АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ

Полезная модель относится к оборудованию, применяемому для разделения нефтегазоводяных эмульсий, и может быть использована в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.
Известен аппарат для совместной подготовки нефти и воды (авторское свидетельство СССР №1271537, приоритет от 03.07.1985, МПК B01D 17/02, опубл. 23.11.1986). Известный аппарат включает емкость с устройствами для ввода эмульсии и вывода отделившихся воды и нефти, распределители эмульсии и установленный под ними горизонтальный короб с продольными перегородками внутри него. На торцевых и боковых стенках короба и его перегородках выполнены окна (прорези).
Недостатком известного аппарата является периодическое нарушение режима отстаивания эмульсии газом, скопившимся под крышей короба и прорывающимся через окна (прорези), которое приводит к срыву процесса и ухудшению качества отделившихся нефти и воды.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому при использовании полезной модели техническому результату является аппарат для разделения эмульсий (патент РФ №2045983, приоритет от 19.08.1992, МПК B01D 17/02, опубл. 20.10.1995). Известный аппарат включает емкость, устройства для ввода эмульсии, вывода воды и нефти, распределители, расположенный под ними над устройствами для ввода эмульсии горизонтальный короб с окнами на торцевых и боковых стенках и узел для вывода газа из-под короба. Короб снабжен:
- установленными у торцевых стенок с зазором к ним, не доходящими до верха емкости поперечными перегородками, хотя бы на одной из которых напротив окон на торце короба выполнены окна;
- гибкими трубками, установленными герметично в окнах на торце и перегородке и соединяющими газовые пространства аппарата и короба, подвижной связью, соединяющей один торец короба с поперечной перегородкой;
- механизмами вертикального перемещения, установленными между противоположным торцом короба и перегородкой.
Недостатком известного аппарата является неуправляемый вынос не отстоявшейся эмульсии газом из-под короба в верхнюю зону вывода нефти аппарата. Это повышает содержание воды в подготовленной нефти. Вместе с тем, движение эмульсии по трубам из-под короба в верхнюю часть аппарата нарушает гидростатический режим отстаивания эмульсии под коробом, нефть не накапливается под ним, не отжимает воду и не перетекает через систему прорезей, не попадает в распределители эмульсии, т.е. процесс отстаивания нарушается.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании простого и удобного в эксплуатации аппарата высокой технологической надежности, который можно было бы применять для нефтей с различным газосодержанием, обводненностью и физико-химическими свойствами.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается тем, что в аппарате для разделения эмульсий, включающем горизонтальную емкость с устройствами для ввода эмульсии и вывода отделившихся воды и нефти с газом, распределители, расположенный под ними короб с прорезями, выполненными в боковых стенках и продольных перегородках последнего и узел для вывода газа из-под короба, указанный узел выполнен в виде, по меньшей мере, одного патрубка с установленным на его выходе клапанным устройством, соединяющим верхнее пространство короба с верхней частью емкости.
Кроме того, клапанное устройство выполнено в виде поплавка, имеющего возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения в патрубке за счет изменения плавучести в газовой среде и эмульсии.
Выполнение узла для вывода газа из-под короба в виде, по меньшей мере, одного патрубка с установленным на его выходе клапанным устройством, соединяющим верхнее пространство короба с верхней частью емкости, позволяет обеспечить стабильность гидростатического режима отстаивания эмульсии под коробом, истечение эмульсии с постоянной скоростью через прорези в боковых стенках и продольных перегородках короба и из-под кромок распределителей, гарантирует достижение максимальной производительности аппарата и глубины обезвоживания независимо от количества газа, содержащегося в нефтяной эмульсии.
Совокупность заявленных признаков создает условия применения аппарата для разделения любых нефтяных эмульсий, содержащих свободный и окклюдированный газ.
Предпочтительный вариант исполнения полезной модели описывается далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг.1 изображен общий вид аппарата для обезвоживания нефти;
- на фиг 2 - сечение А-А на фиг.1;
- на фиг 3 - узел Б на фиг 1.
