ПЕРЕДВИЖНАЯ МОДУЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕШЛАМОВ И ОТХОДОВ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА
MOBILE MODULE UNIT FOR UTILISATION OF OIL-SLIME AND REJECTS OF PRODUCTS OF OIL AND GAS PROCESSING

Изобретение относится к области нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к аппаратурно-технологическим комплексам, установкам, технологическим линиям, переделам и отделениям для переработки нефтесодержащих отходов, и может быть использована для переработки и утилизации нефтешламов и других отходов переработки, нефти и газа.
Известна передвижная модульная установка для утилизации нефтешламов и отходов продуктов переработки нефти и газа, содержащая функциональные блоки: управления технологическим процессом; блок энергетический; блок приема и подготовки сырья; блок деэмульсации и обработки; блок очистки избыточной воды; блок хранения и налива товарной продукции потребителям (патент России RU 69065, МПК C10G 17/00, 2007 г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа являются невысокая эффективность переработки, качества получаемых продуктов и низкая производительность технологического процесса.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности переработки, качества получаемой продукции и производительности технологии по разделению сырья на фазовые составляющие и в обеспечении возможности использования данной технологии для сырья, тяжело разделяемого при стандартных технологиях деэмульсации.
Указанный технический результат достигается за счет следующего.
Обработка сырья, поступающего на установку, происходит непрерывно, т.е. «старения» эмульсии не происходит, что является одним из факторов повышения эффективности технологического процесса.
Возможность использования данной технологии для сырья, тяжело разделяемого при стандартных технологиях деэмульсации.
Отсутствие привязки данной технологии к определенному виду сырья - возможность работы практически на любом виде сырья.
Высокие удельная производительность технологии по разделению сырья на фазовые составляющие и качество получаемой продукции.
Высокоэффективная схема подготовки и обработки сырьевых компонентов в акустических кавитационных смесителях.
Использование высокоэффективной схемы разделения сырья на товарную продукцию, подготовленную избыточную воду и механические примеси с использованием внутриемкостных комплексов дополнительных устройств.
Использование высокоэффективной схемы отделения воды от механических примесей, основанной на принципе сепарации в гидроциклоне.
Использование высокоэффективной схемы очистки воды и механических примесей от нефтепродуктов, основанной на принципе напорной флотации и пневмосепарации с использованием смешения их с воздухом в акустическом кавитационном смесителе.
Использование в технологическом процессе «замкнутого» цикла отделившейся от сырья избыточной воды.
Повторное использование тепла нагретой воды в технологическом процессе.
Использование нагретой воды в качестве теплоносителя, вместо нагрева эмульсии, с целью снижения пожароопасности технологии процесса.
Использование более низкой температуры технологического процесса (60°С) за счет применения нагретой воды в качестве теплоносителя, а также создания благоприятных условий отстоя воды в нефтесодержащей среде, что способствует снижению асфальтосмолистых парафиновых отложений в технологическом оборудовании, тепловых потерь и потерь от испарения в ходе технологического процесса и при хранении товарной продукции.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь изобретения с указанным техническим результатом.
Передвижная модульная установка для утилизации нефтешламов и отходов продуктов переработки нефти и газа, содержащая функциональные блоки: блок управления технологическим процессом; блок энергетический; блок приема и подготовки сырья; блок деэмульсации и обработки; блок очистки избыточной воды; блок хранения и налива товарной продукции потребителям.
Установка выполнена в виде отдельных мобильных модулей, каждый из которых снабжен собственными буксировочными устройствами с возможностью формирования автопоезда или железнодорожной сцепки из платформ с закрепленными на них функциональными блоками, снабженными соответствующими средствами крепления к транспортным средствам и грузоподъемным механизмам, указанные функциональные блоки распределены по сцепке модулей в последовательности технологического процесса утилизации отходов для удобства ее разворачивания на местности.
Указанный блок деэмульсации и обработки включает в себя блоки - блок предварительной деэмульсации и гидроакустической обработки и блок основной деэмульсации и гидроакустической обработки Блок очистки избыточной воды включает в себя блоки - блок очистки избыточной воды от остатков товарного продукта и ее пневмоакустической обработки и блок очистки избыточной воды от механических примесей и ее пневмоакустической обработки. Каждый из четырех указанных блоков обработки рабочей среды снабжен акустическим кавитационным смесителем, выполненным в виде корпусного аппарата с патрубками для подвода и отвода технологических потоков рабочей смеси из эмульсии и воды, внутри которого размещен акустический генератор, выполненный из неподвижного полого цилиндра с акустическими генерирующими каналами-кавитаторами, геометрические размеры и форма которых соответствуют свойствам и объему технологических потоков рабочей смеси в составе основной - подготовленной смеси и дополнительной среды - воды для блоков предварительной и основной обработки и воздуха - для блоков очистки избыточной воды, причем указанный акустический генератор соединен верхней частью, по крайней мере, с двумя конфузорами, выполненными с возможностью образования эжектора в месте их соединения для смешения основной смеси и дополнительной среды, а нижней частью упомянутый акустический генератор соединен с диффузором. Блок предварительной деэмульсации выполнен с возможностью разделения подготовленной смеси на избыточную воду с механическими примесями и подготовленный продукт с незначительным содержанием воды и механических примесей. Блок основной деэмульсации и гидроакустической обработки выполнен с возможностью термохимической деэмульсации при промывке горячей водой с возможностью разделения подготовленного продукта на товарный продукт и избыточную воду с незначительным содержанием механических примесей, блок очистки избыточной воды от остатков товарного продукта и ее пневмоакустической обработки выполнен с возможностью разделения на флотослой и избыточную воду с механическими примесями. Блок очистки избыточной воды от механических примесей и ее пневмоакустической обработки выполнен с возможностью разделения на избыточную воду и механические примеси в виде водной суспензии.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлены первые четыре модуля установки в сцепке; на фиг.2 - продолжение сцепки по фиг.1; на фиг.3 - вид сверху на фиг.1; на фиг.4 - вид сверху на фиг.2; на фиг.5 - схема разворачивания и работы установки на местности; на фиг.6 - акустический кавитационный смеситель.
