Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам для разделения двух или трехфазных потоков жидкостей и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Технической задачей предлагаемого аппарата является то, что он может быть применен для разделения водонефтяной эмульсии непосредственно в при ее движении под давлением с одновременным упрощением конструкции. Поставленная техническая задача достигается тем, что в аппарате для разделения водонефтяной эмульсии, цилиндрический корпус в зоне электродной системы выполнен из немагнитного материала, электрическая система выполнена в виде соленоидов и установлена вне цилиндрического корпуса и создает переменное магнитное поле во всем внутреннем объеме корпуса, соленоиды выполнены в виде сегментов, образующие которых выполнены аналогично образующей корпуса, а длина сегментов зависит от характера коагуляции и скорости движения потока внутри корпуса. Использование предлагаемого устройства позволит за счет пропуска смеси под давлением между магнитами позволит быстро и качественно производить отделение воды от нефти без дополнительного оборудования, а по сравнению с известными конструкциями устройств аналогичного назначения упростить конструкцию и снизить эксплуатационные затраты в процессе эксплуатации.

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам для разделения двух или трехфазных потоков жидкостей и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Известен электродегидратор для внутритрубного разрушения нефтяной эмульсии, включающий высокопотенциальный электрод, размещенный в корпусе снабженным водосборником, в котором размещены вертикальные перегородки с переточными отверстиями, установленные с возможностью перемещения по горизонтали, а высокопотенциальный электрод выполнен с покрытием из диэлектрик и расположен по оси корпуса (см. АС СССР 539586 по кл. В01D 17/06 за 1976 г.)

Также известен электродегидратор содержащий корпус с патрубками выходе нефти, концентрично установленными трубчатым электродом и подводящей трубой, трубчатый электрод снабжен штырями, увеличивающимся к патрубку выхода нефти, а подводящая трубка выполнена из диэлектрика и снабжена электродом, размещенным по ее оси (см. АС СССР 573169 по кл. В01D 17/06 за 1977 г.)

Недостатками этих аппаратов является сложность конструкционного исполнения и расположение электродного блока внутри корпуса, низкая производительность и недостаточная эффективность в работе при отделении воды из водонефтяной эмульсии непосредственно в трубопроводе и движущаяся по нему под большим давлением.

Наиболее близким по своей сущности с предлагаемым является аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода водонефтяной эмульсии и вывода нефти и воды, установленные в корпусе коалесцирующий блок, вертикальные перегородки и электродную систему, включающую размещенные по высоте горизонтальные заземленный и высокопотенциальный электроды. Одна из перегородок размещена между патрубком ввода водонефтяной эмульсии и электродной системой так, что верхний край этой перегородки установлен с зазором к верхней образующей корпуса, а нижний край размещен выше горизонтальной оси аппарата. Нижняя перегородка размещена между электродной системой и патрубком вывода нефти. Верхний край этой перегородки размещен выше уровня высокопотенциального электрода, а нижний край установлен с зазором к нижней образующей корпуса. Патрубки вывода нефти и воды размещены на середине длины корпуса, а патрубки ввода эмульсии, коалесцирующиие блоки, вертикальные перегородки и электроды установлены симметрично относительно патрубков вывода нефти и воды (см. Патент на изобретение РФ 2250127 по кл. В01D 17/06 за 2005 г.)

Недостатком данного аппарата является невозможность его использования при разделении водонефтяных эмульсий непосредственно при движении ее потока под давлением из-за расположения всех элементов внутри корпуса, перекрывающих проходное сечение трубопровода и создающих дополнительное сопротивление движению потока эмульсии и не обеспечивающих эффективное разделение эмульсии на составляющие. Кроме того, расположение электродной системы внутри потока небезопасно при эксплуатации и затрудняет ремонт и настройку работы электродной системы без остановки движения эмульсии.

Технической задачей предлагаемого аппарата является то, что он может быть применен для разделения водонефтяной эмульсии непосредственно в при ее движении под давлением с одновременным упрощением конструкции.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, содержащий цилиндрический корпус с патрубками ввода эмульсии и вывода нефти и воды, электродную систему с заземленным и высокопотенциальным электродом, коалесцирующий блок, цилиндрический корпус в зоне электродной системы выполнен из немагнитного материала, электрическая система выполнена в виде соленоидов и установлена вне цилиндрического корпуса и создает переменное магнитное поле во всем внутреннем объеме корпуса.

