Способ отверждения нефти в емкости при транспортировке и устройство для его осуществления

Патент 2048411

Авторы

Реферат

Изобретение относится к нефте- и газодобыче, нефтехимическим производствам и может быть использовано при транспортировке нефти и ее производных с целью предотвращения разливов нефти на акваториях или поверхности почвы. Цель изобретения - повышение эффективности отверждения и предотвращение разливов нефти в окружающую среду. Сущность изобретения заключается в том, что в емкость, заполненную нефтью или ее производными, помещают электроды, выполненные из редкоземельных веществ, обледающих гигантской магнитострикцией, с прикрепленными к их вершине ленточными электродами, выполненными из геотекстиля с нанесенными на их поверхность редкоземельными веществами, подают на электроды возбуждающее напряжение и полимеризуют нефть в емкости, вследствие чего она превращается в твердое состояние, причем в месте назначения возбуждающее напряжение отключают и нефть вновь превращается в прежнее текучее состояние, что позволяет повысить безопасность при транспортировке нефти и ее производных и снизить риск разливов нефти в окружающую среду по сравнению с имеющимися способами транспортировки обычными классическими методами. 2 с. и 7 з. п. ф-лы, 1 ил.

Известен способ отверждения нефтей в переменном магнитном поле в зависимости от концентрации структуропреобразователя, ферромагнитного наполнителя, напряженности и направленности магнитного поля, времени намагничивания и скорости деформации составов (Дмитриева З.Т. Тихонова Л.Д. Огородникова В.Д. Зотова А. Б. Магнитореологический эффект в нефтях и углеводородах. Международная конференция по химии нефти, Томск, 1-4 октября 1991, Тезисы докл. Томск, 1991, с. 276-277).

Известный способ трудоемок, нетехнологичен, не учитывает структурные особенности значительного объема нефти и не использует для отверждения нефти редкоземельные вещества, обладающие гигантской магнитострикцией и позволяющие эффективно отверждать значительные объемы нефти.

Известен также способ отверждения нефти в емкости при транспортировке, предусматривающий нанесение на ее поверхность сорбентов, содержащих, например, железные опилки, покрытые полиуретаном (Матвеенко Л.М. и др. Способ локализации и удаления разливов нефти в открытом море. Азербайджанское нефтяное хозяйство, N 12, 1983, с.66-67, 71).

Известный способ также трудоемок, нетехнологичен, не позволяет управлять состоянием и свойствами значительного объема нефти и ее производных и не использует для отверждения нефти редкоземельные вещества, обладающие гигантской магнитострикцией.

Цель изобретения повышение эффективности отверждения и предотвращения разливов нефти в окружающую среду.

Цель достигается тем, что согласно способу в толщу нефти помещают вертикально с шагом 3-5 м цилиндрические электроды Ф10-:150 мм и высотой, равной высоте емкости, с прикрепленными к их вершине ленточными электродами, выполненными из геотекстиля, а в качестве сорбентов используют нанесенные на ленточные электроды, обладающие магнитострикцией, редкоземельные вещества, возбуждают ультразвуковые колебания за счет подачи на электроды возбуждающего напряжения на достигнутом уровне в течение всего времени транспортировки.

Длину ленточных электродов выбирают, исходя из половины расстояния между вертикально установленными электродами.

Ультразвуковые колебания в нефти возбуждают в диапазоне от 1 до 20 кГц, снижая тем самым ее вязкость на 10-20% Осуществляют откачку образующихся газовых компонент с использованием вакуум-насоса.

Осуществляют контроль за состоянием нефти по изменению скорости звука в ней. Нефть размещают в емкости, состоящей из расположенных в шахматном порядке секций размером 5 х 10 м, цилиндрический электрод, связанный вершиной с ленточными электродами, устанавливают в центре каждой секции, а вокруг него по окружности размещают цилиндрические электроды.

На чертеже приведена схема реализации способа.

Позицией 1 обозначена емкость, 2 нефть или ее пpоизводные, 3 основной электрод, 4 ленточный электрод, 5 электроды для подачи импульсного возбуждающего напряжения от источника напряжения, 6 источник напряжения, 7 блок согласования, 8 микропроцессор, 9 вакуум-насос, 10 гидроимпульсатор, 11, 12 магнитострикционный излучатель и приемник ультразвуковых колебаний (виброисточники), 13 линия передачи, 14 генератор импульсов, 15 блок регистрации, 16 мини-ЭВМ.

