УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ ИЗ ПОТОКА ИСХОДНОЙ ЖИДКОСТИ

Устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости
Полезная модель относится к области разделения углеводородных жидкостей и может найти применение в нефтеперерабатывающей, химической промышленности и др.
Из уровня техники известна установка для очистки жидкостей, включающая соединенные последовательно гидроциклоны предварительной и тонкой очистки с входным, сливным и песковым патрубками, насосы, соединительные трубопроводы и емкость для слива (СССР а.с. 1151313, В04С 9/00, 1985).
Недостатком установки является то, что гидроциклон тонкой очистки не обеспечивает необходимой глубины очистки воды, а гидроциклон предварительной очистки не имеет устройства для выпуска газа, который, попадая в гидроциклон тонкой очистки, будет дестабилизировать процесс разделения фаз ″вода-нефть″.
Наиболее близким по техническому решению является установка для очистки нефтесодержащих вод, которая содержит насос, питательный патрубок, гидроциклон предварительной очистки с трубкой для сброса газа и щелями для отделения воды от нефти и от механических примесей, сливной патрубок, соединенный с насосом, подающим воду в гидроциклон тонкой очистки с патрубком для отвода нефти и гайкой регулирования скорости входящей в гидроциклон тонкой очистки жидкости, нижняя часть которого соединена с емкостью, сообщенной с насосом, подающим осветленную воду на фильтр доочистки с сорбентом и патрубком для сброса очищенной воды (патент на изобретение РФ №2104803, дата приоритета 23.04.1996, опубликован 20.02.1998).
Недостатком известных устройств является то, что не происходит быстрого и достаточного полного выделения примесей из потока углеводородной жидкости по той причине, что гидроциклон не может отделять от основной массы углеводородной жидкости одновременно примеси и более «тяжелые» и более «легкие» и даже при значительном времени обработки часть примесей выходит вместе с основным потоком.
Задачей полезной модели является создание устройства для Выделения примесей из потока углеводородной жидкости, сочетающего в себе преимущества описанных выше подходов и обеспечивающего повышение производительности и более полного отделения как «тяжелых», так и «легких» примесей.
Технический результат состоит в обеспечении заданной степени очистки углеводородной жидкости и увеличении производительности устройства (количества очищенной жидкости с требуемой степенью очистки в единицу времени).
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости содержит модуль или устройство (далее - устройство) для предварительного разделения жидкости (например, устройство для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей) и соединенный с ним последовательно гидроциклон для Отделения «тяжелых» фракций через патрубок в нижней часта. Заявленное устройство может дополнительно содержать последовательно установленный второй гидроциклон для отделения «легких» фракций, в верхней части которого расположен регулирующий клапан, а в нижней части - патрубок для выхода очищенной жидкости. Комплексное использование названных устройств, каждое из которых предназначено для выполнения части всей работы, позволяет обеспечить требуемый технический результат.
В качестве устройства для предварительного разделения жидкости может использоваться также устройство электрогидроимпульсного дробления углеводородных жидкостей или иное пригодное для этих целей устройство.
В зависимости от состава углеводородной жидкости заявленное устройство может быть воплощено в различных частных формах исполнения.
В одном варианте исполнения заявленное устройство состоит из устройства для предварительного разделения жидкости и гидроциклона для отделения «тяжелых» фракций, снабженного регуляторами расхода подаваемой жидкости на очистку, уровнемерами и нагревателями, расположенными в нижней части гидроциклона. Количество и общая мощность нагревателей 7 должно обеспечивать текучее состояние «тяжелых» фракций и зависит от производительности устройства и состава углеводородной жидкости. Для уменьшения габаритов нагревателей и обеспечения стабильности нагрева применяются электрические нагреватели, в том числе кольцевого типа.
В другом варианте исполнения заявленное устройство дополнительно содержит регулятор расхода подаваемой жидкости на очистку, регулятор уровня жидкости в гидроциклоне, уровнемер, измеритель уровня примесей в нижней части гидроциклона, регулирующий клапан на линии отвода примесей.
В еще одной частной форме исполнения устройства, в зависимости от состава углеводородной жидкости, используются два гидроциклона, установленные последовательно: первый - для отделения «тяжелых» примесей, а второй - для отделения «легких».
Заявленное устройство поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - схема устройства для отделения «тяжелых» примесей из потока углеводородной жидкости (выходят снизу).
Фиг. 2 - схема устройства для отделения «легких» примесей (выходят сверху).
Конструкция устройства в одной из частных форм исполнения по фиг. 1 описана ниже.
Заявленное устройство (фиг. 1) содержит линию подвода углеводородной жидкости на очистку 3, подсоединенную к устройству для предварительного разделения жидкости 2. Для отделения «тяжелых» примесей используется гидроциклон, приведенный на фиг. 1. В гидроциклоне за счет вращения материалов и удлинения пути прохождения частиц материалов, более «тяжелые» примеси (выпавший осадок) опускаются в нижнюю часть гидроциклона 5. Отвод примесей производится по линии 6 через клапан, обеспечивающий регулирование уровня примесей в нижней части гидроциклона 1 и исключающий отвод очищаемой жидкости вместе с примесями. Отвод очищенной жидкости выполняется по линии отвода 4 (см. фиг 1) из верхней части гидроциклона 1 вблизи от его оси. Температура нагрева примесей задается нагревателями 7 таким образом, чтобы обеспечить отвод «тяжелых» примесей из нижней часта гидроциклона 5 в жидком виде. В гидроциклоне 1 по оси может устанавливаться мешалка 8, обеспечивающая вращение жидкости в гидроциклоне при малых расходах жидкости на очистку. В качестве мешалки 8 могут использоваться лопасти, размещенные на Оси или любое другое пригодное для этих целей устройство.
