ЭЛЕКТРОДЕГИДРАТОР

Полезная модель относится к оборудованию для промысловой подготовки нефти и может быть использована для глубокого обезвоживания и обессоливания нефти на установках ее промысловой подготовки.
Добываемая нефть практически всегда содержит попутный нефтяной газ, количество которого увеличивается при нагреве нефти перед ее подачей в электродегидратор для отделения воды с содержащимися в ней солями. Наличие газа в электрическом поле крайне нежелательно по двум причинам. Во-первых, процесс отделения воды от нефти в присутствии газа крайне неэффективен из-за процесса окклюзии, когда пузырек газа садится на капельку воды и та не тонет в нефти. Во-вторых, во всех электродегидраторах при наличии газовой шапки в аппарате происходит блокировка подачи напряжения на электроды, поскольку в этой шапке в моменты пуска и остановки аппарата может содержаться воздух, образующий с нефтяным газом взрывоопасную смесь, и существует опасность взрыва при проскоке искры с токовоздушных частей на заземленный корпус.
По этим причинам при разработке схем промысловой подготовки нефти всегда применяют меры по предотвращению наличия газа в межэлектродном пространстве электродегидратора.
Одной из таких мер является оснащение электродегидратора газоотделительной секцией.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является электродегидратор, содержащий газоотделительную и электроосадительную секции, размещенные в общем корпусе и разделенные поперечной вертикальной перегородкой (К.С. Каспарьянц, Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа» (М.: Недра, 1977 г.), с. 172)
Недостатком такого аппарата является невысокая технологическая эффективность, связанная с тем, что в электрическом поле в электроосадительной секции структура нефти упорядочивается и из нее выделяются микропузырьки газа, которые "садятся" на капли воды, из-за чего снижается скорость их осаждения в нефти и эффективность процесса разделения. Дополнительное выделение газа в электроосадительной камере возможно только в том случае, когда давление в электроосадительной камере равно или меньше давления в газоотделительной секции.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности процесса обезвоживания нефти за счет снижения содержания воды в подготовленной нефти.
Указанный технический результат достигается тем, что в электродегидраторе, включающем газоотделительную секцию с устройствами ввода сырья и вывода жидкости и газа и горизонтальную электроосадительную секцию с электродной системой, системами вывода нефти и воды, газоотделительная секция выполнена в виде вертикального колпака, разделенного плоской вертикальной переливной перегородкой на входной и выходной отсеки, причем уровень верха переливной перегородки газоотделительной секции расположен выше уровня верха электродной системы.
Указанный технический результат достигается также тем, что газоотделительная секция установлена на корпусе электроосадительной секции на фланцевом разъеме, к которому выполнен конический переход корпуса газоотделительной секции, над коническим переходом в стенку корпуса газоотделительной секции врезан штуцер ввода сырья, против которого внутри газоотделительной секции установлена переливная перегородка.
Указанный технический результат достигается также тем, что газоотделительная и электроосадительная секции соединены стояком с антизавихрителем на входе.
Указанный технический результат достигается также тем, что во входном отсеке газоотделительной секции размещена коалесцирующая насадка.
Указанный технический результат достигается также тем, что дно входного отсека газоотделительной секции, размещенное ниже штуцера ввода сырья, перфорировано, причем суммарная площадь проходного сечения отверстий перфорации составляет не более 5% площади этого дна.
Указанный технический результат достигается также тем, что над переливной перегородкой в газоотделительной секции размещена горизонтальная распределительная перегородка.
Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1-2.
На Фиг. 1 схематически показан продольный разрез предлагаемого электродегидратора, где: 1 - корпус электроосадительной секции, 2 - корпус газоотделительной секции, 3 - стояк, 4 - распределительный коллектор, 5 - электродная система, 6 - нефтесборный коллектор, 7 - штуцер вывода нефти, 8 - коллектор сбора отстоявшейся воды, 9 - штуцер для вывода воды, 10 - изоляторы электродной решетки, 11 - высоковольтный ввод, 12 - трансформатор.
На Фиг. 2 схематически показан разрез газоотделительной секции, где: 2 - корпус газоотделительной секции, 3 - стояк, 13 - фланцевый разъем, 14 - конический переход корпуса газоотделительной секции 2 к фланцевому разъему 13, 15 - штуцер ввода сырья, 16 - переливная перегородка, 17 - входной отсек газоотделительной секции, 18 - дно входного отсека, 19 - выходной отсек газоотделительной секции, 20 - верхнее днище газоотделительной секции, 21 - нижнее днище газоотделительной секции, 22 - выпускной штуцер, 23 - антизавихритель, 24 - коалесцирующая насадка, 25 - штуцер для уровнемера, 26 - люк-лаз, 27 - штуцер вывода газа, 28 - распределительная перегородка, 29 - отверстия перфорации дна входного отсека.
