ТЕРМОГИДРОЦИКЛОН

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, в частности к конструкциям тепломассообменных аппаратов, и может быть использована для проведения процесса депарафинизации нефти с извлечением парафинового продукта на нефтегазопромысловых объектах.
Известна конструкция гидроциклона, содержащая цилиндрический корпус, тангенциальный патрубок для ввода исходной суспензии, патрубок для отвода осветленной фракции и шламовый патрубок, в котором с целью защиты внутренней поверхности аппарата от абразивного износа путем намораживания ледяной корки, аппарат снабжен теплоизолирующей рубашкой, внутри которой установлен охлаждающий элемент холодильной системы (Патент РФ №341531, 1972).
Недостатком конструкции гидроциклона является повышенный износ рабочих частей гидроциклона и подающего насоса, высокое потребление энергии, отсутствие возможности автоматического бесперебойного управления процессом гидроциклонной очистки без остановки технологического процесса.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для депарафинизации нефти, содержащий цилиндрический корпус, тангенциальный патрубок для ввода исходной суспензии, патрубок для отвода осветленной фракции и шламовый патрубок, в котором для депарафинизации нефти аппарат снабжен охлаждающе-подогревающим змеевиком, помещенным в теплоизолированную рубашку для охлаждения и кристаллизации, а также последующего плавления парафинового продукта на стенках термогидроциклона. (см. ст. Шишкин Н.Д., Марышева М.А., Мамитов Д.С. Разработка промысловых депарафинизаторов нефти с получением товарного асфальсмолопарафинового продукта // Вестник АГТУ. №1(63), 2017Астрахань: АГТУ, 2017. С. 77-84).
Недостатком конструкции является низкая производительность и периодичность действия.
Техническая задача - создание модернизированной конструкции термогидроциклона для осуществления непрерывной и эффективной его работы, позволяющей получить очищенный парафиновый продукт, состоящий из парафина, нефти и асфальтосмолистых веществ.
Технический результат повышение эффективности работы устройства при его использовании.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, расположенный тангенциально в верхней части корпуса патрубок для подачи парафинистой нефти, патрубок в крышке гидроциклона для вывода очищенной от парафина нефти, патрубок в нижней части корпуса для слива парафинистого продукта и теплоизолированную рубашку вокруг корпуса для периодической подачи холодного и горячего теплоносителя, при этом теплоизолированная рубашка имеет верхнюю часть для охлаждения парафинистой нефти и нижнюю - для расплавления и удаления парафинового продукта, причем между верхней охлаждающей частью рубашки и нижней нагревающей частью рубашки установлена теплоизолирующая перегородка, выполненная в виде кольца в нижней части корпуса, ниже уровня перегородки размещена изолирующая диафрагма в форме круглой пластины с фиксирующими элементами, закрепленная на корпусе и разделяющая потоки нефти и парафина.
Предлагаемое устройство изображено на чертеже (фиг. 1 - общий вид), изолирующая диафрагма (фиг. 2 - вид сверху).
Устройство содержит цилиндроконический корпус 1, тангенциальный патрубок в верхней части корпуса для ввода подогретой парафинистой нефти 2, патрубок с гидроциклонной трубкой в верхней части корпуса для отвода очищенной нефти 3, патрубок для слива парафинового продукта в нижней части корпуса 4, теплоизолированную рубашку вокруг корпуса для периодической подачи холодного и горячего теплоносителя, при этом теплоизолированная рубашка имеет верхнюю часть для охлаждения парафинистой нефти и нижнюю для расплавления и удаления парафинового продукта 5, входные 7 и выходные патрубки 8 холодной и горячей воды в нижней части корпуса 1, теплоизолирующую перегородку 6 между верхней и нижней частями теплоизолированной рубашки 5, изолирующую диафрагму 9 ниже уровня перегородки для разделения нефти и парафина.
Устройство работает следующим образом.
Нагретая до 55-65°С нефть подается через тангенциальный патрубок 2 в верхнюю часть цилиндроконического корпуса 1, заключенного в верхнюю часть теплоизолированной рубашки 5, с циркулирующей в ней холодной водой. Поступающий поток нефти движется по спиральной траектории по стенкам корпуса 1. В нижней конусообразной части поток приобретает ускорение, которое придает ему большую центробежную силу, происходит отложение парафина на охлажденных стенках корпуса 1. Далее очищенная нефть поступает наверх через патрубок 3 в приемную емкость. В нижней части корпуса 1, заключенной в теплоизолированную рубашку 5 с циркулирующей горячей водой, осуществляется подогрев и плавление парафинового продукта, который через нижний патрубок 4 стекает во вторую приемную емкость. Чтобы не допустить попадания нефти в расплавляемый парафиновый продукт в корпусе 1 ниже уровня перегородки 6, разделяющей верхнюю и нижнюю части теплоизолированной рубашки 5, размещена изолирующая диафрагма 9. Изолирующая диафрагма препятствует смешиванию поступающего в нижнюю часть корпуса закрученного потока нефти с расплавленной парафиновой смесью.
Предлагаемая теплоизолированная рубашка, состоящая из охлаждающей и нагревающей частей, позволяет совмещать процессы охлаждения и нагревания, повышать производительность и ускорять процесс кристаллизации и плавления парафина. Установленные теплоизолирущая перегородка и изолирующая диафрагма разделяют процессы охлаждения и плавления парафина и не допускают попадания нефти в расплавляемый парафиновый продукт.
П
ТГЦ
Примером конкретного исполнения могут быть термогидроциклоны изготовленные за счет модернизации серийно выпускаемых гидроциклонов, например, гидроциклонов ПВО-ГЦ-1050, ПВО-ГЦ-1080, ПВО-ГЦ-1100. Например, для термогидроциклона на основе гидроциклона ПВО-ГЦ-1080 высота составит Н=1,70 м, диаметр D=0,50 м, производительность по нефти при концентрации парафина в нефти С=10,0% достигнет 65 т/ч, по парафину 1,9 т/ч, эффективность очистки (КПД) η=0,38-0,43. Для повышения производительности может быть использован термогидроциклон большего типоразмера или несколько параллельно установленных гидроциклонов. Для повышения КПД до 0,68-0,72 может быть использована двухступенчатая депарафинизационная установка на основе последовательно соединенных термогидроциклонов.
Положительный эффект - предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет повысить производительность и эффективность процесса очистки нефти от парафина, совместив процессы кристаллизации и плавления парафина.