Аппарат для разделения эмульсий содержит горизонтальную емкость 1 с устройствами: 2 - для ввода эмульсии, 3 - для вывода нефти, 4 - для вывода воды. Над устройствами для ввода эмульсии установлен короб 5, образующий камеру для подготовки эмульсии к расслоению и отделению свободной воды. Внутри короба, вдоль его стенок, смонтированы продольные перегородки 6, увеличивающие время пребывания эмульсии. В нижней части перегородок 6 и боковых стенках короба 5 выполнены прорези 7 и 8. Над прорезями в стенках короба установлены распределители 9. У торцевых стенок короба установлены не доходящие до верха емкости поперечные перегородки 10. В верхней части короба у перегородок 10 смонтированы патрубки 11, соединяющие через отверстия в коробе пространство под ним с верхней частью аппарата. На патрубках 11 смонтировано клапанное устройство 12, выполненное следующим образом.
Клапанное устройство состоит из поплавка 13, имеющего возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения в патрубке за счет изменения плавучести в газовой среде и эмульсии, перегородки 14, имеющей форму верхней части поплавка, стержня 16, направляющих 17 и фиксатора 18. В центре перегородки 14 выполнено отверстие 15. Поплавок 13 смонтирован на центральном стержне 16, положение поплавка 13 фиксируется по центральной оси патрубка 11 и клапанного устройства 12 направляющими 17. В верхней части стержня 16 установлен фиксатор 18 в виде плоского диска.
Аппарат для разделения эмульсий работает следующим образом.
Эмульсия через устройство 2 поступает под короб 5 в пространство между продольными перегородками 6. Далее через прорези 7 в перегородках 6 эмульсия поступает под боковые стенки короба 5 и через прорези 8 под распределители 9. Через боковые стенки распределителей 9 эмульсия равномерно распределяется по сечению аппарата, что обеспечивает эффективное разделение ее в отстойном объеме на нефть и воду. Вода в зонах между прорезями 7 и 8 движется вниз аппарата и выводится вместе со свободной водой через устройство 4. Отделившаяся нефть поднимается в верхнюю часть аппарата и выводится через устройство 3.
При поступлении с эмульсией газа, в коробе 5 происходит его выделение. Газ по патрубкам 11 поступает в клапанное устройство 12, в который вмонтирован поплавок 13. Поплавок 13, обладая большим весом, чем газ, опускается на нижнюю направляющую 17, открывая отверстие 15 в перегородке 14. Газ поступает в верхнюю зону аппарата и выводится через устройство 3. При движении эмульсии по патрубку 11 в клапанном устройстве 12 поплавок 13, обладая меньшим весом, чем эмульсия, поднимается к перегородке 14, перекрывая отверстие 15, и предотвращает вынос эмульсии в верхнюю зону аппарата. Клапанное устройство, предотвращая попадание не отстоявшейся эмульсии в верхнюю зону аппарата вывода нефти, обеспечивает повышение глубины обезвоживания нефти. Вместе с тем, клапанное устройство, обеспечивая стабильность гидростатического режима отстаивания эмульсии под коробом 5, истечение эмульсии с постоянной скоростью через окна 7 и 8 и из-под кромок распределителей 9, гарантирует достижение максимальной производительности аппарата и глубины обезвоживания независимо от количества газа, содержащегося в нефтяной эмульсии.
Предложенное техническое решение превращает аппарат в самонастраивающуюся систему, не зависимую от содержания воды и газа в нефтяной эмульсии, повышает технологическую надежность аппарата.
Из описания сущности и примера предлагаемого технического решения видно, что совокупность заявленных признаков, характеризующих это решение, не встречается у выявленных аналога и прототипа. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что данное решение соответствует критерию изобретения "новизна".
Образец предлагаемого аппарата для разделения эмульсий был разработан на основе детальных экспериментальных исследований параметров конструкции и процесса разделения смесей двух несмешивающихся жидкостей (эмульсий) различной плотности и изготовлен на имеющейся производственной базе заявителя.
Таким образом, изготовление предлагаемого технического решения не требует разработки нового оборудования и переоснащения существующих производств, а используемые средства широко применяются в нефтяном машиностроении, что подтверждает возможность практической реализации и достижения технического результата, а также соответствие заявляемого объекта критерию «промышленная применимость».