RU2448150C2 - Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it - Google Patents

Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it Download PDF

Info

Publication number
RU2448150C2
RU2448150C2 RU2010127895/04A RU2010127895A RU2448150C2 RU 2448150 C2 RU2448150 C2 RU 2448150C2 RU 2010127895/04 A RU2010127895/04 A RU 2010127895/04A RU 2010127895 A RU2010127895 A RU 2010127895A RU 2448150 C2 RU2448150 C2 RU 2448150C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
vortex
separation
hydrocarbon
guides
Prior art date
Application number
RU2010127895/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010127895A (en
Inventor
Николай Константинович Криони (RU)
Николай Константинович Криони
Валерий Владимирович Атрощенко (RU)
Валерий Владимирович Атрощенко
Ришат Гаязович Нигматуллин (RU)
Ришат Гаязович Нигматуллин
Ахмет Вахитович Бакиев (RU)
Ахмет Вахитович Бакиев
Денис Александрович Шмельков (RU)
Денис Александрович Шмельков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2010127895/04A priority Critical patent/RU2448150C2/en
Publication of RU2010127895A publication Critical patent/RU2010127895A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2448150C2 publication Critical patent/RU2448150C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: vortex heat exchange unit includes housing, spring vortex tubes with guides and combines vortex device with additional evaporation surface. And housing is made in the form of a jacket. Additional evaporation surface represents finning of spring vortex tubes, which is made in the form of thread. Essence of oil and oil product dehydration method consists in oil heating to water boiling temperature, extraction of free and fixed water in the form of vapour and its further removal. Oil or oil products are heated to temperature of 100-250°C and supplied to vortex heat exchange unit at high speeds and pressure of 0.6-1 MPa. Thus, it is warmed-up by transmitting some part of heat from oil or oil products to jacket, and at the same time, oil or oil products are additionally heated to the required temperature providing water evaporation process owing to friction forces and flow swirling in spring vortex tubes. Essence of separation method of hydrocarbon-containing mixtures consists in their heating to boiling temperature of low-boiling component. At that, separation of low-boiling components is performed in cavity of vortex tubes. Separation of low-boiling components is performed also when swirled fluid flow leaves nozzles and flows via finned surface of spring vortex tubes and heated walls of the jacket.
EFFECT: increasing efficiency of oil and oil product dehydration processes, as well as separation of hydrocarbon-containing mixture and compounds owing to changing the configuration and arrangement of vortex tube, reduction of metal consumption and complexity of its production, as well as reduction of power consumption owing to using the product itself during heating of vortex heat exchange unit, and by preventing mixing and carryover with axial flow of liquid phase.
6 cl, 6 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к способам для подготовки нефти к переработке и может быть использовано на нефтяных промыслах как устройство для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, а также в химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, где требуется разделение углеводородсодержащих смесей.The invention relates to methods for preparing oil for processing and can be used in oil fields as a device for dehydration of oil and oil products, as well as in the chemical, oil producing and oil refining industries, where separation of hydrocarbon mixtures is required.

Известен гидроциклон (RU, патент №2097142, МПК В04С 5/12, опубл. 27.11.1997), содержащий корпус, наконечник сливного патрубка с отражающей поверхностью, образующая которой представляет собой ломаную линию с возрастающим углом наклона к оси вращения потока.Known hydrocyclone (RU, patent No. 2097142, IPC B04C 5/12, publ. 11/27/1997) containing a housing, a tip of the drain pipe with a reflective surface, the generatrix of which is a broken line with an increasing angle of inclination to the axis of rotation of the stream.

Основным недостатком гидроциклонов описанной конструкции является недостаточно высокая разделительная способность.The main disadvantage of hydrocyclones of the described design is not a high separation capacity.

Известно устройство для разделения нефтегазовой смеси (RU, патент №2042435, МПК В04С 3/06, опубл. 27.08.1995), в котором сепарирующие элементы снабжены цилиндрическими секциями с радиальными отводами и последовательно установлены соосно с общей выхлопной трубой. Тангенциальные входные патрубки выполнены в виде спирали и установлены с разностью углов наклона между собой в пределах 25-30°. Выхлопная труба на ступенях разделения выполнена перфорированной с тангенциально направленными отверстиями.A device for the separation of oil and gas mixtures (RU, patent No. 2042435, IPC B04C 3/06, publ. 08/27/1995), in which the separating elements are equipped with cylindrical sections with radial outlets and sequentially mounted coaxially with the common exhaust pipe. The tangential inlet nozzles are made in the form of a spiral and are installed with a difference in the angle of inclination between each other within 25-30 °. The exhaust pipe on the separation steps is perforated with tangentially directed holes.

Недостатком данного устройства является то, что процесс реализуется многоступенчато, то есть с большими затратами времени.The disadvantage of this device is that the process is implemented in stages, that is, with a large investment of time.

