Результат интеллектуальной деятельности: АППАРАТ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ

Изобретение относится к оборудованию для подготовки нефти и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности при обезвоживании и обессоливании нефти.

Процессы обезвоживания и обессоливания нефти основаны на разрушении эмульсии, ее деэмульгировании. При этом при обессоливании деэмульгированию подвергают искусственную эмульсию нефти с промывной водой, специально подаваемую для отмывки нефти от оставшихся в ней солей. Для разрушения эмульсии в процессах обезвоживания и обессоливания нефти применяют гравитационный отстой, который сочетают с различными мерами воздействия на эмульсию - подогрев, добавка деэмульгаторов, перемешивание и электрообработка.

Наиболее близкой к заявляемому аппарату является установка для обезвоживания и обессоливания нефти, включающая выносной смеситель нефти с пресной промывочной водой, камеру водной промывки нефти с системой ввода смеси нефти с пресной водой, отстойную камеру, причем камера водной промывки и отстойная камера разделены перегородкой [Патент РФ №2302281].

Недостатком известной установки является низкая эффективность процесса обессоливания нефти, поскольку взаимодействие нефти с пресной промывочной водой в смесителе происходит при соотношении вода/нефть, определяемом материальным балансом, т.е. в пределах 0,03-0,07.

Задачей изобретения является существенное повышение эффективности процесса обессоливания нефти.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - повышение эффективности процесса обезвоживания и обессоливания нефти за счет увеличения времени смешения нефти с водой при высоком соотношении вода/нефть (выше 1,0), т.е. при увеличении межфазной поверхности в процессе массообмена.

Указанный технический результат достигается тем, что в аппарате для обезвоживания и обессоливания нефти, включающем выносной смеситель нефти с пресной промывочной водой и размещенные в общем корпусе разделенные поперечной перегородкой камеру водной промывки нефти и отстойную камеру, в камере водной промывки нефти размещены вертикально или наклонно один или несколько инжекторных смесителей с размещенными в нижней части соплами и соосными им смесительными патрубками.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве отстойной камеры используют электроосадительную камеру.

Указанный технический результат достигается также тем, что аппарат дополнительно содержит камеру предварительного обезвоживания.

На корпусе камеры предварительного обезвоживания может быть дополнительно установлена газоотделительная камера.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-5.

На фиг. 1 схематично показан аппарат для обезвоживания и обессоливания нефти, где: 1 - корпус аппарата, 2 - камера водной промывки нефти, 3 - узел ввода смеси нефти с пресной промывочной водой, 4 - сопло, 5 - смесительный патрубок, 6 - система распределения нефти, 7 - сборник отделившей воды, 8 - система сбора обессоленной нефти, 9 - штуцер вывода обессоленной нефти, 10 - перегородка, 11 - отстойная камера, 12 - уровнемер, 13 - система сбора нефти, 14 - стояк.

На фиг. 2 схематично показан аппарат для обезвоживания и обессоливания нефти, аналогичный аппарату на фиг. 1, в которой в качестве отстойной камеры 11 используют электроосадительную камеру с электродной системой 15, высоковольтным источник питания 16 и высоковольтным кабелем 17.

На фиг. 3-5 показаны различные варианты выполнения предлагаемого аппарата для обезвоживания и обессоливания нефти, предназначенные для обработки сырья разного состава.

Аппарат для обезвоживания и обессоливания нефти (фиг. 1) содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1, камеру водной промывки нефти 2, узел ввода смеси нефти с пресной промывочной водой 3 с соплом 4 в нижней части и соосным ему смесительным патрубком 5, систему распределения нефти 6, сборник отделившей воды 7, систему сбора обессоленной нефти 8 со штуцером вывода обессоленной нефти 9.

Узел ввода смеси нефти с промывочной водой 3 размещен в камере водной промывки нефти 2, отделенной пресной поперечной перегородкой 10 от отстойной камеры 11, которая оснащена уровнемером 12. В верхней части камеры водной промывки нефти 2 размещена система сбора нефти 13, соединенная стояком 14 с системой 6 распределения нефти отстойной камеры 11.

