АППАРАТ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ

Полезная модель относится к области нефтеподготовки, в частности, к технологическому оборудованию для отделения воды и солей от нефти, и может быть использована как на промыслах так на нефтеперерабатывающих предприятиях при подготовке нефти к переработке.
Известен трехфазный сепаратор [1] для разделения газоводонефтяной эмульсии, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода газоводонефтяной эмульсии и вывода газа, воды и нефти, внутри которого с зазором к верхней части корпуса установлена поперечная перегородка, разделяющая корпус на приемно-отстойную зону и накопительную зону нефти. При этом в приемно-отстойной зоне вертикально установлена полочная насадка в виде горизонтальных листов с трапециевидным профилем гофров, причем листы в насадке установлены с зазором относительно друг друга. Указанный трехфазный сепаратор предназначен, преимущественно, для отделения воды и газа от нефти, а кроме того - частично и для ее обессоливания за счет наличия гофрированных листов.
Недостатком указанного известного сепаратора является недостаточная его эффективность по разделения газоводонефтяной эмульсии, т.к. в его основе применена лишь одна механическая ступень обезвоживания, заключающаяся в том, что на гофрированные листы прилипают капельки нефти, скапливаются, отделяются от воды, всплывают вверх и через зазор между верхней частью корпуса и поперечной перегородкой переливаются в накопительную зону нефти. Указанный известный сепаратор не рекомендуется к использованию для
тяжелых нефтей и для нефтей с высокой обводненностью, т.к. успешность их обработки является крайне низкой из-за высокой степени устойчивости бронированных оболочек глобул воды.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности является установка для очистки нефти [2], содержащая горизонтальный корпус с патрубками ввода очищаемой нефти и вывода газа, воды и нефти, внутри которого установлен ряд поперечных перегородок, разделяющих корпус на приемную, отстойную и накопительную зоны. При этом верхние кромки перегородок расположены на одном уровне, причем с зазором к верхней направляющей корпуса, а последняя перегородка выполнена глухой снизу, патрубок для подачи очищаемой нефти размещен открытым концом вверх на уровне нижней кромки первой перегородки, патрубок для отвода отстоявшейся воды расположен в нижней части корпуса перед последней перегородкой и соединен с гидрозатвором, а в верхней части корпуса размещен узел подачи пресной воды в виде распылителя.
Указанная известная установка предназначена для обезвоживания и обессоливания нефти.
Однако указанная известная установка является недостаточно эффективной при обработке тяжелых нефтей, а также нефтей высокообводненных.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности обработки как тяжелых, так и легких нефтей с повышенным содержанием водной фазы за счет повышения степени обезвоживания и обессоливания.
Указанный технический результат достигается предлагаемым аппаратом для обезвоживания и обессоливания нефти, включающим
горизонтальный корпус с патрубками ввода очищаемой нефти и вывода воды и нефти, внутри которого установлены поперечные перегородки разделяющие корпус на приемную и отстойную зоны, и узлы подачи пресной воды, при этом новым является то, что между приемной и отстойной зонами аппарат дополнительно содержит зону обессоливания очищаемой нефти, снабженную лотками обессоливания и узлами подачи пресной воды; приемная зона дополнительно содержит гидроциклон, соединенный с патрубком ввода очищаемой нефти, и размещенную вертикально коалесцентную решетку, а отстойная зона, содержащая патрубок вывода нефти, дополнительно снабжена горизонтально размещенной коалесцентной решеткой, причем поперечная перегородка между приемной зоной и зоной обессоливания установлена с зазором к верхней образующей корпуса, а поперечная перегородка между зоной обессоливания и отстойной зоной установлена с зазором к нижней образующей корпуса, при этом патрубки вывода отстоявшейся воды размещены как в приемной так и в отстойной зонах.
В преимущественном варианте выполнения патрубок ввода очищаемой нефти выполнен с тангенциальным входом.
В зоне обессоливания лотки обессоливания выполнены в виде гофрированных желобов и установлены наклонно.
Кроме того, в зоне обессоливания узлы подачи пресной воды размещены равномерно между лотками обессоливания, а в качестве узлов подачи пресной воды в зоне обессоливания установлены распределительные форсунки.
В стенке корпуса в интервале зоны обессоливания дополнительно установлен манометр, а в зоне обессоливания дополнительно размещен общий уровнемер.
Приемная и отстойная зоны дополнительно содержат уровнемеры раздела фаз.
Кроме того, отстойная зона снабжена рядом пробоотборных кранов для извлечения образцов жидкости с различных уровней отстойной зоны.
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет следующего.
Благодаря размещению между приемной и отстойной зонами дополнительно зоны обессоливания обеспечивается повышение эффективность очистки нефти от солей и механических примесей.
Конструктивное обустройство этой зоны лотками обессоливания, выполненными, преимущественно, в виде установленных наклонных гофрированных лотков, и размещенными между ними узлами подачи пресной воды (выполняет роль распылителя) позволяет не только произвести отмывание от нефти солей, которые оседают между гофрами, но и увеличить эффективность этого процесса. Это происходит за счет следующего.
Очищаемая нефть, попадая уже в приемную зону, начинает разделяться на фазы (газ-вода-нефть) и далее в зоне обессоливания предлагаемого аппарата концентрация выделившегося газа достигает максимальной величины, которая фиксируется установленным в стенке корпуса манометром. И распыление пресной воды происходит фактически в газовом пространстве, что увеличивает поверхность массообмена, а значит - эффективность отмыва солей. А, кроме того, при этих условиях дополнительно обеспечивается и максимальное диспергирование очищаемой нефти, что приводит к процессу каплеобразования и к ускорению отделения воды. Это обеспечивает повышение эффективности работы аппарата в целом.
Размещение в приемной зоне гидроциклона, который соединен тангенциальным патрубком ввода очищаемой нефти, позволяет производить уже предварительное разделение на нефть, газ и воду благодаря действию центробежных сил. Последующее прохождение очищаемой нефти через коалесцентную решетку обеспечивает повышение
числа Рейнольдса, что способствует слиянию мельчайших частиц воды в более крупные капли. А размещение этой решетки вертикально способствует прохождению через нее всего объема очищаемой нефти.
Установление коалесцентной решетки в отстойной зоне оказывает такой же механизм воздействия. Размещение ее горизонтально позволяет всему объему отделившейся нефти пройти сквозь нее, обеспечивая окончательное обезвоживание этой нефти.
Таким образом, совокупность воздействия - конструктивных узлов предлагаемого аппарата, размещенных в трех зонах определенным образом, и обеспечивает высокую степень обезвоживания и обессоливания нефти предлагаемым аппаратом.
Сущность предлагаемого аппарата иллюстрируется чертежом, где показан его общий вид.
Предлагаемый аппарат для обезвоживания и обессоливания нефти состоит из горизонтального корпуса 1, например, выполненного в виде горизонтальной цилиндрической емкости-буллита, с патрубками ввода очищаемой нефти 2, вывода воды 3 и 4 и вывода нефти 5. Внутри корпуса 1 установлены две поперечные перегородки 6 и 7, разделяющие корпус 1 на три зоны: приемную зону 8, зону обессоливания 9 и отстойную зону 10. Причем перегородка 6, размещенная между приемной зоной 8 и зоной обессоливания 9, выполнена глухой снизу и с зазором к верхней образующей корпуса 1, а перегородка 7, разделяющая зону обессоливания 9 и отстойную зону 10, выполнена глухой сверху и одновременно с зазором к нижней образующей корпуса 1. В приемной зоне 8 установлены гидроциклон 11, вход которого соединен с патрубком 2 ввода очищаемой нефти, и коалесцентная решетка 12, расположенная вертикально. В качестве коалесцентной решетки 12, преимущественно, используют коалесцентную сетку из нержавеющей стальной проволоки с определенным количеством отверстий небольшого размера и
определенной расчетной площадью в зависимости от обводненности и содержания солей. В нижней части приемной зоны 8 установлен патрубок 3 вывода воды. В зоне обессоливания 9 размещены лотки 13 обессоливания, по меньшей мере, 3 штуки, выполненные в виде гофрированных желобов, ряд узлов 14 подачи пресной воды, состоящих из коллектора подачи воды и выходящих из него распределительных насадок. Лотки 13 установлены наклонно и закреплены чередуясь одним концом в перегородке 6 или в перегородке 7. При. этом второй конец всех лотков 13 является свободным, что обеспечивает одновременно и гидродинамический эффект при натекании нефти на эти лотки 13. Также в этой зоне 9 размещены манометр 15, установленный в верхней стенке корпуса 1, и общий уровнемер 16.
В отстойной зоне 10 установлена коалесцентная решетка 17, расположенная горизонтально со смещением к верхней части корпуса 1, а также имеются два патрубка: патрубок 5 вывода нефти и патрубок 4 вывода воды, установленные в верхней и нижней части корпуса 1 соответственно.
В приемной зоне 8 и отстойной зоне 9 также установлены уровнемеры 18 и 19 раздела фаз.
Работает предлагаемый аппарат следующим образом.
Аппарат устанавливают в составе установок по подготовке нефти. Предварительно нагретая очищаемая нефть по патрубку 2 ввода корпуса 1 подается с линейной скоростью порядка 8 м/с и более строго горизонтально на вход гидроциклона 11, где подвергается воздействию центробежных сил, благодаря чему проходит предварительное обезвоживание и дегазирование. Далее полученная смесь проходит через коалесцентную решетку 12, при этом процесс обезвоживания ускоряется за счет осаждения на решетке мелких частичек воды, сливающихся в крупные капли, которые накапливаются на дне корпуса 1 и выводятся через патрубок 3 вывода воды. Поток оставшейся нефти вместе с газом
переливается через перегородку б в зону обессоливания 9. Нефть стекает по лоткам 13 обессоливания вниз, с одновременным впрыскиванием в нее воды через узлы 14 подачи пресной воды. При этом происходит частичное диспергирование нефти и вымывание солей. Отделившейся газ накапливается в этой зоне обессоливания 9 и создает газовое пространство (о его давлении в этой зоне судят по показаниям манометра 15, установленного в верхней части корпуса 1, и по общему уровнемеру 16, фиксирующему уровень жидкости в зоне обессоливания. Он должен находится на уровне нижнего среза перегородки 7 для получения необходимого газового пространства. В случае повышения уровня жидкости в зоне обессоливания 9 выше нижнего среза перегородки 7, требуется проверить герметичность этой перегородки 7, т.к ее разгерметизация может быть причиной повышения уровня жидкости Благодаря образованию газового пространства в зоне обессоливания 9 происходит увеличение поверхности массобмена, а, значит, процессы отделения воды и вымывания солей происходят интенсивнее. Вымываемые соли оседают на гофрированных лотках 13 и далее удаляются. Жидкость же под воздействием давления газа в зоне обессоливания 9 стекает вниз и перетекает под перегородкой 7 в отстойную зону 10 вместе с пузырьками газа. При этом благодаря разности плотностей нефти и воды, нефть (частично газированная) направляется вверх и проходит через горизонтально установленную коалесцентную решетку 17, благодаря которой от нефти отделяется оставшаяся вода перед выходом. Процесс разделения усиливает газ, излишки которого поступают в зону 10 через нижний срез перегородки 7. Далее через патрубок 5 вывода нефти, нефть и газ под собственным давлением через концевые сепарационные установки, подсоединенные к патрубку 5 вывода нефти, перетекают в емкости-накопители. Отделившаяся же вода через патрубок 4 вывода воды сбрасывается из отстойной зоны 10 и направляется на водоподготовку. При этом уровень нефти в отстойной
зоне 10 регулируется и измеряется уровнемером раздела фаз 19 и при превышении определенного значения уровня нефти автоматически открывается клапан (электрозадвижка) по сливу воды в патрубке 4. Расход нефти на выходе измеряется посредством расходомера.
На стенке корпуса 1 в отстойной зоне 10 предусматриваются пробоотборные краны 20 для того, чтобы извлекать образцы жидкости с различных уровней корпуса 1 с целью определения чистоты выходящих продуктов.
3
На предлагаемом аппарате было произведено обезвоживание и обессоливание тяжелой сырой нефти плотностью 887 кг/м, с водосодержанием 70% и с содержанием АСПО до 12%.
Качество готовой нефти после обработки было следующим: по солям 250 мг/л и по воде 0,5%, что соответствует критериям товарной нефти.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность обработки как тяжелых (наиболее трудно поддающихся водоотделению), так и легких нефтей, обеспечивая получение на выходе нефти, отвечающей требованиям товарной.
Кроме того, предлагаемый аппарат позволяет осуществить обезвоживание и обессоливание одновременно, что увеличивает его технологические возможности и позволяет заменить 2-3 типовых отстойника.
Источники информации:
1. Свидетельство РФ №26440 на полезную модель, кл. В 01 Д 17/028, от 2002 г.
2. Патент РФ №2118198, кл. В 01 Д 17/028, от 1997 г.