(21), (22) Заявка: 2004111830/15, 20.04.2004
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
20.04.2004
(43) Дата публикации заявки: 10.10.2005
(46) Опубликовано: 27.10.2006
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
US 3529405 А, 22.09.1970. US 4857197 А, 15.08.1989. FR 2513534 A1, 01.04.1983. GB 2385285 A, 20.08.2003. SU 1762962 A1, 23.09.1992.
Адрес для переписки:
142110, Московская обл., г. Подольск, ул. Комсомольская, 28, ДОАО ЦКБН
|
(72) Автор(ы):
Зиберт Генрих Карлович (RU), Запорожец Евгений Петрович (RU), Минигулов Рафаиль Минигулович (RU), Зиберт Алексей Генрихович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Дочернее открытое акционерное общество “Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры” Открытого акционерного общества “Газпром” (ДОАО ЦКБН ОАО “Газпром”) (RU)
|
(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к способам разделения эмульсий (в частности, высоковязких стойких нефтяных), состоящих преимущественно из углеводородов, воды или водных растворов спиртов (метанола, гликолей). Оно может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, а именно в системах сбора, подготовки и переработки углеводородного сырья. Способ включает нагрев эмульсии, струйную подачу, удар струи и разделение. Исходную эмульсию подают в виде вихревого закрученного потока. В центральной зоне потока центробежными силами создают пониженное давление, равное давлению насыщенного пара низкокипящей жидкости, а в его периферийной зоне – давление, обеспечивающее вытеснение легкой фазы в центральную зону струйного закрученного потока эмульсии. Часть периферийного потока отбирают на рециркуляцию в исходную эмульсию. Нагрев вихревого потока эмульсии до температуры насыщенного пара производят ударным торможением. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения эмульсий и снижении энергетических затрат на их разделение. 1 ил.
Изобретение относится к способам разделения эмульсий (в частности, высоковязких стойких нефтяных), состоящих преимущественно из углеводородов, воды или водных растворов спиртов (метанола, гликолей). Оно может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, а именно в системах сбора, подготовки и переработки углеводородного сырья.
Известен способ обработки вязких стойких нефтяных эмульсий (А.С. СССР №1761187, МКИ5 В 01 D 17/04), включающий подачу деэмульгатора и промывочной жидкости; нагрев эмульсии; ее разделение путем отстаивания на легкую и тяжелую жидкие фазы, а также отделение мехпримесей и солей; рециркуляцию нагретой тяжелой фазы.
Недостатком данного способа являются:
– сложность технологического процесса;
– необходимость применения деэмульгаторов и промывочной жидкости;
– необходимость химической дезактивации после применения деэмульгаторов;
– значительные энергозатраты на нагрев эмульсии, рециркуляцию тяжелой жидкой фазы, на скоростной ввод эмульсии в тяжелую жидкую фазу;
– значительное количество нагнетателей, на отбор и подачу промежуточных эмульсионных слоев, подачу промывочной воды и эмульгаторов.
Вышеперечисленные недостатки аналога частично устранены в способе разделения водонефтяной эмульсии (А.С. СССР №1214135, МКИ4 В 01 D 17/04) (прототип), по которому подачу эмульсии производят вместе с реагентом (деэмульгатором) в струйном течении на экран с ударной скоростью, обеспечивающей разрушение глобул эмульсии (деформацию капель воды, разрушение бронирующих оболочек, выделение газа).
Недостатки этого способа:
– вторичное образование мелкодисперсных частиц тяжелой и легкой жидких фаз при струйном ударе исходной смеси об экран; эти частицы попадают в основную (несущую) фазу жидкости, образуя стойкую вторичную эмульсию, которая снижает эффективность разделения;
– наличие промывочной жидкости, деэмульгатора, насосов для подачи реагентов повышают энергозатраты.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности разделения эмульсий и снижения энергетических затрат на их разделение.
Поставленная цель достигается тем, что:
– исходную эмульсию организуют в вихревой (закрученный) поток, в центральной зоне которого центробежными силами создают пониженное давление, равное давлению насыщенного пара низкокипящей жидкости, а в его периферийной зоне создают давление, обеспечивающее вытеснение легкой фазы в центральную зону струйного закрученного потока эмульсии с отбором его части (тяжелой фазы) на многократную рециркуляцию в исходную эмульсию; нагрев вихревого потока эмульсии до температуры насыщенного пара производят ударным торможением, а затем отбирают и разделяют отстаиванием (или центрифугированием, фильтрацией).
При этом, в случае необходимости, после разделения, хотя бы один из разделенных потоков накапливают в дополнительной емкости (разделителе) и частично возвращают в исходную эмульсию.
Заявителю не известны способы разделения эмульсии, в которых бы применялись вышеизложенные приемы.
На чертеже приведена установка для осуществления способа.
