RU206160U1

RU206160U1 - Emulsion separator with additional flow demulsification

Info

Publication number: RU206160U1
Application number: RU2021116760U
Authority: RU
Inventors: Вадим Эдуардович Зинуров; Андрей Владимирович Дмитриев; Оксана Сергеевна Дмитриева; Ильнур Наилович Мадышев; Андрей Николаевич Николаев; Анна Олеговна Маясова
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2021-08-25

Abstract

Полезная модель Устройство для разделения эмульсий с дополнительной деэмульсацией потока содержит горизонтальный цилиндрический корпус, в котором размещен коалесцирующий пакет, уложенный поперечными слоями, перекрывающими рабочее сечение, под углом к горизонтали не меньше угла оттекания жидкости по направлению к движущемуся потоку. Коалесцирующий пакет состоит из стальных гофрированных листов, выполненных с отгибкой металла в противоположные стороны, образуя при этом наклонные каналы для течения жидкости. На гофрированных листах равномерно выполнены просечки без дополнительной обработки поверхностей, смежные из которых направлены в противоположные стороны.Техническим результатом является повышение эффективности разделения эмульсий за счет использования коалесцирующего пакета, имеющего более эффективный метод разрушения эмульсий.Utility model A device for separating emulsions with additional demulsification of the flow contains a horizontal cylindrical body in which a coalescing package is placed, laid with transverse layers overlapping the working section, at an angle to the horizontal not less than the outflow angle of the liquid in the direction of the moving stream. The coalescing package consists of corrugated steel sheets made with metal bending in opposite directions, thus forming inclined channels for fluid flow. On the corrugated sheets, cuts are evenly made without additional surface treatment, adjacent of which are directed in opposite directions. The technical result is an increase in the efficiency of emulsion separation due to the use of a coalescing package, which has a more effective method of breaking emulsions.

Description

Полезная модель предназначена для разделения двух- или трехфазных потоков и может найти применение в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.The utility model is intended for separation of two- or three-phase flows and can be used in oil, gas, chemical and other industries.

Известен аппарат для разделения эмульсии, состоящий из горизонтального корпуса с патрубком ввода эмульсии в виде трубчатого коллектора и с патрубками вывода обезвоженного продукта и вывода водной фазы [см. патент RU 2174856, B01D 17/04, 2001]. Трубчатый коллектор перфорирован и открыт в сторону стенки корпуса. В наклонно-продольном сечении корпуса находится коалесцирующий пакет. Пространство между нижним краем входной поверхности коалесцирующего пакета и стенкой корпуса перекрыто непроницаемой для воды и нефти перегородкой, высотой несколько превышающей верхний уровень раздела фаз. Под коалесцирующим пакетом в зоне, образованной входной поверхностью коалесцирующего пакета, стенкой корпуса и нижним уровнем раздела фаз, для разделения объема корпуса на секции установлены металлические пластины сегментной формы. В нижней части каждой перегородки выполнены вертикальные прорези высотой равной расстоянию между нижним и верхним уровнями раздела фаз, открытые со стороны водной фазы. Вывод промывочной воды, выпавшей из эмульсии под коалесцирующим пакетом, и воды, скоалесцированной в объеме коалесцирующего пакета, осуществляется автоматическим открыванием дроссельных клапанов, работа которых осуществляется по сигналам датчиков, установленных на нижнем и верхнем уровнях раздела фаз со стороны входной поверхности коалесцирующего пакета. Вывод скоалесцированной воды производится при помощи патрубка.Known apparatus for separating the emulsion, consisting of a horizontal body with an inlet pipe for the emulsion in the form of a tubular collector and with pipes for the output of the dehydrated product and the output of the aqueous phase [see. patent RU 2174856, B01D 17/04, 2001]. The tubular manifold is perforated and open towards the body wall. In the oblique-longitudinal section of the body there is a coalescing package. The space between the lower edge of the inlet surface of the coalescing package and the casing wall is closed by a water and oil impermeable partition with a height slightly exceeding the upper phase separation level. Segmented metal plates are installed under the coalescing package in the zone formed by the inlet surface of the coalescing package, the body wall and the lower phase separation level to divide the body volume into sections. In the lower part of each partition there are vertical slots with a height equal to the distance between the lower and upper levels of phase separation, open from the side of the aqueous phase. The outlet of the flushing water, which has fallen out of the emulsion under the coalescing package, and the water coalesced in the volume of the coalescing package, is carried out by automatic opening of the throttle valves, the operation of which is carried out according to the signals of the sensors installed at the lower and upper levels of the phase separation from the side of the input surface of the coalescing package. The coalesced water is withdrawn by means of a branch pipe.

