Устройство для выделения примесей из потока исходной жидкости

 

Устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости

Полезная модель относится к области разделения углеводородных жидкостей и может найти применение в нефтеперерабатывающей, химической промышленности и др.

Устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости выполнено в виде последовательно соединенных устройств, каждое из которых выполняет свою задачу по очистке углеводородной жидкости: устройство для предварительного разделения жидкости и гидроциклон для отделения «тяжелых» фракций. Как вариант, при наличии в углеводородной жидкости примесей, более легких, чем основная ее масса, последовательно первому гидроциклону устанавливается второй, предназначенный для отделения «легких» фракций.

Устройство для предварительного разделения жидкости изменяет свойства углеводородной жидкости, т.е в ней появляются примеси в виде хлопьев, находящиеся во взвешенном состоянии. Благодаря предварительной подготовке углеводородной жидкости работа гидроциклона по отделению и отводу примесей становится эффективнее. Для еще более эффективного отвода «Тяжелых» примесей в первом гидроциклоне применяют нагрев его нижней части.

Заявленная конструкция устройства позволяет поднять производительность каждого гидроциклона и всего устройства, обеспечить высокое качество очистки.

Устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости

Полезная модель относится к области разделения углеводородных жидкостей и может найти применение в нефтеперерабатывающей, химической промышленности и др.

Из уровня техники известна установка для очистки жидкостей, включающая соединенные последовательно гидроциклоны предварительной и тонкой очистки с входным, сливным и песковым патрубками, насосы, соединительные трубопроводы и емкость для слива (СССР а.с. 1151313, В04С 9/00, 1985).

Недостатком установки является то, что гидроциклон тонкой очистки не обеспечивает необходимой глубины очистки воды, а гидроциклон предварительной очистки не имеет устройства для выпуска газа, который, попадая в гидроциклон тонкой очистки, будет дестабилизировать процесс разделения фаз вода-нефть.

Наиболее близким по техническому решению является установка для очистки нефтесодержащих вод, которая содержит насос, питательный патрубок, гидроциклон предварительной очистки с трубкой для сброса газа и щелями для отделения воды от нефти и от механических примесей, сливной патрубок, соединенный с насосом, подающим воду в гидроциклон тонкой очистки с патрубком для отвода нефти и гайкой регулирования скорости входящей в гидроциклон тонкой очистки жидкости, нижняя часть которого соединена с емкостью, сообщенной с насосом, подающим осветленную воду на фильтр доочистки с сорбентом и патрубком для сброса очищенной воды (патент на изобретение РФ 2104803, дата приоритета 23.04.1996, опубликован 20.02.1998).

Недостатком известных устройств является то, что не происходит быстрого и достаточного полного выделения примесей из потока углеводородной жидкости по той причине, что гидроциклон не может отделять от основной массы углеводородной жидкости одновременно примеси и более «тяжелые» и более «легкие» и даже при значительном времени обработки часть примесей выходит вместе с основным потоком.

Задачей полезной модели является создание устройства для Выделения примесей из потока углеводородной жидкости, сочетающего в себе преимущества описанных выше подходов и обеспечивающего повышение производительности и более полного отделения как «тяжелых», так и «легких» примесей.

Технический результат состоит в обеспечении заданной степени очистки углеводородной жидкости и увеличении производительности устройства (количества очищенной жидкости с требуемой степенью очистки в единицу времени).

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости содержит модуль или устройство (далее - устройство) для предварительного разделения жидкости (например, устройство для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей) и соединенный с ним последовательно гидроциклон для Отделения «тяжелых» фракций через патрубок в нижней часта. Заявленное устройство может дополнительно содержать последовательно установленный второй гидроциклон для отделения «легких» фракций, в верхней части которого расположен регулирующий клапан, а в нижней части - патрубок для выхода очищенной жидкости. Комплексное использование названных устройств, каждое из которых предназначено для выполнения части всей работы, позволяет обеспечить требуемый технический результат.

В качестве устройства для предварительного разделения жидкости может использоваться также устройство электрогидроимпульсного дробления углеводородных жидкостей или иное пригодное для этих целей устройство.

В зависимости от состава углеводородной жидкости заявленное устройство может быть воплощено в различных частных формах исполнения.

