УЗЕЛ ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ
OIL DESALTING UNIT

Изобретение относится к области подготовки нефти в нефтепарках нефтедобывающих предприятий, в частности к технике и технологии промывки нефти пресной водой для снижения содержания солей в нефти.
Пластовая нефть поступает в нефтепарки с большим содержанием хлористых солей - до 1000 мг/л и более. Товарная нефть, поступающая в трубопроводную систему страны по 1-ой категории качества, должна иметь хлористых солей не более 100 мг/л. Для достижения такого качества в нефтепарках имеются различные конструкции устройств по смешиванию нефти с пресной водой.
Известно изобретение по патенту РФ №2146549 «Установка обезвоживания и обессоливания нефти» (B01D 17/00, опубл. 20.03.2000), по которому эффективное удаление хлористых солей из нефти достигается за счет применения влагоотделительных пакетов с пористо-ячеистой структурой. Использование изобретения в нефтепарковом хозяйстве требует значительного емкостного оборудования и дополнительных финансовых затрат.
В нефтедобывающей промышленности нашла положительное применение блочная установка подготовки нефти УППН-М ЗАО «Теплогазавтоматика» (г.Уфа), соответствующая ТУ 3667-026-50802029-2003, которая содержит секцию обессоливания. В этой секции предусмотрена подача пресной подогретой воды в поток нефти через трубки с распределительными насадками. Смешение нефти и воды происходит в емкости значительного объема, вода проникает в нефть по сечению большой площади, в результате чего скорость массообмена между нефтью и водой остается невысокой. Диспергирование нефти при смешении с водой по такой схеме также остается на среднем, не максимальном уровне, поэтому значительная часть солей после промывки остаются в нефти.
Целью заявляемого изобретения является повышение степени удаления хлористых солей из нефти путем увеличения степени диспергирования воды в нефти при их смешении и повышении скорости массообменных процессов между ними.
Поставленная цель достигается тем, что узел обессоливания нефти, содержащий емкость с проточной нефтью, внутри которой расположена трубка с насадками для подачи пресной воды, выполнены непосредственно на участке нефтепровода в виде катушки с фланцевыми соединениями по краям, внутри катушки в ее средней части введена Г-образная трубка для подачи пресной воды таким образом, что концевая часть трубки в форме полусферы находится на оси нефтепровода, повернута навстречу потоку нефти и снабжена равномерно по своей площади износостойкими насадками для подачи воды под давлением, превышающим давление нефти в трубопроводе.
Внутри катушки перед и после концевой части трубки для подачи пресной воды перпендикулярно ее оси смонтированы две неподвижные лопастные решетки, отличающиеся тем, что лопасти первой решетки создают вращательное движение потока нефти по оси трубопровода в одну сторону, например, по часовой стреле, а лопасти второй решетки повернуты в другую сторону от плоскости сечения решетки так, что поток нефти начинает вращаться после решетки в другую сторону - против часовой стрелки.
Предлагаемый узел обессоливания нефти изображен на фиг.1 в виде разреза по оси нефтепровода, на фиг.2 - в объемном 3-мерном изображении. Устройство состоит из корпуса 1 в виде трубопроводной катушки с фланцевыми соединениями и таким же внутренним диаметром, как и сам нефтепровод, Г-образной трубки 2 для подачи пресной воды с износостойкими насадками 3, лопастной решетки 4 правого вращения и лопастной решетки 5 левого вращения перекачиваемой нефти.
Узел обессоливания действует следующим образом. Пресная вода подается по Г-образной трубке 2 на насадки 3 под давлением, превышающем давление нефти в корпусе 1. Благодаря сферической форме концевой части трубки 2 пресная вода многочисленными струйками с большой скоростью подается на лопастную решетку 4 правого вращения по всей его площади, т.е. по всему сечению корпуса 1. При столкновении этих струек с неподвижной решеткой происходит дробление струек на многочисленные частицы - глобулы воды, в которые встречным потоком ударяется закрученный поток нефти. Каждая глобула воды получает не только лобовое столкновение с нефтью, но одновременно и вращательное движение относительно потока нефти. Таким образом осуществляется одновременное смешение воды с нефтью в нескольких плоскостных направлениях, т.е. происходит объемное смешение воды и нефти. Это способствует активному массообмену между нефтью и водой в виде перехода солей из нефти в воду.
После первой решетки поток нефти с диспергированной водой приобретает правое вращение по часовой стрелке относительно оси корпуса 1 и ударяется во вторую решетку. Это ведет к еще большему дроблению и смешению воды и нефти, а последующее вынужденное изменение направления вращения потока нефти с одной стороны на другую также ускоряет массообменные процессы между нефтью и водой.
Подача пресной воды под большим давлением во встречный поток нефти между двумя лопастными решетками разного вращения выполняет поставленную цель - на коротком участке нефтепровода без дополнительных смешивающих устройств достигается интенсивное диспергирование пресной воды в нефти с последующим переходом солей из нефти в воду.
Имеется положительный опыт применения заявленного узла обессоливания нефти в нефтепарковом хозяйстве НГДУ, в котором сырая нефть со скважин доводится до требуемых кондиций по ГОСТ 9965-76 или ТУ 39-1435-89. Ранее на конечном участке технологической цепочки подготовки нефти, а именно после подогрева нефти в теплообменниках непосредственно в нефтепроводе между двумя отстойниками был установлен механический смеситель нефти и пресной воды с приводом от электродвигателя. Это устройство имело множество недостатков:
- электродвигатели должны быть во взрывозащищенном исполнении;
- сальниковые устройства смесителя требуют постоянного контроля и обслуживания;
- конструкция устройства не обеспечивала мелкодисперсного смешивания нефти и воды, вследствие чего периодически содержание солей в товарной нефти превышало нормативные 100 мг/л.
Замена этого механического смесителя на описанный узел обессоливания нефти привела к устойчивой и более успешной работе конечного участка нефтепаркового хозяйства. Полученный положительный технико-экономический эффект заключается в следующих позициях:
- товарная нефть сдается в трубопроводную систему потребителю со стабильно низким содержанием хлористых солей - в пределах 30-50 мг./л;
- отсутствуют затраты на электроэнергию и постоянное обслуживание узла обессоливания;
- повышается культура и безопасность производственного процесса.
В предложенном к рассмотрению узле обессоливания нефти предложены гидродинамические принципы диспергирования воды в нефти, заключающиеся в объемной подаче воды под большим давлением на неподвижную лопастную решетку и встречный поток нефти, причем действием двух решеток с противоположными углами установки лопастей достигается осевое и переменное вращение потока нефти относительно диспергированных струек воды. На наш взгляд, этим достигается новый технический эффект, а именно - благодаря мелкодисперсному смешению воды и нефти в объеме всего трубопровода хлористые соли нефти быстро переходят в глобулы пресной воды.