АППАРАТ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗО-ВОДОНЕФТЯНОЙ СМЕСИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ТВЕРДЫЕ ПРИМЕСИ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для деэмульсации при подготовке товарной нефти, для разделения неоднородных жидкостей, очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов в нефтехимической, машиностроительной, металлургической и биотехнологическойобластях промышленности.
Известен смесительно-отстойный экстрактор с центробежным разделением фаз, (Авторское свидетельство SU №185843, опубл. 12.09.1966 г.) состоящий из смесительной камеры, механической мешалки, ротора отстойной центрифуги, снабженного вставкой в виде звездочки, имеющей во впадинах отводящие трубки, уравнительной емкости, кольцевого приемника, отводящие рукава. В таком аппарате исходный продукт подается в смесительную камеру, затем мешалкой перемещается в ротор центрифуги, во впадинах звездочки и в трубках происходит увеличение скорости движения тяжелой фазы, в результате чего совершается вынос твердой фазы вместе с тяжелой кольцевой приемник, а оттуда через отводящий рукав из аппарата, легкая фаза под действием центробежных сил поступает в кольцевой приемник, а затем через отводящий рукав выводится из аппарата.
Недостатком устройства является то, что отводящие трубки в силу большой длины и геометрической формы забиваются твердой фазой. Кроме того, конструкция устройства не предусматривает наличие элементов для отвода газовой фазы.
Известен сепаратор для водонефтяных эмульсий, (Патент США №2750107, опубл. 12.06.1956 г.), содержащий ротор, перфорированную трубу, установленную центрально внутри ротора, наполнитель, размещенный в объеме между стенками ротора и трубой, патрубок для подвода разделяемой жидкости и трубопроводы для отвода разделенных компонентов. В качестве наполнителя используют бумагу, керамику и другие материалы.
Недостатками устройства являются невысокое качество разделения вследствие быстрого забивания пор наполнителя механическими взвесями и невозможности их очистки, а так же заброс одного компонента в линию другого при их выводе.
Известна центрифуга, (Авторское свидетельство SU №1043882, опубл. 30.05.1985 г.), содержащая ротор, состоящий из двух, обращенных одна к другой большими основаниями конусообразных тарелей, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения.
Недостатками указанного устройства являются малая производительность, вследствие ограниченной площади проходного сечения щели между тарелями, низкое качество разделения суспензий вследствие захвата твердой фазы потоком очищенной жидкости.
Известна центрифуга, («О возможности применения способа центрифугирования для разделения промысловых нефтяных эмульсий» Журнал «Нефтяное хозяйство», Москва 1966 г. №1 январь стр. 56-59). В ее конструкции роль устройства создания центробежной силы выполняет цилиндрический барабан со сплошной стенкой и, разделяемая жидкость поступает в него с одного конца, а разделяемые компоненты с другого, т.е. перемещение жидкости происходит вдоль оси центрифуги.
Недостатком устройства является, то, что скорость перемещения разделяемой жидкости вдоль оси центрифуги мала, в результате чего твердые частицы, присутствующие в жидкости, как материал большей плотностью, прижимаются к стенкам барабана, еще более замедляя движение жидкости.
Наиболее близким к заявляемому устройству является сепаратор очистки жидкости центробежный (патент РФ №2484877, опубл. 20.06.2013), принятый за прототип, содержащий корпус с входными отверстиями, выходным фланцем и отводным патрубком, во внутренней цилиндрической полости корпуса с возможностью вращения размещен ротор, представляющий собой жестко, соосно закрепленные друг к другу внутреннюю и наружную трубы, между которыми образован проходной канал, при этом наружная труба снабжена отверстиями, а между наружной трубой и корпусом образован герметичный зазор для отвода примесей.
Недостатком этого устройства является наличие сальниковых уплотнений, вследствие горизонтального расположения ротора. По этой причине центрифуга имеет невысокую скорость вращения и малую производительность и полноту разделения.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции, увеличение производительности и полноты разделения газо-водонефтяной смеси.
Техническим результатом является повышение производительности и улучшение качества разделения водонефтяной эмульсии устройством.
Технический результат достигается тем, что ось-вал имеет вертикальное исполнение, ротор-сепаратор, состоит из тарелкодержателя, пакета тарелок, крышки, нижняя и верхняя части корпуса ротора выполнены в форме усеченного конуса, каналы для отвода воды с твердыми примесями находятся в нижней части корпуса, а в верхней части каналы для отвода нефти.
