RU2581584C1 - Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения и устройство для его реализации - Google Patents
Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581584C1 RU2581584C1 RU2014154462/04A RU2014154462A RU2581584C1 RU 2581584 C1 RU2581584 C1 RU 2581584C1 RU 2014154462/04 A RU2014154462/04 A RU 2014154462/04A RU 2014154462 A RU2014154462 A RU 2014154462A RU 2581584 C1 RU2581584 C1 RU 2581584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- hydrocarbon
- evaporator
- dehydration
- liquid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 21
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 31
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 12
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 18
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 13
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 41
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 239000000047 product Substances 0.000 description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 8
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 6
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000012388 gravitational sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 125000005608 naphthenic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- -1 settling time Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002569 water oil cream Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий, в том числе смеси нефтесодержащих отходов, продуктов разложения и очистки смазочно-охлаждающих жидкостей, амбарных шламов, жидких продуктов пиролиза, тяжелой пиролизной смолы, промежуточного слоя нефти, природного битума и других водо-углеводородных эмульсий. Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения реализуется за счет нагрева, турбулизации и испарения водной фазы из объема кипящей жидкости, при этом образовавшиеся пары из верхней части испарителя направляются в конденсатор-холодильник, где пары конденсируется, поступают в отстойник, в котором выполняется разделение конденсата на углеводородную фракцию и воду соответственно, а обезвоженный продукт из нижней части испарителя в случае его соответствия нормативным требованиям перекачивают в емкость для сбора обезвоженного продукта, способ отличается тем, что обезвоживание водо-углеводородной эмульсии проводят в условиях непрерывной перекачки кубовой жидкости из нижней части испарителя в его верхнюю часть с обеспечением дополнительного нагрева и очистки кубовой жидкости от механических примесей. Заявлено также устройство, обеспечивающее способ. Технический результат - изобретение позволит повысить эффективность и надежность процесса обезвоживания различных видов водо-углеводородных эмульсий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностям и к системам хранения и транспортировки нефтепродуктов и может быть использовано для обезвоживания водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения.
К эмульсиям такого типа можно отнести следующие:
- эмульсия смеси нефтесодержащих отходов (далее - СНО) образуется при зачистке и промывке резервуаров, железнодорожных и автомобильных цистерн, танков судов и других устройств, предназначенных для перевозки и хранения нефтепродуктов. Промывочные воды вместе с СНО сбрасываются в специальные пруды-отстойники, где за счет разности плотностей происходит отделение воды от нефтепродуктов. С помощью отстойников из СНО удается удалить только часть воды. Массовая доля воды в СНО после отстойников колеблется от 20 до 50%. Низкая эффективность традиционных методов обезвоживания обусловлена близкими значениями плотностей водной и углеводородной фаз и присутствием значительного количества стабилизаторов эмульсии. При этом углеводородная часть эмульсии СНО может применяться в качестве товарного котельного топлива.
- эмульсия продуктов разложения и очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (далее -СОЖ), представляющая собой смесь воды, компонентов смазочно-охлаждающей жидкости (масла, эмульгатор, присадки), механических примесей, продуктов бактериального разложения. Они образуются практически во всех процессах металлообработки, металлопроката, производства железобетонных изделий. Данные эмульсии также характеризуются высокой устойчивостью к традиционным методам обезвоживания в связи с незначительной разницей плотностей водной и углеводородной фаз и присутствием большого количества стабилизаторов эмульсии. Обезвоженный продукт разложения и очистки смазочно-охлаждающей жидкости может применяться в качестве компонентов котельного топлива.
- эмульсия тяжелой пиролизной смолы (далее - ТПС), являющаяся побочным продуктом процесса пиролиза, образующаяся на стадии промывки пирогаза водой в закалочно-испарительных аппаратах, на стадии первичного фракционирования и в отстойниках жидких продуктов пиролиза.
