Пристрій для збезводнювання та знесолення нафти

Винахід відноситься до підготовки нафти на промислах і переробних підприємствах, зокрема, до збезводнювання та знесолення нафти і може бути використаний для деемульгування нафтових емульсій, у тому числі «пасткової» (амбарної) нафти. Відомий ектрокоалесцируючий апарат для обробки емульсій типу вода в олії (див. а.с. СРСР №1233902 МПК 4 В01D17/06, опубл. 30.05.86. Бюл.№20), що містить заземлений циліндричний корпус із вхідним і вихідним штуцерами, розташований по його осі електрод і встановлений у корпусі патрубок і горизонтальна перегородка. Ознаки, що збігаються з істотними ознаками пристрою, що заявляється: - заземлений циліндричний корпус; - коаксіальний внутрішній електрод, з'єднаний із джерелом живлення; - вхідний і вихідний патрубки. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату: розшарування емульсії може відбуватися тільки у верхній частині апарата, а в іншій частині стабільна дрібнодисперсна емульсія не розшаровується. Як прототип обрано апарат для знесолення нафти (див. а.с. СРСР №1125003 МПК З В01D17/06, опубл. 23.11.84. Бюл. №43), що містить циліндричний корпус із вхідним і вихідним патрубками, що є зовнішнім заземленим електродом, коаксіальний внутрішній високопотенціальний електрод у вигляді стрижня змінного діаметра і діелектричні перегородки, закріплені на внутрішньому електроді. Ознаки, що збігаються з істотними ознаками пристрою, що заявляється: - циліндричний корпус, що є зовнішнім заземленим електродом; - коаксіальний внутрішній електрод змінного діаметра, з'єднаний із джерелом живлення; - вхідний і вихідний патрубки. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату: - велику частину шляху в апараті емульсія проходить при зниженій, або нульовій напруженості, тому для її деемульгування необхідно забезпечити дуже малу швидкість переміщення в апараті. Такий апарат буде мати низьку продуктивність і ефективність; - в апараті можливо тільки незначне підвищення напруженості електричного поля на ділянках менших діаметрів електрода. При підвищенні напруженості електричного поля в емульсії вже частково скоалисцированної відбудеться пробій між електродами, що приведе до диспергування водяної фази і стабілізації емульсії. Такий апарат не забезпечує ефективне зневоднювання і знесолення стійкої водонафтової емульсії. В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою для зневоднювання і знесолення нафти, у якому нове конструктивне виконання внутрішнього електрода і використання іншого джерела живлення дозволяють підсилити і прискорити процес коагуляції водонафтової емульсії з подальшим її розшаруванням і осадженням краплин води з розчиненими в ній солями, що підвищить ефективність роботи пристрою. Сутність винаходу полягає у тому, що в пристрої для збезводнювання та знесолення нафти, який містить циліндричний корпус, що є зовнішнім заземленим електродом, коаксіальний внутрішній електрод змінного діаметра, з'єднаний із джерелом живлення, вхідний і вихідний патрубки, відповідно з винаходом, внутрішній електрод виконаний східчастим, зі зменшенням діаметра ступенів у напрямку вихідного патрубка, при цьому ступінь з найбільшим діаметром дорівнює від 0,8 до 0,85, а ступінь з найменшим діаметром - від 0,65 до 0,7 внутрішнього діаметра корпусу, як джерело живлення використаний генератор імпульсних струмів, а на внутрішньому електроді, у місцях сполучення ступенів, установлені втулки з ізоляційного матеріалу, на зовнішній поверхні яких виконані спіральні канавки. Вхідний патрубок установлений під кутом від 30° до 35° до однієї з Осей горизонтальної площини. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, необхідно відзначити таке. Виконання внутрішнього електрода східчастим, зі зменшенням діаметра ступені у бік вихідного патрубка дозволяє збільшити відстань між внутрішнім електродом і корпусом, що приводить до зменшення напруженості електричного поля, яке діє на емульсію у міру її руху. Це виключає можливість електричного пробою між внутрішнім електродом і корпусом, у результаті чого створюються умови стабілізації дрібнодисперсної емульсії. Співвідношення розмірів діаметрів ступенів внутрішнього електрода - найбільшим діаметром рівним від 0,8 до 0,85 і найменшим діаметром рівним від 0,65 до 0,7 внутрішнього діаметра корпусу - встановлені експериментально і залежать від в'язкості емульсії