Установка для деэмульсации нефтегазоводяной эмульсии

Полезная модель относится к оборудованию, применяемому для разделения нефте - газоводяных эмульсий, и может быть использована в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Установка представляет собой горизонтальную емкость с цилиндрическим корпусом, имеющую нагревательный отсек с нагревательным устройством в виде U - образных жаровых труб, заключенных по всей их длине в кожухи с подводом к ним эмульсии, и отстойный отсек с перегородками, коалесцирующими насадками и патрубками раздельного выпуска нефти, газа и воды.

Нагревательное устройство установки отличается тем, что между жаровой трубой с разъемными вставками и кожухом организован кольцевой канал для протока нагреваемой эмульсии со скоростью, устраняющей возможность солевыпадения и образования накипи по всей внешней поверхности жаровой трубы.

Кожух имеет ряд опорно - направляющих роликов, а вставки - продольный и несколько поперечных разъемов, а на их изогнутых частях закреплены короткие продольные или под углом к потоку эмульсии дистанцирующие плоские элементы и на боковых листах установлено уплотнение [Илл. 2].

Полезная модель относится к оборудованию, применяемому для разделения нефтегазо-водяных эмульсий, и может быть использована в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен аппарат для деэмульсации нефтегазоводяной эмульсии, который содержит корпус, нагревательный отсек с топочным устройством, патрубком ввода нефти, распределителем и перфорированными перегородками, из которых поочередно одна не доходит до верха, другая- до низа, причем последняя перфорирована сверху на высоту, не превышающую высоты сегментов, установленных между каждой парой перегородок со стороны среза предшествующей и последней перегородкой, при этом перекрывающих высоту среза предшествующей перегородки. Аппарат также содержит отстойный отсек с коалесци-рующим фильтром, успокоителем, патрубками вывода нефти, газа и воды, регуляторы межфазных уровней "нефть-газ,, и "нефть-вода,, [1].

Недостатком этого аппарата является постепенно снижающаяся эффективность разделения нефтегазоводяной эмульсии на составляющие фракции в процессе работы аппарата вследствии интенсивного солевыпадения образования накипи на всей внешней поверхности жаровой трубы, а при наличии в растворе солей - и к сложению солей, ухудшает теплообмен и приводит к необходимости частых остановок работы аппарата для чистки жаровой трубы и, в худшем случае, их прогоранию.

Наиболее близким по технической сущности является аппарат для разделения нефтегазоводяной эмульсии, представляющий собой горизонтальную емкость, разделенную перегородками на нагревательную и отстойную камеры. Установленные в нагревательной камере жаровые трубы на участке интенсивного нагрева заключены в рубашки, у которых кольцевое пространство разделено на секции вертикальными перегородками с вырезами и козырьками, отогнутыми в сторону движения потока эмульсии. Рубашка выполнена разъемной, секции в ней заполнены твердыми шарообразными телами, а вводной патрубок эмульсии подведен тангенциально. Поэтому постоянный подвижной хаотический контакт шарообразных твердых тел в спиральном потоке эмульсии с поверхностью этого участка жаровых труб сбивает с нее образующуюся накипь, а отбитые с поверхности жаровых труб отложения выносятся потоком эмульсии [2].

Недостатком прототипа является локальность предотвращения образования накипи:

во-первых рубашки установлены только на начальном участке жаровой трубы, а во-вторых в зоне расположения вертикальных перегородок как с одной стороны, так и с другой стороны ее на расстоянии радиуса шарообразных тел от перегородки теплообменная поверхность

никак не очищается от накипи. Кроме того происходит затухание спиралевидности движения потока эмульсии и хаотического движения твердых шаров в последующих за первой секциях из за наличия перегородок, интенсивное засорение секций механическими примесями в эмульсии по той же причине, так как вертикальные перегородки задерживают их вынос, приводя к повышению температуры на внешней стороне жаровой трубы и увеличению отложения накипи. В результате снижается эффективность разделения эмульсии и работы аппарата, что приводит к необходимости проведения частой чистки жаровых труб и уменьшению их долговечности.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение образования накипи и солевыпадения на всей поверхности жаровых труб, позволяющее избежать недостатков аналога и прототипа, повысить эффективность работы установки в целом за счет увеличения межремонтного периода и повышения температуры нагрева эмульсии.

Техническое решение задачи осуществляется путем создания кольцевого канала для прохода эмульсии по всей длине жаровой трубы с высокой скорость потока, приводящей к созданию теплового режима, устраняющего возможность солевыпадения и образования накипи на всей внешней поверхности жаровой трубы. При этом не усложняется монтаж и демонтаж жаровой трубы.

На фиг.1 представлен продольный разрез полезной модели; на фиг.2 - поперечное сечение нагревательного устройства установки.