До сих пор актуальна задача по глубокой подготовке данного вида сырья, поскольку эмульсия характеризуется повышенной устойчивостью к традиционным методам обезвоживания из-за высокой концентрации стабилизаторов эмульсии (смол, асфальтенов и побочных продуктов пиролиза, полученных в результате поликонденсации и полимеризации) и низкой разницы в плотностях между углеводородной и водной фазами эмульсий, при этом углеводородная часть таких отходов может применяться в производстве технического углерода, кокса, темных нефтеполимерных смол, суперпластификаторов бетонов, в качестве компонента котельного топлива;
- эмульсия промежуточного слоя нефти (далее - ПС), образующаяся в процессах подготовки сырой нефти на стадии отстоя на установках обезвоживания и обессоливания, особенно нефтей, добытых с помощью вторичных и третичных методов повышения нефтеотдачи пласта, с использованием поверхностно-активных веществ и других реагентов, повышающих устойчивость эмульсий. При этом возникает проблема разделения нефти от воды, поскольку традиционные методы обезвоживания (использование деэмульгатора, электрического поля, нагрева) также малоэффективны ввиду низкой разницы в плотностях между углеводородной и водной фазами эмульсий и присутствия в них большого количества органических и неорганических стабилизаторов эмульсий (асфальтеновые, смолистые, парафиновые соединения, механические примеси), затрудняющих процесс обезвоживания. Утилизация ПС происходит посредством его добавления в товарную нефть. Однако при этом появляется другая проблема, заключающаяся как в снижении товарного качества нефти, так и в переработке данной нефти на нефтеперерабатывающих заводах;
- эмульсия природного битума (далее - ПБ), образующаяся при закачке водяного пара в пласт в процессе добычи ПБ. Данный вид сырья также является очень устойчивым при воздействии на него известных методов обезвоживания ввиду низкой разницы в плотностях между углеводородной и водной фазами эмульсий и присутствия в них большого количества стабилизаторов эмульсий (смол и асфальтенов), затрудняющих процесс обезвоживания. Процессы обезвоживания подобных эмульсий требуют серьезных изменений в технологическом оформлении процесса, применении дорогостоящих разбавителей, высокого расхода ПАВ, что резко снижает технико-экономические показатели. Обезвоженный ПБ является перспективным сырьем для получения неокисленных битумов.
- эмульсия амбарного шлама (далее - АШ) представляется собой совокупность нефтешламов, отработанных нефтепродуктов, отходов, полученных при эксплуатации нефтяного оборудования, которые скапливаются в нефтяных амбарах, нефтехранилищах и прудах-отстойниках. Накопление таких отходов ведет к загрязнению атмосферного воздуха, литосферы и гидросферы, выводит из оборота большие площади земель. Углеводородная фаза, извлеченная из нефтешлама, может идти на компаундирование с товарной нефтью, либо обеспечить дополнительные источники котельного топлива. Эмульсии АШ также характеризуются высокой агрегативной и кинетической устойчивостью в связи с близкими значениями плотностей водной и углеводородной фаз и высокой концентрацией стабилизаторов эмульсии. В таких видах сырья наблюдается высокая концентрация механических примесей.
Особенности физико-химических свойств данных эмульсий, связанные с наличием в них большого количества эмульгаторов (асфальтены, смолы, кристаллы парафина, нафтеновые кислоты, порфирины, твердые минеральные частицы: глина, сульфид железа, кислоты и соли), сравнительно близкими значениями плотностей водной и углеводородной фаз, определяют высокую устойчивость эмульсии к разрушению традиционными методами, основанными на гравитационном отстаивании фаз.
В качестве эффективного метода обезвоживания подобных систем предлагаются методы, основанные на испарении водной фазы. Однако при нагреве эмульсии происходит укрупнение капель воды, их осаждение и накопление водной фазы на поверхности нагрева, что приводит к перегреву данного слоя воды, и при накоплении определенной величины энергии перегрева может произойти переброс столба жидкости над перегретым слоем воды, и приводит к невозможности отгона воды из эмульсии, вследствие чего возникает необходимость разработки методов стабилизации и интенсификации процесса кипения водной фазы из водо-углеводородной эмульсии.
Известно большое количество изобретений, предназначенных для решения задачи обезвоживания водо-углеводородных эмульсий, однако на дату подачи настоящей заявки существует актуальная проблема, возникающая при обезвоживании сразу нескольких типов водо-углеводородных эмульсий на одном перерабатывающем комплексе, которая до настоящего времени является трудноразрешимой.
В настоящее время не существует эффективных технологий, позволяющих проводить процесс обезвоживания различных видов водо-углеводородных эмульсий, т.к. при их переработке возникает ряд экологических и экономических проблем.
Известен способ обезвоживания нефтешламов (см. [1] - Мазлова Е.А., Мещеряков С.В. Проблемы утилизации нефтешламов и способы их переработки. - М.: Ноосфера. - 2001. - С. 19-21), предложенный фирмой R&B Industrial Supply Company, заключающийся в коалесценции частиц эмульгированной нефти и воды при контакте с жаровыми трубами. Недостатками данного способа обезвоживания являются низкая эффективность метода по отношению к высокоустойчивым эмульсиям с близкими значениями плотностей фаз и высокий риск переброса эмульсии при контакте с жаровыми трубами. Указанный способ реализован на устройстве, представляющем собой вертикальный цилиндрический аппарат с вмонтированной U-образной жаровой трубой.
