Устройство для коалесценции эмульсии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) Я 5 В 01 О 17/02 ОПИС 1,К ПАТЕНТ ИАКОВ ЕТЕНИЯ 1(21) 4698236/(71) Всесоюзнинститут по снефти и нефте(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДЛЕЭМУЛЬСИЙ(57) Устройство включает трубенную внутри нейрерывную сную перегородку, образующуюканал, и патрубки ввода исходнонефтесодеркащих вод) и отводаованной эмульсии, накопившегазонефтяной смеси. Спиралевиородка выполнена шириной, резначительно меньше половиньорпуса, с шагом винта, от двухдоеньшим ширины перегородки.мульсия, поступающая сверху в я к устройствам, лесценции эмультойныеаппараты ктивности раздети последних. овышение эффекодки, равной или адиуса корпуса,ее чти всю площадь уса, только в оси ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНО ВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение относитс редназначенным для коа ий перед подачей их в отсцелью повышения эффе ения и производительносЦель изобретения - и ности коалесценции.При ширине перегарначительно меньшей р верхность занимает по перечного сечения карп СЦЕНЦИИ , располо- пиралевидвинтовой й эмульсии коалесциося газа и днаяпереавной илидиаметра шести раз Исходная винтовой канал устоойства, продвигаясь вниз, приобретает вращательное движение, Частицы эмульгированной в воде жидкости по мере продвикения эмульсии тонким слоем начинают всплывать к верхнему слою потока и одновременно в центробежном поле вращающегося потока группируются к оси вращения и коалесцируют. Коалесцированная эмульсия выводится с винтового канала снизу устройства и подается в отстойник. Перегородки могут быть расположены с постоянным или переменным шагом винта, изменяющимся постепенно или ступенчато, перпендикулярно или наклонно своими образующими к образующей корпуса, Перегородки изготовлены из гидрофобных углеродсодеркащих материалов, а также на них могут быть закреплены пучки нейлоновых, полиамидных пряжей, нитей, жгутов для интенсификации коалесценции, Устройство коалесценции устанавливается перед отстойниками типа РВС, в которых гравитациойное отделение укрупненных частиц происходит в 1,8 - 2 раза быстрее, повышая этим эффективность очистки сточной воды, 8 з,п.ф-лы, 5 ил. остается небольшои зазор. Возникающие К) центробекные силы в этом случае используются сполна и частицы нефти произвольно группируются у оси вращения, не встречая преграды; Увеличение ширины перегородок Сд при одних и тех же объемах аппарата и про-изводительности позволяет создать более тонкослойный,поток и тем самым повысить эффективность коалесценции эмульсии.При расположении перегородок с шагом винта,в 5-6 раз меньшим ширины пере 1837929городкиво вращающемся потоке возникают центробежные и расклинивающие силы сдвига, достаточные для распада содержа" щихся в воде агрегатированных частиц нефти и механических примесей и группирования при следующем продвижении отделенных частиц нефти к оси, механических примесей - к периферии вращающегося потока, Расположение перегородок в устройстве с постепенно и ступенчато увеличивающимся шагом винта способствует снижению угловой скорости вращающегося потока или отрыву потока от верхней перегородки и появлению свободной поверхности раздела фаз жидкость - газ, являющейся эффективным средством коалесценции частиц нефти, растекающихся по поверхности и сливающихся между собой. Эмульгированные частиць 1 нефти под действием сил гравитации стремятся к поверхности потока и под действием центробежных сил - к оси вращающегося потока,При испытаниях было замечено, что коалесцированная эмульсия с перегородок не поступает в осевую часть, а остается на перегородках, по которым стекает вниз. Поэтому для концентрирования частиц легкой фазы в осевой части, а механических примесей - на периферии вращающегося потока спиралевидные перегородки своими образующими располокены наклонно к образующей корпуса и создают конусообразные, в виде усеченного конуса, спиральные перегородки, напоминающие тарельчатые перегородки, При расположении конусообразной перегородки большим основанием вниз перегородки своими образующими направлены под углом вверх и создают наклоннье винтовые каналы.