Для выделения «легких» примесей устанавливается еще Один гидроциклон, приведенный на фиг. 2, в котором отсутствуют нагреватели. Так как углеводородная жидкость представляет собой более тяжелую фракцию по сравнению с более легкими примесями, она опускается вниз, а примеси поднимаются вверх. Из второго гидроциклона примеси отводятся из верхней части по линии отвода 10, а очищенная углеводородная жидкость - снизу, по линии отвода 9 (см. фиг. 2). Кроме того, чтобы исключить отвод очищаемой жидкости вместе с примесями, на линии 10 установлен клапан, обеспечивающий регулирование уровня примесей в верхней части гидроциклона (не показан).
Чтобы удалить из углеводородной жидкости как «тяжелые», так и «легкие» примеси, гидроциклоны устанавливаются последовательно, вначале гидроциклон для отделения «тяжелых» примесей, затем для «легких». Отметим, что использование двух гидроциклонов является одним из частных случаев исполнения устройства.
В частных формах исполнения устройство для выделения примесей из потока исходной жидкости может быть дополнительно снабжено регуляторами расхода подаваемой жидкости на очистку для обеспечения стабильной скорости подачи жидкости в гидроциклон 1 и регулятором уровня жидкости в гидроциклоне. В другой частной форме исполнения
заявленное устройство может дополнительно содержать также регулятор уровня жидкости в гидроциклоне, уровнемер, измеритель уровня Примесей в нижней части гидроциклона, регулирующий клапан на линии отвода примесей.
В качестве примера рассмотрим процесс очистки нефтепродуктов от соединений серы. Нефтепродукты поступают в устройство Для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей 2. В устройстве для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей 2 происходит подвод энергии к нефтепродуктам. Суммарная энергия, подводимая к потоку нефтепродуктов, составляет величину, требуемую на перемещение потока нефтепродуктов в устройстве и на создание эффекта резонанса в потоке нефтепродуктов через установку. За счет эффекта резонанса в нефтепродукте происходят химические реакции между молекулами воды, эмульгированной в нефти, и содержащимися в ней сернистыми соединениями, приводящие к разрушению химических связей. Образуются продукты коагуляции, выпадающие в виде осадка, часть сернистых соединений распадается до низкомолекулярных газообразных веществ. Таким образом, после устройства для резонансного возбуждения углеводородных жидкостей в нефтепродуктах уже выделяются примеси.
Для отделения тяжелых примесей из потока нефтепродуктов жидкость поступает на гидроциклон 1, внутри Которого тяжелые фракции (выпавший осадок) опускаются в нижнюю часть гидроциклона 1, откуда они удаляются либо механическим способом (например, шнеком), либо в жидком виде по линии отвода примесей.
Использование гидроциклона 1 позволяет увеличить путь прохождения нефтепродуктов и, соответственно, увеличить время осаживания тяжелых частиц в нижней части гидроциклона 1 с последующим удалением. Легкие частицы смеси в гидроциклоне 7 собираются вверху в центре циклона и направляются по линии перелива на дальнейшую переработку или перекачку.
На фиг. 2 приведено устройство отделения «легких» примесей, в котором отсутствуют нагреватели, примеси отводятся из верхней части гидроциклона по линии отвода 10 (см. фиг. 2), а очищенная жидкость - снизу, по линии отвода 9 (см. фиг. 2).
При одновременном использовании двух гидроциклонов изображенное на фиг. 2 под №2 устройство для предварительного разделения жидкости не устанавливается.
Благодаря предварительной обработке материала в устройстве для разделения углеводородной жидкости, обеспечивается более легкое и эффективное разделение примесей в гидроциклоне. Примеси либо под воздействием силы тяжести («тяжелые») осаждаются и удаляются из нижней части Циклона, либо всплывают («легкие») и удаляются из
верхней части гидроциклона за счет перелива, создается возможность полной очистки материала от примесей.
Заявленное устройство для выделения примесей из потока углеводородной жидкости позволяет:
- организовать непрерывный процесс отделения примесей;
- обеспечить эффективное отделение примесей из углеводородной жидкости;
- организовать автоматический процесс отделения примесей путем изменения расхода жидкости в гидроциклоне в зависимости от температуры (вязкости) жидкости и уровня примесей в нижней части первого гидроциклона;
- обеспечить регулируемый отвод очищенной жидкости.
Интенсивности выделения примесей способствует:
работа гидроциклона с предварительно нагретой жидкостью до температуры, обеспечивающей оптимальную вязкость;
более продолжительное время нахождения жидкости в гидроциклоне за счет тангенциального подвода жидкости к гидроциклону и организации вращения всего объема жидкости в гидроциклоне;
регулирование расхода жидкости, подаваемой на очистку;
вращение жидкости в гидроциклоне мешалкой при малых расходах жидкости на очистку.
Таким образом, углеводородная жидкость последовательно проходит через устройства, каждое из которых выполняет свою задачу по очистке углеводородной жидкости. В частности, устройство для предварительного разделения жидкости изменяет Свойства углеводородной жидкости, т.е в ней появляются примеси в виде хлопьев, находящиеся во взвешенном состоянии. Благодаря предварительной подготовке углеводородной жидкости работа гидроциклона по отделению и отводу «тяжелых» примесей становится эффективнее. Для еще более эффективного отвода «тяжелых» примесей в первом гидроциклоне применяют нагрев его нижней части. При наличии в углеводородной жидкости примесей, более легких, чем основная ее масса, необходимо последовательно первому гидроциклону установить второй гидроциклон, специализированный для этого.
Заявленная конструкция устройства позволяет поднять производительность каждого гидроциклона и всего устройства, обеспечить высокое качество очистки.