Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТИ

Изобретение предназначено для очистки жидкостей, например нефти, загрязненной плавающей жидкой средой, например водой, и может использоваться при подготовке нефти на промыслах и на нефтеперерабатывающих заводах и в любой отрасли промышленности, где возникает такая необходимость.

Известна установка для обезвоживания нефти (патент РФ №2077918, кл. 6 В01D 17/028, опубл. 27.04.1997). Установка включает корпус с отсеком для обезвоживания нефти, патрубок, подводящий водонефтяную смесь с одного конца корпуса, и патрубки, отводящие газ, воду, нефть, регуляторы уровней нефти и воды, поперечные перегородки в средней части сечения корпуса, образующие ступеньки верхними и нижними краями перегородок.

Недостатком этой установки является понижение эффективности при очистке нефти от малого содержания воды, поскольку в этом случае ступенчатое размещение перегородок по верхней кромке перегородок не обеспечивает перелив нефти через верх всех перегородок, пока отстоявшаяся вода не достигнет расчетного уровня границы раздела нефть - вода. Таким образом, в этом случае продолжительное время установка работает в нерасчетном режиме по производительности.

Известна установка для очистки нефтесодержащих сточных вод (патент РФ №2133222, кл. С02F 1/40, опубл. 07.20.1999). Установка включает проточный трубчатый отстойник-сепаратор, патрубки для подвода очищаемой воды, гидрозатвор, регуляторы уровня, патрубки для отвода очищенной воды и накопившихся нефти и газа, причем подача очищаемой воды производится распылителями, размещенными выше уровня нефти. Очистка загрязненной воды производится путем пропускания нефтесодержащих сточных вод через слой нефти.

Недостатком этой установки является недостаточно эффективное смешение загрязненной воды с нефтью. При распылении нефтесодержащих сточных воды образуются капли различной степени дисперсности. В результате этого процесса падающие с достаточно большой скоростью крупные капли нефтесодержащей сточной воды, проникая в слой нефти, частично дробят ее на мелкие капли нефти и увлекают эти капли нефти за собой вниз. В результате этого процесса в вертикальном направлении в отстойниках всплывает не только нефть, содержащаяся в нефтесодержащих сточных водах, но и нефть, увлекаемая каплями нефтесодержащих сточных вод из слоя нефти. В этом случае объемная концентрация нефти, в сравнении с ее исходным содержанием в нефтесодержащих сточных водах возрастает, а значит, скорость всплытия капель нефти уменьшается, тем более что они перемещаются в противотоке с потоком очищаемой сточной воды, перемещающейся сверху вниз. Указанное обстоятельство требует более продолжительного времени для очищения сточной воды от нефтяных загрязнений при их большом содержании, что снижает производительность установки по объемному расходу нефтесодержащих сточных вод или использованию сточных вод с низким содержанием нефтяных загрязнений.

Известна установка для очистки нефти (патент РФ №2118198, кл. В01D 17/028, опубл. 27.08.1998). Установка включает проточный отстойник с перегородками, верхние кромки которых расположены на одном уровне, отсек для накопления очищенной нефти, патрубки для подачи очищаемой нефти, отвода нефти, воды и газа, регуляторы уровней нефти и воды, отсек для очищенной нефти образован последней перегородкой, выполненной глухой снизу, патрубок для подачи очищаемой нефти размещен открытым концом вверх на уровне нижней кромки первой перегородки, патрубок для отвода отстоявшейся воды расположен в нижней части отстойника перед последней перегородкой и соединен с гидрозатвором, причем в верхней части отстойника размещен распылитель пресной воды. Очистка загрязненной нефти производится путем распыливания промывочной жидкости - чистой воды над слоем нефти.

Недостатками этой установки является неэффективное смешение нефти с промывочной жидкостью, поскольку крупные капли воды, ударно воздействуя на слой нефти, вызывают образование капель нефти, которые увлекаются каплями воды вглубь, что снижает эффективность процесса смешения.

Наиболее близка к предлагаемому техническому решению установка для очистки нефти (патент РФ №2221620, кл. В01D 17/00, опубл. 20.01.2004). Установка включает проточный отстойник-сепаратор, патрубки для подачи нефти и промывочной жидкости, смеситель нефти и промывочной жидкости, причем патрубки для подачи нефти и промывочной жидкости внутри отстойника размещены один в другом, а внутренний патрубок для подачи промывочной жидкости выполнен перфорированным и с заглушенным концом.

Недостатком этой установки является низкая эффективность процесса смешения загрязненной нефти и промывочной жидкости. В известном техническом устройстве в межтрубном пространстве смесителя происходит промывка и очистка нефти перемешивающими струями промывочной воды. При линейном размере смесителя порядка 1 м и скорости движения смеси в межтрубном зазоре смесителя порядка 1 м/с за время прохождения смесью смесителя, равное 1 с, указанные процессы промывки и очистки нефти могут лишь начаться. При интенсификации процесса перемешивания, за счет повышения скорости среды в межтрубном пространстве уменьшится время прохождения смеси смесителя. При уменьшении скорости движения среды в межтрубном пространстве уменьшится степень перемешивания струй промывочной воды и нефти. Во всех случаях в смесителе процессы промывки и очистки нефти лишь начинаются. Открытый конец патрубка смесителя размещается на высоте середины высоты отстойника, и, согласно прилагаемому чертежу, вертикально направленная струя промывочной воды и нефти последовательно проходит вначале сквозь слой уже отделенной промывочной жидкости, а затем сквозь слой уже отделенный нефти и за счет эжектирующего действия увлекает с собой эти среды в горизонтальную трубу трубчатого отстойника, что понижает эффективность последующего разделения нефти и промывочной жидкости. Таким образом, используемая система подачи в смеситель нефти и промывочной жидкости приводит к вовлечению в процесс дополнительной массы уже очищенной нефти и отработанной промывочной воды, что снижает технологическую эффективность установки.

