УСТРОЙСТВО ВВОДА ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для ввода вязких химических реагентов в нефтепровод и может быть использована для предотвращения отложений и коррозии в трубопроводах, емкостном оборудовании и для интенсификации разделения жидкостей, например для отделения воды от нефти.
Из уровня техники известно устройство ввода химреагента в поток жидкости в трубопроводе (В.П.Тронов. Промысловая подготовка нефти. М.: Недра, 1977. С.15, рис.2), включающее емкость для химического реагента, насос прокачки, вспомогательные трубопроводы ввода в трубопровод химического реагента и компонента, составляющую дисперсную фазу в потоке жидкости в трубопроводе, емкости для разделения жидкости на фазы, последовательно соединенные с трубопроводом.
Недостаток известного устройства ввода химреагента в поток жидкости в трубопроводе заключается в следующем: при вводе химреагента через вспомогательный трубопровод, соединенный с трубопроводом через патрубок ввода, обеспечивается интенсивное взаимодействие химреагента не с потоком в трубопроводе, а с поверхностью трубопровода, поэтому процесс взаимодействия химреагента с потоком трубопровода оказывается длительным и малоэффективным, причем повышение эффективности при применении химреагента достигается его передозировкой.
Известно также устройство для дозирования подачи жидкого реагента в нефтепровод (патент РФ на полезную модель №43619, МПК F17D 3/12, опубл. 27.01.2005), представляющее собой две емкости, соединенные между собой и нефтепроводом системой трубок с расположенными на них задвижками. Подача жидкого реагента в нефтепровод осуществляется за счет создания перепада давления с использованием скорости потока перекачиваемого нефтепродукта, при этом, в качестве раздельного элемента используется буферная жидкость с плотностью, большей, чем реагент и нефтепродукт.
Недостатком известного устройства является то, что применение емкостей с буферными жидкостями и значительное количество запорной арматуры приводит к сложности эксплуатации самого устройства, а эжектор, имеющий вид трубки, изогнутой по направлению движения потока, не обеспечивает экономичный и эффективный ввод реагента в основной трубопровод.
Известно дозировочное устройство (патент РФ №2260678, МПК Е21В 43/00, опубл. 20.09.2005), включающее емкость с реагентопроводом, связанным с нефтепроводом, и гидравлическое сопротивление в виде патрубка с пористой средой, установленное на реагентопроводе. Пористая среда размещена в камере, образованной внутренней поверхностью патрубка и дисками с отверстиями, насаженными на полую трубку внутри патрубка и образующими входную и выходную полости патрубка.
К недостаткам данного устройства относятся сложность конструкции дозировочного устройства и процесса регулирования подачи химического реагента.
Известно также устройство ввода химического реагента в поток жидкости в трубопроводе (патент РФ №2308639, МПК F17D 3/12; B01D 17/04, опубл. 20.10.2007), включающее емкость для химического реагента, насос прокачки, вспомогательный трубопровод для прокачки химического реагента из емкости в поток жидкости в трубопроводе при помощи насоса, в котором согласно изобретению в трубопроводе размещают зонд для ввода химического реагента в поток жидкости в трубопроводе с одним или несколькими отверстиями, которые выполнены из условия, чтобы доля подаваемого химического реагента в трубопровод увеличивалась от периферии к центру. При этом отверстия в зонде выполнены из требования, чтобы ввод химического реагента в поток жидкости в трубопроводе осуществлялся одинаково - пропорционально расходу потока через каждую область, получаемую условным разбиением поперечного сечения трубопровода линиями, симметрично расположенными относительно зонда, причем отверстия в зонде выполняются на боковой поверхности так, чтобы не были обращены к потоку, при этом смеситель установлен на трубопроводе перед зондом по ходу потока.
К недостаткам известного устройства относится низкая эффективность смешивания химического реагента в движущемся потоке трубопровода за счет осуществления перемешивания потока до ввода в него химического реагента и невозможность контроля давления ввода химического реагента при изменении давления основного потока в нефтепроводе.
При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными существенным признакам заявляемой полезной модели.
Таким образом, возникла техническая задача создания простой и надежной конструкции устройства ввода химического реагента, позволяющего производить его эффективный ввод в нефтепровод и смешение с основным потоком с целью интенсификации разделения жидкостей, например для отделения воды от нефти при вводе в нефтепровод деэмульгатора.
Технический результат от использования предложенного устройства ввода химического реагента состоит в его конструктивной простоте и технологичности, в повышении эффективности процесса обработки нефтепродукта за счет сокращения времени растворения и перемешивания химического реагента во всем объеме нефтепродукта.
