Результат интеллектуальной деятельности: Электродегидратор

Изобретение относится к аппаратам для обезвоживания и обессоливания нефти и очистки нефтепродуктов и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен электродегидратор для нефти и нефтепродуктов, содержащий корпус, систему ввода сырья, штуцер вывода нефти, сборник отделенной воды, два высоковольтных источника питания и пластинчатые электроды, расположенные в вертикальных пересекающихся плоскостях и поочередно соединенные с разнофазными источниками питания (патент США 4126537, В01Д 13/02, В03С 5/00, опубл. 21.11.78 г.).

Недостатком этого аппарата является низкая эффективность и надежность работы и высокие энергозатраты при обычной для нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности входной обводненности сырья, как правило, превышающей 3% об. Это связано с тем, что исходное сырье с максимальной обводненностью сначала поступает в зону максимальной напряженности электрического поля на участке минимального расстояния между пластинчатыми электродами. Поэтому на этом участке наиболее высока вероятность электрических пробоев, вызываемых интенсивным формированием токопроводящих цепочек из капель воды, приводящих к существенному снижению напряжения на электродах и эффективности процесса коалесценции во всем объеме межэлектродного пространства.

Наиболее близким к предлагаемому является электродегидратор, включающий корпус, систему ввода и распределения сырья, штуцер вывода нефти, штуцер вывода воды, два высоковольтных источника питания и электроды, расположенные в вертикальных плоскостях и поочередно соединенные с соответствующими источниками питания, в котором электроды выполнены в виде параллельных решеток, каждая из которых смещена относительно соседней по высоте (Патент РФ на полезную модель №106131, B01D 17/06, опубл. 10.07.2011).

Недостатком этого аппарата является низкая эффективность и большая продолжительность деэмульгирования. Это связано с тем, что разделение эмульсии происходит только за счет пластинчатых электродов, без каких-либо дополнительных приспособлений.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности, уменьшение продолжительности деэмульгирования и снижение энергозатрат.

Поставленная задача достигается тем, что в электродегидраторе, включающем корпус, систему ввода и распределения сырья, штуцер вывода нефти, штуцер вывода воды, два высоковольтных источника питания и электроды, расположенные в вертикальных плоскостях и поочередно соединенные с соответствующими источниками питания, при этом электроды выполнены в виде параллельных решеток, каждая из которых смещена относительно соседней по высоте, согласно изобретению система ввода и распределения сырья оборудована генератором облучения сырья наносекундными электромагнитными импульсами, а электродами для облучения сырья являются полукольцевые элементы, смонтированные на внутренней поверхности вставки в трубопровод системы ввода и распределения сырья, контактирующие с транспортируемым сырьем и изолированные от вставки, при этом параметры наносекундных электромагнитных импульсов составляют: длительность 1 нс, амплитуда не более 12 кВ, мощность в одном импульсе от 2 до 3 МВт, частота повторения импульсов 1000 Гц.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема электродегидратора, на фиг. 2 представлена вставка с полукольцевыми элементами, на фиг. 3 - разрез А-А по фиг. 2.

Электродегидратор содержит заземленный корпус 1, систему ввода и распределения сырья, состоящую из распределительного коллектора 2 и напорного трубопровода 3, штуцер вывода нефти 4, штуцер вывода воды 5, штуцер сброса воды 6 и электродную систему в виде размещенных в вертикальной плоскости параллельных решеток 7 и 8, соединенных с соответствующими источниками питания 9 и 10. Напорный трубопровод 3 оборудован вставкой 11. На внутренней поверхности вставки 11 закреплены одним из известных способов полукольцевые элементы 12, которые посредством кабелей 13 соединены с генератором наносекундных электромагнитных импульсов 14. Изоляция элементов 12 от вставки 11 и трубопроводов 3 осуществляется прокладками 15 и 16, Оптимальный режим наносекундных электромагнитных импульсов составляет: длительность 0,1 нс, амплитуда не более 12 кВ, мощность в одном импульсе от 2 до 3 МВт, частота повторения импульсов 1000 Гц.

Электродегидратор работает следующим образом.

Нефть в смеси с водой подают через напорный трубопровод 3 в распределительный коллектор 2 системы ввода и распределения сырья. При движении по напорному трубопроводу 3 в месте установки вставки 11 сырье подвергается воздействию наносекундными электромагнитными импульсами, которые генерируются генератором 14 и передаются по кабелям 13 на полукольцевые элементы 12.

Характерной особенностью наносекундных электромагнитных импульсов является их однополярность, что приводит к отсутствию осциллирующих колебаний в излучаемом поле. Следствием этого выступает наличие пространственно-временного направленного действия силы за время одного импульса, создающего условия для воздействия на структуру и физико-химические свойства вещества (Белкин B.C. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение / B.C. Белкин, В.А. Бухарин, В.К. Дубровин и др. / Под ред. В.В. Крымского. - Челябинск: Лурье, 2001. - 110 с.).

Воздействие наносекундных электромагнитных импульсов на нефть в смеси с водой вызывает разрыв химических связей и снижение величины поверхностного натяжения на межфазной границе системы «нефть-вода», что приводит к снижению энергетических затрат на разрушение эмульсии и вязкости транспортируемого сырья.

Внутри аппарата нефть в смеси с водой проходит восходящим потоком, обрабатывается электрическим полем при прохождении параллельных решеток 7 и 8. В электрическом поле на капли воды, находящейся в нефти, действуют силы взаимного притяжения, в результате чего капли укрупняются и осаждаются в нижнюю часть аппарата, где поддерживается постоянный уровень воды за счет сбрасывания ее избытка через штуцер 6. Освобожденная от воды нефть удаляется через штуцер 4, смонтированный в верхней части корпуса 1.

Таким образом, в отличие от аналогов заявляемая полезная модель обеспечивает повышение эффективности работы аппарата за счет применения дополнительной обработки нефтяной эмульсии наносекундными электромагнитными импульсами, что позволяет снизить энергозатраты на процесс разделения эмульсии и ее транспортирование.