Устройство для обработки промежуточного слоя в технологическом резервуаре
DEVICE FOR PROCESSING THE INTERMEDIATE LAYER IN THE PROCESS TANK

Изобретение относится к области подготовки нефти и сточной воды, в частности к устройствам для обработки промежуточного слоя, содержащего водонефтяную эмульсию, при изменении уровня размещения слоя водонефтяной эмульсии в технологическом резервуаре на установках предварительного сброса воды, установках подготовки нефти и нефтеперерабатывающих заводах.
Известно устройство для разделения водонефтяной смеси, включающее цилиндрический вертикальный корпус с датчиками уровней нефти и границы раздела фаз нефть-водонефтяная эмульсия, патрубок ввода водонефтяной смеси, патрубки вывода нефти, воды и газа (патент RU № 2714645). Отстойник включает коаксиально установленную обечайку, распределительное устройство для ввода водонефтяной смеси. Патрубок ввода водонефтяной смеси – с нижней полостью, причем распределительное устройство для ввода водонефтяной смеси выполнено в виде перфорированных радиальных патрубков, сообщенных с нижней полостью обечайки, расположенных равномерно по периметру обечайки и установленных ниже границы раздела фаз нефть-вода, при этом обечайка дополнительно снабжена отборником нефти, выполненным в виде перфорированных радиальных патрубков, сообщенных с верхней полостью обечайки, расположенных равномерно по периметру обечайки, установленных выше границы раздела фаз нефть-вода с угловым смещением относительно патрубков распределительного устройства. Данное устройство не позволяет производить обработку эмульсии реагентом и отбор проб на разных уровнях из-за того, что все узлы жестко закреплены и отсутствует возможность изменения их положения без производства работ по перемонтажу, что требует остановки и предварительной чистки устройства.
Наиболее близким является устройство для разделения водонефтяной эмульсии (патент RU № 96337, опубл. 27.07.2010), содержащее цилиндрический корпус со штуцерами для входа эмульсии и выхода газа, нефти и отстойной воды, уровнемеры, трубу Z-образной формы продольно-установленную, нижний конец которой соединен со штуцером для входа. Устройство содержит также трубу, расположенную в корпусе по центру, выполненную с открытым верхним концом, заборную трубку, выполненную Z-образной формы продольно-установленную, верхний конец которой соединен с верхней частью трубы, нижний конец которой соединен со штуцером для входа, распределительное устройство выполненное в виде перфорированной трубы, горизонтально-расположенной в нижней части корпуса, поверхность которой имеет горизонтально-размещенные щели, расположенные рядами по вертикальной и горизонтальной плоскостям, трубы выполнены с диаметрами, превышающими диаметр заборной трубки, нижний конец центральной трубы соединен со средней частью горизонтальной перфорированной трубы, расположенной над штуцером для входа, размещенным в нижней части корпуса, причем он снабжен запирающим устройством, установленным в штуцере для выхода сточной воды с возможностью изменения его проходного сечения.
Недостатками этого устройства являются узкая область применения, сложность в изготовлении и применении. Использование теплообменника для обогрева отстаиваемой жидкости требует дополнительных затрат на теплоноситель, также в случае разгерметизации теплообменника существует риск попадания теплоносителя в эмульсию. Данное устройство также не позволяет производить обработку эмульсии реагентом и отбор проб на разных уровнях из-за того, что все узлы жестко закреплены и отсутствует возможность изменения их положения без производства работ по перемонтажу, что требует остановки и предварительной чистки устройства.
Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности разделения водонефтяной эмульсии в технологическом резервуаре при изменении уровня ее размещения, что ведет к повышению стабильности технологического процесса подготовки нефти и снижению эксплуатационных затрат при упрощении конструкции, снижении металлоемкости, а также расширении технологических возможностей устройства, позволяющих выполнять подачу реагента и отбор проб на текущем уровне размещения водонефтяной эмульсии.