Передвижная модульная установка для утилизации нефтешламов и отходов продуктов переработки нефти и газа содержит функциональные блоки: блок управления технологическим процессом 1; блок энергетический 2; блок приема и подготовки сырья 3; блок предварительной деэмульсации и гидроакустической обработки 4; блок основной деэмульсации и гидроакустической обработки 5; блок очистки избыточной воды от остатков товарного продукта и ее пневмоакустической обработки 6 и блок очистки избыточной воды от механических примесей и ее пневмоакустической обработки 7; блок хранения и налива товарной продукции потребителям 8. Установка выполнена в виде отдельных мобильных модулей, каждый из которых снабжен собственными буксировочными устройствами 9 с возможностью формирования автопоезда или железнодорожной сцепки из платформ (фиг.1-4) с закрепленными на них функциональными блоками, снабженными соответствующими средствами крепления к транспортным средствам и грузоподъемным механизмам (не показано). Указанные функциональные блоки распределены по сцепке модулей в последовательности технологического процесса утилизации отходов с возможностью разворачивания на местности. Деэмульсация и обработка осуществляется блоками предварительной деэмульсации и гидроакустической обработки 4 и блоком основной деэмульсации и гидроакустической обработки 5. Очистка избыточной воды выполняется блоками очистки избыточной воды от остатков товарного продукта и ее пневмоакустической обработки 6 и блоком очистки избыточной воды от механических примесей и ее пневмоакустической обработки 7. Каждый из четырех указанных блоков обработки рабочей среды снабжен акустическим кавитационным смесителем, выполненным в виде корпусного аппарата 10 с патрубками 11 для подвода и отвода технологических потоков рабочей смеси из эмульсии и воды, внутри которого размещен акустический генератор, выполненный из неподвижного полого цилиндра 12 с акустическими генерирующими каналами-кавитаторами 13, геометрические размеры и форма которых соответствуют свойствам и объему технологических потоков рабочей смеси в составе основной - подготовленной смеси и дополнительной среды - воды для блоков предварительной и основной обработки и воздуха - для блоков очистки избыточной воды. Указанный акустический генератор 12 соединен верхней частью, по крайней мере, с двумя конфузорами 14 и 15, выполненными с возможностью образования эжектора в месте их соединения для смешения основной смеси и дополнительной среды, а нижней частью упомянутый акустический генератор соединен с диффузором 16. Блок предварительной деэмульсации и гидроакустической обработки 4 выполнен с возможностью разделения подготовленной смеси на избыточную воду с механическими примесями и подготовленный продукт с незначительным содержанием воды и механических примесей. Блок основной деэмульсации и гидроакустической обработки 5 выполнен с возможностью термохимической деэмульсации при промывке горячей водой с возможностью разделения подготовленного продукта на товарный продукт и избыточную воду с незначительным содержанием механических примесей. Блок очистки избыточной воды от остатков товарного продукта и ее пневмоакустической обработки 6 выполнен с возможностью разделения на флотослой и избыточную воду с механическими примесями, а блок очистки избыточной воды от механических примесей и ее пневмоакустической обработки 7 выполнен с возможностью разделения на избыточную воду и механические примеси в виде водной суспензии.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках, не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения. Т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть осуществлено промышленным способом и использовано для утилизации нефтесодержащих отходов, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.
Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в патенте RU 69065, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное техническое решение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение может бы получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Устройство работает следующим образом.
Сырье из емкости для приема и хранения подается в устройство подрезки продукта. В нем происходит его предварительное смешение с насыщенной техническим моющим средством и деэмульгатором водой и гомогенизация получившейся смеси (подготовленной эмульсии).
На этой стадии выполняют предварительную деэмульсацию и обработку в первом акустическом кавитационном смесителе, изготовленном в виде корпусного аппарата с патрубками для подвода технологических потоков рабочей смеси из подготовленной эмульсии и воды, внутри которого размещен акустический генератор, выполненный из неподвижного полого цилиндра с акустическими генерирующими каналами-кавитаторами. Геометрические размеры и форма акустического кавитационного смесителя и первого устройства ввода и разделения продукта для расслоения полученной эмульсии соответствуют свойствам и объему технологических потоков рабочей смеси, при этом осуществляется расслоение эмульсии на избыточную воду с механическими примесями и подготовленный продукт с незначительным содержанием воды и механических примесей.