Предлагаемый электродегидратор (фиг. 1) содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 электроосадительной секции, газоотделительную секцию 2, стояк 3, соединяющий газоотделительную секцию 2 с распределительным коллектором 4 в нижней половине корпуса 1, электродную систему 5, размещенную в верхней половине корпуса 1. В верхней части корпуса электроосадительной секции 1 размещен нефтесборный коллектор 6, соединенный со штуцером вывода нефти 7, а в нижней части размещен коллектор сбора отстоявшейся воды 8, соединенный со штуцером выхода воды 9. Электродная система 5 подвешена на изоляторах 10, соединенных с помощью высоковольтного ввода 11 с трансформатором 12.
Газоотделительная секция 2 (фиг. 2) выполнена в виде колпака, для удобства транспортировки крепящегося на корпусе электроосадительной секции 1 на фланцевом разъеме 13, к которому выполнен конический переход 14 корпуса газоотделительной секции 2. Над коническим переходом 14 в корпус 2 газоотделительной секции врезан входной штуцер 15. Против этого штуцера 15 размещена плоская вертикальная переливная перегородка 16, делящая газоотделительную секцию 2 на входной отсек 17, ограниченный перегородкой 16 и дном 18, и выходной отсек 19, расположенный между верхним днищем 20 и нижним днищем 21, в которое врезан выпускной штуцер 22 со вставленным в него антизавихрителем 23, например, в форме крестовины. Во входном отсеке 17 газоотделительной секции 2 размещена коалесцирующая насадка 24. В верхнее днище 20 газоотделительной секции врезан штуцер 25 для уровнемера и люк-лаз 26 для удобства обслуживания со штуцером вывода газа 27. Между верхом переливной перегородки 16 и верхним днищем 20 размещена распределительная перегородка 28.
Предлагаемый электродегидратор работает следующим образом. Нефть в смеси с газом и водой подают в аппарат через штуцер 15 газоотделительной секции 2. Во входном отсеке 17 газоотделительной секции 2 смесь жидкости и газа движется вертикальным восходящим потоком. При прохождении им коалесцирующей насадки 24 капли воды укрупняются и большая часть воды переходит в водяную пленку, а газ равномерно распределяется по сечению входного отсека 17. Газовый поток поднимается над коалесцирующей насадкой 24 и, проходя сквозь распределительную перегородку 28, равномерно распределяется по сечению верхней части газоотделительной секции 2. Благодаря этому капли жидкости, унесенные потоком газа из входного отсека, оседают вниз. Газ выводят из газоотделительной секции 2 через штуцер 27. Жидкость перетекает через перегородку 16 и накапливается в выходном отсеке 19 газоотделительной секции 2, где поддерживают ее постоянный уровень с помощью уровнемера (не показан), устанавливаемого на штуцер 25. Жидкость, представляющая собой смесь нефти с водой (электродегидратор обычно устанавливают на хвосте технологической схемы и в него подают нефть, содержащую уже небольшое количество газа и воды) через антизавихритель 23, выпускной штуцер 22 и стояк 3 вводят в распределительный коллектор 4. Антизавихритель препятствует образованию жидкостной воронки, в которую может всасываться газ. Поднимаясь равномерным потоком по сечению электродегидратора, смесь нефти с водой проходит через электрическое поле внутри электродной системы 5, создаваемой с помощью трансформатора 12, высокое напряжение от которого через высоковольтный ввод 11 подают на электроды. В этом поле капли воды укрупняются и осаждаются в нижнюю часть аппарата, где через водосборный коллектор 8 и штуцер 9 ее выводят из аппарата.
Описанное выше выполнение электродегидратора с газоотделительной секцией обеспечивает высокую эффективность его работы. В первую очередь это достигается выполнением газоотделительной секции в виде колпака 2, установленного на корпусе 1. За счет этого над электродной системой создается гидростатический столб жидкости, препятствующий выделению газа и гарантирующий высокую эффективность процесса отделения воды от нефти.
Конический переход корпуса газоотделительной секции к фланцевому разъему обеспечивает три серьезных преимущества конструкции. Во-первых, снижается скорость подъема газа и улучшается отделение капельной жидкости от него. Во-вторых, увеличивается объем жидкости в выходном отсеке 19 газоотделительной секции 2, что повышает устойчивость работы аппарата за счет увеличения инерции работы выходного отсека и облегчения работы системы автоматического регулирования уровня жидкости в газоотделительной секции. И, наконец, в-третьих, выполнение диаметра фланцевого разъема меньше диаметра отсеков газоотделительной секции решает вопросы прочности, надежности и безопасности работы аппарата, поскольку в электродегидраторе находятся взрыво- и пожароопасные среды под повышенным давлением и при повышенной температуре и он является объектом повышенной опасности. Одну из основных опасностей представляет нарушение герметичности фланцевых соединений, и чем меньше их диаметр, тем легче обеспечить герметичность.
Перфорация дна входного отсека исключает образование в нем застойных зон за счет "проваливания" части жидкости, в первую очередь свободной воды, сразу в выходной отсек газоотделительной камеры.
Таким образом, электродегидратор с описанным выше сочетанием признаков обеспечивает более высокую эффективность процесса обезвоживания нефти, чем известные аналоги.