RU2038114C1

RU2038114C1 - Apparatus for dehydration of oil products

Info

Publication number: RU2038114C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Семенович Генкин; эдуард Феликсович Каминский; Виктор Сергеевич Петухов; Зураб Тариелович Тениешвили; Семен Шикович Гершуни; Гарри Завенович Мирзабекян; Александр Владимирович Семенов; Фридель Меерович Хуторянский
Original assignee: Валентин Семенович Генкин; эдуард Феликсович Каминский; Виктор Сергеевич Петухов; Зураб Тариелович Тениешвили; Семен Шикович Гершуни; Гарри Завенович Мирзабекян; Александр Владимирович Семенов; Фридель Меерович Хуторянский
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: oil industry. SUBSTANCE: apparatus has two assemblies of electrodes. One of the assemblies has perforated electrodes and the other has solid electrodes. The perforated electrodes are of the same polarity and made up as rings coated by a dielectric material. All solid electrodes are provided with toroidal shields arranged over their periphery. Sizes of the apparatus are defined by relationships presented in the invention description. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение касается применения сильных электрических полей в технологических процессах и может быть использовано для глубокого обезвоживания светлых нефтепродуктов. The invention relates to the use of strong electric fields in technological processes and can be used for deep dehydration of light oil products.

Наиболее близким к предлагаемому аппарату является устройство для разрушения нефтяной эмульсии, включающее вертикальный корпус, перфорированные электроды чередующейся полярности и центральный высокопотенциальный ввод, при этом электроды одной полярности размещены на заземленном корпусе, а противоположной полярности на центральном вводе. Closest to the proposed apparatus is a device for breaking the oil emulsion, including a vertical housing, perforated electrodes of alternating polarity and a central high potential input, while electrodes of the same polarity are placed on a grounded housing, and the opposite polarity on the central input.

Однако это устройство имеет недостаточно глубокую степень обезвоживания нефтепродуктов и низкую производительность. However, this device does not have a sufficiently deep degree of dehydration of petroleum products and low productivity.

Целью изобретения является повышение глубины обезвоживания и удельной производительности. The aim of the invention is to increase the depth of dehydration and specific productivity.

Для этого в аппарате, включающем корпус, перфорированные металлические электроды и центральный высокопотенциальный ввод, перфорированные электроды установлены в верхней части аппарата, при этом электроды одной полярности выполнены в виде колец с диэлектрическим покрытием, причем на верхней стороне электродов диэлектрическое покрытие выполнено с возможностью контактирования с центральным вводом, отношение диаметра отверстий перфорации к шагу перфорации выбрано в пределах 0,15-0,4, толщина диэлектрического покрытия выбрана из соотношения
h/S (0,7 1,3)(d/H)², где h толщина диэлектрического покрытия, м;
S расстояние между электродами противоположной полярности, м;
d диаметр отверстий перфорации, м;
Н шаг перфорации, м, а отношение диаметра ввода к диаметру корпуса выбрано в пределах 0,1-0,3, при этом аппарат снабжен дополнительными сплошными металлическими электродами чередующейся полярности, которые размещены в нижней части аппарата, электроды одной полярности размещены на корпусе, а противоположной полярности на центральном вводе, все электроды снабжены тороидальными экранами, размещенными по их периферии, а расстояние между электродами противоположной полярности выбрано увеличивающимся по ходу потока от величины, равной расстоянию между перфорированными электродами противоположной полярности, до величины, равной половине диаметра корпуса, а расстояние между электродами одной полярности и центральным вводом и между электродом противоположной полярности и корпусом выбраны из следующих соотношений:
с₁ (1,2 1,5)b, c₂ (1,0 1,2)b, где с₁ расстояние между электродом одной полярности и вводом, м;
с₂ расстояние между электродом противоположной полярности и корпусом, м;
b расстояние между соответствующими электродами противоположной полярности, м, диаметр тороидального экрана выбран из соотношения
D_э (0,1 0,3)b.To do this, in the apparatus, including the housing, perforated metal electrodes and a central high potential input, perforated electrodes are installed in the upper part of the apparatus, while the electrodes of the same polarity are made in the form of rings with a dielectric coating, and on the upper side of the electrodes the dielectric coating is made with the possibility of contacting with the central input, the ratio of the diameter of the perforation holes to the perforation pitch is selected in the range of 0.15-0.4, the thickness of the dielectric coating is selected from the ratio Ia
h / S (0.7 1.3) (d / H) ² , where h is the thickness of the dielectric coating, m;
S distance between electrodes of opposite polarity, m;
d diameter of perforation holes, m;
H is the perforation step, m, and the ratio of the input diameter to the diameter of the casing is selected in the range 0.1-0.3, while the apparatus is equipped with additional continuous metal electrodes of alternating polarity, which are located at the bottom of the apparatus, electrodes of the same polarity are placed on the casing, and of opposite polarity at the central input, all electrodes are equipped with toroidal shields placed at their periphery, and the distance between electrodes of opposite polarity is selected to increase along the flow from a value equal to the distance NIJ between perforated electrodes of opposite polarity, to a value equal to half the diameter of the housing, and the distance between the electrodes of one polarity and the central input electrode and between the housing and the opposite polarity are selected from the following relations:
c ₁ (1.2 1.5) b, c ₂ (1.0 1.2) b, where c _{1 is the} distance between the electrode of the same polarity and the input, m;
with _{2 the} distance between the electrode of opposite polarity and the housing, m;
b the distance between the corresponding electrodes of opposite polarity, m, the diameter of the toroidal screen is selected from the ratio
D _e (0.1 0.3) b.