Технические задачи решаются устройством для обработки промежуточного слоя в технологическом резервуаре, содержащим цилиндрический вертикальный корпус, штуцеры для входа эмульсии и выходов газа, нефти и отстойной воды, уровнемеры, трубу Z-образной формы продольно-установленную в корпусе, нижний конец которой соединен со штуцером для входа.
Новым является то, что верхний, горизонтально расположенный, конец трубы Z-образной формы выполнен с горизонтально-размещенными прорезями,  расположенными рядами по вертикальной и горизонтальной поверхностям, вертикальный участок трубы размещен от вертикальной стенки резервуара на расстоянии, обеспечивающем изменение положения верхнего конца трубы, нижний, горизонтально расположенный, конец трубы Z-образной формы выполнен с выходом из корпуса через штуцер и соединен через сальниковые узлы и узел поворота, обеспечивающие вращение трубы, с трубопроводами отбора проб и подачи реагента.
На фигуре изображено устройство, общий вид.
Устройство для обработки промежуточного слоя, изменяющего уровень размещения в технологическом резервуаре, содержит цилиндрический вертикальный корпус 1 со штуцерами для входа эмульсии и выходов газа, нефти и отстойной воды, уровнемеры (на фигуре показаны условно), трубу Z-образной формы 2 продольно-установленную в резервуаре. Нижний конец, горизонтально расположенный, трубы Z-образной формы выполнен с выходом из корпуса через штуцер 3. Верхний 4, горизонтально расположенный, конец трубы Z-образной формы выполнен с горизонтально-размещенными прорезями 5, расположенными рядами по вертикальной и горизонтальной поверхностям. Размер перфорации выбирают с учетом свободного прохождения через перфорацию частиц среды. Вертикальный участок 6 трубы выполнен высотой 3 м и размещен от вертикальной стенки резервуара на расстоянии, обеспечивающем изменение положения верхнего конца трубы, например не более 0,5 м. Нижний 7, горизонтально расположенный, конец трубы Z-образной формы, размещенный за резервуаром, соединен с трубопроводом отбора проб и подачи реагента или пресной воды. При этом на горизонтальном участке размещены два сальниковых  узла 8, а между сальниковыми узлами размещен узел поворота 9 трубы. Нижний конец трубы 7 выходит из резервуара через дополнительный штуцер 3, выполненный как обычный штуцер резервуара, так и в форме фланца, приваренного к стенке резервуара, без патрубка. Штуцер соединяют фланцевым соединением с первым сальниковым узлом. Штуцер 3 входа для подачи реагента или пресной воды и отбора проб монтируют на наружной боковой стенке резервуара на уровне 4 м от основания, что снижает расход на изготовление устройства, усилие для поворота, нагрузку на сальниковые узлы и повышает маневренность, а следовательно эффективность устройства. В технологическом резервуаре, например РВС-5000 уровень нефти находится на высоте, например 8-10 м,  поэтому уровень водонефтяной эмульсии  не должен достигать данного уровня. Второй сальниковый узел 8 размещен на конце нижнего 7 горизонтального участка трубы Z-образной формы и соединен фланцевым соединением с задвижкой 10.  Между сальниковыми узлами на открытом участке наружной поверхности трубы 7 жестко закреплен узел поворота, что обеспечивает поворот трубы Z-образной формы, размещенной в резервуаре, на необходимый для установки горизонтального конца трубы 4 уровень. Сальниковые узлы 8 имеют цилиндрический полый корпус сальника (с одной стороны имеющий паз для установки сальника и нажимной втулки) с фланцевыми концами. Корпус первого сальника присоединен одной стороной (фланцем) к фланцу штуцера резервуара крепежными изделиями (шпильки и гайки), с другой стороны, где имеется специальный паз, внутрь паза вставляют уплотнитель, далее туда устанавливают нажимную втулку с фланцевым концом, которую присоединяют крепежными изделиями (шпильки и гайки) к фланцу сальникового корпуса. Уплотнитель выполнен в виде уплотнительного кольца или сальниковой набивки, например из графита. Узел поворота 9 выполнен в форме штурвала путем сварки рукояток с цельным или сборным (с помощью хомутов) цилиндрическим патрубком. При повороте ручки приводится во вращение горизонтальный 7 участок трубы Z-образной формы, а жестко связанная с ней вертикальная часть  трубы 6 либо поднимается вверх, либо опускается вниз, в зависимости от необходимого уровня. Необходимый уровень определяется в зависимости от расположения и высоты эмульсии в резервуаре.  При этом одна из ручек обозначается цветом как «главная». Снаружи на стенку резервуара наносится разметка, обозначающая уровень отбора, соответствующий углу поворота главной рукоятки. Трубу Z-образной формы выполняют с наружным и внутренним антикоррозионным покрытием.