і ступеня її обводненості. Використання як джерела живлення генератора імпульсних стр умів дозволяє реалізувати короткочасне, протягом (5 - 6) 10"б із за один розряд конденсатора, дію на стійку водонафтову емульсію імпульсним електричним полем високої напруженості, що приводить до порушення агрегативної стійкості колоїдної дисперсної системи і руйнуванню її при наступних розрядах. Установлення на внутрішньому електроді, у місцях сполучення ступенів різного діаметра, втулок з ізоляційного матеріалу, на зовнішній поверхні яких виконані спіральні канавки, дозволяє виключити пробій емульсії в місцях переходу від однієї ступені до іншої. Виконання спіральних канавок на поверхні втулок забезпечує перемішування емульсії при її русі. Таким чином, сукупність істотних ознак приведе до посилення і прискорення процесів коагуляції як великодисперсних, так і дрібнодисперсних частинок води, послабляє колоїдну систему емульсії за рахунок руйнування міжмолекулярних зв'язків, з подальшим її розшаруванням і осаджуванням краплин води з розчиненими в ній солями, що підвищить ефективність роботи пристрою. На фігурі 1 представлено пристрій, що заявляється, у розрізі, на фіг. 2 - перетин по А - А. Пристрій для зневоднювання і знесолення нафти містить циліндричний корпус 1, що є зовнішнім заземленим електродом з торцевими ізоляторами 2 і 3, коаксіальний внутрішній електрод 4, виконаний східчастим, зі зменшенням діаметра ступенів, наприклад, 5, 6, 7 убік вихідного патрубка 8, і вхідний патрубок 9. Внутрішній електрод 4 за допомогою струмовода 10 з'єднаний з генератором імпульсних струмів (ГІС) 11. На внутрішньому електроді 4, у місцях сполучення ступенів 5, 6, 7 установлені втулки 12, 13 з ізоляційного матеріалу, на зовнішній поверхні яких виконані спіральні канавки 14. Вхідний патрубок 9 установлений під кутом від 30° до 35° до однієї з осей (х чи у) горизонтальної площини. Найбільший діаметр внутрішнього електрода 4 (ступінь 5) дорівнює від 0,8 до 0,85, а найменший діаметр (ступінь 7) - від 0,65 до 0,7 внутрішнього діаметра корпуса 1. Пристрій для зневоднювання і знесолення нафти працює таким чином. Водонафтову емульсію подають у пристрій через патрубок 9. Після заповнення простору між корпусом і внутрішнім електродом 4 включають ГІС 11. Імпульси напруги через струмовод 10 подаються на внутрішній електрод 4, а по заземленій магістралі на зовнішній електрод - корпус 1. По напрямку руху емульсії від ступені 5 до ступені 7 між зовнішнім 1 і внутрішнім 4 електродами виникають імпульси напруженості електричного полю з амплітудами від 12 кВ см у першій ступені до 6 кВ см в останньої, відповідно зазору між електродами в кожній зі ступенів. При такій амплітуді напруженості електричного поля відбувається порушення, а при наступних імпульсах напруги повне руйнування агрегативної стійкості воднонафтової емульсії. Частота проходження розрядів вибирається в залежності від в'язкості й обводненості оброблюваної емульсії. Більш високе значення амплітуди напруженості електричного поля буде між корпусом 1 і ступеню 5 внутрішнього електрода. В міру руху емульсії в пристрої, амплітуда напруженості електричного поля знижується через збільшення відстані між електродами. Це виключає можливість утворення пробою між внутрішнім електродом і корпусом при утворенні великих частинок води з розчиненими в ній солями. У процесі обробки емульсії напруженість електричного поля буде нерівномірна в зазорі між електродами, найбільша амплітуда буде біля поверхні внутрішнього електрода 4 і знижується до нуля по експоненціальному закону до внутрішньої поверхні корпуса 1. Тому, щоб емульсія рівномірно піддавалася обробці імпульсним електричним полем, її необхідно перемішувати у процесі обробки. Це досягається тим, що вхідний патрубок 9 установлений під кутом від 30° до 35° до однієї з осей горизонтальної площини, а на зовнішній поверхні втулок 12 і 13 виконані спіральні канавки. Оброблена водонафтова емульсія виводиться з пристрою через патрубок 8. Таким чином, обробка водонафтової емульсії в пристрої, приведе до посилення і прискорення процесів коагуляції як великодисперсних, так і дрібнодисперсних частинок води, послабляючи колоїдну систему емульсії за рахунок руйнування міжмолекулярних зв'язків, з подальшим її розшаруванням і осадженням краплин води з розчиненими в ній солями, що підвищує ефективність роботи пристрою.