Кроме того, соленоиды выполнены в виде сегментов, образующие которых выполнены аналогично образующей корпуса, а длина сегментов зависит от характера коагуляции и скорости движения потока внутри корпуса.

Предлагаемая совокупность признаков обеспечивает надежность работы аппарата и высокую эффективность разделения водонефтяной эмульсии за счет воздействия магнитного поля на весь объем эмульсии одновременно, в котором за счет диполь-дипольного и кулоновского взаимодействия поляризованные частицы воды коалесцируют. Нефтяная эмульсия с диспергированными микрочастицами воды движется пересекая магнитные поля соленоидов, под воздействием магнитных полей соленоидов нефтяная эмульсия подвергается разрушению. Под воздействием магнитных полей переменной величины происходит дальнейшее усиление коалесценции капелек воды. В зоне расположения магнитных полей соленоидов из водо-нефтяной эмульсии отделяется не только вода но и растворенные в воде соли, а чистая нефть дренируется из аппарата и направляется на переработку.

На фиг.1 изображен аппарат для разделения эмульсии в соответствии с предлагаемым техническим решением.

На фиг.2 сечение по А-А фиг 1.

Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии представленный на графической части содержит корпус 1, преимущественно круглой формы и выполненный преимущественно из немагнитного материала с патрубком 2 для ввода водонефтяной эмульсии 3 и патрубками 4 и 5 вывода воды 6 и нефти 7 соответственно. Внутри корпуса 1 расположены электроды 13 и 14, подключенные к источнику постоянного напряжения 15. При подаче постоянного напряжения на электроды 13 и 14 образуется электрическое поле E.

Вне корпуса расположена электрическая система, выполненная в виде 2N сегментов 8 и 9 расположенных на противоположных сторонах корпуса 1. Каждый из сегментов 8 и 9 выполнен из сердечника 10 с намотанной на него катушкой 11, которая соединена с источником электрического тока 12. При прохождении по катушкам электрического тока I образуется магнитное поле В.

Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии работает следующим образом.

Исходная водонефтяная эмульсия 3 через патрубок 2 поступает под давлением во внутреннюю полость корпуса 1. При прохождении всего потока эмульсии между электродами 13 и 14 частицы воды в эмульсии под воздействием электрического поля между электродами поляризуются, их движение представляет собой микроэлектрический ток. Частицы воды 6 как электропроводная часть эмульсии начинают перемещения в магнитном поле, соединяются с другими каплями и образуют поток воды, который располагается в одном месте корпуса 1, преимущественно вблизи патрубка вывода воды 4 и дренируется из него. Нефтяная составляющая 7 не подвергается воздействию магнитного поля, так как не является электропроводной и вытесняется из потока эмульсии 3 преимущественно вблизи патрубка вывода нефти 5 и дренируется из него. Процесс разделения эмульсии происходит непрерывно, а скорость разделения зависит от скорости перемещения ее в магнитном поле. Чем выше скорость перемещения смеси внутри корпуса 1 в зоне между электродами 13 и 14 тем больше сила микроэлектрического тока и тем больше сила смещения частиц воды в сторону от направления потока, а значит увеличивается скорость разделения смеси на составляющие

Использование предлагаемого устройства позволит за счет пропуска смеси под давлением между магнитами позволит быстро и качественно производить отделение воды от нефти без дополнительного оборудования, а по сравнению с известными конструкциями устройств аналогичного назначения упростить конструкцию и снизить эксплуатационные затраты в процессе эксплуатации.

1. Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, содержащий цилиндрический корпус с патрубками ввода эмульсии и вывода нефти и воды, электродную систему с заземленным и высокопотенциальным электродами и коалесцирующий блок, отличающийся тем, что он содержит электрическую систему, выполненную в виде 2N соленоидов, цилиндрический корпус, который в зоне электрической системы выполнен из немагнитного материала, а электрическая система установлена вне корпуса и в совокупности образует зону изменяющегося магнитного поля.

2. Аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, отличающийся тем, что коалесцирующий блок выполнен в виде двух сеток, установленных в цилиндрическом корпусе с зазором между сетками по длине корпуса.