ДУТЬЕВОЙ БЛОК ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ ПРИРОДНОГО НЕФТЯНОГО БИТУМА И НЕФТИ

Изобретение относится к области нефтепереработки и может быть использовано для десорбции сероводорода из добываемой нефти в промысловых условиях.
Известны десорберы (они же - абсорберы), (А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С. 3. Каган. «Процессы и аппарататы химической технологии». Издательство «Химия», Москва, 1968, с. 509, рис. 17-6) представляющие собой колонну (емкость) свободного слива, заполненную насадкам. В этих колоннах (емкостях) в противотоке контактируют десорбируемая жидкость и десорбирующий газ, подаваемый в нижнюю часть десорбера.
Недостатком указанных аппаратов является их громоздкость, большая металло- и материалоемкость и недостаточная эффективность работы.
Для десорбции воды от агрессивных газов существуют также многоступенчатые термические десорберы, в которых в первой ступени осуществляется десорбция газов за счет контакта жидкости (воды) с газом (паром) и центробежная сепарация выпара (смеси пара с десорбированными газами), во второй ступени - капельная деаэрация на «начальном эффекте» - вскипании каждой капли воды, перегретой выше температуры насыщения, с выделением выпара и контакт капель жидкости с паром в паровом пространстве емкости, в третьей ступени барботаж газовой фаза (пара) через воду и окончательное освобождение от агрессивных газов.
Известна десорбционная установка (Патент РФ №1454781, опубликован 30.01.1989 г.). Она представляет собой трехступенчатую установку. В качестве первой ступени используется центробежно-вихревой десорбер, содержащий цилиндрический корпус верхней и нижней торцевыми крышками, центробежный сепаратор (циклон), выполненный в виде обечайки и соединенный с внутренней частью корпуса посредством отверстий, выполненных в нижней части корпуса, тангенциальный патрубок подвода жидкой среды, патрубок подвода газообразной среды и патрубки отвода жидкой и газообразной сред, соединенные с внутренним пространством сепаратора, причем патрубок подвода газообразной среды подсоединен к кольцевому газовому коллектору вокруг перфорирорванной стенки корпуса к верхней торцевой крышке корпуса, а патрубок отвода газообразной среды из сепаратора проходит через корпус. В качестве второй ступени установки служит диспергирующее устройство, размещенное в наджидкостном пространстве емкости и соединенное трубой с выходным патрубком жидкости устройства первой ступени. В качестве третьей ступени служит емкость, в которой под уровнем жидкости находится устройство для барботирования газообразной среды через жидкость
Недостатком этих устройств является их многостадийность и невозможность подачи десорбирующих газов с большим расходом.
Также известен вертикальный газоотделитель с регулярной насадкой АВР (М.Н. Персиянцев. «Совершенствование процессов сепарации нефти от газа в промысловых условиях», Москва, Недра, 1999 г., с. 194. Рис. 5, 4). Он представляет собой десорбер очистки нефти от вредных газов, например, от сероводорода, содержащий емкость, в верхней части которой установлена насадка (в виде гофрированных листов) для увеличения поверхности контакта фаз, с подводящими патрубками очищаемой нефти и газообразного десорбирующего агента, отводящими патрубками десорбированной нефти и отработанного десорбирующего газа.
Недостатками является его дороговизна и громоздкость (более 20 метров в высоту).
Известен десорбер очистки нефти от вредных газов (патент РФ №2363514, опубликован 10.06.2009 г.), принятый за прототип, по которому нефть очищается от газов в две ступени при этом в первой ступени осуществляется центробежное закручивание за счет тангенциального расположения подающего патрубка, за счет чего обеспечивается повышенный контакт нефти с десорбирующим газом, а на второй ступени осуществляется доочистка нефти от вредных газов за счет аэролифтного эффекта в циркуляционном устройстве.
Недостатком данного изобретения является недостаточно высокая возможность количественного ввода десорбирующего газа.
Технический результат в условиях подачи газового потока на поверхность нефти и растворенного природного битума обеспечивающее взаимодействие между жидкостью и газом, создание водно-нефтегазовой эмульсии за счет энергии газовой струи истекающей из фурм со скоростью превышающую скорость звука (критический режим).
Технический результат заключается в увеличении скорости очищения нефти и перевода металлов примесей нефти и природных битумов в водную фазу.
Технический результат достигается тем, что дутьевой блок оснащен нагревательной рубашкой и фурмами, выполненными в виде от 4 до 8 дутьевых нагнетательных каналов, соединенных коллектором и равномерно расположенных по окружности реактора перпендикулярно основной оси с возможностью возвратно поступательного перемещения и подачи дутья через дутьевые каналы по углом от 15 до 30° к основной оси дутьевого блока.
Предварительный нагрев газового реагента, подаваемого в дутьевой блок имеющий для подачи газового реагента природного битума нефти и реагентов, позволяет эффективнее использовать газовый реагент.