Движущиеся под действием результирующей силы к оси вращения частицы легкой жидкости (нефти) вместе с пузырьками выделяющегося газа по этим наклонным каналам за несколько витков вращения жидкости непосредственно достигают оси вращения, Те частицы, которые достигли не оси вращения, а верхней наклонной перегородки, скользя по ее нижней поверхности, достигают оси и срываются с краев перегородки в осевую часть,На фиг. 1 изображено предлагаемое устсройство с шириной перегородки, равной радиусу корпуса, и с постоянным шагом винта, общий вид; на фиг. 2 - то ке, продольный разрез; на фиг, 3 - перегородки, не доходящие до оси устройства, расположенные перпендикулярно своими образующими к образующей корпуса и с переменным шагом винта; на фиг, 4 - перегородки, расположенные наклонно с постоянным шагом; на фиг. 5 - перегородки с пучками жгутов,Устройство состоит из вертикальногоцилиндрического корпуса (трубы) 1 с дном 25 и крышкой 3. Тангенциально распложеныпатрубок 4 для подачи исходной эмульсии ввинтовой канал сверху устройства и патрубок.5 отвода коалесцированной эмульсии свинтового канала снизу устройства, Патру 10 бок б отвода отделенных к оси частиц легкойжидкости б плотно укреплен своим косым повинтовой линии срезом к внутренним краямспиралевидной перегородки на последнемвитке и проходит через середину дна уст 15 ройства. На крышке у оси устройства аналогично установлен патрубок 7 со штуцеромдля стравливания газа или воздуха при за пуске и при работе устройства, Внутри корпуса установлена перегородка 8,20 образующая винтовой канал 9. При ширинеперегородки, меньшей радиуса корпуса, пооси образуется сквозной зазор 10, При ширине перегородки, равной радиусу корпуса,перегородки доходят до оси трубы, и сквозного зазора по оси не образуется,Спиралевидные перегородки могутбыть расположены перпендикулярно и наклонно своими образующими к образующейкорпуса с постоянным или переменным ша 30 гом винта, При расположении спиралевидных перегородок наклонно своимиобразующими к образующей корпуса перегородки имеют вид спирального усеченногоконуса, При расположении конусообразной35 перегородки большим основанием внизмежду образующими корпуса и перегородки с верхней стороны образуется острыйугол, который создает углубление 11 в нижней части винтового канала. В этих углубле 40 киях могут накапливаться отброшенныецентробежными силами механические примеси из эмульсии и сползать по винтовойлинии вниз.Между перегородкой на последнем вит 45 ке и дном корпуса при изолировании радиальной перегородки 12 от винтового каналаобразуется пространство 13. С целью егоиспользования для накопления механических примесей, по периферии перегородки50 на последнем витке предусмотрены косыепрорези 14 с отбойными вертикальными козырьками за ними, для прохождения механических примесей. По мере накоплениямеханические примеси из пространства 1355 удаляются через патрубок 14. Перегородкиизготовлены из гидрофобных материаловили покрыты им, а такке на них могут бытьзакреплены пучки 15 из нейлоновых, лавсановых, полиамидных нитей, пряжи или жгутов, 1837929Устройство работает следующим обраом,Исходная эмульсия тангенциальна поается сверху устройства через патрубок 4винтовой канал 9, образованный спиралеидными перегородками 8, плотно прилегащими или закрепленными к корпусу 1, и,родвигаясь вниз, приобретает вращательое движение вокруг оси устройства. По мее продвижения эмульсии по винтовомуаналу 9 в протекающем ламинарном потое более крупные эмульгированные частицыефти за несколько витков отделяются керхнему слою потока и одновременно ссплытием центростремительными силамируппируются к оси вращения. Частицы легой жидкости при движении эмульсии отцати адсорбируются на гидрофобнойоверхности перегородок 8. а также (в слуае их расположения) на поверхности своодно располагающихся пучков 15 изинтетических нитей, жгутов и т.д. укрупнятся и по достижении определенных размеов срываются потоком. Интенсивнаяоалесценция эмульсии происходит такжеа свободной поверхности жидкости, возикающей при отрыве потока от верхнейерегородки в случае снижения количестваодаваемой эмульсии в устройство. Из-занижения высоты слоя частицы быстрее дотигают поверхности, т,е. раздела фаз жидкость - газ, и, растекаясь по поверхности,нтенсивно сливаются между собой и с кажым витком все более концентрируются кси вращающегося потока.