Недостатками представленного способа и устройства, на котором способ реализуется, являются недостаточная эффективность использования поверхности теплообмена и низкая степень очистки нефтепродуктов от воды в отношении применяемой технологии и громоздкость используемого оборудования.
Известно устройство подготовки тяжелых нефтей (см. [2] - патент РФ №2471853), включающее ступень сепарации газа и предварительного сброса воды, сырьевой насос, ступень обезвоживания тяжелой нефти с отстойником, товарную буферную емкость, товарный насос и очистные сооружения. Перед отстойником ступени обезвоживания тяжелой нефти установлен проточный коалесцентор, а отстойник между входом предварительно обезвоженной тяжелой нефти и выходом товарной тяжелой нефти и выводом воды оснащен внутренней коалесцентно-осадительной секцией, выполненной в виде набора кассет с наклонными пластинами.
Недостатком известного технического решения в отношении технологии является то, что требуется необходимость подбора индивидуального режима работы для каждого вида сырья, а именно времени отстаивания, скорости истечения жидкости через интенсифицирующие устройства, расхода деэмульгатора и температуры процесса. При этом способ, реализованный на устройстве, характеризуется тем, что некорректность подбора режима работы установки может привести к обратному явлению, т.е. образованию стойкой эмульсии.
Известен способ и устройство для выделения из нефти воды и примесей (см. [3] - патент Канады СА 2313492), где обезвоживание водо-углеводородных эмульсий осуществляется за счет испарения, которое происходит посредством распыления разогретой жидкости либо в виде мелких капель либо тонким слоем над поверхностью эмульсий. Устройство, на котором реализован способ, состоит из холодного отстойника, нефтегазоводоразделителя с подогревом или без подогрева, дегидратора-испарителя с системой равномерного распределения и распыла жидкости, конденсатора и сепаратора. Перегретую жидкость используют как поверхность испарения и теплоноситель, при этом в известном техническом решении поддерживается однородная температура поверхности испарения, а не объема.
Недостатками известного технического решения в отношении технологии являются многостадийность процесса, необходимость предварительного снижения обводненности исходной эмульсии в связи с возможным риском сильного пенообразования в основном аппарате (дегидраторе-испарителе), отсутствие средств стабилизации кипения водо-углеводородных эмульсий, что увеличивает риск накопления водной фазы в объеме кипящей жидкости и существует возможность переброса эмульсии без соответствующего разделения фаз.
Недостатками устройства, на котором реализуется способ, являются необходимость применения специализированного оборудования (нефтегазоводоразделителя) и растворителя, что приводит к повышению эксплуатационных затрат. Кроме этого, применение форсунок в известном техническом решении не позволяет обезвоживать эмульсии с повышенным содержанием механических примесей.
Известен способ и устройство очистки отработанных масел от воды и низкокипящих фракций (см. [4] - патент Германии DE 3935260), где испарение осуществляется на поверхности подогреваемой тонкой пленки водомасляной эмульсии в вакууме. Устройство, на котором реализован способ, состоит из фильтров грубой и тонкой очистки, системы создания вакуума, теплообменника (нагревателя), емкостного испарителя с системой распределения и распыла жидкости, конденсатора-холодильника и емкости для сбора конденсата.
Недостатком способа обезвоживания является высокая вероятность осаждения водной фазы при нагреве эмульсии, обусловленная отсутствием методов стабилизации кипения водо-углеводородной эмульсии, в результате чего может произойти переброс кипящей жидкости, кроме указанного имеется ограниченность по видам перерабатываемого сырья, поскольку представленная блок-схема предназначена для переработки водо-углеводородных эмульсий с низким содержанием механических примесей, воды и легких углеводородных фракций.
Недостатками устройства, на котором реализуется известный способ, являются применение сложного дорогостоящего оборудования (вакуумного насоса), что сопровождается высокими эксплуатационными и материальными затратами, низкая ремонтопригодность, связанная с необходимостью частой смены фильтров при работе с сильнозагрязненным сырьем.