На фиг. 3 показан аппарат для обезвоживания и обессоливания нефти с высокой входной обводненностью, который содержит камеры водной промывки нефти 2 и электроосаждения 11, идентичные показанным на фиг. 2. Однако этот аппарат, предназначенный для обезвоживания и обессоливания нефти с высокой входной обводненностью, дополнительно оснащен еще и камерой предварительного обезвоживания 18, содержащей входной распределитель сырья 19 с коллектором 20, систему сбора обезвоженной нефти 21, стояк 22 для вывода обезвоженной нефти, систему сбора пластовой воды 23 с выводным штуцером 24. Узел 3 ввода пресной промывочной воды в обезвоженную нефть и ввода их смеси через сопло 4 в камеру водной промывки 2 идентичен показанному на фиг. 1. Камера 18 снабжена уровнемером 25.

На фиг. 4 представлен вариант аппарата для обессоливания и обезвоживания газонасыщенной нефти. По аналогии с вариантом устройства, показанным на фиг. 3, аппарат содержит камеры предварительного обезвоживания 18, водной промывки 2 и электроосаждения 11. Так как для эффективного осуществления процессов обезвоживания и обессоливания из газонасыщенной нефти необходимо удалить свободный газ, на корпусе камеры предварительного обезвоживания 18 дополнительно установлена газоотделительная камера 26. В ее днище 27 врезан распределитель сырья 19, соединенный с коллектором 20 камеры обезвоживания 18. В верхней части камеры 18 смонтирована система сбора обезвоженной нефти 21, стояк 22 вывода обезвоженной нефти, система сбора пластовой воды 23 с выводным штуцером 24. Узел ввода смеси нефти с пресной промывочной водой 3 в обезвоженную нефть и ввода их смеси в камеру водной промывки 2 идентичен показанному на фиг. 1-3. Камера 18 снабжена уровнемером 25. Газоотделительный колпак 26 оснащен входным штуцером 28, нижним днищем 27, в которое вварен распределитель сырья 19, штуцером для вывода газа 29 и штуцером для контроля уровня 30. На камере водной промывки 10 установлен второй газоотделительный колпак 31.

На фиг. 5 показан вариант аппарата для обезвоживания и обессоливания нефти, предназначенного для подготовки тяжелых эмульсий, которые трудно разделяются гравитационным отстоем. Аппарат содержит камеры водной промывки 2 и электроосаждения 11, идентичные показанным на фиг. 2. Однако для обеспечения глубокого обезвоживания нефти в первой ступени этого варианта аппарата камера предварительного обезвоживания 18 оснащена электродной системой 33, высоковольтным источником питания 34 и высоковольтным вводом 35 и содержит входной распределитель сырья со штуцером 32, соединенный с коллектором 20, а также систему сбора обезвоженной нефти 21 со стояком вывода обезвоженной нефти 22. Узел ввода пресной промывочной воды 3 в обезвоженную нефть и ввода их смеси в камеру водной промывки 2 через сопло 4 и патрубок 5 идентичен показанному на фиг. 1. Камера 18 снабжена уровнемером 25.

Предлагаемый аппарат (фиг. 1) работает следующим образом.

Нефть в смеси с пресной водой через узел ввода 3 поступает в сопло 4 и, истекая из него, инжектирует скапливающуюся в нижней части камеры водной промывки нефти 2 воду. В смесительном патрубке 5 образуется высокообводненная малоустойчивая эмульсия, которая быстро распадается на нефть и воду после выхода из смесительного патрубка 5 в объем камеры 2. Водная фаза эмульсии опускается вниз и таким образом многократно циркулирует в объеме камеры водной промывки 2. Соотношение вода/нефть в смесительном патрубке 5 во много раз выше, чем на входе аппарата, чем и достигается хорошая промывка нефти водой и переход солей в водную фазу. Уровень воды в камере водной промывки 2 устанавливается сам собой в зависимости от расхода нефти, дисперсного состава воды, поверхностного натяжения, плотности и вязкости нефти и воды.

