ЭЛЕКТРОДЕГИДРАТОР
ELECTRIC DEHYDROGENATOR

Изобретение относится к оборудованию для обезвоживания и обессоливания нефти и очистки нефтепродуктов и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.
Известен электродегидратор, включающий корпус, штуцер ввода и коллектор распределения сырья, штуцер вывода нефти, штуцер дренажа воды, высоковольтный источник питания, узел ввода высокого напряжения и систему чередующихся потенциальных и заземленных электродов (патент РФ на полезную модель №187612).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электродегидратор, содержащий горизонтальную емкость с расположенными в ней электродной системой, разветвленной коллекторной системой ввода и вывода нефти, подтоварной воды, межфазного слоя, размыва и вывода осадка, устройство ввода высокого напряжения (патент РФ на изобретение RU 2718933 С1).
Недостатком известных электродегидраторов является неоднородность электрического поля в нижней части аппарата между нижним потенциальным электродом и заземленным зеркалом воды и трубами входного коллектора.
Для обеспечения требований к чистоте (качеству) водяных стоков и во избежание взмучивания водной подушки, приходится располагать входные коллекторы выше уровня водяной подушки (уровня раздела фаз нефть-вода). В результате этого напряженность электрического поля между трубами коллектора и нижней потенциальной электродной сеткой вследствие меньшего расстояния между ними, значительно превышает напряженность электрического поля между нижним потенциальным электродом и зеркалом (поверхностью) воды.
Вследствие этого в нижней части электродегидратора, где концентрация водной фазы в нефти и так максимальна в области более высокой напряженности электрического поля из-за явления диэлектрофореза, втягиваются и накапливаются капельки водной фазы, увеличивая локальную концентрацию водной фазы в этих местах. Соответственно с этим происходит увеличение протекающего через электроды тока вплоть до отключения высоковольтного источника питания. Из-за этого приходиться уменьшать напряжение на электродах и соответственно снижается эффективность электродегидратора (Фиг.1).
Из-за постоянных колебаний высоты водной подушки (уровня раздела фаз вода-нефть), связанного со сложностью его контролирования приборами КИПа и инерционностью системы автоматики и исполнительных механизмов, ответственных за дренаж водных стоков, напряженность поля между нижним потенциальным электродом и зеркалом также соответственно постоянно изменяется. Последнее также отрицательно сказывается на эффективности электродеэмульсации нефти.
Кроме того, очень часто в электродегидраторах над уровнем раздела фаз вода-нефть образуется промежуточный межфазный слой, представляющий собой взвесь агрегативно устойчивой эмульсии, в которой капли воды имеют устойчивые толстые оболочки, не позволяющие им слиться с основным объемом воды. Причиной образования промежуточных слоев в электродегидраторе и других отстойных аппаратах заключается в попадании в нефть продуктов очистки скважин и трубопроводов. Оседающие в результате электрокоалесценции капельки воды ложатся на этот промежуточный слой, увеличивая его высоту вплоть до состояния, когда он касается нижнего потенциального электрода, в результате чего происходит электрический пробой и отключение трансформатора. Существующая практика вывода межфазного слоя из электродегидратора посредством коллектора вывода межфазного слоя и последующая подача этой эмульсии опять в «голову» процесса, то есть опять в электродегидратор, лишь усложняют имеющуюся проблему.
Недостатком конструкции известных электродегидраторов также является то, что во время монтажа и наладки электродной системы приходится возводить внутри электродегидратора временные строительные конструкции (представляющие собой настилы, на которые становятся ремонтники), чтобы обеспечить доступ при монтаже к местам крепления электродных сеток и подвесных изоляторов.
Описанные выше явления снижают эффективность работы электродегидратора.
Технической задачей является создание конструкции электродегидратора, обеспечивающего повышенную эффективность и удобство монтажа и ремонта внутренних устройств электродегидратора.