Данный процесс происходит в результате промывки подготовленной эмульсии горячей водой с температурой 55-60°С в акустическом поле первого акустического кавитационного смесителя, указанной выше конструкции, и первого устройства ввода и разделения продукта, посредством преобразования кавитационного потока рабочей среды в ламинарный.
Следующая стадия - основная деэмульсация с гидроакустической обработкой подготовленного продукта.
На этой стадии выполняют основную обработку подготовленного продукта, которую осуществляют посредством термохимической деэмульсации. Данный процесс происходит в результате промывки подготовленного продукта горячей водой с температурой 55-60°С в акустическом поле второго смесителя, указанной выше конструкции, и второго устройства ввода и разделения продукта, где происходит послойное разделение на готовый товарный продукт и избыточную воду с незначительным содержанием механических примесей, посредством преобразования кавитационного потока рабочей среды в ламинарный.
Через устройства сбора продукта (где его предварительно нагревают до 60°С) подготовленный продукт подают во второй акустический кавитационный смеситель и второе устройство ввода и разделения продукта для основной его обработки с целью доведения товарного продукта до соответствия требованиям государственного стандарта или технических условий по качеству на него. Данный процесс осуществляют путем гравитационного разделение товарного продукта на два слоя: верхний слой - готовый товарный продукт, который подают на блок хранения и налива товарной продукции, и нижний слой - водная суспензия механических примесей, которую подают на блок очистки избыточной воды.
Стадия очистки избыточной воды от остатков товарного продукта с пневмоакустической обработкой.
Вся избыточная вода с механическими примесями и остатками товарного продукта, полученная в ходе технологического процесса, из устройств подрезки продукта, ввода и разделения продукта, поступает на третий акустический кавитационный смеситель, изготовленный в виде корпусного аппарата с патрубками для подвода технологических потоков рабочей смеси из избыточной воды и воздуха, внутри которого размещен акустический генератор, выполненный из неподвижного полого цилиндра с акустическими генерирующими каналами-кавитаторами. В нем происходит интенсивное перемешивание с целью получения суспензии избыточной воды, остатков товарного продукта, механических примесей с остаточным содержанием товарного продукта и диспергированного в воде воздуха. Полученная смесь механических примесей, товарного продукта, воды и воздуха из третьего акустического смесителя подается в третье устройство ввода и разделения продукта, где происходит гравитационное разделение смеси механических примесей, воды, остатков товарного продукта и воздуха с одновременным процессом флотации. Смесь делится на два слоя: верхний - флотослой (водная эмульсия товарного продукта), который подается в устройство подрезки продукта, для дальнейшего использования в технологическом процессе, и нижний - водная суспензия механических примесей, которая поступает на блок очистки избыточной воды от механических примесей.
Стадия очистки избыточной воды от механических примесей с пневмоакустической обработкой.
После разделения водная суспензия механических примесей, очищенная от остатков товарного продукта, подается на четвертый акустический кавитационный смеситель, изготовленный в виде корпусного аппарата с патрубками для подвода технологических потоков рабочей смеси из воды, механических примесей и воздуха, внутри которого размещен акустический генератор, выполненный из неподвижного полого цилиндра с акустическими генерирующими каналами-кавитаторами. В нем происходит интенсивное перемешивание с целью получения суспензии избыточной воды, механических примесей и диспергированного в воде воздуха. Полученная смесь подается на гидроциклон.
В гидроциклоне происходит отделение механических примесей, и в виде водной суспензии (пульпы) они выводятся в накопительную емкость и автопогрузчиком направляются на площадку хранения твердых отходов, откуда по мере накопления автотранспортом вывозятся на утилизацию. Полученная избыточная вода после отделения в гидроциклоне, в зависимости от результатов анализа, направляется в емкость для последующего использования в технологическом процессе или автотранспортом вывозится на утилизацию.
Температуру всего технологического процесса поддерживают в диапазоне 40-60°С, путем подачи теплоносителя в имеющееся теплообменное оборудование, для прогрева сырья и поддержания рабочей температуры технологического процесса. В качестве теплоносителя в весенне-летний период эксплуатации используют воду, а в осенне-зимний период эксплуатации используют антифриз.
Использование изобретения дает возможность улучшить экологическую обстановку и возвратить в полезный оборот нефтяные продукты путем переработки нефтяных отходов.
Использование установки дает возможность повысить эффективность технологического процесса, удельную производительность технологии по разделению сырья на фазовые составляющие и качество получаемой продукции путем подготовки и обработки сырьевых компонентов в акустических кавитационных смесителях, эффективного разделения сырья на товарную продукцию, подготовленную избыточную воду и механические примеси, качественной очистки воды и механические примеси от нефтепродуктов, основанной на принципе напорной флотации и пневмосепарации с использованием смешения их с воздухом в акустическом кавитационном смесителе.