Установка для деэмульсации нефтегазоводяной смеси представляет собой горизонтальную емкость с цилиндрическим корпусом 1, имеющую нагревательный 2 и отстойный 3 отсеки. В нагревательном отсеке располагается нагревательное устройство в виде U -образной жаровой трубы 4, устанавливаемой в кожухе 5. Нагревательных устройств может быть несколько. Кожух имеет патрубок 6 для подвода эмульсии в кольцевое пространство, образованное с помощью вставок 7 между наружной поверхностью жаровой трубы, поверхностью кожуха и вставок. Кожух закрепляется жестко внутри емкости, имеет ряд опорных роликов 8, облегчающих выкатывание жаровой трубы из кожуха вместе со вставками, а также поддерживающих жаровую трубу внутри кожуха в необходимом положении. Жаровая труба закрепляется на фланце торца корпуса. Вставки 7 являются разъемными по длине и ширине, образованы верхними 9 и нижними 10 листами, изогнутыми по радиусу, равному внутреннему радиусу изогнутой части кожуха 5, с приваренными к ним боковыми листами 11, имеющими продольные уплотнения 12. На изогнутой поверхности вставок по длине жаровых труб установлено несколько дистанцирующих коротких полосовых элементов 13, формирующих постоянство размера сечения кольцевого канала. Разъемные вставки устанавливаются стыкующимися секциями между параллельными

участками U-образной жаровой трубы, стягиваются поперечными болтами и заводятся внутрь емкости вместе с жаровой трубой.

Сечение кольцевого канала выполнено таким, чтобы создать развитый турбулентный поток эмульсии, который обеспечивает существенное повышение теплоотдачи от жаровой трубы к жидкости, что позволяет понизить температуру металла на наружной поверхности трубы до величины, исключающей образование накипи и отложение солей.

В отстойном отсеке располагаются коалесцирующие насадки 14, сборник 15 и патрубок отбора нефти 16, патрубок выпуска газа 17 и слива воды 18.

Установка работает следующим образом. Нефтегазоводяная эмульсия поступает через патрубок 6 в кольцевое пространство, приобретая высокую скорость движения потока по всей длине жаровой трубы. Такое движение потока с высокой степенью турбулизации в 3-4 раза повышает коэффициент теплоотдачи от поверхности жаровой трубы к нагреваемой эмульсин по сравнению с конвективным теплообменом в свободном потоке, как это имеет место в аналоге и прототипе, и тем самым существенно понижает температуру стенки жаровой трубы, исключая возможность кипения эмульсии, а, следовательно, и образования накипи и солевыпадения на поверхности жаровой трубы. Нагретая эмульсия удаляется из кольцевого пространства через нижний патрубок слива 19 в нагревательный отсек 2, где происходит первоначальное частичное отделение из нее воды и газа. Для окончательного разделения жидкости поток направляется на коалесцирующую насадку в отстойном отсеке 3. откуда очищенная нефть отводится через патрубок 16. Газ и вода удаляются через патрубки 17 и 18 соответственно.

Техническое решение задачи осуществляется путем создания кольцевого канала по всей длине жаровой трубы, подвода и турбулентного движения в нем всей поступающей нагреваемой эмульсии с высокой скоростью потока и получением теплового режима, устраняющего образование накипи и солевыпадение по всей поверхности жаровой трубы.

Таким образом, увеличение скорости потока эмульсии в нагревательном устройстве предлагаемой установки для деэмульсации сырой нефти, устраняющей образование накипи и солевыпадение на жаровой трубе, приводит к повышению ее экономичности и долговечности. Конструкция установки обладает новизной и технологичностью ее исполнения.

Источники информации, использованные при составлении описания полезной модели:

1. А.с. СССР №709113, кл. В 01 D 17/04; опубл. в бюлл.№2,18.01.80 (аналог);

2. А -с. СССР №1031450, кл.В 01 D 17/04, опубл. в бюлл.№28, 30.07.83 (прототип).

1. Установка для деэмульсации нефтегазоводяной эмульсии, содержащая горизонтальный корпус с нагревательным устройством в виде жаровых труб и патрубком подвода сырой нефти в нагревательном отсеке, переливные перегородки, коалесцирующие насадки, патрубки раздельного вывода очищенной нефти, газа и воды в отстойном отсеке, отличающаяся тем, что нагревательное устройство имеет жесткий кожух, образующий с жаровой трубой, оснащенной секционными вставками, кольцевой канал по всей длине жаровой трубы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кожух жаровой трубы жестко закреплен внутри корпуса установки и имеет ряд опорно-направляющих роликов.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что секционные вставки имеют продольный и, как минимум, один поперечный разъемов, а на их изогнутых поверхностях закреплены короткие продольные или под углом к потоку эмульсии дистанцирующие элементы, а по краям боковых листов установлены уплотнения.