Указанная техническая задача достигается тем, что в электродегидраторе, содержащем емкость с расположенными в ней электродной системой, разветвленной коллекторной системой ввода и вывода нефти, подтоварной воды, межфазного слоя, размыва и вывода осадка, устройство ввода высокого напряжения и выносные измерительные приборы, согласно изобретению электродная система дополнительно содержит заземленный электрод, который устанавливается на раме над системой входных коллекторов, жестко прикрепленной к внутренней стороне емкости электродегидратора, причем продольные направляющие рамы дополнительного заземленного электрода представляют собой трубы с форсунками, при этом отверстия форсунок направлены вниз, а сами трубы соединены между собой и с дополнительным патрубком ввода раствора деэмульгатора, установленным с внешней стороны емкости электродегидратора.
Сущность изобретения поясняется Фиг.2.
Электродегидратор содержит горизонтальную емкость 1 с расположенной в ней четырехэлектродной системой, в которой два электрода 2 и 3 являются потенциальными и подвешены на подвесных изоляторах 4, а два электрода 5 и 6 являются заземленными, закрепленными на корпусе емкости электродегидратора.
Дополнительный (четвертый) нижний электрод (электродная сетка) 6 располагается на раме, которая крепится к приваренным к корпусу уголкам 7 над трубами входного коллектора 8 и коллектора вывода межфазного слоя 9.
Продольные направляющие рамы четвертого электрода представляют собой трубы с расположенными на них форсунками 10, отверстия которых направлены вниз. Данные трубы соединены с дополнительным патрубком 11 входа реагента раствора деэмульгатора для подачи раствора в промежуточный межфазный слой с целью его разрушения. При образовании промежуточного межфазного слоя через эти трубы посредством форсунок 10 непосредственно в межфазный слой подается раствор деэмульгатора, разрушающий образовавшийся межфазный слой до четкого раздела фаз вода-нефть в аппарате.
Электродегидратор работает следующим образом.
Водонефтяная эмульсия подается в емкость 1 через коллектор ввода нефти 8 и поступает в нижнюю часть электродегидратора между нижними заземленным 6 и потенциальным электродом 3, затем поднимается вверх в зону с более высокой напряженностью электрического поля между вышерасположенными электродами 2 и 5, в межэлектродном пространстве капли воды в нефти начинают укрупняться и оседать на дно аппарата, попадая по мере увеличения их размеров в области с уменьшающейся напряженностью электрического поля, что позволяет им продолжить укрупняться и избегать повторного диспергирования. Размещение дополнительной четвертой электродной сетки 6 внизу аппарата над трубами входного коллектора 8 позволяет создать в этой области равномерное электрическое поле низкой напряженности и избежать скопления капель воды, повышения концентрации водной фазы в каких-либо участках, соответствующего увеличения тока, электрического пробоя и диспергирования уже укрупнившихся капель. Благодаря этому также появляется возможность увеличения напряжения на электродах 2 и 3 для соответствующего увеличения напряженности электрического поля между ними и увеличения сил притяжения и эффективности слияния капель воды в нефти.
Кроме того, размещение четвертой электродной сетки 6 внизу аппарата над трубами входного коллектора 8 позволяет исключить необходимость возведения временных строительных конструкции в виде настилов во время монтажа и наладки электродной системы, чтобы обеспечить доступ к местам крепления электродных сеток и подвесных изоляторов, так как четвертая электродная сетка, закрепленная на раме, выполняет роль настила во время монтажа и ремонта.
При образовании на границе раздела фаз нефть-вода межфазного промежуточного слоя, представляющего собой взвесь агрегативно устойчивой эмульсии, в которой капли воды имеют устойчивые толстые оболочки, не позволяющие им слиться с основным объемом воды, через форсунки 10 продольных труб рамы нижней электродной сетки непосредственно в этот слой подается раствор деэмульгатора.
Исчезновение межфазного промежуточного слоя значительно повышает эффективность деэмульсации нефти в электродегидраторе.
Таким образом, значительно повышается эффективность электродеэмульсации нефти в электродегидраторе.