Для удобства работы данное устройство снабжено фиксатором положения ручки, позволяющим избежать необходимости работнику терять время на то, чтобы держать ручку в нужном положении. Фиксатор положения состоит из корпуса в виде упора (столика) с четырьмя ножками и отверстием в центре, в который установлен шток. Шток жестко закреплен к упору, а верхняя часть выполнена с возможностью телескопического выдвижения вверх-вниз, в зависимости от необходимой высоты опоры. Опора выполнена в виде металлического ложа с резиновой прокладкой, защищающей поверхность ручки 9 при контакте с фиксатором положения ручки, которая установлена на вершине штока.
Конец  трубы 7 размещен во втором сальниковом узле 8 (аналогичном описанному выше, выполненном в зеркальном отражении). К фланцу сальникового корпуса присоединен фланец задвижки 10, обеспечивающий возможность пуска процесса отбора проб и закачки реагента. С другой стороны к фланцу задвижки 10 присоединен трубопровод 11, на котором размещены задвижка 12, смотровое окно 13, пробоотборный кран 14. Смотровое окно изготовлено из двух фланцев, которые имеют пазы, куда устанавливают два герметизирующих изделия по краям, а между ними стекло. Фланцы соединяют крепежными изделиями (шпильки и гайки), при этом один из фланцев устанавливают на трубопровод 11 с помощью сварки. Можно использовать известные изделия, например https://acrylmedic.ru/post/show/25/smotrovye_stekla_dlya_truboprovodov_i_emkostey_pod_davleniem. Смотровое стекло 13 позволяет визуально определить какая жидкость движется по трубе.
Между задвижками 10 и 12 к трубопроводу 11 приварен трубопровод 15 подачи реагента или пресной воды. На трубопроводе установлены задвижка 16, расходомер 17, задвижка 18, обратный клапан 19, насос подачи реагента или пресной воды 20, параллельно соединенный через задвижку 21 с емкостью реагента Е-1 и задвижку 22 с емкостью пресной воды Е-2. Обратный клапан 19 исключает попадание жидкости из резервуара на прием насоса 20. На емкостях с реагентами установлены уравнемеры для контроля за уровнем реагента и пресной воды в Е-1 и Е-2 соответственно.
В ходе технологического процесса, в резервуар поступает нефтяная эмульсия, происходит отбор отделившейся нефти и сброс отделившейся воды, в результате в резервуаре происходит изменение уровня эмульсии, например уровня в интервале 4-7 м. Осуществляют контроль за уровнем нефть-водонефтяная эмульсия и водонефтяная эмульсия-вода, применяя уровнемер, например марки Альбатрос ДУУ4МА, установленный через штуцер на кровле резервуара. При увеличении слоя эмульсии возникает риск попадания эмульсии на уровень отбора нефти из резервуара (8 метров) и соответственно ее попадание на установку подготовки нефти. Поэтому данную эмульсию обрабатывают реагентом или пресной водой в зависимости от результатов экспериментов с отобранными пробами в химико-аналитической лаборатории.
