueff