Устройство для отделения газовых фракций из нефтесодержащих вод
DEVICE FOR SEPARATION OF GAS FRACTIONS FROM OIL-CONTAINING WATER

Изобретение относится к области нефтедобычи и может применяться для выделения газовых фракций из нефтесодержащих вод магнитогидродинамическим и электрофоретическим способами.
Известно устройство для отделения газовых фракций из нефтесодержащих вод, для производства высококачественного фарфора, при очистке фруктовых соков, при отделении эмульсий в нефтяной промышленности и т.д. (см. книгу Путилов К.А. Курс физики. - Т. 2: Учение об электричестве, 5 издание. - М: Гостехиздат, 1962. - С. 98-99), включающее канал, по торцам которого установлены электроды, подключенные к источнику электроэнергии постоянного тока.
Помещенная в канал жидкость с нефтяной эмульсией подвергается электрофоретическому разделению, но недостаток в том, что эффективность разделения невысока и имеют место большие потери энергии на выделение газовых включений.
Известно также устройство для отделения газовых фракций из нефтесодержащих вод (см. А.с. СССР №1130534, М. Кл. C02F 1/46 Способ очистки сточных вод от нефтесодержащих примесей // С.А. Сандаков, А.П. Васильев, В.П. Малкин, В.Ф. Коробко; Заявл.: 19.11.82; Опубл. 23.12.84, Бюл. №47) принятое за прототип, который содержит лабораторную установку, представляющую собой электролизер в виде цилиндрической емкости (d=70 мм, h=150 мм), с погруженными в нее двумя алюминиевыми плоскими электродами. Для создания постоянного магнитного поля с вектором индукции, перпендикулярным направлению электрического тока, используется соленоид с внутренним диаметром 75 мм, внутрь которого устанавливается электролизер.
Недостатком устройства является низкая производительность процесса, так как скорость процесса ограничена предельно допустимыми значениями плотности тока в электролите и напряженности магнитного поля в сердечнике индуктора, а также увеличение гидравлического сопротивления при осуществлении процесса в потоке.
Задача (технический результат) настоящего изобретения - повышение производительности процесса и снижение гидравлического сопротивления оборудования.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для отделения газовых фракций из нефтесодержащих вод, включающее электролизер в виде емкости с погруженными в нее двумя плоскими электродами и соленоид, внутрь которого установлен электролизер, причем вектор индукции магнитного поля соленоида перпендикулярен направлению электрического тока и электроды смещены один относительно другого в вертикальном направлении, электроды занимают до половины сечения торцов канала, причем на входе в канал электрод установлен в его нижней части, а на выходе - в его верхней части.
На Фиг. 1 представлен общий вид устройства с горизонтальными коробчатыми электродами, установленными по торцам канала -аксонометрическая проекция; на Фиг. 2 представлен общий вид устройства со сплошными вогнутыми электродами на торцах канала; на Фиг. 3 представлен вид устройства с магнитной системой в виде соленоида и с направлением электрического поля в материале поперек направления движения жидкости; на Фиг. 4 представлена векторная диаграмма сложения сил, действующих на частицы взвеси при работе предлагаемого устройства.
Устройство (фиг. 1, 2) включает: магнитную систему с сердечником 1, катушкой 2 и рабочий канал-пульпопровод 3; электролизер, содержащий электроды 4 (-), 5 (+), которые установлены на торцах рабочего канала-пульпопровода 3; устройство для загрузки исходного сырья-эмульсии и приспособление 7 для удаления продуктов электролиза. Электроды занимают часть поверхности торцов канала, причем смещены электроды в вертикальной плоскости относительно друг друга таким образом, что положительный электрод выше отрицательного. По второму варианту (фиг. 3) катушка 2 намотана коаксиально на пульпопровод-электролизер, электроды 4 и 5 установлены вдоль вертикальных продольных стенок электролизера, электроды занимают часть поверхности боковых стенок пульпопровода-канала, причем смещены относительно друг друга в вертикальной плоскости таким образом, что положительный электрод выше отрицательного.
Устройство работает следующим образом. В устройство 6 загружают исходное сырье - нефтесодержащую воду, представляющее собой взвесь диспергированного материала в воде или в водном растворе солей, например, смесь воды, нефти и растворенных в них газов, включают электромагнит 1 и подают напряжение на электроды 4 и 5, причем электроды смещены один относительно другого в вертикальном направлении и занимают часть сечения торцов канала. На входе в канал электрод установлен в его нижней части, а на выходе - в его верхней части. Включают катушку 2, которая создает магнитный поток в сердечнике 1 в зазоре между полюсами сердечника, происходит взаимодействие магнитного поля, созданного катушкой 2, и электрического тока, проходящего между электродами 4 и 5. Возникает эффект квазиутяжеления жидкости и диспергированные частицы и газы начинают быстро всплывать вверх. Кроме того, вектор электрического поля будет направлен не вдоль или поперек канала, а под углом вверх (Фиг. 4), поэтому появится дополнительная сила, обусловленная электрофорезом, которая увеличит скорость всплывания частиц и газовых пузырьков, и скорость разделения соответственно. Производится разделение дисперсного материала по фракциям в приспособлении 7 для удаления продуктов электролиза - более мелкие частицы будут всплывать быстрее, так как имеют более высокое значение электрокинетического потенциала. Кроме того, появляется возможность производить сепарацию разнородных материалов, имеющих различное значение электрокинетического потенциала, но одинаковую плотность; и снизить гидравлическое сопротивление потоку разделяемого материала за счет появления аксиальной составляющей силы квазиутяжеления жидкости. Fg - сила гидростатического напора; Fd - архимедова сила; Fф - электрофоретическая сила; Fэм - электромагнитная сила.
2
При работе устройства с магнитной индукцией в зазоре между полюсами порядка 0,8-1,0 Тл и плотностью тока в рабочем канале 100-150 А/м и разницей высот между положительным и отрицательным электродами 0,5 м производительность процесса возрастает на 15-18%, а снижение гидравлического сопротивления составляет 10-12%.