Известен способ очистки нефтяного шлама (см. [5] - Патент США US №5922189), заключающийся в нагреве сырья до 360-538°С в условиях вакуума и барботаже пара или инертного газа с последующей конденсацией летучих продуктов с получением масла или топлива. Недостатками известного решения являются усложнение технологии обезвоживания за счет применения дополнительного оборудования (барботера, вакуумного насоса), что сопровождается высокими эксплуатационными (например, для создание вакуума), высокими материальными затратами и отсутствием методов стабилизации кипения водо-углеводородной эмульсии, затрудняющих решение проблемы накопления водной фазы в объеме емкостного аппарата, что приводит к неконтролируемому процессу пенообразования и возможности взрывообразного переброса кипящей жидкости, что в целом приводит к нестабильному протеканию процесса очистки нефтешлама.
Известно устройство (см. [6] - Патент Великобритании GB №1406667), где испарение в тонкой пленке осуществляется путем распыла эмульсионного нефтешлама в поток горячих дымовых газов, что обеспечивает процесс выпаривания водной фазы. Конструкция испарителя состоит из испарительной камеры, вращающейся форсунки для распыла жидкости, горелки, циклона, емкости для суспензии или эмульсии, системы рециркуляции и откачки жидкости. Недостатками устройства являются сложность изготовления оборудования, связанная с необходимостью применения специализированного оборудования (например, вращающиеся форсунки, горелки, циклон), что приводит к повышению эксплуатационных затрат, при этом в процессе эксплуатации устройства имеется высокая вероятность выхода из строя форсунок в результате использования эмульсии с повышенным содержанием механических примесей, исходя из представленного, можно констатировать низкую ремонтопригодность указанного устройства и, как следствие, ограниченность устройства по номенклатуре возможного для переработки сырья на известном устройстве. Недостатками известного технического решения в отношении технологии, реализованной на устройстве, является отсутствие методов отвода отстоявшейся перегретой водной фазы из водо-углеводродной эмульсии в объеме емкостного аппарата, что приводит к нестабильному взрывообразному протеканию процесса, при этом при контакте с дымовыми газами образуются пары углеводородов, что значительно увеличивает объем выбросов в атмосферу и, как следствие, ухудшает экологическую обстановку.
Известен способ обезвоживания и очистки водных эмульсий нефтепродуктов (см. [7] - А.С. СССР 566867), где обезвоживание эмульсии производится непосредственным испарением водной фазы эмульсий в присутствии инертного газа и азеотропообразующего растворителя. Недостатками [7] являются использование циркулирующего растворителя, что сопровождается дополнительными материальными затратами, а также отсутствие средств отвода перегретой осажденной на поверхности нагрева водной фазы, приводящее к дестабилизации процесса кипения в емкостном аппарате и увеличению риска взрывообразного вскипания и переброса жидкости. Кроме этого, известное техническое решение не может быть использовано для подготовки широкого спектра эмульсий для последующей переработки, в силу описанных выше особенностей способа.
Известен способ по переработке нефтешлама (см. [8] - Патент РФ №37713), где обезвоживание нефтешлама производится непосредственным выпариванием воды при ламинарном истечении его из емкости в емкость, расположенных в каскадном исполнении. Недостатком представленного решения является длительность проведения процесса, отсутствие средств стабилизации процесса испарения водной фазы, приводящее к накоплению водной фазы по мере нагрева водо-углеводородной эмульсии и возможности переброса эмульсии в объеме емкостного аппарата без разделения фаз. Необходимо отметить, что известный способ практически неприменим для высоковязкого сырья, т.к. не предназначен для переработки исключительно нефтешлама. Устройство по известному решению состоит из узла разогрева (индукционных нагревателей из резервуара), насоса для сбора нефтешлама, фильтра, емкости для сбора нефтешлама и ряда емкостей для обезвоживания, товарной емкости. Недостатками устройства, на котором реализован способ, являются многостадийность переработки нефтешлама; большие габаритные размеры, необходимость отведения значительных площадей для размещения установки; ограниченность по применяемому сырью, т.к. плотность сырья не должна превышать 0,940 г/см3, иначе требуется ввод специальных растворителей, деэмульгаторов и т.д.).
Известен способ переработки нефтяных отходов (см. [9] - Патент РФ №2323894), в котором предлагается осуществлять нагрев смешением с нагретым до 320-380°С мазутом нефтеперерабатывающей установки в поле действия центробежных сил в соотношениях, обеспечивающих превращение воды нефтяных отходов в пар за счет тепла нагретого мазута с последующей сепарацией паров воды и мазута в центробежном поле закрученного потока перерабатываемой среды. Устройство обезвоживания по [9] состоит из теплообменника смешения и барометрического конденсатора. Недостатками способа является технологическая сложность реализации процесса вследствие использования нагретого до 320-380°С мазута (дорогостоящего теплоносителя).
