способ разделения эмульсий

Формула изобретения

Способ разделения эмульсий, включающий ее струйную подачу, удар струи и отбор фаз, отличающийся тем, что струйную подачу эмульсии осуществляют в виде вихревого закрученного потока, в центральной зоне которого центробежными силами создают пониженное давление, равное давлению насыщенного пара низкокипящей жидкости, а в его периферийной зоне давление, обеспечивающее вытеснение низкокипящей жидкости в центральную зону струйного закрученного потока эмульсии, отбирают часть периферийного потока на рециркуляцию в исходную эмульсию, нагревают вихревой поток эмульсии до температуры насыщенного пара путем ударного торможения и выводят нагретые центральный и периферийный потоки после ударного торможения на рециркуляцию в исходную эмульсию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам разделения эмульсий (в частности, высоковязких стойких нефтяных), состоящих преимущественно из углеводородов, воды или водных растворов спиртов (метанола, гликолей). Оно может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, а именно в системах сбора, подготовки и переработки углеводородного сырья.

Известен способ обработки вязких стойких нефтяных эмульсий (А.С. СССР №1761187, МКИ⁵ В 01 D 17/04), включающий подачу деэмульгатора и промывочной жидкости; нагрев эмульсии; ее разделение путем отстаивания на легкую и тяжелую жидкие фазы, а также отделение мехпримесей и солей; рециркуляцию нагретой тяжелой фазы.

Недостатком данного способа являются:

- сложность технологического процесса;

- необходимость применения деэмульгаторов и промывочной жидкости;

- необходимость химической дезактивации после применения деэмульгаторов;

- значительные энергозатраты на нагрев эмульсии, рециркуляцию тяжелой жидкой фазы, на скоростной ввод эмульсии в тяжелую жидкую фазу;

- значительное количество нагнетателей, на отбор и подачу промежуточных эмульсионных слоев, подачу промывочной воды и эмульгаторов.

Вышеперечисленные недостатки аналога частично устранены в способе разделения водонефтяной эмульсии (А.С. СССР №1214135, МКИ⁴ В 01 D 17/04) (прототип), по которому подачу эмульсии производят вместе с реагентом (деэмульгатором) в струйном течении на экран с ударной скоростью, обеспечивающей разрушение глобул эмульсии (деформацию капель воды, разрушение бронирующих оболочек, выделение газа).

Недостатки этого способа:

- вторичное образование мелкодисперсных частиц тяжелой и легкой жидких фаз при струйном ударе исходной смеси об экран; эти частицы попадают в основную (несущую) фазу жидкости, образуя стойкую вторичную эмульсию, которая снижает эффективность разделения;

- наличие промывочной жидкости, деэмульгатора, насосов для подачи реагентов повышают энергозатраты.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности разделения эмульсий и снижения энергетических затрат на их разделение.

Поставленная цель достигается тем, что:

- исходную эмульсию организуют в вихревой (закрученный) поток, в центральной зоне которого центробежными силами создают пониженное давление, равное давлению насыщенного пара низкокипящей жидкости, а в его периферийной зоне создают давление, обеспечивающее вытеснение легкой фазы в центральную зону струйного закрученного потока эмульсии с отбором его части (тяжелой фазы) на многократную рециркуляцию в исходную эмульсию; нагрев вихревого потока эмульсии до температуры насыщенного пара производят ударным торможением, а затем отбирают и разделяют отстаиванием (или центрифугированием, фильтрацией).

При этом, в случае необходимости, после разделения, хотя бы один из разделенных потоков накапливают в дополнительной емкости (разделителе) и частично возвращают в исходную эмульсию.

Заявителю не известны способы разделения эмульсии, в которых бы применялись вышеизложенные приемы.

На чертеже приведена установка для осуществления способа.

Установка состоит из емкости-отстойника (разделителя) 1, насоса 2, организатора закручивания потока 3, ударного устройства 4 и содержит следующие линии:

- I - подачи исходной эмульсии в емкость-отстойник (разделитель) и (или)насос;

- II - отбора эмульсии насосом из емкости-разделителя;

- III - подачи эмульсии под давлением от насоса в организатор потока;

- IV - организации (закручивания) вихревого струйного потока;

- V - отбора части периферийного вихревого потока;

- VI - отбора центрального потока после ударного торможения;

- VII - отбора периферийного потока после ударного торможения на рециркуляцию;

- VIII - отбора выветренного газа;

- IX - отбора легкой фазы после отстоя;

- X - отбора тяжелой фазы после отстоя.