Таким образом, при оптимальной динеинтового канала из него выходит коалесированная в результате совместного дейтвия перечисленных положительныхакторов, способствующих слиянию и укупнению содержащихся легких частиц,мульсия,В случае обработки эмульсии с цельюоалесценции, содержащей незначительое количество эмульгированной легкой фаы, например нефтепромысловой сточнойоды, эмульсия после коалесценции вывоится через один патрубок 5 из винтовогоанала 9 снизу устройства и подается в оттойник(на чертежах не указан).Механические примеси, которые могутодержаться в эмульсии, отбрасываютсяентробежными силами к периферии враающегося потока, накапливаются у стенкистройства в нижней части винтового канав - в углублении 11, образованном стенкойнаклонными спиралевидными перегородами, и периодически выводятся при зачитке устройства. В случае сползания поериферии винтового канала вниз механи 45 50 55 Формула изобретения 1. Устройство для коалесценции эмульсии, включающее корпус, непрерывную спиральную перегородку, образующая которой расположена перпендикулярно или наклонно оси корпуса, патрубки ввода эмульсии и вывода фаз, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью повышения эффективности коалесценции, спиральная перегородка выполнена шириной, равной радиусу корпуса.2. Устройство по п.1. отл и ч а ю щеес я тем, что перегородка выполнена с шагом, в 2-6 раз меньшим ширины перегородки. ческие примеси через прорези, расположенные нв последнем витке перегородки, проваливаются в пространство 13, откуда удаляются по мере накопления через патру бок 1 Ф, Выделившиеся газы с осевого зазора можно стравливать через патрубок 7, следя за тем, чтобы не вызвать падения давления в устройстве, или выходить вьесте с 1частицами нефти в виде газонефтяной сме си попатрубку 6. Но в связи с тем, чтоустройство для коалесценции эмульсии не является средством разделения, а является средством интенсификации последующего процесса - разделения отстаиванием, коа лесцированную эмульсию вместе с газонефтяной смесью необходимо выводить через один патрубок 5 из винтового канала устройства, не вызывая передиспергирования, и под напором системы самотеком по крат чайшему пути подавать в отстойное оборудование для отстаивания от укрупненных частиц легкой жидкости (нефти).Таким образом, расположение спиралевидных перегородок как можно боль шей ширины. доходящей до серединыкорпуса, и частоты их расположения по винтовой линии, т.е. с малым шагом винта, позволяет более рационально использовать обьем устройства, получать тонкий по высо те, но широкий поток жидкости, способствует полному использованию возникающих во вращающемся потоке центробежных сил.Все это в сочетании создает наиболее 35 благоприятные условия, улучшает гидродинамику движения жидкости, интенсифицирует коалесценцию эмульсии и в конечном итоге позволяет повысить производительность и эффективность работы отстойных 40 аппаратов; перед которыми установленыпростые по конструкции.и надежные в эксплуатации предлагаемые коалесцирующие устройства.3. Устройство по и, 1. о т л и ч э ю.щ е ес я тем, что перегородка выполнена с постоянным шагом,4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что перегородка выполнена с переменным шагом,5. Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что шаг перегородки изменяется скачкообразно,6. Устройство по п.5, отл и ч а ю ще ес я тем, что первые 10-16 витков перегородки выполнены с шагом, в 5-6 раз меньшим ширины перегородки, а последующие витки -с шагом, в 2-2,5 раза меныиим ширины перегородки,7, Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е е.с я тем. что шаг перегородки изменяется постепенно.8. Устройство по и, 7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый последующий шаг перегородки на один процент больше предыдущего.9, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ео я тем, что перегородка выполнена из гид рофобного материала или с покрытием изгидрофобного материала и снабжена за.крепленными на ее поверхностях пучками нейлоновых, лавсановых, полиамидных и других углеродсодержащих. нитей, пряжи 15 или жгутов.1837929 я 5 Составитель О, КалякинТехред М.Моргентал Корректор П, Гереш едактор М. Кузнеца изводственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 2881 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5