В отношении конструктивных особенностей оборудования, на котором реализуется способ, недостатками являются необходимость использования дорогостоящего оборудования, что увеличивает энергетические и материальные затраты процесса обезвоживания нефтесодержащих отходов, также низкая надежность работы, например барометрического конденсатора, теплообменника смешения при работе с сырьем с высоким содержанием механических примесей.
Наиболее близким техническим решением по совокупности совпадающих признаков и достигаемому техническому результату, выбранным заявителем в качестве прототипа заявляемого технического решения, является СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВЫСОКОУСТОЙЧИВЫХ ВОДО-УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЭМУЛЬСИЙ и унифицированный комплекс для его реализации (см. [10] - Патент РФ №2417245), заключающийся в выпаривании воды из водо-углеводородной эмульсии при наложении механического воздействия на кипящую жидкость и турбулизации объема кипящей жидкости с использованием различных средств перемешивания (мешалка, диспергатор, циркуляционный насос и т.д.). Устройство для реализации способа обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий состоит из отстойника (средство разделения), испарителя (средство нагрева и испарения), конденсатора-холодильника (средство конденсации), соединенных между собой системой рециркуляции продуктов, при этом испаритель оснащен устройством, обеспечивающим механическое воздействие на кипящую жидкость, выбранным из группы: диспергатор, мешалка, циркуляционный насос и иные средства перемешивания.
Недостатками известного способа являются ограничения как по составу применяемого сырья, так и по технологическому режиму. Так, при высоких скоростях нагрева емкостного аппарата наблюдается перегрев кипящей жидкости, что приводит к неконтролируемому протеканию процесса, а именно к взрывообразному вскипанию перегретой жидкости и перебросу эмульсии без соответствующего разделения фаз. Для сырья, характеризующегося высоким содержанием механических примесей, по мере выпаривания водной фазы наблюдается концентрирование механических примесей в испарителе, что может привести к выводу из строя перемешивающего устройства. Ключевым недостатком известного технического решения в целом является ненадежность способа механического воздействия как единственного средства достижения стабильного протекания процесса за счет турбулизации объема кипящей жидкости в испарителе, которое в результате накопления перегретой жидкости в кубовой части испарителя и/или остановки работы перемешивающего устройства может привести к неконтролируемому протеканию процесса обезвоживания водо-углеводородной эмульсии, а именно к ′′взрывообразному′′ кипению и выбросу эмульсии из аппарата. Недостатком устройства, на котором реализуется известный способ, является низкая пропускная способность по сырью из-за ограниченности поверхности нагрева.
Задачей, решаемой заявленным техническим решением, является создание способа и устройства обезвоживания водо-углеводородных эмульсий, устраняющего недостатки прототипа и характеризующегося универсальностью, в отношении номенклатуры перерабатываемого сырья, высокой степенью эффективности применения заявленного технического решения по назначению, обеспечение высокой степени безопасности и надежности по отношению ко всем видам водо-углеводородных эмульсий.
Поставленная задача решается выпариванием водной фазы из водо-углеводородной эмульсии в условиях механического воздействия (перемешивания) на весь объем кипящей эмульсии, в условиях перекачки жидкости из нижней части испарителя в его верхнюю часть с обеспечением возможности дополнительного нагрева и очистки кубовой жидкости от механических примесей, применением различных стандартных и известных из уровня техники как таковых устройств, способов.
Заявленное техническое решение характеризуется выполнением в заявленной последовательности известных (как таковых) технологических операций с использованием известных (как таковых) устройств, обеспечивающих при их применении в соответствии с заявленной формулой возможность подготовки водо-углеводородного сырья с целью получения обезвоженных углеводородных продуктов различного углеводородного состава, получаемых из различных видов сырья (в том числе и отходов с большим количеством механических примесей), образуемых в различных отраслях промышленности с получением целевых продуктов, показатели которых соответствуют предъявляемым требованиям потребителей.