Аппараты для очистки нефти и ее продуктов, в которых была бы использована система электродов: перфорированных и сплошных чередующейся полярности в сочетании с диэлектрическим покрытием перфорированных электродов одной полярности и определенными соотношениями геометрических размеров устройства, что позволяло бы достичь предлагаемый положительный эффект, не известен. Исходя из этого можно сделать заключение, что предложенный аппарат соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия". Devices for refining oil and its products, in which a system of electrodes would be used: perforated and solid alternating polarity in combination with a dielectric coating of perforated electrodes of the same polarity and certain ratios of the device’s geometric dimensions, which would allow us to achieve the proposed positive effect, is not known. Based on this, we can conclude that the proposed apparatus meets the criteria of the invention of "novelty" and "significant differences".

На чертеже изображен аппарат для обезвоживания светлых нефтепродуктов. The drawing shows an apparatus for dehydration of light petroleum products.

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, патрубки 2 и 3 для ввода и вывода нефтепродуктов, соответственно перфорированные электроды чередующейся полярности, размещенные в верхней части аппарата со стороны входного патрубка: электроды 4 одной полярности, размещенные на корпусе, диэлектрическое покрытие 5, отверстия 6 перфорации, электроды 7 противоположной полярности, размещенные на центральном вводе 8 и сплошные электроды 9 и 10, размещенные соответственно на корпусе и вводе и снабженные тороидальными экранами 11. The apparatus contains a cylindrical housing 1, nozzles 2 and 3 for input and output of oil products, respectively, perforated electrodes of alternating polarity located in the upper part of the apparatus from the inlet side: electrodes 4 of the same polarity placed on the housing, dielectric coating 5, perforation holes 6, electrodes 7 of opposite polarity, located on the central input 8 and solid electrodes 9 and 10, respectively placed on the housing and input and equipped with toroidal shields 11.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Нефтепродукты поступают сначала в первую зону, где обрабатываются в отверстиях перфорированных электродов очень сильным электрическим полем с напряженностью около 50 кВ/см. Усиление напряженности поля в отверстиях достигается благодаря использованию диэлектрического покрытия электродов, что вызывает фокусировку силовых линий поля в отверстиях. Для того, чтобы весь поток нефтепродуктов направлялся в отверстия электродов, выполненных в виде колец, диэлектрическое покрытие контактирует с центральным вводом. Petroleum products first enter the first zone, where they are processed in the holes of the perforated electrodes by a very strong electric field with an intensity of about 50 kV / cm. The increase in field strength in the holes is achieved through the use of a dielectric coating of the electrodes, which causes the focusing of the field lines in the holes. In order for the entire flow of oil products to be directed into the holes of the electrodes made in the form of rings, the dielectric coating is in contact with the central input.

Поле, создаваемое в отверстиях, обеспечивает снижение прочности бронирующих оболочек на каплях воды и за счет диполь-дипольного взаимодействия позволяет укрупнить самые мелкие капли до размеров 10-20 мкм. The field created in the holes provides a decrease in the strength of the armor shells on water droplets and, due to the dipole-dipole interaction, makes it possible to enlarge the smallest drops to sizes of 10-20 microns.

Далее нефтепродукты поступают во вторую зону аппарата, где обеспечивается постепенное уменьшение напряженности поля при минимальной степени его неоднородности за счет использования сплошных электродов чередующейся полярности, расстояние между которыми увеличивается по ходу потока. В этой зоне происходит постоянное укрупнение капель до размеров, при которых они быстро охлаждаются. Further, the oil products enter the second zone of the apparatus, where a gradual decrease in the field strength is ensured with a minimum degree of heterogeneity due to the use of continuous electrodes of alternating polarity, the distance between which increases along the flow. In this zone, droplets are constantly enlarged to the sizes at which they cool rapidly.

