Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти

Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройствам для обессоливания и обезвоживания нефти и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известен смеситель (RU 2189851 C2, кл. B01F 3/04, 2002 г.), содержащий напорную и смесительную камеры, выполненные в виде полых цилиндров, нагнетательный патрубок с завихрителем рабочего агента в виде цилиндрических отверстий. Недостатком этого смесителя является низкая эффективность и производительность.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для обезвоживания и обессоливания нефти (SU 1819652 A1, кл. B01D 17/04, 1993 г.), содержащее трубу с отверстиями, коллектор с патрубком подачи реагента (воды), камеру подвода нефти, соосную с трубой. Недостатком прототипа является резкое падение эффективности при увеличении производительности по нефти.

Задача изобретения - повышение качества обработки нефти в широком диапазоне производительности по нефти за счет повышения интенсивности перемешивания и диспергирования воды в нефти.

Технический результат состоит в повышении эффективности обессоливания и обезвоживания нефти и производительности устройства за счет интенсификации перемешивания обрабатываемой нефти с реагентом (водой), турбулизации и разделения всего объема потока нефти на несколько концентричных с расчетной толщиной потоков.

Технический результат достигается тем, что устройство для обессоливания и обезвоживания нефти, содержащее трубу с отверстиями, коллектор с патрубком подачи реагента (воды), камеру подвода нефти соосную с трубой, согласно изобретению устройство состоит из трубчатых оснащенных соплами цилиндрических среднего и внутреннего разделителей потока обрабатываемой нефти, размещенных концентрично относительно корпуса на расчетных расстояниях, которые формируют внешний, средний и внутренний потоки, причем внутренний разделитель выполнен с внешней и внутренней стенками, между которыми образована кольцевая полость для реагента (воды), а перед разделителями потока на регулируемом расстоянии установлены кольцевые воды для предварительной турбулизации обрабатываемой нефти.

Кроме того, сопла размещены на разделителях попарно на противоположных образующих цилиндров со смещением относительно диаметра и параллельно друг другу. Сопла на среднем разделителе и внешней стенке внутреннего разделителя направлены в средний поток обрабатываемой нефти, а на внутренней стенке внутреннего разделителя направлены во внутренний поток.

Изобретение поясняется выполнением устройства для обессоливания и обезвоживания нефти на примере перемешивания нефти с водой и сопровождающими чертежами, на которых представлены:

Фиг. 1 - эскиз секции устройства для обессоливания и обезвоживания нефти в аксонометрии;

Фиг. 2 - направления движения струй на выходе из сопел;

Фиг. 3 - направления движения закрученных потоков смеси «нефть-вода» при установившемся режиме;

Фиг. 4 - схемы размещения сопел в диаметральных сечениях секции устройства для обессоливания и обезвоживания нефти.

Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти состоит из трубы 1 с цилиндрическими средним 2 и внутренним 3 разделителями потока обрабатываемой нефти, формирующими внешний 4, средний 5 и внутренний 6 контуры смесительной камеры, заборников 7 и радиальных патрубков 8 нефти с коллекторами 9 и соплами 10 ввода воды. Входной патрубок 11 нефти и выходной патрубок 12 смеси «нефть-вода» расположены на центральной оси корпуса 1 устройства, а входной патрубок 13 воды - перпендикулярно ей.

Работа устройства для обессоливания и обезвоживания нефти осуществляется следующим образом. Смешиваемый агент - поток нефти (фиг. 2) из входного патрубка 11, получив предварительную турбулизацию перед разделителями потока, поступает в смесительную камеру, где разделяется на внешний 4 и внутренний 6 потоки, а через заборники 7 и радиальные патрубки 8 попадает в средний 5 контур смесительной камеры. Реагент (вода) по патрубку 13 и коллекторам 9 через сопла 10, разделяясь на струи, попадает в средний 5 и внутренний 6 контур смесительной камеры. Струи воды из сопел 10 (фиг. 2, фиг. 3) закручивают и разделяют поток нефти на два и более вращающихся в противоположных направлениях потока, возникают соударения струй и центростремительные ускорения с различным вектором, возрастает турбулентность, повышается температура и массообмен между потоками рабочего и смешиваемого агентов. Закручивание струй воды приводит к интенсивной турбулизации потока нефти, интенсивному перемешиванию, дроблению и испарению воды, потому что при адиабатном течении происходит повышение температуры, которое приводит к увеличению испаряемости воды и более интенсивному обессоливанию нефти. На границе соударения струй вследствие преодоления сил вязкости возникают турбулентные пульсации местных скоростей, которые вызывают пульсации температуры (стр. 74 Новиков И.Н., Боршанский В.М. Теория подобия в т/динамике и т/передаче). Здесь - длина изотропной турбулентности; z - поперечная координата. Кинетическая энергия от продольных пульсаций к поперечным передается посредством пульсации давления p. Возникают мгновенные градиенты давления, вызывающие движение жидкости в направлении, перпендикулярном исходному движению, что также повышает эффективность процессов перемешивания. Изменение вязкости при изменении температуры на границе взаимодействия струй нефти и воды способствует усилению турбулентных пульсаций местных скоростей. Все эти процессы приводят к турбулизации потоков нефти и воды, что способствует диспергированию воды и интенсивному обессоливанию нефти.

Нефть из внешнего потока 4 за счет скоростного напора через заборники и радиальные патрубки 8 (фиг. 2, фиг. 4) поступает в средний поток. Скорости в потоках по среднему 5 и внутреннему 6 контурам за счет впрыска воды через сопла 10 увеличивается, на выходе из смесителя появляется эффект эжекции, что обеспечивает дополнительное перемешивание компонентов.

Использование данного изобретения позволит достигать по сравнению с прототипом значительно более высоких скоростей процессов обезвоживания водонефтяной эмульсии, обессоливания нефти на установках подготовки нефти к переработке в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

1. Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти, содержащее трубу с отверстиями, коллектор с патрубком подачи реагента (воды), камеру подвода нефти, соосную с трубой, отличающееся тем, что состоит из трубчатых оснащенных соплами цилиндрических среднего и внутреннего разделителей потока обрабатываемой нефти, размещенных концентрично относительно корпуса на расчетных расстояниях, которые формируют внешний, средний и внутренний потоки, причем внутренний разделитель выполнен с внешней и внутренней стенками, между которыми образована кольцевая полость для реагента (воды), а перед разделителями потока на регулируемом расстоянии установлены кольцевые коллекторы воды для предварительной турбулизации обрабатываемой нефти.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопла размещены на разделителях попарно на противоположных образующих цилиндров со смещением относительно диаметра и параллельно друг другу.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопла на среднем разделителе и внешней стенке внутреннего разделителя направлены в средний поток обрабатываемой нефти, а на внутренней стенке внутреннего разделителя направлены во внутренний поток.