ЭЛЕКТРОДЕГИДРАТОР
ELECTRIC DEHYDRATOR

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 электродную систему (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 с установленным в штуцере проходным изолятором стационарного или гибкого типа и выносные уровнемеры (статья «Новые технические решения по усовершенствованию электродегидраторов для обезвоживания и обессоливания нефти». Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 5/2012, С. 48-54).
Недостатком известных электродегидраторов является то, что накапливание газа в верхней части аппарата приводит к блокировке подачи напряжения на электроды. При этом также происходит заполнение газом штуцера ввода высокого напряжения, являющегося наиболее высокой точкой электродегидратора, что приводит к разрушению проходного изолятора, установленного в этом штуцере, снижению срока его службы и может привести к электрическому пробою на стенки штуцера. Кроме того, существует опасность взрыва при возникновении искры с токоведущих частей на заземленный корпус. В итоге происходит поломка оборудования и, соответственно, снижается его работоспособность, надежность и безопасность.
Технической задачей является создание конструкции электродегидратора, обеспечивающего повышенную надежность, стабильность, эффективность и экологическую безопасность его работы.
Указанная техническая задача достигается тем, что в электродегидраторе, содержащем 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 с установленным в штуцере проходным изолятором стационарного или гибкого типа и выносные измерительные приборы, согласно изобретению на фланце держателя проходного изолятора штуцера ввода высокого напряжения выполнено сквозное отверстие с вентиляционным патрубком для удаления газа из штуцера ввода высокого напряжения и верхней части электродегидратора, на токоприемник проходного изолятора установлена термоусадочная трубка с напряжением пробоя не менее 35кВ, в штуцер ввода высокого напряжения дополнительно установлена изолирующая фторопластовая труба, внутри которой располагается токоведущий кабель, концы потенциальных электродов и штанги их подвеса снабжены диэлектрическими заглушками, при этом на подвесах электродов выполнена резьба и установлены гайки для изменения межэлектродных расстояний, коллектор вывода нефти выполнен коробчатым со съемными стенками и его крепление к электродегидратору выполнено съемным крепежом из нержавеющей стали.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и 2.
Электродегидратор содержит горизонтальную емкость 1 с расположенной в ней электродной системой 2, размещенной на подвесных изоляторах 3 со штангами подвеса 4. На всю длину подвесов 4 выполнена резьба и на них установлены гайки для изменения межэлектродных расстояний. Электродная система включает в себя потенциальные и заземленные стальные электроды или электроды из композитного материала. Концы потенциальных электродов и штанги подвеса 4 снабжены диэлектрическими заглушками 5.
На емкости 1 установлено устройство ввода высокого напряжения с проходным изолятором 6 стационарного или гибкого типа, размещенным в штуцере ввода высокого напряжения 7. На фланце 8 держателя проходного изолятора 6 штуцера 7 ввода высокого напряжения выполнено сквозное отверстие с вентиляционным патрубком 9 для удаления газа из штуцера 7 ввода высокого напряжения и верхней части электродегидратора. В штуцере 7 ввода высокого напряжения установлена изолирующая фторопластовая труба 10, внутри которой располагается токоведущий кабель 11. На токоприемник проходного изолятора 6 устанавливается термоусадочная трубка 12 с напряжением пробоя не менее 35 кВ.
Разветвленная коллекторная система 13 представляет собой распределительные и сборные устройства (коллекторы) для ввода и вывода нефти, подтоварной воды, межфазного слоя, размыва и вывода осадка. Коллектор 14 вывода нефти располагается в верхней части емкости 1 и закреплен системой съемных крепежей 15 из нержавеющей стали. Коллектор выполнен коробчатым и со съемными стенками.
Электродегидратор работает следующим образом.
Водонефтяная эмульсия подается в емкость 1 через коллектор ввода нефти и поступает в нижнюю часть электродегидратора, где начинает ламинарно подниматься в сторону электродной системы 2. В межэлектродном пространстве капли воды начинают укрупняться и оседают на дно аппарата. Отстоявшаяся вода выводится из аппарата через коллектор вывода сточной воды. Обезвоженная нефть через верхний коробчатый коллектор 14 вывода нефти поступает на выход из аппарата.
Важным фактором надежности, эффективности и стабильности работы электродегидратора является отсутствие свободного газа в электрическом поле и в верхней части электродегидратора. Однако часть газа попадает с потоком нефти в электродегидратор и более того, сам процесс электрокоалесценции является причиной возникновения газовых пузырьков. Все это приводит к накоплению газа в верхней части аппарата и в штуцере устройства ввода высокого напряжения. В связи с тем, что штуцер 7 ввода высокого напряжения в аппарат является наиболее высокой точкой электродегидратора, то происходит его заполнение газом, что приводит к разрушению проходного изолятора 6, установленного в этом штуцере, снижению срока его службы, а также может привести к электрическому пробою на стенки штуцера. Также возникает опасность взрыва при возникновении искры с токовоздушных частей на заземленный корпус емкости 1.
Во избежание указанных недостатков на фланце 8 держателя проходного изолятора 6 делается сквозное отверстие с установлением вентиляционного патрубка 9 для постоянной вентиляции и удаления накопившегося газа из штуцера ввода высокого напряжения и верхней части электродегидратора.