В одном варианте исполнения заявленное устройство состоит из устройства для предварительного разделения жидкости и гидроциклона для отделения «тяжелых» фракций, снабженного регуляторами расхода подаваемой жидкости на очистку, уровнемерами и нагревателями, расположенными в нижней части гидроциклона. Количество и общая мощность нагревателей 7 должно обеспечивать текучее состояние «тяжелых» фракций и зависит от производительности устройства и состава углеводородной жидкости. Для уменьшения габаритов нагревателей и обеспечения стабильности нагрева применяются электрические нагреватели, в том числе кольцевого типа.

В другом варианте исполнения заявленное устройство дополнительно содержит регулятор расхода подаваемой жидкости на очистку, регулятор уровня жидкости в гидроциклоне, уровнемер, измеритель уровня примесей в нижней части гидроциклона, регулирующий клапан на линии отвода примесей.

В еще одной частной форме исполнения устройства, в зависимости от состава углеводородной жидкости, используются два гидроциклона, установленные последовательно: первый - для отделения «тяжелых» примесей, а второй - для отделения «легких».

Заявленное устройство поясняется следующими чертежами.

Фиг. 1 - схема устройства для отделения «тяжелых» примесей из потока углеводородной жидкости (выходят снизу).

Фиг. 2 - схема устройства для отделения «легких» примесей (выходят сверху).

Конструкция устройства в одной из частных форм исполнения по фиг. 1 описана ниже.

Заявленное устройство (фиг. 1) содержит линию подвода углеводородной жидкости на очистку 3, подсоединенную к устройству для предварительного разделения жидкости 2. Для отделения «тяжелых» примесей используется гидроциклон, приведенный на фиг. 1. В гидроциклоне за счет вращения материалов и удлинения пути прохождения частиц материалов, более «тяжелые» примеси (выпавший осадок) опускаются в нижнюю часть гидроциклона 5. Отвод примесей производится по линии 6 через клапан, обеспечивающий регулирование уровня примесей в нижней части гидроциклона 1 и исключающий отвод очищаемой жидкости вместе с примесями. Отвод очищенной жидкости выполняется по линии отвода 4 (см. фиг 1) из верхней части гидроциклона 1 вблизи от его оси. Температура нагрева примесей задается нагревателями 7 таким образом, чтобы обеспечить отвод «тяжелых» примесей из нижней часта гидроциклона 5 в жидком виде. В гидроциклоне 1 по оси может устанавливаться мешалка 8, обеспечивающая вращение жидкости в гидроциклоне при малых расходах жидкости на очистку. В качестве мешалки 8 могут использоваться лопасти, размещенные на Оси или любое другое пригодное для этих целей устройство.

Для выделения «легких» примесей устанавливается еще Один гидроциклон, приведенный на фиг. 2, в котором отсутствуют нагреватели. Так как углеводородная жидкость представляет собой более тяжелую фракцию по сравнению с более легкими примесями, она опускается вниз, а примеси поднимаются вверх. Из второго гидроциклона примеси отводятся из верхней части по линии отвода 10, а очищенная углеводородная жидкость - снизу, по линии отвода 9 (см. фиг. 2). Кроме того, чтобы исключить отвод очищаемой жидкости вместе с примесями, на линии 10 установлен клапан, обеспечивающий регулирование уровня примесей в верхней части гидроциклона (не показан).

Чтобы удалить из углеводородной жидкости как «тяжелые», так и «легкие» примеси, гидроциклоны устанавливаются последовательно, вначале гидроциклон для отделения «тяжелых» примесей, затем для «легких». Отметим, что использование двух гидроциклонов является одним из частных случаев исполнения устройства.

В частных формах исполнения устройство для выделения примесей из потока исходной жидкости может быть дополнительно снабжено регуляторами расхода подаваемой жидкости на очистку для обеспечения стабильной скорости подачи жидкости в гидроциклон 1 и регулятором уровня жидкости в гидроциклоне. В другой частной форме исполнения

заявленное устройство может дополнительно содержать также регулятор уровня жидкости в гидроциклоне, уровнемер, измеритель уровня Примесей в нижней части гидроциклона, регулирующий клапан на линии отвода примесей.