Многочисленные эксперименты, проведенные с различными светлыми нефтепродуктами, показывают, что наиболее высокая глубина обезвоживания и повышенная удельная производительность достигается только при предложенных соотношениях геометрических размеров. Вне диапазона цель изобретения не достигается. Так, при отношениях d/H > 0,4 и h/S > 1,3(d/H)² напряженность электрического поля в отверстиях недостаточна для обработки продукта вследствие того, что большая часть напряжения приложена к диэлектрику и поле между электродом и поверхностью диэлектрического покрытия ослабевает, а при
d/H < 0,15 и h/S < 0,7(d/H)² уменьшается время обработки продукта, в результате чего капли воды не успевают укрупняться. При отношениях диаметра ввода к диаметру корпуса меньше 0,1 и D_э/b < 0,1 усиливается неравномерность электрического поля, вследствие чего происходит дробление капель, при отношении диаметров ввода и корпуса более 0,3 и D_э/b > 0,3 неэффективно используется объем аппарата. При с₁/b < 1,2 и c₂/b < 1,0 имеет место усиление поля в промежутках с₁ и с₂, что приводит к дроблению капель, а при с₁/b > 1,5 и c₂/b > 1,2 поле ослабляется, что снижает эффективность обработки.Numerous experiments conducted with various light oil products show that the highest dewatering depth and increased specific productivity is achieved only with the proposed ratios of geometric dimensions. Out of the scope, the object of the invention is not achieved. So, for ratios d / H> 0.4 and h / S> 1.3 (d / H) ² , the electric field strength in the holes is insufficient for processing the product due to the fact that most of the voltage is applied to the dielectric and the field between the electrode and the surface the dielectric coating weakens, and when
d / H <0.15 and h / S <0.7 (d / H) ² the processing time of the product is reduced, as a result of which the water droplets do not have time to grow larger. When the ratio of the diameter of the input to the diameter of the housing is less than 0.1 and D _e / b <0.1, the electric field unevenness increases, as a result of which the droplets are crushed, with the ratio of the diameters of the input and the case more than 0.3 and D _e / b> 0.3 inefficiently used unit volume. At c ₁ / b <1.2 and c ₂ / b <1.0, field intensification takes place between ₁ and c ₂ , which leads to droplet fragmentation, and at c ₁ / b> 1.5 and c ₂ / b> 1.2 the field is weakened, which reduces the processing efficiency.

П р и м е р. Осуществлялась обработка эмульсии воды в дизельном топливе в предлагаемом и серийно выпускаемом аппаратах. Дизельное топливо, прошедшее обработку в предлагаемом аппарате, прочищалось до абсолютно прозрачного состояния, что соответствует уровню содержания растворенной влаги. Подобного результата не удалось достигнуть при использовании серийно выпускаемого аппарата. PRI me R. The emulsion of water in diesel fuel was processed in the proposed and commercially available devices. The diesel fuel that has undergone processing in the proposed apparatus was cleaned to a completely transparent state, which corresponds to the level of dissolved moisture. A similar result could not be achieved using a commercially available device.

Таким образом, использование предложенного аппарата позволяет достичь глубокой степени обезвоживания нефтепродуктов и увеличить производительность за счет сокращения времени обработки, так как в данном аппарате весь нефтепродукт обрабатывается в электрическом поле. Thus, the use of the proposed apparatus allows to achieve a deep degree of dehydration of petroleum products and increase productivity by reducing processing time, since in this apparatus the entire petroleum product is processed in an electric field.

Claims

DEVICE FOR DEWATING LIGHT OIL PRODUCTS, including a vertical grounded case, a central high-potential input, perforated metal electrodes of alternating polarity, while electrodes of the same polarity are placed on the housing, and of opposite polarity on the central input, oil supply and output pipes located respectively in the upper and lower parts of the apparatus, characterized in that the perforated metal electrodes are placed in the upper part of the apparatus, the electrodes placed a housing, made in the form of rings with a dielectric coating, the coating on the upper side electrodes adapted to contact with the central input, the ratio of the diameter of the perforations to the perforation step is selected in the range 1 (0.4 0.15), the thickness of the dielectric coating is selected from the relation
h / s (0.7 1.3) (d / H) ²
where h is the thickness of the dielectric coating, m;
s distance between electrodes of opposite polarity, m;
d diameter of perforation holes, m;
H perforation step, m
the ratio of the input diameter to the diameter of the housing is selected within 1 (0.1 - 0.3), while the apparatus is equipped with additional continuous metal electrodes of alternating polarity located at the bottom of the apparatus, solid electrodes of the same polarity are placed on the housing, and the opposite
at the central input, all electrodes are equipped with toroidal shields placed around their periphery, the distance between electrodes of opposite polarity is selected to increase along the flow from a value equal to the distance between perforated electrodes of opposite polarity, to a value equal to half the diameter of the casing, and the distance between the electrode of the same polarity and the central input and between the electrode of opposite polarity and the housing are selected from the relations
C ₁ (1.2 1.5) in
C ₂ (1.0 1.2) in
where C _{1 the} distance between the electrode of the same polarity and the input, m;
C _{2 the} distance between the electrode of opposite polarity and the housing, m;
in the distance between the corresponding continuous electrodes of opposite polarity, m,
moreover, the diameter D _{e of the} toroidal screen is selected from the ratio
D _e (0.1 0.3) c.