Способ осуществляют следующим образом. Наносят на основной цилиндрический электрод слой редкоземельного вещества типа интерметаллических соединений, которые обладают гигантской магнитострикцией. Емкость 1 выполняют в виде секций, расположенных в шахматном порядке размерами 5х10 м. Основной цилиндрический электрод 3 устанавливают в центре каждой секции и к вершине основного электрода 3 крепят ленточные электроды 4, представляющие собой узкие ленты, выполненные из геотекстиля с нанесенным на его поверхность слоем редкоземельного вещества. На основной 3 и ленточные 4 электроды подают посредством электродов 5 возбуждающее напряжение от источника 6 и возбуждают в толще нефти 2 электромагнитные и ультразвуковые колебания в диапазоне 1-20 кГц, и тем самым снижают вязкость нефти от 10 до 20% Длину ленточных электродов 4 выбирают равной половине расстояния между вертикально установленными основными электродами 3 с таким условием, что при подаче возбуждающего напряжения ленточные электроды 4 принимают положение, параллельное поверхности налитой в емкость 1 нефти 2, и равномерно перераспределяются в толще нефти с целью более полного охвата всего объема нефти и воздействия на нее электромагнитными и магнитными полями. Постепенно поднимают возбуждающее напряжение от источника 6 от минимального до максимального значения, при котором достигают полного отверждения нефти по всей емкости. Найденное экспериментально возбуждающее напряже- ние, при котором достигают положительного эффекта отверждения нефти по всей толще емкости, поддерживают на всем пути транспортировки нефти. Возбуждая в толще нефти ультразвуковые колебания, не только снижают вязкость нефти перед ее отверждением, чтобы как можно равномернее перераспределить в толще ленточные электроды, но и осуществляют дегазацию нефти, откачивая газовые компоненты с помощью вакуум-насоса 9, соединенного с микропроцессором 8 через блок 7 согласования. Работой группы виброисточников 11, 12 управляют с использованием мини-ЭВМ, в которую заложена программа воздействий на толщу нефти, включая и ее ультразвуковой контроль, причем по изменению скорости прохождения ультразвуковых волн через нефть 2 в емкости 1 определяют с помощью генератора 14 импульсов и блока 15 регистрации точку отверждения нефти и по величине найденной при отверждении скорости распространения волн судят о состоянии нефти в емкости при ее транспортировке. Контроль за процессом состояния нефти позволяет предотвращать негативные моменты попадания нефти при ее разливе в окружающую среду.

Сущность способа заключается в том, что использование для отверждения нефти и ее производных магнито- и электрореологического эффектов с использованием редкоземельных веществ, нанесенных на электроды, помещенные в толщу нефти, и обладающих гигантской магнитострикцией, усиливающей воздействие магнитного и электрического полей на процесс отверждения нефти по всей толще емкости при низкой энергоемкости процесса и значительной производительности процесса, позволяет в считанные часы и минуты достичь положительного эффекта и снизить риск попадания нефти в окружающую среду при ее транспортировке.

В месте назначения, возбуждающее напряжение отключают, гидроимпульсатором 10 подают внутрь емкости 1 с остатками нефти на стенках емкости 1 горячую воду в совокупности с возбуждением в емкости ультразвуковых колебаний и производят слив воды с нефтью из емкости, и таким образом достигают полной утилизации нефти из емкости без попадания нефти в окружающую среду. Устройство для отверждения нефти в емкости при транспортировке включает емкость, электроды, размещенные в емкости вертикально соединенные с ними ленточными электродами и связанные с ними последовательно источником импульсного напряжения и блоком согласования.