Нефть собирается в верхней части камеры водной промывки нефти 2 и через систему ее сбора 13 по стояку 14 попадает в систему распределения нефти 6 отстойной камеры 11. В процессе подъема нефти от системы распределения нефти 6 к системе сбора обессоленной нефти 8 содержащиеся в ней капли воды осаждаются вниз. Вместе с водой из нефти уходят и растворенные в ней соли. В результате в сборную систему 8 отстойной камеры 11 попадает обезвоженная и обессоленная нефть, которую выводят из аппарата через штуцер 9. Вода с солями собирается в нижней части аппарата. С помощью уровнемера 12 поддерживают такой ее уровень, который обеспечивает достаточное время отстоя воды от частиц нефтепродуктов. Избыток воды сбрасывают через сборник отделившейся воды 7.

В дополнение ко всем узлам конструкции и особенностям работы аппарата, приведенного на фиг. 1, отстойная камера аппарата, показанного на фиг. 2, снабжена электродной системой 15, при прохождении через которую процесс осаждения капель воды, содержащейся в нефти, идет особенно интенсивно. Здесь капли воды под действием электрических сил сливаются друг с другом, а скорость оседания крупных капель воды выше, чем мелких. Эффективность работы аппарата для обезвоживания и обессоливания нефти (фиг. 2), содержащего электродную систему, намного выше, чем аппарата с гравитационной отстойной камерой (фиг. 1).

Вместе с водой из нефти уходят и растворенные в ней соли. В результате в сборную систему сбора обессоленной нефти 8 электроосадительной камеры 11 попадает обезвоженная и обессоленная нефть, которую выводят из аппарата через штуцер 9. Вода с солями собирается в нижней части аппарата. С помощью уровнемера 12 поддерживают такой ее уровень, который обеспечивает достаточное время отстоя воды от частиц нефтепродуктов. Избыток воды сбрасывают через сборник отделившейся воды 7.

Аппарат (фиг. 3) работает следующим образом.

Сырую нефть, содержащую высокоминерализованную пластовую воду, вводят во входной распределитель сырья 19. С помощью коллектора 20 нефть равномерно распределяется по сечению камеры 18 и, поднимаясь в ней, освобождается от пластовой воды, которая осаждается вниз, скапливается там в виде сплошной водной фазы, собирается системой сбора пластовой воды 23 и выходит из аппарата через штуцер 24.

Обезвоженная нефть всегда содержит остаточные соли, и, чтобы уменьшить их количество, ее выводят через стояк 22, смешивают с пресной промывочной водой и через узел смешения 3, сопло 4 и смесительный патрубок 5 вводят в камеру водной промывки 2. Промытую нефть из верхней части камеры водной промывки 2 через систему сбора нефти 13 и стояк 14 вводят в систему распределения нефти 6 электроосадительной камеры 11, в процессе прохождения нефти через которую происходит отделение воды и вместе с ней растворенных в ней солей, т.е. обессоливание нефти. Нефть выводят из аппарата через штуцер 9, а воду из камеры обессоливания - через сборник отделившейся воды 7.

В камере предварительного обезвоживания 18 с помощью уровнемера 25 поддерживают постоянный уровень воды, сбрасывая отстоявшуюся воду через систему ее сбора 23 и штуцер 24.

Аппарат, показанный на фиг. 4, работает следующим образом.

Сырье, состоящее из нефти, газа и пластовой воды, подают в аппарат через штуцер 28 газоотделительной камеры 26, в которой от жидкости отделяется газ, выводимый через штуцер 29. Уровень жидкости в камере 26 поддерживают с помощью уровнемера, подсоединяемого к камере 26 через штуцер 30. Жидкость, представляющая собой смесь нефти с пластовой водой, через распределитель 19 вводят в камеру 18. С помощью коллектора 20 нефть равномерно распределяется по сечению камеры 18 и, поднимаясь в ней, освобождается от пластовой воды, которая осаждается вниз, скапливается там в виде сплошной водной фазы, собирается системой сбора пластовой воды 23 и выходит из аппарата через штуцер 24.