Отличительной особенностью, в целом, по мнению заявителя, является то, что при кажущейся простоте заявленного технического решения оно характеризуется технологичностью изготовления, универсальностью, простотой реализации технологии, реализуемой на простом по конструкции оборудовании, с использованием доступных материалов.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения, реализуемый за счет нагрева, турбулизации и испарения водной фазы из объема кипящей жидкости, а образовавшиеся пары из верхней части испарителя направляются в конденсатор-холодильник, где пары конденсируется, поступают в отстойник, в котором выполняется разделение конденсата на углеводородную фракцию и воду соответственно, при этом обезвоженный продукт из нижней части испарителя в случае его соответствия нормативным требованиям перекачивают в емкость для сбора обезвоженного продукта, характеризуется тем, что обезвоживание водо-углеводородной эмульсии проводят в условиях непрерывной перекачки кубовой жидкости из нижней части испарителя в его верхнюю часть с обеспечением дополнительного нагрева и очистки кубовой жидкости от механических примесей, устройство для реализации способа обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий по п. 1, состоящее из сырьевой емкости, насоса закачки сырья, испарителя, оснащенного средством для перемешивания кипящей жидкости, конденсатора-холодильника, отстойника, емкости для сбора обезвоженного продукта, характеризуется тем, что испаритель оснащен трубопроводом, снабженным насосом, средством нагрева и средством очистки от механических примесей, предназначенным для перекачки жидкости из нижней части испарителя в верхнюю соответственно.
Заявленное техническое решение поясняется чертежом, на котором представлен комплекс устройств, состоящий из сырьевой емкости (1), насоса закачки сырья (2), испарителя (3), оснащенного перемешивающим устройством (4), конденсатора-холодильника (5), отстойника (6), емкости для сбора обезвоженного продукта (7), насоса откачки кубовой жидкости (8), средства нагрева (9) и средства очистки (10).
Заявленный способ реализуется следующим образом: эмульсия из сырьевой емкости 1 насосом закачки сырья 2 перекачивается в испаритель 3, снабженный перемешивающим устройством 4, где в условиях механического воздействия осуществляется ее нагрев и испарение водной фазы.
Для дополнительной стабилизации процесса испарения водной фазы из водо-углеводородной эмульсии и предотвращения накопления перегретой водной фазы в кубе испарителя процесс обезвоживания водо-углеводородной эмульсии проводят при перекачке жидкости из нижней части испарителя в его верхнюю часть.
Указанное выше способствует безопасному и стабильному выпариванию водной фазы из водо-углеводородной эмульсии, исключает возможность спонтанного (взрывообразного) вскипания эмульсии.
Для увеличения пропускной способности устройства по водо-углеводородной эмульсии, сообщения дополнительного тепла потоку водо-углеводородной эмульсии и поддержания постоянной температуры обезвоживания трубопровод перекачки кубовой жидкости дополнительно снабжают насосом 8 и средством нагрева 9 (теплообменные устройства различных конструктивных исполнений, ТЭН и т.д.).
Температура нагрева сырья в испарителе составляет 100-170°С, при этом температура в аппарате, обеспечивающем дополнительный нагрев, будет минимум на 10-15°С выше температуры в испарителе.
При этом в случае необходимости удаления из сырья механических примесей трубопровод оснащают средством очистки 10 (фильтры различных конструктивных исполнений, декантеры, центрифуги и т.д.), которое оснащено байпасами для обеспечения беспрепятственного доступа, например, к сменным фильтрам, центрифуге и т.д.
Из верхней части испарителя пары «вода + легкокипящие углеводородные фракции» направляются в конденсатор-холодильник 5, где они конденсируется и стекают в отстойник 6, в котором далее разделяются на углеводородную фракцию (верхний слой) и воду (нижний слой).
Для контроля и регулирования параметров процесса и обеспечения заданных требований пожаро- и взрывобезопасности установку дополнительно оснащают необходимыми приборами КИПиА ( не показаны).
При достижении заданных контролируемых параметров, предъявляемых к товарным продуктам, кубовый обезвоженный продукт откачивается с нижней части испарителя в емкость для сбора обезвоженного продукта 7, конструктивные элементы, обеспечивающие возможность перекачки обезвоженных продуктов, на чертеже не представлены в целях исключения загромождения описания.
Применение вышеуказанных признаков заявленного технического решения позволило повысить эффективность и надежность процесса обезвоживания, значительно упростить способ и обеспечило простоту конструктивного обеспечения заявленного технического решения, указанные в заявленном техническом решении обеспечены в основном за счет того, что реализована возможность интенсификации испарения водной фазы из водо-углеводородной эмульсии.