Способ осуществляется следующим образом.

Эмульсию подают по линии I в емкость-отстойник (разделитель) - 1 и(или) в насос 2, затем по линии II отбирают и подают насосом 2 под давлением по линии III в организатор потока 3 на создание (закручивание) вихревого потока IV со скоростью, обеспечивающей внутри (в центре) закрученного потока зону пониженного давления 5, равному давлению низкокипящей жидкости, а на периферии зону повышенного давления 6, обеспечивающего вытеснение низкокипящей жидкости в центральную зону потока. При этом часть тяжелой жидкой фазы (например, водометанольный раствор) из периферийной зоны потока отбирают по линии V в исходную смесь, а вращающийся поток тормозят ударным способом с выделением тепловой энергии; т.о. центробежным полем и ударным торможением закрученного потока производят разрушение стойкой эмульсии: на легкую, с выделением газа выветривания и тяжелую фазы. Заторможенный поток с повышенными температурой и давлением разделяют на два потока:

- центральный (легкая фаза вместе с газом выветривания) направляют по линии VI в емкость-отстойник (разделитель) 1 для нагрева разделяемой исходной смеси (эмульсии);

- периферийный (тяжелая фаза) по линии VII вновь направляют на прием насоса 2.

Многократной рециркуляцией смеси по линиям II и VII через организатор потока 3 исходную смесь в емкости-отстойнике (разделителе) 1 нагревают, усиливая процесс разделения, а разделенные несмешивающиеся жидкости выводят:

- тяжелую жидкую фазу по линии X;

- легкую жидкую фазу по линии IX;

- газ выветривания по линии VIII.

Повышением и снижением давления и температуры потока эмульсии при его рециркуляции обеспечивают выделение солей.

Пример осуществления

Эмульсию из смеси, углеводородов и водного раствора метанола, с температурой минус 3-40°С под давлением 4-6 атмосферы подают в емкость-отстойник (разделитель) 1 на прием насоса 2. Насосом 2 смесь под давлением 8-10 атмосфер направляют в организатор потока 3 на создание скоростного вихревого потока IV, при движении которого образуют внутри него пониженное давление, а на периферии - повышенное, закрутку потока осуществляют со скоростью, обеспечивающей разрушение эмульсии и вытеснение газа и легкой жидкой фазы (углеводородов) в центральную осевую зону 5 струйного закрученного потока эмульсии, затем отбирают часть тяжелой жидкой фазы с периферийной зоны 6 струйного закрученного потока. После этого осуществляют торможение потока с его частичной рециркуляцией, чем нагревают смесь до температуры 65°С. Предварительно разделенные легкие и тяжелые жидкие фазы, при необходимости, направляют на окончательное разделение отстаиванием (фильтрацией или другим способом), после чего разделенные потоки отбирают: жидкую тяжелую фазу (например, водометанольный раствор) по линии X; жидкую легкую фазу (углеводороды) по линии IX; газ по линии VIII.

Периодическим изменением давления и температуры потоков при их рециркуляции производят изменение рН водного раствора и выделяют соли и тяжелые механические примеси отстаиванием в разделителе.

Предлагаемый способ обеспечивает:

- совмещение процессов центробежного разделения эмульсии с ее нагревом рециркуляцией и торможением струи высоконапорной жидкости ударным способом;

- совмещение процесса центробежного разделения эмульсии с процессом обессоливания при многократном изменении давления разделяемой смеси и температуры;

- разрушение стойких эмульсий при одновременном воздействии на нее температуры, центробежного поля, струйного удара без применения деэмульгаторов;

- изменение концентрации разделяемой смеси возвратом в нее одной из разделенных фаз;

- отбор тяжелой жидкой фазы с периферии закрученного жидкостного потока, исключая или уменьшая повторное образование мелкодисперсных частиц тяжелой и легкой фаз при струйном ударе разделяемой смеси.