УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для очистки нефти от сероводорода и может применяться в нефтедобывающей промышленности при промысловой подготовке нефти и газа, а также для деаэрации в системе водоподготовки питательной воды котельных установок.
Известна установка для разделения газожидкостных сред (патент №21356, МПК B 01 D 53/02, публ. 20.01.2002 г.), включающая входной и выходной сепараторы, насос, абсорбер в виде скруббера Вентури, емкости для поглотительной и отработанной жидкости. Форсунка скруббера соединена с нагнетательным патрубком насоса, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью для поглотительной жидкости. Штуцер входа газа скруббера соединен с патрубком выхода газа из входного сепаратора, а другой патрубок скруббера - диффузор соединен с выходным сепаратором, нижний штуцер которого соединен с емкостью для отработанной жидкости, а верхний -с трубопроводом подачи газа на факел.
Недостатком известной установки является низкая эффективность разделения и гидравлические потери, особенно во входном сепараторе, в котором для перекачки нефти необходимо применить дополнительно подкачивающий насос.
Известна установка для очистки углеводородной смеси от сероводорода, наиболее близкая к предлагаемой и принятая за прототип (патент №45291, МПК B 01 D 19/00, публ. 10.05.2005 г.), которая включает в себя входной и выходной сепараторы, насос, емкости для поглотительной и отработанной жидкости, абсорбер в виде скруббера Вентури, штуцер входа газа которого соединен с патрубком отвода газа из входного сепаратора, выходной патрубок - диффузор соединен с выходным сепаратором, сообщенным с емкостью отработанной жидкости и трубопроводом подачи газа на факел, а форсунка скруббера соединена с нагнетательным патрубком насоса, всасывающий
патрубок которого соединен с емкостью для поглотительной жидкости. В устройстве в качестве входного сепаратора применен центробежный газожидкостной сепаратор, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком в верхней части, центральным патрубком отвода газа и патрубком вывода нефти, подсоединенным к нижней части корпуса, выполненной в виде щелевого диффузора, сужающее-расширяющегося в осевом сечении по радиусу корпуса, при этом входной патрубок выполнен с возможностью его подсоединения к линии подвода газа отдувки, а перед патрубком установлено устройство подогрева подаваемой нефтегазовой смеси. Для разделения газожидкостных смесей наиболее эффективным и обладающим большей производительностью по газу является центробежный сепаратор.
К недостаткам этой установки относятся: недостаточно эффективный процесс сепарации газа, из-за того, что образуется пограничный слой нефти на центробежном сепараторе, из которого сероводород практически не выделяется; сложность установки, обусловленная необходимостью применения поглотительной жидкости для сероводорода (воды или органической жидкости без химических реагентов); необходимость утилизации поглотительной жидкости, насыщенной сероводородом; применение газа отдувки, не содержащего сероводород накладывает серьезные ограничения для условий промысловой подготовки нефти и газа, где такого газа нет. Кроме того, введение газа отдувки увеличивает мощностную нагрузку на узел удаления газов из сепаратора.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в интенсификации процесса сепарации газа, повышении экономичности, снижении энергозатрат и в упрощении установки.
Технический результат (вариант 1) достигается тем, что в установке для очистки нефти от сероводорода, включающей центробежный газожидкостной сепаратор, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным
входным патрубком в верхней части, центральным верхним патрубком отвода газов и патрубком вывода нефти, подсоединенным к нижней части корпуса, новым является то, что корпус центробежного газожидкостного сепаратора снабжен кольцевой рубашкой с входным тангенциальным патрубком в верхней части и с выходным в нижней для, соответственно, ввода и вывода теплоносителя, входные тангенциальные патрубки корпуса и рубашки расположены на диаметрально противоположных сторонах сепаратора.
Технический результат (вариант 2) достигается тем, что в установке для очистки нефти от сероводорода, включающей центробежный газожидкостной сепаратор, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком в верхней части, центральным верхним патрубком отвода газов и патрубком вывода нефти, подсоединенным к нижней части корпуса, новым является то, что корпус центробежного газожидкостного сепаратора охвачен с внешней стороны электрическими нагревательными элементами, например, индукционным нагревателем.
В первом и втором вариантах для удаления газов сепаратор снабжен вихревым эжектором с тангенциальным сопловым отверстием для подачи активного газа, патрубок которого соединен с центральным верхним патрубком отвода газа, а патрубок вывода нефти выполнен в виде радиального сужающе-расширяющегося диффузора, с переходом на выходе в спиральный диффузор.
На фиг.1 приведена схема установка для очистки нефти от сероводорода (вариант 1).