На фиг.1 - аппарат для центробежного разделения газо-водонефтяной смеси, содержащей твердые примеси, где:
1 - ротор сепаратора;
2 - пакет тарелок;
3 - тарелкодержатель;
4 - крышка;
5 - нижняя часть корпуса ротора;
6 - питательный патрубок;
7 - центральная цилиндрическая часть корпуса;
8 - каналы для отвода воды и твердых примесей;
9 - верхняя часть корпуса ротора
10 - цилиндрические головки;
11 - каналы для отвода нефти;
12 - лопастная мешалка;
13 - нижняя камера;
14 - патрубок для ввода исходного продукта;
15 - средняя камера;
16 - переливной патрубок;
17 - нижняя сливная тарелка;
18 - патрубок для вывода воды совместно с твердыми примесями;
19 - верхняя камера;
20 - верхняя сливная тарелка;
21 - патрубок для вывода нефти;
22 - патрубок для вывода газа;
23 - держатель вала.
Аппарат для центробежного разделения газо-водонефтяной смеси, содержащей твердые примеси имеет установленный на вертикальном валу ротор сепаратора 1, состоящий из пакета тарелок 2, тарелкодержателя 3, крышки 4, нижней части корпуса 5 в форме усеченного конуса, питательного патрубка 6, центральной цилиндрической части корпуса 7 с каналами 8 для отвода воды и твердых примесей, верхней части корпуса 9 в форме усеченного конуса, цилиндрической головки 10 с каналами 11 для отвода нефти, лопастную мешалку 12, монтированную на нижнем конце вала ротора, помещенные в три цилиндрические камеры, 13 оснащена патрубком 14 для ввода исходного продукта, средняя камера 15 включает в себя переливной патрубок 16, нижнюю сливную тарелку 17 и патрубок 18 для вывода воды совместно с твердыми примесями, верхняя камера 19 оснащена верхней сливной тарелкой 20, патрубком 21 для вывода нефти, патрубком 22 для вывода газа и держателем вала 23 с расположенными в нем подшипниками.
Аппарат работает следующим образом. Исходный продукт под давлением (например, водонефтяная эмульсия) подается в аппарат через патрубок 14, через этот же патрубок дозировано подается реагент (например, деэмульгатор), ускоряющий разделение поступивших жидкостей. В нижней камере 13 происходит смешивание водонефтяной эмульсии и деэмульгатора посредством лопастной мешалки 12. Далее жидкость через патрубок 6 попадает в ротор сепаратора 1, где происходит разделение на фазы под действием центробежных сил. Жидкостная система поступает в пакет тарелок 2, выделившаяся нефть (легкая фаза) перемещается по направлению к оси вращения по верхней поверхности нижележащей тарелки и, поднимаясь вдоль тарелкодержателя 3, отводится из ротора через каналы 11 в цилиндрической головке 10. Вода (тяжелая фаза) сопутно с твердыми примесями направляется по нижней поверхности вышележащей тарелки к периферии и, выйдя из пакета тарелок 2, отводится из ротора через каналы 8 в цилиндрической части корпуса 7. Крышка 4 предотвращает попадание воды с твердыми примесями в каналы 11 для отвода нефти. Нефть (легкая фаза) после выхода из ротора попадает на верхнюю сливную тарелку 20 и выводится из аппарата через патрубок 21. Вода (тяжелая фаза) сопутно с твердыми примесями после отведения из ротора попадает на нижнюю сливную тарелку 17 и удаляется из аппарата через патрубок 18. Газ, выделившийся из эмульсии в результате центробежного разделения, покидает аппарат через патрубок 22. В целях предотвращения перелива и попадания разделяемой смеси на сливные тарелки для сбора продуктов средняя камера 15 оснащена переливным патрубком 16, через который излишки разделяемой смеси отводятся из аппарата.
Увеличение производительности и полноты разделения достигается вследствие вертикального исполнения вала-оси электродвигателя, что позволяет отказаться от использования сальниковых уплотнений и значительно повысить скорость вращения ротора. Это обеспечивается только при строгом неразрывном и взаимосвязанном выполнении всех существенных признаков заявленного аппарата для центробежного разделения газо-водонефтяной смеси, содержащей твердые примеси.