Известен способ обезвоживания тяжелой нефти (RU, патент №2111231, МПК С10G 33/04, опубл. 20.05.1998), заключающийся в смешении ее с утяжелителем - концентрированным раствором соли с плотностью больше плотности нефти и реагентом-деэмульгатором, нагреве и отстое, а также в том, что смешение осуществляют в турбулентном режиме при числе Рейнольдса 180000-300000 и затем полученную передиспергированную водонефтяную эмульсию перемешивают с широкой фракцией легкого нефтепродукта с последующим укрупнением капель воды в ламинарном режиме при числе Рейнольдса 500-2000.A known method of dehydration of heavy oil (RU, patent No. 2111231, IPC C10G 33/04, publ. 05/20/1998), which consists in mixing it with a weighting agent - a concentrated salt solution with a density greater than the density of the oil and reagent demulsifier, heating and sediment, and also in that the mixing is carried out in a turbulent mode at a Reynolds number of 180,000-300,000 and then the resulting dispersed water-oil emulsion is mixed with a wide fraction of light oil product, followed by the enlargement of water droplets in a laminar mode at a Reynolds number of 500-2000.

Недостатком известного способа является использование химических реагентов и утяжелителей, так как они являются вредными примесями при последующем использовании или утилизации отделившейся от нефти воды, а также возникает сложность в подборе точного состава реагентов.The disadvantage of this method is the use of chemical reagents and weighting agents, since they are harmful impurities during subsequent use or disposal of water separated from oil, and there is also difficulty in selecting the exact composition of the reagents.

Известен способ обезвоживания нефти путем обработки ее реагентом-деэмульгатором при нагревании и отстое с разрушением образующегося на границе "нефть-вода" промежуточного слоя с периодической обработкой его реагентом, в качестве которого используют отход производства вторбутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза (RU, патент №2124041, МПК C10G 33/04, опубл. 27.12.1998).A known method of dehydration of oil by treating it with a demulsifier reagent when heated and sludge with the destruction of the intermediate layer formed at the oil-water interface with periodic treatment of it with a reagent, which uses waste from the production of sec-butyl alcohol in the process of butylene hydration in the presence of sulfuric acid from the hydrolysis stage (RU, patent No. 2144041, IPC C10G 33/04, publ. 12/27/1998).

Недостатком известного способа является малая эффективность процесса и большие затраты времени на его реализацию, так как необходимо следить за образованием промежуточного слоя и периодически обрабатывать его реагентом.The disadvantage of this method is the low efficiency of the process and the large investment of time for its implementation, since it is necessary to monitor the formation of the intermediate layer and periodically process it with a reagent.

Известен способ обезвоживания нефти и нефтепродуктов, включающий отделение дисперсной водной фазы от углеводородной среды с использованием гидрофобного фильтрующего материала на первой и последней стадиях и укрупнение мелкоэмульгированных водных капель на промежуточной стадии с использованием коалесцирующего материала (RU, патент №2120323, МПК B01D 17/00, C10G 33/06, опубл. 20.10.1998).A known method of dehydration of oil and oil products, including the separation of the dispersed aqueous phase from the hydrocarbon medium using a hydrophobic filter material in the first and last stages and the enlargement of finely emulsified water droplets in the intermediate stage using coalescing material (RU Patent No. 2120323, IPC B01D 17/00, C10G 33/06, publ. 20.10.1998).

Недостатком известного способа является быстрое засорение фильтров за счет застаивания мелких частиц в порах фильтрующего материала, а вследствие этого снижение качества реализуемого процесса.The disadvantage of this method is the fast clogging of the filters due to stagnation of small particles in the pores of the filter material, and as a result, a decrease in the quality of the process being implemented.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является вихревой вертикальный кожухотрубный теплообменник (RU, патент №2200050, МПК 7 В01D 3/00, F25В 9/02, бюл. №7, 10.03.2003), содержащий корпус с размещенной в нем вихревой трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной энергоразделителем.The closest in technical essence to the claimed invention is a vertical vortex shell-and-tube heat exchanger (RU, patent No. 2200050, IPC 7 В01D 3/00, F25В 9/02, bull. No. 7, 03/10/2003) containing a housing with a vortex tube fixed in a tube plate and equipped with an energy separator.

Недостатком данного устройства является малая используемая полезная площадь аппарата из-за направленности потока вниз, а также сложность изготовления вихревой трубы, применяемой в устройстве.The disadvantage of this device is the small usable useful area of the apparatus due to the directivity of the flow down, as well as the complexity of manufacturing the vortex tube used in the device.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ обезвоживания нефти и нефтепродуктов, заключающийся в нагреве их до температуры подкипания воды, выделении свободной и связанной воды в виде пара и последующим ее удалении (RU, патент №2233310, МПК 7 C10G 33/00, опубл. 27.07.2004).The closest in technical essence to the claimed invention is a method of dehydration of oil and oil products, which consists in heating them to the boiling point of water, the allocation of free and bound water in the form of steam and its subsequent removal (RU, patent No. 2233310, IPC 7 C10G 33/00, publ. 07.27.2004).