Установка для очистки нефти от сероводорода включает центробежный газожидкостной сепаратор, имеющий цилиндрический корпус 1 с тангенциальным входным патрубком 2 в верхней части, центральным верхним патрубком 3 отвода газов и патрубком вывода нефти, подсоединенным к нижней части корпуса 1. Корпус 1 центробежного газожидкостного сепаратора (вариант 1) снабжен кольцевой рубашкой 4 с входным тангенциальным патрубком 5 в верхней части и с выходным 6 в нижней для, соответственно,
ввода и вывода теплоносителя, входные тангенциальные патрубки 2 и 5, соответственно, корпуса и рубашки расположены на диаметрально противоположных сторонах сепаратора. Центральный верхний патрубок отвода газов 3 соединен с патрубком вихревого эжектора 7, который имеет тангенциальное сопловое отверстие 8 для подачи активного газа, а на выходе диффузор 9.
По второму варианту корпус 1 охвачен индукционным нагревателем (на фигуре не показан)
Патрубок вывода нефти выполнен в виде радиального сужающее-расширяющегося диффузора 10, который на выходе переходит в спиральный диффузор 11.
Устройство для очистки нефти от сероводорода работает следующим образом.
Исходная смесь, содержащая газы, в том числе и сероводород, с температурой 50÷60°С поступает через тангенциальный входной патрубок 2 в корпус 1 центробежного газожидкостного сепаратора. Нефтегазовая смесь поступает в цилиндрическую камеру центробежного газожидкостного сепаратора, где под действием центробежных сил происходит сепарация жидкой и газовой фаз. Пограничный слой жидкости, возникающий при обтекании нефтью внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 сепаратора подогревается теплоносителем, подаваемым в рубашку 4 сепаратора, при этом происходит кипение пленки нефти с выделением оставшихся в нефти газов, интенсифицируя тем самым, процесс сепарации. Теплоноситель из теплогазогенератора (на фигуре не показан) подается в рубашку 4 через верхний тангенциальный патрубок 5 с диаметрально противоположной стороны патрубка 2 подачи нефти, что создает противоположную закрутку потоков теплоносителя и нефти, и также повышает интенсивность выделения газа из пристеночного слоя нефти. Газовая фаза, включая сероводород, выделившаяся из нефти, собирается в центральной области сепаратора, а жидкая фаза (нефть), очищенная от сероводорода - на периферии. Для отвода выделившихся из нефти газов служит вихревой эжектор 7, активным газом в котором
может служить любой газ с давлением 0,2÷0,4 МПа. В результате торможения в спиральном диффузоре 9 вихревого эжектора 7 повышается давление газа, и он легко транспортируется в линию газопереработки. Очищенная от газов, нефть по сужающее-расширяющемуся диффузору 10 поступает в спиральный диффузор 11, где происходит повышение давления нефти, под которым нефть поступает в товарный парк.
По второму варианту пограничный слой жидкости, возникающий при обтекании нефтью внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 сепаратора подогревается электрическими нагревательными элементами, охватывающими корпус 1 с внешней стороны, например индукционным нагревателем (на фигуре не показан).
Щелевой сужающее-расширяющийся диффузор 10 на выходе из сепаратора обеспечивает уменьшение гидравлических потерь в потоке нефти, а наличие спирального диффузора 11 приводит к увеличению выходного давления нефти, что повышает экономичность установки, т.к. для перекачки нефти не требуется перекачивающий насос.
Удаление выделившихся из нефти газов осуществляется вихревым эжектором 7, в котором рабочим (активным) потоком газа может являться любой газ, даже содержащий сероводород, с давлением 0,2÷0,4 МПа, а суммарный (активный+инжектируемый) поток газа после спирального диффузора 9 вихревого эжектора 7 выбрасывается в отводящий трубопровод и далее в систему газопереработки. Внедрение системы очистки нефти от сероводорода с использованием гидродинамических методов дает экономические выгоды на стадии изготовления и эксплуатации. Предлагаемое техническое решение хорошо вписывается в существующий регламент узлов подготовки высокосернистой нефти (УПВСН): гидроциклонная установка не требует увеличения энергозатрат, установки дополнительных насосов, существенной переобвязки технологических линий.
Ввиду компактности и простоты аппаратурного оформления для увеличения производительности установка легко оформляется в установку батарейного типа.
Компактность, надежность, простота конструкции и эксплуатации дает возможность значительного снижения концентрации сероводорода в нефти без существенных дополнительных энергозатрат и выгодно отличают предлагаемую установку от других способов решения указанной проблемы.