Устройство для реализации заявленного способа получения обезвоженного углеводородного сырья - смеси нефтесодержащих отходов, продуктов разложения и очистки смазочно-охлаждающих жидкостей, амбарных шламов, жидких продуктов пиролиза и тяжелой пиролизной смолы, промежуточного слоя нефти, природного битума и т.д., - состоит из следующих элементов:
- сырьевой емкости 1,
- насоса закачки сырья 2,
- испарителя 3,
- устройства для стабилизации процесса испарения 4 (перемешивающие устройства различных конструктивных исполнений),
- конденсатора-холодильника 5,
- отстойника 6,
- емкости для сбора обезвоженного продукта 7,
- насоса откачки кубовой жидкости 8,
- средства нагрева 9.
- средства очистки 10
Из исследованного уровня техники заявителем не выявлены сведения об известности заявленной совокупностью признаков способа и устройства, обеспечивающих реализацию заявленных технических результатов, указанное является доказательством соответствия заявленного технического решения критерию «новизна», предъявляемого к изобретениям, при этом следует отметить факт того, что заявленная совокупность признаков способа и устройства известна по отдельности, однако, не известна в представленной совокупности с обеспечением возможности достижения заявленных технических результатов.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как заявленное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и не является очевидным для специалиста в анализируемой области техники.
При этом следует отметить, что по мнению заявителя, заявленное техническое решение не является очевидным для специалиста в указанной области техники, т.к. обеспечивает разрешение существующего в данной области техники противоречия, которое предполагает необходимость создания специализированных технологий и специального комплекса оборудования для реализации поставленных целей - по переработке обезвоженного углеводородного сырья - весьма широкого спектра отходов с различным качественным и качественными составами, представляющих собой составы смесей от нефтесодержащих отходов, продуктов разложения и очистки смазочно-охлаждающих жидкостей, амбарных шламов, жидких продуктов пиролиза и тяжелой пиролизной смолы, промежуточного слоя нефти, до смесей природного битума с различным примесями и т.д.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленное техническое решение апробировано на пилотной установке, с получением заявленных целей. Заявленное техническое решение может быть реализовано в промышленности посредством использования известных способов, устройств с применением стандартного оборудования.
Claims (2)
1. Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения, реализуемый за счет нагрева, турбулизации и испарения водной фазы из объема кипящей жидкости, при этом образовавшиеся пары из верхней части испарителя направляются в конденсатор-холодильник, где пары конденсируется, поступают в отстойник, в котором выполняется разделение конденсата на углеводородную фракцию и воду соответственно, а обезвоженный продукт из нижней части испарителя в случае его соответствия нормативным требованиям перекачивают в емкость для сбора обезвоженного продукта, отличающийся тем, что обезвоживание водо-углеводородной эмульсии проводят в условиях непрерывной перекачки кубовой жидкости из нижней части испарителя в его верхнюю часть с обеспечением дополнительного нагрева и очистки кубовой жидкости от механических примесей.
2. Устройство для реализации способа обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий по п. 1, состоящее из сырьевой емкости, насоса закачки сырья, испарителя, оснащенного средством для перемешивания кипящей жидкости, конденсатора-холодильника, отстойника, емкости для сбора обезвоженного продукта, отличающееся тем, что испаритель оснащен трубопроводом, снабженным насосом, средством нагрева и средством очистки от механических примесей, предназначенным для перекачки жидкости из нижней части испарителя в верхнюю соответственно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014154462/04A RU2581584C1 (ru) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014154462/04A RU2581584C1 (ru) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения и устройство для его реализации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2581584C1 true RU2581584C1 (ru) | 2016-04-20 |
Family
ID=56194891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014154462/04A RU2581584C1 (ru) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения и устройство для его реализации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2581584C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617766C1 (ru) * | 2016-06-16 | 2017-04-26 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" | Способ выделения битумного вяжущего из растворов и эмульсий |
