Устройство для коагуляции ферромагнитных частиц жидкости

Устройство для коагуляции ферромагнитных частиц жидкости
Полезная модель относится к области магнитной коагуляции ферромагнитных частиц жидкости и может быть использована, например, в нефтедобывающей промышленности.
Ферромагнитные частицы, в частности, различные модификации полисульфидов железа, содержащиеся в перекачиваемой по промысловым трубопроводам жидкости, способствуют интенсификации коррозии металла труб, стабилизации водонефтяных эмульсий, а также уменьшению проницаемости призабойной зоны пласта. Существующие методы удаления из жидкости ферромагнитных частиц, такие как отстаивание, циклонирование и фильтрование, не всегда достигают требуемого эффекта. Это связано с ограничениями возможностей оборудования, реализующего указанные методы, а именно, с ограничениями по производительности оборудования и дисперсности удаляемых частиц, когда удаляются преимущественно крупные частицы. Коагуляция ферромагнитных частиц жидкости позволяет повысить эффективность их удаления посредством находящегося в эксплуатации оборудования.
Известно устройство для магнитной обработки жидкости 1, состоящее из корпуса с прикрепленными к его концам конусными патрубками и из размещенных внутри корпуса постоянных магнитов, которые обращены друг к другу разноименными полюсами, причем торцевые поверхности каждой пары противостоящих магнитов расположены вплотную друг к другу, а их противоположные поверхности размещены вплотную к корпусу. Вдоль корпуса может быть установлено несколько таких секций постоянных магнитов.
Недостатком устройства является низкая эффективность коагуляции ферромагнитных частиц жидкости, связанная с малым градиентом магнитного поля, создаваемого массивными плоскими магнитами.
Известен аппарат для магнитной обработки вод 2, который может служить, в том числе, и для коагуляции ферромагнитных частиц в потоке жидкости. Аппарат содержит корпус с центральным обтекаемым телом и магнитную систему. Кольцевой канал между корпусом и центральным обтекаемым телом разделен на ряд винтовых каналов с помощью винтовых перегородок, в пазах которых закреплены постоянные магниты обтекаемой формы, установленные попарно со смещением пар по длине и высоте перегородок и направленные друг к другу разноименными полюсами.
Недостатком аппарата является невысокая эффективность коагуляции ферромагнитных частиц, обусловленная их низкой остаточной намагниченностью и малой длительностью сохранения эффекта намагниченности, так как в процессе обработки происходит чередован11е магнитного поля и его саморассеивание за счет сил магнитного отталкивания между однонаправлено намагниченными ферромагнитными частицами.
Наиболее близок к предлагаемому устройству магнитный инерционногравитационный фильтрующий осветитель 3, включающий корпус со съемной крыщкой, размещенные внутри него перпендикулярно входящему потоку перегородки в виде пластин, основные постоянные магниты, установленные на перегородке, и дополнительную магнитную систему. Основные постоянные магниты набраны в виде вертикально чередующихся рядов противоположной полярности и направлены одним из полюсов к перегородке, а вторым к потоку жидкости, Дополнительная магнитная система выполнена в виде постоянных кольцевых магнитов, расположенных одноименными полюсами навстречу друг к другу и разделенных ферромагнитными концентраторами. На выходном патрубке корпуса установлен сетчатый фильтрующий элемент.
Недостатками прототипа являются необходимость частичной и полной очисток магнитных элементов от коагулированных на них ферромагнитных частиц, что снижает производительность устройства, и недостаточная эффективность коагуляции ферромагнитных частиц. К недостаткам прототипа следует также отнести больщую площадь перекрытия рабочего сечения сетчатым элементом и перегородками в виде пластин, громоздкость и высокую стоимость.
Рещаемая предлагаемой полезной моделью задача и ожидаемый технический результат заключаются в повыщении производительности устройства и эффективности коагуляции ферромагнитных частиц за счет создания высокоградиентного магнитного поля и протекания процесса коагуляции на поверхности точечных постоянных магнитов, что позволяет укрупнять мелкодисперсные частицы, а также частицы, характеризующиеся низким значением магнитной восприимчивости. Укрупнение ферромагнитных частиц и, как следствие более полное их удаление из жидкости методами отстаивания, циклонирования или фильтрования, обеспечивается недорогим, негромоздким и простым в изготовлении устройством.
Поставленная задача рещается тем, что в устройстве для коагуляции ферромагнитных частиц жидкости, включающем корпус, внутри которого размещены перегородки в виде пластин с закрепленными на них постоянными магнитами, направленными одним из полюсов к перегородке, а вторым к потоку жидкости,-перегородки в виде пластин установлены параллельно входящему потоку жидкости, а точечные постоян.C(r/7JY/ y,/,-y
ные магниты установлены чередующейся полярностью в поперечном и продольном направлении корпуса.
Точечные постоянные магниты закреплены путем заливки полимерной композицией.
Перед перегородками в виде пластин смонтированы направляющие потока обтекаемой формы, расположенные под углом к оси корпуса.
Точечные постоянные магниты могут быть выполнены, например, из сплава Nd2Fei4B в виде цилиндров или конусов диаметром оснований 5-8 мм и высотой 3-4 мм.
На фиг. схематически изображено заявляемое устройство. Устройство состоит из корпуса У, внутри которого параллельно входящему потоку жидкости размещены перегородки в виде пластин 2. На поверхности перегородок 2 чередующейся полярностью в поперечном и продольном направлении корпуса У установлены точечные постоянные магниты J, залитые полимерной композицией 4. Перед перегородками в виде пластин 2 смонтированы направляющие потока обтекаемой формы J.
Устройство посредством сварного или фланцевого соединения устанавливается на трубопровод. При прохождении жидкости через направляющие потока обтекаемой формы 5, размещенные в корпусе У, поток жидкости направляется к рабочим поверхностям точечных постоянных магнитов J, где градиент магнитного поля максимален, что позволяет притягивать ферромагнитные частицы в щироком диапазоне магнитной восприимчивости. Накопленные на поверхности магнита частицы притягивают к себе из потока жидкости другие ферромагнитные частицы, коагулируя, таким образом, до определенных размеров, достигнув которых, срываются и уносятся потоком жидкости в виде более крупных частиц. Коагулированная форма частиц сохраняется в потоке за счет явления остаточного намагничивания и связующих свойств присутствующих в жидкости, например, смол, парафинов и асфальтенов.
Источники информации
1.Патент РФ № 2092446, С 02 F 1/48, 1997.
2.Патент РФ № 2053202, С 02 F 1/48, 1996.
3.Патент РФ № 2175954, С 02 F 1/48, 2001.