В качестве примера рассмотрим процесс очистки нефтепродуктов от соединений серы. Нефтепродукты поступают в устройство Для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей 2. В устройстве для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей 2 происходит подвод энергии к нефтепродуктам. Суммарная энергия, подводимая к потоку нефтепродуктов, составляет величину, требуемую на перемещение потока нефтепродуктов в устройстве и на создание эффекта резонанса в потоке нефтепродуктов через установку. За счет эффекта резонанса в нефтепродукте происходят химические реакции между молекулами воды, эмульгированной в нефти, и содержащимися в ней сернистыми соединениями, приводящие к разрушению химических связей. Образуются продукты коагуляции, выпадающие в виде осадка, часть сернистых соединений распадается до низкомолекулярных газообразных веществ. Таким образом, после устройства для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей в нефтепродуктах уже выделяются примеси.

Для отделения тяжелых примесей из потока нефтепродуктов жидкость поступает на гидроциклон 1, внутри Которого тяжелые фракции (выпавший осадок) опускаются в нижнюю часть гидроциклона 1, откуда они удаляются либо механическим способом (например, шнеком), либо в жидком виде по линии отвода примесей.

Использование гидроциклона 1 позволяет увеличить путь прохождения нефтепродуктов и, соответственно, увеличить время осаживания тяжелых частиц в нижней части гидроциклона 1 с последующим удалением. Легкие частицы смеси в гидроциклоне 7 собираются вверху в центре циклона и направляются по линии перелива на дальнейшую переработку или перекачку.

На фиг. 2 приведено устройство отделения «легких» примесей, в котором отсутствуют нагреватели, примеси отводятся из верхней части гидроциклона по линии отвода 10 (см. фиг. 2), а очищенная жидкость - снизу, по линии отвода 9 (см. фиг. 2).

При одновременном использовании двух гидроциклонов изображенное на фиг. 2 под 2 устройство для предварительного разделения жидкости не устанавливается.

Благодаря предварительной обработке материала в устройстве для разделения углеводородной жидкости, обеспечивается более легкое и эффективное разделение примесей в гидроциклоне. Примеси либо под воздействием силы тяжести («тяжелые») осаждаются и удаляются из нижней части Циклона, либо всплывают («легкие») и удаляются из

верхней части гидроциклона за счет перелива, создается возможность полной очистки материала от примесей.

Заявленное устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости позволяет:

- организовать непрерывный процесс отделения примесей;

- обеспечить эффективное отделение примесей из углеводородной жидкости;

- организовать автоматический процесс отделения примесей путем изменения расхода жидкости в гидроциклоне в зависимости от температуры (вязкости) жидкости и уровня примесей в нижней части первого гидроциклона;

- обеспечить регулируемый отвод очищенной жидкости.

Интенсивности выделения примесей способствует:

работа гидроциклона с предварительно нагретой жидкостью до температуры, обеспечивающей оптимальную вязкость;

более продолжительное время нахождения жидкости в гидроциклоне за счет тангенциального подвода жидкости к гидроциклону и организации вращения всего объема жидкости в гидроциклоне;

регулирование расхода жидкости, подаваемой на очистку;

вращение жидкости в гидроциклоне мешалкой при малых расходах жидкости на очистку.

Таким образом, углеводородная жидкость последовательно проходит через устройства, каждое из которых выполняет свою задачу по очистке углеводородной жидкости. В частности, устройство для предварительного разделения жидкости изменяет Свойства углеводородной жидкости, т.е в ней появляются примеси в виде хлопьев, находящиеся во взвешенном состоянии. Благодаря предварительной подготовке углеводородной жидкости работа гидроциклона по отделению и отводу «тяжелых» примесей становится эффективнее. Для еще более эффективного отвода «тяжелых» примесей в первом гидроциклоне применяют нагрев его нижней части. При наличии в углеводородной жидкости примесей, более легких, чем основная ее масса, необходимо последовательно первому гидроциклону установить второй гидроциклон, специализированный для этого.

Заявленная конструкция устройства позволяет поднять производительность каждого гидроциклона и всего устройства, обеспечить высокое качество очистки.

1. Устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости, включающее в себя устройство для резонансного возбуждения углеводородной жидкости и установленный последовательно гидроциклон для отделения «тяжелых» фракций.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит гидроциклон для отделения «легких» фракций, установленный последовательно после гидроциклона для отделения «тяжелых» фракций.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в нижней части гидроциклона для отделения «тяжелых» фракций установлены нагреватели.

РИСУНКИ



 

Наверх