Дутьевой блок для окисления примесей природного нефтяного битума и нефти, поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - дутьевой блок
фиг. 2 - фурма для подачи воздуха, где:
1 - корпус,
2 - нагнетательная труба,
3 - коллектор,
4 - нагревательная рубашка,
5 - патрубки нагревательной рубашки,
6 - патрубок отвода водно-нефтяной эмульсии,
7 - патрубок опорожнения дутьевого блока,
8 - патрубок отвода газовой воздушной фазы,
9 - патрубок загрузки природного нефтяного битума и нефти,
10 - патрубок загрузки реагентов,
11 - патрубок подачи воздуха,
12 - сальники,
13 - газо-водо-нефтяная эмульсия,
14 - патрубок подачи теплоносителя,
15 - патрубок вывода теплоносителя,
16 - дутьевой канал
Дутьевой блок для окисления примесей природного нефтяного битума и нефти состоит из корпуса 1, нагнетательной трубы 2, соединенной с коллектором воздуха находящегося под давлением 3, нагревательной рубашкой - 4, обеспечивающей рабочую температуру процесса в зимний период, патрубки нагревательной рубашки, патрубок отвода водо-нефтяной эмульсии - 6, патрубок опорожнения дутьевого блока - 7, патрубок отвода газово-воздушной фазы - 8, патрубок загрузки природного нефтяного битума и нефти - 9, патрубки загрузки реагентов - 10, патрубки подачи воздуха - 11, сальники - 12, газо-водо-нефтяная эмульсия 13, патрубок подачи теплоносителя в нагнетательной трубе - 14, патрубок вывода теплоносителя в нагнетательной трубе - 15, дутьевого канала, расположенного в дутьевой трубе - 16.
Устройство работает следующим образом:
По патрубку 9 загрузки природного битума и нефти подается исходное сырье по патрубкам загрузки реагентов подаются необходимые ингредиенты одновременно с этим выполняется подача воздуха через патрубок подачи воздуха 11 и коллектор 3. Воздух из коллектора 3 попадает в нагнетательные трубы оснащенные дутьевыми каналом 16, причем диаметр дутьевого канала и давление в коллекторе должны быть такими, чтобы обеспечить критический режим истечения газа, что приводит к образованию эффекта пробоя воздушной струи водо-нефтяной смеси. Струи направленные под углом от 15 до 30° к основной оси дутьевого блока приводят к образованию интенсивного вращения водо-нефтяной смеси. Таким образом, внутри корпуса образуется как вращательное перемешивание воздух воды и нефти, так и перемешивание сверху вниз. Все это приводит к образованию мельчайших пузырьков нефти в воде и интенсивного перехода газовых составляющих нефтепродукта в воду и удаления их из реактора через патрубок (8) отвода газово-воздушной фазы. Для ускорения отвода газовых составляющих из водной фазы дисперсной системы фазы - нефть-вода используется нагрев.
Корпуса за счет нагревательной рубашки 4 и нагрева подаваемого газа теплоносителем, который вводится в патрубок 14 и выводится из патрубка 15.
Одновременно с процессами удаления газов происходит окисление и разрыв длинных углеродсодержащих цепочек углеводородного сырья, вывод из этих цепочек серы и металлов с окислением серы и металлов и перерыв их в водную фазу.
Получаемая водо-нефтяная эмульсия выводится через патрубок 6. По окончанию работы корпус дутьевого блока опорожняется от воды нефтяной эмульсии через патрубок 7. Выведенная из дутьевого блока водо-нефтяная эмульсия может быть разделами извитыми методами о сконцентрированные в водной фазе металлы переработаны по известным технологиям.
Получаемая водо-нефтяная эмульсия выводится через патрубок 6. По окончанию работы корпус дутьевого блока опорожняется от воды нефтяной эмульсии через патрубок 7. Выделенная из дутьевого блока водо-нефтяная эмульсия может быть разделена известными методами, а сконцентрированные в водной фазе металлы переработаны по известным технологиям.
Количественные признаки заявляемой полезной модели подтверждаются следующими экспериментами:
Пример 1:
Эксперимент по перемешиванию водно-нефтяной смеси (ВНС) с 3 дутьевыми нагревательными каналами (диаметр канала во всех экспериментах 1 мм.) при давлении в канале 0,5 ати. Подача дутья под углом 20°. Расход воздуха составил 27,0 л/мин. Нефтяная и водная фракции вращаются без перемешивания по вертикали.
Пример 2:
Перемешивание водно-нефтяной смеси с 4 дутьевыми нагревательными каналами (ДНК) при давлении в канале 1,0 ати. Расход воздуха составил 52,8 л/мин. Подача дутья под углом 20°. Водно-нефтяная смесь перемешивается по вертикали и вращается.
Пример 3:
Перемешивание ВНС с 6 ДНК. Угол наклона 20°. Интенсивное перемешивание ВНС.
Пример 4:
Перемешивание ВНС с 8 ДНК. Угол наклона 20°. Интенсивное перемешивание ВНС
Пример 5:
Перемешивание ВНС с 10 ДНК. Угол наклона 20°. Интенсивное перемешивание ВНС с небольшим уносом. Увеличение количества ДНК более 8 нецелесообразно.
Пример 6:
Перемешивание ВНС с 6 ДНК. Угол наклона 15°. Интенсивное перемешивание ВНС.
Пример 7:
Перемешивание ВНС с 6 ДНК. Угол наклона 14°. Снижение интенсивности перемешивания по вертикали за счет проскальзывания воздуха с поверхности ВНС.
Пример 8:
Перемешивание ВНС с 6 ДНК. Угол наклона 30°. Интенсивное перемешивание ВНС с образованием небольшого капельного выноса ВНС газовую фазу.
Пример 9:
Перемешивание ВНС с 6 ДНК. Угол наклона 31°. Сокращается интенсивность перемешивания ВНС с большим капельным уносом ВНС в газовую фазу.