Поскольку, в связи с отсутствием ближайшего аналога, в заявленной полезной модели сложно разграничить известные и отличительные существенные признаки, формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо - следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается устройством ввода химического реагента, включающим герметично соединенный с нефтепроводом с помощью фланцевых соединений корпус и соединенный с последним штуцер ввода химического реагента, при этом корпус снабжен проточной камерой для основного потока нефтепродукта с установленными в ней отбойниками, форсункой и диспергатором.
Кроме того, отбойники установлены перед форсункой и после нее по ходу движения основного потока и выполнены в виде уголков, приваренных углом навстречу потоку.
Кроме того, диспергатор расположен коаксиально внутри корпуса за форсункой и отбойником и выполнен в виде цилиндрического патрубка, с приваренными перегородками в форме сегментов.
Наличие в корпусе проточной камеры с размещенными в ней отбойниками, форсункой и диспергатором, позволяет интенсифицировать процесс обработки нефтепродукта, т.е. сократить время для растворения и перемешивания реагентов во всем объеме последнего.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером выполнения устройства ввода химического реагента, которое наглядно демонстрирует возможность получения указанного технического результата. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия полезной модели, определенные прилагаемой формулой.
Представленный вариант исполнения полезной модели описывается далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг.1 изображен общий вид устройства ввода химического реагента;
- на фиг.2 то же, вид сбоку.
Устройство ввода химического реагента включает цилиндрический корпус 1 с двумя фланцами 2 и 3 для присоединения к нефтепроводу, штуцер 4, соединенный с системой подвода химического реагента. В проточной камере корпуса 1 установлена форсунка 5 с соплами, предназначенная для ввода химического реагента и диспергирования его в основной поток, проходящего по нефтепроводу нефтепродукта. Перед форсункой 5 и после нее внутри корпуса 1 по ходу движения основного потока размещены отбойники 6 и 7, служащие для гидродинамического возмущения проходящего по нефтепроводу нефтепродукта и представляющие собой уголки, приваренные углом навстречу проходящему потоку последнего. Отбойник 6 также обеспечивает защиту форсунки от воздействия напора в нефтепроводе. После отбойника 7 в корпусе устройства коаксиально установлен диспергатор 8, представляющий собой цилиндрический патрубок с приваренными перегородками 9, выполненными в форме сегментов, служащих для гидродинамического возмущения потока проходящего нефтепродукта в зоне смешения.
Устройство работает следующим образом.
Нефтяная эмульсия, проходящая по нефтепроводу, поступает в устройство через фланец 2, обтекает ребра отбойника 6, при этом создается гидродинамическое возмущение проходящего потока. Химический реагент через сопла форсунки 5 впрыскивается в поток проходящей эмульсии. Смесь нефтяной эмульсии и химического реагента, после возмущения создаваемого отбойником 7, поступает в диспергатор 8, в котором установлены перегородки 9, препятствующие свободному течению жидкости и способствующие эффективному перемешиванию нефтяной эмульсии и химического реагента.
2
Расход химического реагента подбирается опытным путем. Регулировка расхода производят дозировочным насосом, который производит его подачу. Давление химического реагента должно быть на 0,4…0,5 МПа (4…5 кгс/см) больше давления в потоке нефтяной эмульсии. Перепад давления зависит от вязкости нефтяной эмульсии и подбирается опытным путем. Показания давления контролируют с помощью манометров 10 и 11.
Предлагаемая полезная модель прошла опытно-промышленные испытания на объекте ОАО «Самаранефтегаз» НК «Роснефть», где была применена в качестве устройства ввода деэмульгатора в нефтяную эмульсию, с целью последующего разделения жидкостей (воды от нефти) в системе подготовки нефти. Результаты испытаний показали эффективность применения устройства, позволяющего сократить расход применяемого деэмульгатора в среднем на 15%.
Предлагаемое техническое решение устройства ввода химического реагента повышает эффективность ввода химического реагента (деэмульгатора) в поток нефти и исключает возможность передозировки дорогостоящих реагентов.
Изготовление предлагаемого устройства ввода химического реагента не требует разработки нового оборудования и переоснащения существующих производств, а используемые средства широко применяются в нефтяном машиностроении, что подтверждает возможность практической реализации и достижения технического результата.
Предлагаемое устройство ввода химического реагента конструктивно просто настолько, что доступно в изготовлении средствами ремонтно-механической службы любого предприятия и характеризуется снижением металлоемкости и простотой в эксплуатации.