Оно снабжено последовательно соединенными излучателями, приемниками магнитострикционных ультразвуковых колебаний, блоком регистрации, микропроцессором. Оно снабжено последовательно соединенными с микропроцессором гидромонитором для откачки горячей воды при промывке емкости и вакуум-насосом для откачки образующихся газовых компонент в нефти.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство работает следующим образом. От источника 6 напряжения посредством электродов 5 на основные 3 и ленточные 4 электроды подают возбуждающее напряжение и посредством блока 7 согласования и микропроцессора 8 управляют процессом отверждения нефти за счет того, что усиливают воздействие силовых полей за счет использования редкоземельных веществ, наносимых слоем на электроды 3, 4. Для предотвращения утечек нефти и ее производных в окружающую среду осуществляют с одной стороны дегазацию толщи нефти в емкости, возбуждая в нефти ультразвуковые колебания в диапазоне 1-20 кГц с последующей утилизацией газовых компонент посредством вакуум-насоса 9, соединенного через блок 7 согласования с микропроцессором, хранящим в своей памяти физико-химические данные о состоянии перевозимых нефтепродуктов химический состав нефти и выделяющихся углеводородов, их температуру и вязкость нефти до и после отверждения нефти и следящим за их состоянием во время транспортировки.

Кроме того, в емкости 1 на ее торцах размещают магнитострикционные ультразвуковые излучатели 11 и приемники 12, возбуждают посредством генератора 14 импульса излучатель 11, генерируют в толщу нефти 1 ультразвуковые импульсы, которые регистрируют посредством приемника 12 и блока 15 регистрации, и эти данные подают на вход мини-ЭВМ, обрабатывают, анализируют и по изменению скоростей распространения продольных и сдвиговых волн, распространяющихся через толщу нефти 2 в емкости 1, судят о состоянии нефти при транспортировке.

Преимущества заявляемого способа и устройства отверждения нефти в емкости при транспортировке состоят в следующем: применение редкоземельных веществ, наносимых на поверхность электродов, помещаемых в толщу нефти в емкости, и обладающих гигантской магнитострикцией, позволяет отверждать толщу нефти в емкости с использованием электро- и магнитореологического эффектов и управлять состоянием и свойствами нефти и ее производных при транспортировке; осуществлять дегазацию нефти и тем самым предотвращать негативные явления с воспламенением газов при транспортировке нефти; осуществлять контроль за состоянием перевозимой нефти с использованием ультразвука; снизить энергоемкость процесса отверждения и повысить экологическую безопасность транспортировки нефти при ее перевозке для предотвращения утечек нефти в окружающую среду.

Использование заявляемого изобретения позволяет значительно снизить энергоемкость процесса отверждения и повысить эффективность транспортировки за счет предотвращения разливов нефти в открытом море на акваториях или на поверхности почвы по сравнению с имеющимися способами транспортировки, не предусматривающими отверждение нефти при ее перевозках.

Формула изобретения

1. Способ отверждения нефти в емкости при транспортировке, предусматривающий нанесение на ее поверхность сорбентов, отличающийся тем, что в толщу нефти помещают вертикально с шагом 3 5 м цилиндрические электроды диаметром 50 150 мм и высотой, равной высоте емкости, с прикрепленными к их вершине ленточными электродами, выполненными из геотекстиля, а в качестве сорбентов используют нанесенные на ленточные электроды обладающие магнитострикцией редкоземельные вещества, возбуждают ультразвуковые колебания за счет подачи на электроды возбуждающего напряжения от минимального до максимального уровня и поддержания величины возбуждающего напряжения на достигнутом уровне в течение всего времени транспортировки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину ленточных электродов выбирают равной половине расстояния между вертикально установленными электродами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ультразвуковые колебания в нефти возбуждают в диапазоне от 1 до 20 кГц, снижая тем самым ее вязкость на 10 - 20% 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют откачку образующихся компонентов с использованием вакуум-насоса.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют контроль за состоянием нефти по изменению скорости звука в ней.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что нефть размещают в емкости, состоящей из расположенных в шахматном порядке секций размером 5 10 м, цилиндрический электрод, связанный вершиной с ленточными электродами, устанавливают в центре каждой секции, а вокруг него по окружности размещают цилиндрические электроды.

7. Устройство для отверждения нефти в емкости при транспортировке, включающее емкость, отличающееся тем, что оно снабжено электродами и связанными с ними источником импульсного напряжения и блоком согласования.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными излучателями, приемником ультразвуковых магнитострикционных колебаний, блоком регистрации, микропроцессором.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными с микропроцессором гидромонитором для откачки горячей воды при промывке емкости и вакуум-насосом для откачки образующихся газовых компонентов нефти.

РИСУНКИ

Рисунок 1