Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти
DEVICE FOR OIL DESALTING AND DEHYDRATION

Изобретение относится к устройствам для обессоливания и обезвоживания нефти и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Известен смеситель (RU 2189851 C2, кл. B01F 3/04, 2002 г.), содержащий напорную и смесительную камеры, выполненные в виде полых цилиндров, нагнетательный патрубок с завихрителем рабочего агента в виде цилиндрических отверстий. Недостатком этого смесителя является низкая эффективность и производительность.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для обезвоживания и обессоливания нефти (SU 1819652 A1, кл. B01D 17/04, 1993 г.), содержащее трубу с отверстиями, коллектор с патрубком подачи реагента (воды), камеру подвода нефти, соосную с трубой. Недостатком прототипа является резкое падение эффективности при увеличении производительности по нефти.
Задача изобретения - повышение качества обработки нефти в широком диапазоне производительности по нефти за счет повышения интенсивности перемешивания и диспергирования воды в нефти.
Технический результат состоит в повышении эффективности обессоливания и обезвоживания нефти и производительности устройства за счет интенсификации перемешивания обрабатываемой нефти с реагентом (водой), турбулизации и разделения всего объема потока нефти на несколько концентричных с расчетной толщиной потоков.
Технический результат достигается тем, что устройство для обессоливания и обезвоживания нефти, содержащее трубу с отверстиями, коллектор с патрубком подачи реагента (воды), камеру подвода нефти соосную с трубой, согласно изобретению устройство состоит из трубчатых оснащенных соплами цилиндрических среднего и внутреннего разделителей потока обрабатываемой нефти, размещенных концентрично относительно корпуса на расчетных расстояниях, которые формируют внешний, средний и внутренний потоки, причем внутренний разделитель выполнен с внешней и внутренней стенками, между которыми образована кольцевая полость для реагента (воды), а перед разделителями потока на регулируемом расстоянии установлены кольцевые воды для предварительной турбулизации обрабатываемой нефти.
Кроме того, сопла размещены на разделителях попарно на противоположных образующих цилиндров со смещением относительно диаметра и параллельно друг другу. Сопла на среднем разделителе и внешней стенке внутреннего разделителя направлены в средний поток обрабатываемой нефти, а на внутренней стенке внутреннего разделителя направлены во внутренний поток.
Изобретение поясняется выполнением устройства для обессоливания и обезвоживания нефти на примере перемешивания нефти с водой и сопровождающими чертежами, на которых представлены:
Фиг. 1 - эскиз секции устройства для обессоливания и обезвоживания нефти в аксонометрии;
Фиг. 2 - направления движения струй на выходе из сопел;
Фиг. 3 - направления движения закрученных потоков смеси «нефть-вода» при установившемся режиме;
Фиг. 4 - схемы размещения сопел в диаметральных сечениях секции устройства для обессоливания и обезвоживания нефти.
Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти состоит из трубы 1 с цилиндрическими средним 2 и внутренним 3 разделителями потока обрабатываемой нефти, формирующими внешний 4, средний 5 и внутренний 6 контуры смесительной камеры, заборников 7 и радиальных патрубков 8 нефти с коллекторами 9 и соплами 10 ввода воды. Входной патрубок 11 нефти и выходной патрубок 12 смеси «нефть-вода» расположены на центральной оси корпуса 1 устройства, а входной патрубок 13 воды - перпендикулярно ей.
Работа устройства для обессоливания и обезвоживания нефти осуществляется следующим образом. Смешиваемый агент - поток нефти (фиг. 2) из входного патрубка 11, получив предварительную турбулизацию перед разделителями потока, поступает в смесительную камеру, где разделяется на внешний 4 и внутренний 6 потоки, а через заборники 7 и радиальные патрубки 8 попадает в средний 5 контур смесительной камеры. Реагент (вода) по патрубку 13 и коллекторам 9 через сопла 10, разделяясь на струи, попадает в средний 5 и внутренний 6 контур смесительной камеры. Струи воды из сопел 10 (фиг. 2, фиг. 3) закручивают и разделяют поток нефти на два и более вращающихся в противоположных направлениях потока, возникают соударения струй и центростремительные ускорения с различным вектором, возрастает турбулентность, повышается температура и массообмен между потоками рабочего и смешиваемого агентов. Закручивание струй воды приводит к интенсивной турбулизации потока нефти, интенсивному перемешиванию, дроблению и испарению воды, потому что при адиабатном течении происходит повышение температуры, которое приводит к увеличению испаряемости воды и более интенсивному обессоливанию нефти. На границе соударения струй вследствие преодоления сил вязкости возникают турбулентные пульсации местных скоростей, которые вызывают пульсации температуры  (стр. 74 Новиков И.Н., Боршанский В.М. Теория подобия в т/динамике и т/передаче). Здесь  - длина изотропной турбулентности; z - поперечная координата. Кинетическая энергия от продольных пульсаций к поперечным передается посредством пульсации давления p. Возникают мгновенные градиенты давления, вызывающие движение жидкости в направлении, перпендикулярном исходному движению, что также повышает эффективность процессов перемешивания. Изменение вязкости при изменении температуры на границе взаимодействия струй нефти и воды способствует усилению турбулентных пульсаций местных скоростей. Все эти процессы приводят к турбулизации потоков нефти и воды, что способствует диспергированию воды и интенсивному обессоливанию нефти.
Нефть из внешнего потока 4 за счет скоростного напора через заборники и радиальные патрубки 8 (фиг. 2, фиг. 4) поступает в средний поток. Скорости в потоках по среднему 5 и внутреннему 6 контурам за счет впрыска воды через сопла 10 увеличивается, на выходе из смесителя появляется эффект эжекции, что обеспечивает дополнительное перемешивание компонентов.
Использование данного изобретения позволит достигать по сравнению с прототипом значительно более высоких скоростей процессов обезвоживания водонефтяной эмульсии, обессоливания нефти на установках подготовки нефти к переработке в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.