Установка состоит из емкости-отстойника (разделителя) 1, насоса 2, организатора закручивания потока 3, ударного устройства 4 и содержит следующие линии:
– I – подачи исходной эмульсии в емкость-отстойник (разделитель) и (или)насос;
– II – отбора эмульсии насосом из емкости-разделителя;
– III – подачи эмульсии под давлением от насоса в организатор потока;
– IV – организации (закручивания) вихревого струйного потока;
– V – отбора части периферийного вихревого потока;
– VI – отбора центрального потока после ударного торможения;
– VII – отбора периферийного потока после ударного торможения на рециркуляцию;
– VIII – отбора выветренного газа;
– IX – отбора легкой фазы после отстоя;
– X – отбора тяжелой фазы после отстоя.
Способ осуществляется следующим образом.
Эмульсию подают по линии I в емкость-отстойник (разделитель) – 1 и(или) в насос 2, затем по линии II отбирают и подают насосом 2 под давлением по линии III в организатор потока 3 на создание (закручивание) вихревого потока IV со скоростью, обеспечивающей внутри (в центре) закрученного потока зону пониженного давления 5, равному давлению низкокипящей жидкости, а на периферии зону повышенного давления 6, обеспечивающего вытеснение низкокипящей жидкости в центральную зону потока. При этом часть тяжелой жидкой фазы (например, водометанольный раствор) из периферийной зоны потока отбирают по линии V в исходную смесь, а вращающийся поток тормозят ударным способом с выделением тепловой энергии; т.о. центробежным полем и ударным торможением закрученного потока производят разрушение стойкой эмульсии: на легкую, с выделением газа выветривания и тяжелую фазы. Заторможенный поток с повышенными температурой и давлением разделяют на два потока:
– центральный (легкая фаза вместе с газом выветривания) направляют по линии VI в емкость-отстойник (разделитель) 1 для нагрева разделяемой исходной смеси (эмульсии);
– периферийный (тяжелая фаза) по линии VII вновь направляют на прием насоса 2.
Многократной рециркуляцией смеси по линиям II и VII через организатор потока 3 исходную смесь в емкости-отстойнике (разделителе) 1 нагревают, усиливая процесс разделения, а разделенные несмешивающиеся жидкости выводят:
– тяжелую жидкую фазу по линии X;
– легкую жидкую фазу по линии IX;
– газ выветривания по линии VIII.
Повышением и снижением давления и температуры потока эмульсии при его рециркуляции обеспечивают выделение солей.
Пример осуществления
Эмульсию из смеси, углеводородов и водного раствора метанола, с температурой минус 3-40°С под давлением 4-6 атмосферы подают в емкость-отстойник (разделитель) 1 на прием насоса 2. Насосом 2 смесь под давлением 8-10 атмосфер направляют в организатор потока 3 на создание скоростного вихревого потока IV, при движении которого образуют внутри него пониженное давление, а на периферии – повышенное, закрутку потока осуществляют со скоростью, обеспечивающей разрушение эмульсии и вытеснение газа и легкой жидкой фазы (углеводородов) в центральную осевую зону 5 струйного закрученного потока эмульсии, затем отбирают часть тяжелой жидкой фазы с периферийной зоны 6 струйного закрученного потока. После этого осуществляют торможение потока с его частичной рециркуляцией, чем нагревают смесь до температуры 65°С. Предварительно разделенные легкие и тяжелые жидкие фазы, при необходимости, направляют на окончательное разделение отстаиванием (фильтрацией или другим способом), после чего разделенные потоки отбирают: жидкую тяжелую фазу (например, водометанольный раствор) по линии X; жидкую легкую фазу (углеводороды) по линии IX; газ по линии VIII.
Периодическим изменением давления и температуры потоков при их рециркуляции производят изменение рН водного раствора и выделяют соли и тяжелые механические примеси отстаиванием в разделителе.
Предлагаемый способ обеспечивает:
– совмещение процессов центробежного разделения эмульсии с ее нагревом рециркуляцией и торможением струи высоконапорной жидкости ударным способом;
– совмещение процесса центробежного разделения эмульсии с процессом обессоливания при многократном изменении давления разделяемой смеси и температуры;
– разрушение стойких эмульсий при одновременном воздействии на нее температуры, центробежного поля, струйного удара без применения деэмульгаторов;
– изменение концентрации разделяемой смеси возвратом в нее одной из разделенных фаз;
– отбор тяжелой жидкой фазы с периферии закрученного жидкостного потока, исключая или уменьшая повторное образование мелкодисперсных частиц тяжелой и легкой фаз при струйном ударе разделяемой смеси.
Формула изобретения
Способ разделения эмульсий, включающий ее струйную подачу, удар струи и отбор фаз, отличающийся тем, что струйную подачу эмульсии осуществляют в виде вихревого закрученного потока, в центральной зоне которого центробежными силами создают пониженное давление, равное давлению насыщенного пара низкокипящей жидкости, а в его периферийной зоне давление, обеспечивающее вытеснение низкокипящей жидкости в центральную зону струйного закрученного потока эмульсии, отбирают часть периферийного потока на рециркуляцию в исходную эмульсию, нагревают вихревой поток эмульсии до температуры насыщенного пара путем ударного торможения и выводят нагретые центральный и периферийный потоки после ударного торможения на рециркуляцию в исходную эмульсию.
РИСУНКИ
|