Перед обработкой эмульсии отбирают одну пробу с центра слоя эмульсии и пробы с приграничных уровней слоя эмульсии (например, 0,5 м от верхней и нижней границы). Отбор с приграничных слоев также необходим для подтверждения показаний уровнемера. Так как в ходе работы на поплавки уровнемера может налипать мусор, что сказывается на точности его показаний.
Для отбора проб  поворачивают и размещают верхний конец 4 трубы на трех уровнях водонефтяной эмульсии, которые определены с помощью уровнемера. Отбирают пробы на данных уровнях водонефтяной эмульсии. Определяют вид и расход реагента или пресной воды для разрушения эмульсии. Проводят обработку промежуточного слоя реагентом или пресной водой, закачиваемыми в центр и верхний и нижний (при необходимости) приграничный слой из емкости с реагентом или из емкости с пресной водой в резервуар по предлагаемому устройству.
Предлагаемое устройство повышает эффективность разделения водонефтяной эмульсии в технологическом резервуаре при изменении уровня ее размещения, что ведет к повышению стабильности технологического процесса подготовки нефти и снижению эксплуатационных затрат. Расширяются технологические возможности устройства, позволяющие выполнять подачу реагента и отбор проб на текущем уровне размещения водонефтяной эмульсии за счет осуществления контроля, упрощения конструкции, снижения металлоемкости.
Устройство для обработки промежуточного слоя в технологическом резервуаре работает следующим образом.
В технологическом резервуаре, например РВС-5000, определяют границу нефть-водонефтяной эмульсии, например равную 6 м и водонефтяная эмульсия-вода например 2,4 м. Соответственно слой эмульсии составляет 3,6 метра, центр слоя эмульсии будет на уровне 4,2 м.  Вертикальный участок 6 трубы Z-образной формы выполнен высотой 3 м и размещен от вертикальной стенки резервуара на расстоянии 0,5 м. Верхний 4, горизонтально расположенный, конец трубы  размещают на уровень 5,5 м, за счет поворота «главной» рукоятки, размещенной на нижнем 7 конце трубы, на определенный угол, который определяют по разметке, нанесенной на корпус резервуара. Фиксируют положение ручки 9 с помощью устройства для фиксации положения ручки. При закрытой задвижке 16 плавно открывают задвижки 10, 12 и пробоотборный кран 14. Отбирают пробы на каждом уровне: уровень 4,2 м – центр слоя эмульсии, а также на приграничных уровнях эмульсии 5,5 м и 2,9 м (0,5 м от границы эмульсии в сторону ее центра). Делают анализ. Определяют реагент, например СНПХ-4802, необходимый для обработки данной эмульсии и его расход, необходимый для обработки данного вида эмульсии. Закрывают кран 14, задвижку 12 и открывают задвижки 16, 18 и насосом 20 закачивают, например из емкости Е-1 через задвижку 21 реагент на каждый уровень: уровень 4,2 м – центр слоя эмульсии, а также на приграничный уровень эмульсии 5,5 м (0,5 м от границы эмульсии в сторону ее центра). После завершения подачи реагента плавно закрывают задвижки в обратной последовательности. При необходимости подачи пресной воды из емкости Е-2 закрывают задвижку 21 и открывают задвижку 22. Расходомером 17 контролируют объем пресной воды, подаваемой на обработку-разрушение промежуточного слоя в резервуаре. Уровень реагента в емкости Е-1 и уровень пресной воды в емкости Е-2 контролируют уровнемерами.
Устройство позволяет повысить эффективность разделения водонефтяной эмульсии в технологическом резервуаре при изменении уровня ее размещения, повысить стабильность технологического процесса подготовки нефти и снизить эксплуатационные затраты, упростить конструкцию, снизить металлоемкость, а также расширить технологические возможности устройства, позволяющие выполнять подачу реагента и отбор проб на текущем уровне размещения водонефтяной эмульсии.