ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Устройство работает следующим образом (рис. 1, 2, 3).

Исходная НСВ, содержащая плавающую и эмульгированную нефть и механические примеси, по трубопроводу 1 под напором подается через напорное трубчатое распределительное кольцо 2 в гидроциклоны 3 (например, шесть гидроциклонов, но как минимум два гидроциклона). В гидроциклонах 3 осуществляется гидродинамическая обработка НСВ в поле центробежных массовых, а также поверхностных сил, в результате чего разрушаются бронирующие оболочки на частицах (каплях, глобулах) нефти и агрегаты из механических примесей, происходит укрупнение капель нефти, увеличивается монодисперсность внутренней нефтяной фазы НСВ, а также происходит разделение НСВ на два потока эмульсий, отличающихся по фазово-дисперсным характеристикам. Поток из верхних сливов 5 гидроциклонов 3 поступает в цилиндрические камеры 7, а поток из нижних сливов 6 - в цилиндрические камеры 8. Потоки эмульсии поступают в цилиндрические камеры 7 и 8 в виде закрученных струй, при этом увеличивается время гидродинамической обработки эмульсии (НСВ) в закрученном поле массовых сил, энергия которых используется для наиболее полной реализации всех стадий механизма разрушения нефтяной эмульсии (деформация и разрушение бронирующих оболочек на глобулах нефти; сближение, столкновение капель; слияние и укрупнение (коалесценция) капель; концентрация, осаждение капель; выделение дисперсной фазы в виде сплошной фазы - расслоение, разделение эмульсии на нефть и воду) и, как следствие, повышается эффективность очистки НСВ. Далее из цилиндрических камер верхних сливов 5 поток эмульсии (НСВ) поступает в трубчатые дырчатые коллекторы 9, из отверстий которых в виде равномерно распределенного потока струй эмульсии подается в слой нефти 15 (слой высококонцентрированной по нефти эмульсии) отстойника 12. Струи эмульсии, вытекающие из отверстий 11 дырчатых коллекторов 9, создают в области границы фаз 14 «нефть (15) - вода (16)» зону турбулентного перемешивания, где происходит интенсивное перемешивание потока струй НСВ с содержимым высококонцентрированного по нефти слоя эмульсии (нефти) 18, интенсивная и эффективная коалесценция капель нефти, переход укрупнившихся капель нефти в слой уловленной нефти 18, эффективная контактная очистка НСВ от нефти, расслоение исходной НСВ на нефть и воду.

Поток эмульсии (НСВ) из цилиндрических камер 8 нижних сливов 6 поступает в трубчатые дырчатые коллекторы 10, из отверстий 11 которых в виде равномерно распределенного потока струй эмульсии подается в слой нефти 18 (слой высококонцентрированной по нефти эмульсии) отстойника 13, струи эмульсии, вытекающие из отверстий 11 дырчатого коллектора 9, создают в области границ фаз 17 «нефть (18) - воды (19)» зону турбулентного перемешивания, где происходит интенсивное перемешивание потока струй НСВ с содержимым слоя нефти 18, интенсивная и эффективная коалесценция капель нефти, переход укрупнившихся капель нефти в слой уловленной нефти 18, эффективная контактная очистка НСВ от нефти, расслоение исходной НСВ на нефть и воду.

При этом высокий эффект очистки НСВ от нефти достигается тем, что при поступлении потоков эмульсии в виде закрученных струй в цилиндрические камеры 7 и 8, снабженные дырчатыми распределительными коллекторами 9 и 10, увеличивается время гидродинамической обработки эмульсии в закрученном поле массовых сил, а также поверхностных сил, энергия которых используется для наиболее полной реализации всех стадий механизма разрушения нефтяной эмульсии. Кроме того, подача предварительно гидродинамически обработанной НСВ в гидроциклонах 3 и цилиндрических камерах 7 и 8 непосредственно в распределительные коллекторы 9 и 10 дает возможность максимально исключить прохождение эмульсий через различные штуцирующие устройства 7 и местные сопротивления, в которых, как известно, скорость потока и турбулентность возрастают на 1-2 порядка, что может привести к уменьшению диаметров глобул нефти в десятки и сотни раз и увеличению полидисперсности эмульсии, что в свою очередь приводит к уменьшению эффективной коалесценции, следовательно, эффекта очистки НСВ.

В полости гидроциклонов 3, цилиндрических камер 7 и 8 и на их сливах образуются полидисперсные потоки эмульсий (НСВ), отличающиеся внутренними фазово-дисперсными характеристиками, а именно. полидисперсность эмульсии верхнего слива всегда больше (2-3 и более раз) полидисперсности эмульсии нижнего слива. Смешение таких потоков и одновременный совместный ввод их в отстойник определяют существование в общем потоке целого спектра разных диаметров капель нефти, что ухудшает условия коалесценции. Это обстоятельство снижает эффективность очистки НСВ.

Поэтому раздельный ввод эмульсии верхнего и нижнего сливов в отдельно стоящие отстойники способствует повышению эффекта очистки НСВ.

В формировании прочных бронирующих оболочек большую роль играют тонкодиспергированные и коллоидные вещества, содержащиеся в НСВ. Разрушение в гидроциклоне бронирующих оболочек частиц нефти и агрегативных частиц механических примесей, их перераспределение в потоке аппарата в существующей схеме гидроциклон - камеры-распределители отстойника несколько ускоряет восстановление и упрочнение бронирующих оболочек на каплях нефти, что снижает эффективность процесса коалесценции, а следовательно, очистки НСВ.

В предлагаемом устройстве для очистки НСВ время существования НСВ, обработанной в гидроциклонах 3 и закрученном потоке цилиндрических камер 7 и 8, практически равно нулю, поскольку обработанная НСВ вводится в зону очистки на границе раздела фаз 14 и 17 отстойников 12 и 13 мгновенно через распределители 9 и 10, являющиеся продолжением цилиндрических камер 7 и 8 соответственно.

При этом упрочнение и проявление упругих свойств брони, их влияние на процесс коалесценции капель нефти практически отсутствуют, что способствует повышению эффекта очистки НСВ.

В предлагаемом устройстве уловленная нефть по мере накопления отводится через нефтесборники 42 и патрубки 42'.

Для удаления накопленного осадка со дна рабочих секций 32 и 33 отстойников 12 и 13 в напорные коллекторы 21 и 24 по трубопроводам 43 подается под напором вода, которая, вытекая из сопел 22 и 25, смывает осадок к сборным дырчатым коллекторам 20 и 23, далее смытый осадок по трубопроводам 45 отводится в осадкоуплотнитель.

Для удаления осадка со дна буферной секции 34 и 35 отстойников 12 и 13 в напорные коллекторы 47 по трубопроводам 44 подается под напором вода, которая. вытекая из сопел 38, смывает осадок к сборным дырчатым коллекторам 36, далее смытый осадок по трубопроводам 46 отводится в осадкоуплотнитель.

Мелкодисперсные частицы нефти, вынесенные потоком воды из рабочих секций 32 и 33 отстойников 12 и 13, укрупняются в слоях загрузок гидродинамических коалесцирующих насадок 26 и 27 соответственно и всплывают в буферных секциях 34 и 35, накапливаются в верхних частях этих секций, а далее удаляются через нефтесборники 42 и патрубки 42'.

Очищенная вода удаляется из буферных секций 34 и 35 через коллекторы 39, отбойники 41 и патрубки 40.