Обезвоженная нефть всегда содержит остаточные соли, и, чтобы уменьшить их количество, ее выводят через стояк 22, смешивают с пресной промывочной водой и через узел смешения 3, сопло 4 и смесительный патрубок 5 вводят в камеру водной промывки 2, из которой через газоотделительный колпак 31 удаляют остаточный газ. Промытую нефть из верхней части камеры водной промывки 2 через систему сбора нефти 13 и стояк 14 вводят в систему распределения нефти 6 камеры электроосаждения 11, в процессе прохождения нефти через которую происходит отделение воды и вместе с ней растворенных в ней солей, т.е. обессоливание нефти. Обессоленную нефть выводят из аппарата через штуцер 9, а воду из камеры электроосаждения 11 - через сборник отделившейся воды 7.

Аппарат, показанный на фиг. 5, работает следующим образом.

Сырую нефть, содержащую высокоминерализованную пластовую воду, вводят через штуцер входного распределителя сырья 32 в коллектор 20. С помощью этого коллектора нефть равномерно распределяется по сечению камеры предварительного электрообезвоживания 18 и поднимается в ней, проходя в процессе подъема через межэлектродное пространство электродной системы 33. В электрическом поле эмульсия разрушается, капли воды укрупняются и оседают вниз, скапливаясь там в виде сплошной водной фазы, которая собирается коллектором 23 и выводится из аппарата через штуцер 24.

Оптимальный уровень воды в камере обезвоживания 18 поддерживают с помощью уровнемера 25.

Даже глубокообезвоженная в электрическом поле нефть всегда содержит остаточные соли, и, чтобы снизить их количество, нефть выводят через стояк 22, смешивают с пресной промывочной водой и через узел смешения 3, сопло 4 и смесительный патрубок 5 вводят в камеру водной промывки 2. Далее промытую и отстоявшуюся в камере 2 нефть через сборное устройство 13, стояк 14 и систему распределения нефти 6 вводят в электроосадительную камеру 11, где от нее отделяется вода с растворенными в ней солями, в результате чего нефть обессоливается. Обессоленную нефть выводят из аппарата через сборники 8 и соединенный с ними штуцер 9, а воду из камеры электроосаждения 11 выводят через сборник отделившейся воды 7.

Показатели процесса обезвоживания и обессоливания нефти во многом определяются организацией процесса смешения нефти с водой. Максимальная эффективность достигается при большой межфазной поверхности, т.е. при водной промывке нефти большим количеством воды. В этом случае соли более эффективно переходят в водную фазу и осаждаются вместе с водой. Обычно смешение нефти с водой производят путем диспергирования воды в количестве от 2 до 10% в потоке нефти за счет создания перепада давления либо на потоке воды, либо на потоке нефти в смеси с промывочной водой. Возможности создания большой межфазной поверхности с помощью известных устройств ограничены как возможностями ввода в нефть (с последующим выводом) больших количеств пресной воды из экономических и экологических соображений, так и опасностью очень тонкого диспергирования пресной воды, поскольку потом эту воду нужно будет отделять от нефти (чем мельче капли воды, тем сложнее их удалить).

В заявленном устройстве большая межфазная поверхность создается за счет многократной циркуляции воды в камере водной промывки нефти. Соотношение вода/нефть во встроенном в эту камеру смесительном патрубке может доходить до 1,5-2. Максимальное значение удельной межфазной поверхности достигается при соотношении вода/нефть в точке обращения фаз, т.е. перехода от обратной эмульсии (вода в нефти) к прямой (нефть в воде). Именно на эти условия и рассчитывается сопло 4, смесительный патрубок 5 и вся конструкция камеры водной промывки.

Описанные варианты многосекционных аппаратов для обезвоживания и обессоливания нефти позволяют повысить эффективность процесса обезвоживания и обессоливания нефти за счет увеличения времени смешения нефти с водой при высоком соотношении вода/нефть. Это увеличение времени по сравнению с известными аналогами достигается за счет размещения смесителя нефти в отдельной камере водной промывки нефти, в нижней части которой размещено сопло для истечения нефти внутрь соосного соплу смесительного патрубка.