Задачей настоящего технического предложения является повышение эффективности технологического процесса очистки нефти, обеспечивающее снижение эксплуатационных затрат.

Технический результат, который ведет к решению поставленной задачи, - это повышение эффективности очистки нефти путем повышения степени смешения нефти с промывочной жидкостью и создания условий для более эффективного гравитационного разделения нефти от промывочной жидкости.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известной установке для очистки нефти, включающей проточный трубчатый отстойник-сепаратор, патрубки для подачи нефти и промывочной жидкости, смеситель нефти и промывочной жидкости, причем патрубки подачи нефти и промывочной жидкости соединены со смесителем, установленным перед отстойником, в смесителе струи нефти и промывочной жидкости направлены навстречу друг другу с равным поперечным сечением в месте столкновения струй, а патрубок подачи смеси нефти и промывочной жидкости из смесителя в отстойник выполнен в виде горизонтального щелевого диффузора с шириной равной внутреннему диаметру горизонтальной трубы трубчатого отстойника-сепаратора.

Предварительное смешение нефти и промывочной жидкости в смесителе (гомогенизаторе), установленном перед местом подачи смеси в отстойник, обеспечивает высокоэффективное смешение нефти с промывочной жидкостью до начала процесса разделения сред. Для интенсификации процесса смешения в смесителе струи нефти и промывочной жидкости направлены навстречу друг другу с равным поперечным сечением в месте столкновения струй. При лобовом столкновении струй нефти и промывочной жидкости с равным поперечным сечением струй в месте их столкновения в максимальной степени реализуется механизм взаимного смешения обоих жидкостей по всей контактной плоскости их взаимодействия.

Смеситель, наряду с выполнением основной функции, выступает в качестве гидродинамического демпфера, сглаживающего пульсации, которые имеют место при раздельной насосной подаче нефти и промывочной жидкости в смеситель, установленный непосредственно внутри сепаратора. Это создает благоприятные условия для протекания процесса гравитационного разделения сразу после поступления смеси в проточный трубчатый отстойник-сепаратор.

Наличие смесителя, в котором загрязненная нефть смешивается до однородного состояния с промывочной жидкостью, снижает объемную долю загрязнений, что позволяет увеличить скорость всплытия нефти, а значит, повышает технологическую эффективность процесса очистки нефти от загрязнений.

Патрубок подачи смеси в трубчатый отстойник-сепаратор выполнен в виде горизонтального щелевого диффузора с шириной выходного сечения, равной внутреннему диаметру горизонтальной трубы трубчатого отстойника-сепаратора. В этом случае процесс очистки смеси от загрязнений начинается сразу после поступления смеси нефти и промывочной жидкости в горизонтальную трубу трубчатого отстойника-сепаратора, поскольку реализуется ламинарный режим течения слоя смеси, при котором в наибольшей эффективно происходит гравитационное разделение компонентов смеси.

На чертеже представлена установка, которая включает проточный трубчатый отстойник-сепаратор 1, гидрозатвор 2, патрубок для подачи нефти 3, патрубок для подачи промывочной жидкости 4, патрубок для подачи очищенной нефти 5, патрубок для отвода использованной промывочной жидкости 6, патрубок для отвода газа 7, смеситель (гомогенизатор) 8, горизонтальный щелевой диффузор 9, датчик уровня нефти 10 и регулятор давления газа 11.

Установка должна быть установлена в горизонтальном положении стационарно или выполнена в передвижном варианте. В обоих случаях установка должна быть подсоединена трубопроводами к соответствующим патрубкам. Установка работает следующим образом. Подлежащую очистке нефть подают в смеситель 8 по патрубку 3, а промывочную жидкость подают в смеситель 8 по патрубку 4. Перемешанная смесь нефти и промывочной жидкости из смесителя 8 подается через горизонтальный щелевой диффузор 9 в трубчатый отстойник-сепаратор 1. В дальнейшем по мере накопления смеси в отстойнике слой смеси движется по верхней горизонтальной трубе трубчатого отстойника-сепаратора, и очищенная нефть перетекает в крайний правый вертикальный отсек трубчатого отстойника-сепаратора. При движении по верхней горизонтальной трубе отстойника происходит гравитационное разделение нефти и промывочной жидкости. Промывочная жидкость оседает в промежуточных вертикальных отсеках и далее перемещается в нижнюю часть отстойника, откуда по патрубку 6 удаляется из трубчатого отстойника-сепаратора 1. Уровень границы раздела нефть - промывочная жидкость поддерживается гидрозатвором 2 или любым другим устройством регулирования уровня. Отбор нефти регулируется датчиком уровня нефти 10, по показаниям которого очищенная нефть из крайнего правого вертикального отсека удаляется по патрубку 5. Выделенный из нефти газ удаляется по патрубку 7 через регулятор давления 11.

Предложенная установка для очистки нефти может быть использована при очистке нефти от солей, сероводорода, воды и, при соответствующем дооборудовании, и для удаления механических примесей.