Недостатком изобретения является высокая металлоемкость аппарата для разделения эмульсии, а также повышенные энергетические затраты, обусловленные необходимостью продавливания слоя эмульсии при ее подаче через отверстия, выполненные в трубчатом коллекторе.The disadvantage of the invention is the high metal consumption of the apparatus for separating the emulsion, as well as increased energy costs due to the need to push the emulsion layer when it is fed through the holes made in the tubular collector.

Известен аппарат для разделения водонефтяной эмульсии, который содержит горизонтальный корпус с патрубком ввода водонефтяной эмульсии и патрубками вывода, нефти и воды соответственно [см. патент RU 2250127, B01D 17/06, 2005]. В корпусе размещены два коалесцирующих блока, и электродная система, включающая размещенные по высоте горизонтальные заземленный и высокопотенциальный электроды. Одна из перегородок размещена между патрубком ввода и электродной системой. 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, коалесцирующие блоки, вертикальные перегородки и электроды установлены симметрично относительно патрубков вывода нефти и воды.Known apparatus for separating oil-water emulsion, which contains a horizontal housing with a branch pipe for inlet of water-oil emulsion and branch pipes for output, oil and water, respectively [see. patent RU 2250127, B01D 17/06, 2005]. The housing contains two coalescing blocks and an electrode system including horizontal grounded and high-potential electrodes located along the height. One of the baffles is located between the input branch pipe and the electrode system. The upper edge of this partition is installed with a gap to the upper generatrix of the body, and the lower edge is located above the horizontal axis of the apparatus. The lower baffle is located between the electrode system and the oil outlet. The upper edge of this partition is located above the level of the high-potential electrode, and the lower edge is installed with a gap to the lower generatrix of the housing. Oil and water outlet pipes are located in the middle of the body length, and emulsion inlet pipes, coalescing blocks, vertical baffles and electrodes are installed symmetrically relative to the oil and water outlet pipes.

Недостатком данного аппарата является невысокая производительность, вследствие вертикального расположения в корпусе двух коалесцирующих блоков.The disadvantage of this device is its low productivity, due to the vertical arrangement of two coalescing blocks in the body.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разделения эмульсий [см. патент RU 2146550, B01D 17/04, 2000]. Устройство включает горизонтальный цилиндрический корпус, влагоотделительный пакет, составленный из композиции олеофильных и гидрофильных пористо-ячеистых полимерных материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой, уложенных поперечными слоями в виде дисков с диаметром, превышающим внутренний диаметр цилиндрического корпуса, перекрывающих рабочее сечение аппарата и расположенных на уровне, превышающем границу раздела фаз, под углом к горизонтали не ниже угла оттекания жидкости по направлению к движущемуся потоку.The closest to the useful model in technical essence and the achieved result is a device for separating emulsions [see. patent RU 2146550, B01D 17/04, 2000]. The device includes a horizontal cylindrical body, a moisture-separating package composed of a composition of oleophilic and hydrophilic porous-cellular polymeric materials with a fixed porous-cellular structure, laid in transverse layers in the form of disks with a diameter exceeding the inner diameter of the cylindrical body, overlapping the working section of the apparatus and located at the level exceeding the interface, at an angle to the horizontal not lower than the angle of fluid outflow towards the moving stream.

Недостатком прототипа является то, что в качестве коалесцирующего пакета для разделения эмульсий используется набор фильтрующих слоев (дисков) пористо-ячеистых эластичных вспененных полимерных материалов, обладающих невысоким свободным объемом и не способствующие наиболее эффективному разделению углеводородных эмульсий вследствие слабого их разрушения.The disadvantage of the prototype is that as a coalescing package for the separation of emulsions, a set of filter layers (discs) of porous-cellular elastic foamed polymeric materials with a low free volume and not contributing to the most effective separation of hydrocarbon emulsions due to their weak destruction is used.