Проходные изоляторы, предназначенные для монтажа в узлах ввода высокого напряжения, имеют собственную изоляцию медного токоприемника для соединения с высоковольтным выходом трансформатора. В случае проникновения газа через уплотнения проходного изолятора внутрь изоляции медного токоприемника возможно образование в нем газозаполненных участков, что приводит к электрическим пробоям между токоприемником и заземленными элементами узла ввода высокого напряжения. Чтобы избежать этого, на токоприемник поверх собственной изоляции дополнительно насаживается термоусадочная изоляционная трубка 12 с напряжением пробоя не менее 35 кВ.
При стандартных вылетах штуцера 7 ввода высокого напряжения нижний токоведущий конец установленного проходного изолятора 6 располагается на достаточно удаленном безопасном расстоянии в плане пробоя от заземленных элементов верхней части емкости 1 электродегидратора. Однако в ряде случаев по требованию заказчиков вылет штуцера увеличивается до двух раз. При этом проходные изоляторы имеют стандартные размеры и не могут быть удлинены, что приводит к тому, что неизолированный нижний токоведущий конец проходного изолятора может оказаться на недопустимо близком расстоянии к заземленным элементам корпуса электродегидратора или даже оказаться внутри штуцера, что приводит к увеличению вероятности электрического пробоя, отключению высокого напряжения и неработоспособности электродегидратора.
В этом случае, особенно при работе с нефтью с высокой электрической проводимостью, в штуцер 7 узла ввода высокого напряжения вставляется дополнительная изолирующая вставка из фторопластовой трубы 10 от нижнего конца проходного изолятора до верхнего электрода электродегидратора, при этом токоведущий кабель 11 располагается внутри этой фторопластовой трубы, что устраняет опасность касания кабеля с заземленными элементами внутренней конструкции электродегидратора и повышает надежность и безопасность его работы.
Одними из важнейших элементов конструкции потенциальных электродных решеток являются те, которые расположены вблизи от заземленных элементов корпуса электродегидратора. В местах острых кромок и концов электродной системы 2 могут возникать области с повышенной напряженностью электрического поля, в которых, вследствие диэлектрофоретических сил, начинают накапливаться капельки воды и газа, приводящие к коротким замыканиям и нарушениям работы электродегидратора. Соответственно данные участки становятся возможными источниками пробоев и приводят к нарушению работы электродегидратора.
С целью устранения данного недостатка для изоляции на острые концы потенциальных электродов и штанги 3 их подвеса 4 надеваются дополнительные диэлектрические заглушки 5.
За время эксплуатации электродегидратора физико-химические свойства водонефтяной эмульсии, поступающей на электрообработку, могут существенно меняться. При этом требуется соответственно корректировать величину напряженности между электродами и межэлектродное расстояние. В существующих электродегидраторах такой возможности нет.
С целью устранения данного недостатка на подвесах 4, к которым крепятся потенциальные верхняя и нижняя решетки, на всю их длину выполняется резьба, на высоту которой с помощью гаек можно поднимать или опускать горизонтальные решетки, что обеспечивает высокую эффективность и надежность работы электродегидратора в течение всего срока его службы даже при значительных изменениях свойств водонефтяной эмульсии.
В существующих электродегидраторах применяются нефтесборные коллекторы, приваренные к верхней образующей корпуса электродегидратора. Подобная конструкция подразумевает наличие внутри аппарата поверхности, закрытой нефтесборным коллектором, которую невозможно обработать антикоррозийным покрытием. Кроме того, становится невозможной диагностика состояния скрытой коробом коллектора поверхности аппарата визуальными и инструментальными методами. Также невозможно контролировать и обрабатывать внутреннюю поверхность самого коллектора.
Для устранения этих недостатков коллектор 14 вывода нефти выполняется коробчатого типа со съемными стенками, позволяющими осуществлять обработку внутренней поверхности коллектора антикоррозийным покрытием и контроль за его состоянием. А крепление коллектора к верхней образующей электродегидратора выполняется съемным крепежом 15 из нержавеющей стали. Это обеспечивает возможность проведения диагностики частей корпуса, ранее скрытых приваренным коллектором, и нанесения антикоррозийного покрытия на внутреннюю поверхность корпуса электродегидратора.
Выносные измерительные приборы, установленные на электродегидраторе, позволяют контролировать и управлять взаимосвязанными технологическими и электрическими параметрами, такими, как уровень водной подушки, наличие газовой шапки, величина тока и напряжения и др.
Таким образом, предлагаемая конструкция электродегидратора позволяет повысить надежность, эффективность и безопасность его работы.
Повышение эффективности и надежности работы электродегидратора за счет инноваций в его конструкции позволяет сократить расход пресной промывочной воды до минимума и в том числе снизить остаточные содержания воды и солей в электрообработанной нефти.
Именно поэтому повышение эффективности и надежности электродегидратора - это путь к решению актуальной проблемы обеспечения экологической безопасности промысловых установок подготовки нефти и электрообессоливающих установок НПЗ.