| RU2790202C1 (ru) * | 2021-12-29 | 2023-02-15 | Общество с ограниченной ответственностью "СервисНефтеПроект" | Способ непрерывного контроля содержания воды в кипящих водонефтяных и водо-углеводородных эмульсиях природного и техногенного происхождения |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1814303A1 (ru) * | 1990-11-26 | 1995-07-25 | Научно-исследовательский институт нефтехимических производств | Способ извлечения нефтепродукта из эмульсии с водой |
| RU8269U1 (ru) * | 1998-01-27 | 1998-11-16 | Открытое акционерное общество "Лукойл-Пермнефть" | Установка для обработки промслоев и амбарных ловушечных эмульсий |
| RU2333896C2 (ru) * | 2005-11-28 | 2008-09-20 | Михаил Васильевич Клыков | Способ обезвоживания нефтесодержащих отходов |
| RU2417245C2 (ru) * | 2009-04-21 | 2011-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр технологического сервиса" | Способ обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий и унифицированный комплекс для его реализации |
| RU127745U1 (ru) * | 2012-10-25 | 2013-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр технологического сервиса" (ООО "ЦТС") | Схема регулирования автоматизации установки термомеханического обезвоживания высокоустойчивых эмульсий |
| RU179405U1 (ru) * | 2017-08-03 | 2018-05-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Установка для удаления цинка с отходов оцинкованной стали |
-
2014
- 2014-12-30 RU RU2014154462/04A patent/RU2581584C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1814303A1 (ru) * | 1990-11-26 | 1995-07-25 | Научно-исследовательский институт нефтехимических производств | Способ извлечения нефтепродукта из эмульсии с водой |
| RU8269U1 (ru) * | 1998-01-27 | 1998-11-16 | Открытое акционерное общество "Лукойл-Пермнефть" | Установка для обработки промслоев и амбарных ловушечных эмульсий |
| RU2333896C2 (ru) * | 2005-11-28 | 2008-09-20 | Михаил Васильевич Клыков | Способ обезвоживания нефтесодержащих отходов |
| RU2417245C2 (ru) * | 2009-04-21 | 2011-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр технологического сервиса" | Способ обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий и унифицированный комплекс для его реализации |
| RU127745U1 (ru) * | 2012-10-25 | 2013-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр технологического сервиса" (ООО "ЦТС") | Схема регулирования автоматизации установки термомеханического обезвоживания высокоустойчивых эмульсий |
| RU179405U1 (ru) * | 2017-08-03 | 2018-05-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Установка для удаления цинка с отходов оцинкованной стали |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617766C1 (ru) * | 2016-06-16 | 2017-04-26 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" | Способ выделения битумного вяжущего из растворов и эмульсий |
| RU2790202C1 (ru) * | 2021-12-29 | 2023-02-15 | Общество с ограниченной ответственностью "СервисНефтеПроект" | Способ непрерывного контроля содержания воды в кипящих водонефтяных и водо-углеводородных эмульсиях природного и техногенного происхождения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104685033B (zh) | 用来将受污或非受污碳氢化合物材料分离和转化成有用产品的混合热处理工艺、工艺的使用、相应系统和设备的制造 | |
| US4014780A (en) | Recovery of oil from refinery sludges by steam distillation | |
| US3692668A (en) | Process for recovery of oil from refinery sludges | |
| RU2417245C2 (ru) | Способ обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий и унифицированный комплекс для его реализации | |
| US9969944B2 (en) | Dissolved oil removal from quench water of gas cracker ethylene plants | |
| EP0879273B1 (en) | Process and apparatus for the treatment of waste oils | |
| US9243191B1 (en) | Re-refining used motor oil | |
| CN101198674B (zh) | 部分脱盐的烃原料的蒸汽裂化 | |
| US6132596A (en) | Process and apparatus for the treatment of waste oils | |
| EP2174697A1 (en) | Petroleum residue recycling process and unit. | |
| RU2581584C1 (ru) | Способ обезвоживания высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий природного и техногенного происхождения и устройство для его реализации | |
| US10336951B2 (en) | Desalter emulsion separation by hydrocarbon heating medium direct vaporization | |
| RU2579517C2 (ru) | Способ контактирования одного или нескольких загрязненных углеводородов | |
| US20140166263A1 (en) | Brine based indirect steam boiler | |
| RU2550843C1 (ru) | Нефтешламоперерабатывающий комплекс | |
| US20140166538A1 (en) | Bitumen based indirect steam boiler | |
| RU2330060C1 (ru) | Способ подготовки высоковязкой нефти | |
| CN120457186A (zh) | 经由具有集成气-液分离器的脱盐器和裂化炉共处理热解油以产生循环产物 | |
| WO2014099408A2 (en) | Brine based indirect steam boiler | |
| WO2021194388A1 (ru) | Способ получения мазута из пропарочно-промывочных смесей нефтепродуктов | |
| WO2001090283A1 (en) | Emulsion breaking by condensation | |
| MXPA01004434A (en) | Method of disposing of waste in a coking process | |
| HK1211049B (zh) | 用来将受污或非受污碳氢化合物材料分离和转化成有用产品的混合热处理工艺、工艺的使用、相应系统和设备的制造 | |
| UA51947U (ru) | Способ выделения фракций из многокомпонентных смесей органики |