Задачей полезной модели является разработка устройства для разделения эмульсий с дополнительной деэмульсацией потока, в котором устранены недостатки прототипа.The task of the utility model is to develop a device for separating emulsions with additional demulsification of the flow, in which the disadvantages of the prototype are eliminated.

Техническим результатом является повышение эффективности разделения эмульсий за счет использования коалесцирующего пакета, имеющего более эффективный метод разрушения эмульсий.The technical result is to increase the efficiency of separation of emulsions through the use of a coalescing package, which has a more effective method of breaking emulsions.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для разделения эмульсий с дополнительной деэмульсацией потока, содержащем горизонтальный цилиндрический корпус, размещен коалесцирующий пакет, уложенный поперечными слоями, перекрывающими рабочее сечение, под углом к горизонтали не меньше угла оттекания жидкости по направлению к движущемуся потоку. Коалесцирующий пакет состоит из стальных гофрированных листов, выполненных с отгибкой металла в противоположные стороны, образуя при этом наклонные каналы для течения жидкости. На гофрированных листах равномерно выполнены просечки без дополнительной обработки поверхностей, смежные из которых направлены в противоположные стороны.The technical result is achieved by the fact that in the proposed device for separating emulsions with additional demulsification of the flow, containing a horizontal cylindrical body, a coalescing package is placed, laid with transverse layers overlapping the working section, at an angle to the horizontal not less than the outflow angle of the liquid towards the moving stream. The coalescing package consists of corrugated steel sheets made with metal bending in opposite directions, thus forming inclined channels for fluid flow. On the corrugated sheets, cuts are evenly made without additional surface treatment, adjacent ones are directed in opposite directions.

Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом:The essence of the utility model is illustrated by the following drawing:

на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для разделения эмульсий с дополнительной деэмульсацией потока.in fig. 1 shows the proposed device for separating emulsions with additional demulsification of the flow.

Цифрами на чертеже обозначены:The numbers in the drawing indicate:

1 - цилиндрический корпус;1 - cylindrical body;

2 - коалесцирующий пакет;2 - coalescing package;

3 - гофрированные листы;3 - corrugated sheets;

4 - просечки.4 - notches.

Устройство для разделения эмульсий с дополнительной деэмульсацией потока содержит цилиндрический корпус 1, расположенный горизонтально, коалесцирующий пакет 2, уложенный поперечными слоями, перекрывающими рабочее сечение аппарата, под углом к горизонтали. Коалесцирующий пакет 2 состоит из стальных гофрированных листов 3, выполненных с отгибкой металла в противоположные стороны, образуя при этом наклонные каналы для течения жидкости. На гофрированных листах 3 равномерно выполнены просечки 4, предназначенные для активного разрушения эмульсии (фиг. 1).The device for separating emulsions with additional demulsification of the flow contains a cylindrical body 1, located horizontally, a coalescing package 2, laid with transverse layers overlapping the working section of the apparatus, at an angle to the horizontal. Coalescing package 2 consists of corrugated steel sheets 3, made with metal bending in opposite directions, thus forming inclined channels for fluid flow. On the corrugated sheets 3, notches 4 are evenly made, designed for active destruction of the emulsion (Fig. 1).

Предлагаемое устройство для разделения эмульсий с дополнительной деэмульсацией потока работает следующим образом.The proposed device for separating emulsions with additional demulsification of the flow operates as follows.

Нефтеводяная эмульсия с различной степенью дисперсности и устойчивости водной фазы поступает в цилиндрический корпус 1 устройства, где заполняет свободный объем коалесцирующего пакета 2. Благодаря гофрированным листам 3 и выполненным в них просечкам 4, при движении нефтеводяной эмульсии по образованным каналам наблюдается разрушение эмульсии и постепенное ее отслоение. При этом под действием силы тяжести на дно устройства оседает преимущественно водная фаза.An oil-water emulsion with varying degrees of dispersion and stability of the aqueous phase enters the cylindrical body 1 of the device, where it fills the free volume of the coalescing package 2. Due to the corrugated sheets 3 and the notches 4 made in them, when the oil-water emulsion moves through the channels formed, the emulsion breaks down and its gradual delamination ... In this case, under the action of gravity, mainly the aqueous phase settles on the bottom of the device.

При прохождении водной фазы по наклонным гофрированным листам 3 наблюдается коалесценция капель на тонкой пленке воды, при этом она, укрупняясь, скатывается вниз и продвигается ко дну устройства по ходу движения потока. Таким образом, в нижней части устройства отводится преимущественно водная фаза, а в верхней его части через зазоры, образованные между соседними гофрированными листами 3 и стенкой корпуса 1 происходит накопление и отвод преимущественно нефтяного сырья или обезвоженного топлива.When the aqueous phase passes along the inclined corrugated sheets 3, the coalescence of drops on a thin film of water is observed, while it, enlarging, rolls down and moves to the bottom of the device in the direction of the flow. Thus, in the lower part of the device, predominantly the aqueous phase is withdrawn, and in the upper part, through the gaps formed between the adjacent corrugated sheets 3 and the wall of the housing 1, the accumulation and removal of predominantly petroleum feedstock or dehydrated fuel occurs.

В предлагаемом устройстве для разделения эмульсий с дополнительной деэмульсацией потока по сравнению с прототипом достигается более высокая эффективность разделения водонефтяных эмульсий. Это обеспечивается за счет использования коалесцирующего пакета в виде гофрированных листов с выполненными в них разнонаправленными просечками, которые благодаря своим шероховатым поверхностям, позволяют дополнительно проводить деэмульсацию потока без существенного повышения затрат энергии на прокачку водонефтяной эмульсии. Проведенные экспериментальные исследования на лабораторной установке показывают средние значения эффективности разделения эмульсии вода - трансформаторное масло в районе 81,4% при среднерасходных скоростях движения потока от 0,04 м/с до 0,055 м/с и длине коалесцирующего пакета равной 300 мм. При этом массовая доля трансформаторного масла в исходной эмульсии изменялась от 0,263 до 0,362.In the proposed device for separating emulsions with additional demulsification of the flow in comparison with the prototype, a higher separation efficiency of water-in-oil emulsions is achieved. This is achieved through the use of a coalescing package in the form of corrugated sheets with multidirectional cuts made in them, which, due to their rough surfaces, allow additional demulsification of the flow without a significant increase in energy consumption for pumping the oil-water emulsion. Experimental studies carried out on a laboratory setup show the average values of the separation efficiency of the water - transformer oil emulsion in the region of 81.4% at average flow rates from 0.04 m / s to 0.055 m / s and the length of the coalescing package equal to 300 mm. In this case, the mass fraction of transformer oil in the original emulsion varied from 0.263 to 0.362.

Кроме того, стоит отметить, что удельный свободный объем предлагаемого коалесцирующего пакета достигает (0,96-0,9)8 м³/м³, в то время как у прототипа он составляет порядка (0,92-0,95) м³/м³. Это говорит о возможности незначительного повышения производительности устройства, либо повышения ее эффективности за счет снижения средней скорости движения водонефтяной эмульсии.In addition, it should be noted that the specific free volume of the proposed coalescing package reaches (0.96-0.9) 8 m ³ / m ³ , while in the prototype it is about (0.92-0.95) m ³ / m ³ . This indicates the possibility of a slight increase in the productivity of the device, or an increase in its efficiency by reducing the average speed of movement of the oil-water emulsion.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для разделения эмульсий достигается высокая эффективность процесса деэмульсации без увеличения энергетических затрат за счет использования коалесцирующего пакета, обладающего улучшенными характеристиками и имеющий механизмы эффективного разрушения различных эмульсий.Thus, in the proposed device for separating emulsions, a high efficiency of the demulsification process is achieved without increasing energy costs due to the use of a coalescing package that has improved characteristics and has mechanisms for the effective destruction of various emulsions.

Claims

A device for separating emulsions with additional demulsification of the flow, containing a horizontal cylindrical body, in which a coalescing package is placed, laid with transverse layers overlapping the working section, at an angle to the horizontal not less than the outflow angle of the liquid in the direction of the moving stream, characterized in that the coalescing package consists of from steel corrugated sheets made with metal bending in opposite directions, while forming inclined channels for fluid flow, cuts are evenly made on corrugated sheets without additional surface treatment, adjacent of which are directed in opposite directions.