Недостатком данного способа является то, что, проводя отгонку под вакуумом, удается снизить температуру обработки, однако из-за высокой вязкости испарить воду полностью из сплошной массы обрабатываемой жидкости не удается.The disadvantage of this method is that, by distillation under vacuum, it is possible to lower the processing temperature, however, due to the high viscosity, it is not possible to evaporate water completely from the continuous mass of the processed liquid.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ разделения углеводородсодержащих смесей и соединений (RU, патент №2200050, МПК 7 В01D 3/00, F25В 9/02, бюл. №7, 10.03.2003), заключающийся в нагревании их до температуры кипения низкокипящего компонента, при этом отделение низкокипящих компонентов осуществляют в полости вихревой трубы.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for the separation of hydrocarbon mixtures and compounds (RU, patent No. 2200050, IPC 7 В01D 3/00, F25В 9/02, bull. No. 7, 03/10/2003), which consists in heating them to a temperature boiling low-boiling component, while the separation of low-boiling components is carried out in the cavity of the vortex tube.

Недостатком данного способа является низкая эффективность работы из-за смешения и уноса осевым потоком жидкой фазы.The disadvantage of this method is the low efficiency due to mixing and entrainment of the axial flow of the liquid phase.

Технический результат достигается за счет изменения конфигурации и устройства вихревой трубы, уменьшения металлоемкости и сложности ее изготовления, а также снижения энергозатрат за счет использования самого продукта в нагреве вихревого теплообменного аппарата и посредством предотвращения смешения и уноса осевым потоком жидкой фазы.The technical result is achieved by changing the configuration and arrangement of the vortex tube, reducing the metal consumption and complexity of its manufacture, as well as reducing energy consumption by using the product itself in heating the vortex heat exchanger and by preventing mixing and entrainment of the liquid phase by axial flow.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности процессов обезвоживания нефти и нефтепродуктов, а также разделения углеводородсодержащих смесей и соединений.The objective of the invention is to increase the efficiency of the processes of dehydration of oil and oil products, as well as the separation of hydrocarbon mixtures and compounds.

Поставленная задача решается тем, что в вихревом теплообменном аппарате для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, включающем корпус и вихревое устройство, согласно изобретению корпус выполнен в виде рубашки, нижняя часть которой имеет штуцер для вывода из нее продукта и направления по трубам в пружинные вихревые трубки, имеет также штуцер для вывода обезвоженного продукта или продукта с отделенным при кипении компонентом, вихревое устройство содержит пружинные вихревые трубки, имеющие сопла, направляющие, которые имеют ступенчатое строение, трубки имеют также оребрение для дополнительной поверхности испарения.The problem is solved in that in a vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds, including a housing and a vortex device, according to the invention, the housing is made in the form of a shirt, the lower part of which has a fitting for outputting the product from it and directing it through the pipes into spring vortex tubes, also has a fitting for outputting the dehydrated product or the product with the component separated during boiling, the vortex device contains spring vortex tubes having nozzles, guides that have t step structure, the tubes also have ribbing for an additional evaporation surface.

Кроме того, вихревой теплообменный аппарат для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, согласно изобретению, может иметь дополнительную поверхность испарения, которая представляет собой оребрение пружинных вихревых трубок, выполненное в виде резьбы.In addition, the vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds according to the invention may have an additional evaporation surface, which is a ribbed spring vortex tube made in the form of a thread.

Поставленная задача решается тем, что в способе обезвоживания нефти и нефтепродуктов, заключающемся в нагреве их до температуры подкипания воды, выделении свободной и связанной воды в виде пара и последующем ее удалении, согласно изобретению нефть или нефтепродукты нагревают до температуры 100-250°С и при больших скоростях и давлении 0,6-1 МПа запускают в вихревой теплообменный аппарат для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, тем самым разогревают его путем передачи части тепла от нефти или нефтепродуктов к рубашке и в то же время нефть или нефтепродукты дополнительно нагревают до необходимой температуры обеспечения протекания процесса испарения воды за счет сил трения и завихрения потока в пружинных вихревых трубках.The problem is solved in that in the method of dehydration of oil and oil products, which consists in heating them to the boiling point of water, the allocation of free and bound water in the form of steam and its subsequent removal, according to the invention, the oil or oil products are heated to a temperature of 100-250 ° C and at high speeds and pressures of 0.6-1 MPa, they are launched into a vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds, thereby warming it up by transferring part of the heat from oil or oil products to the jacket and at the same time while oil or oil is further heated to provide the necessary flow of water evaporation temperature due to frictional forces and flow vortices in vortex tubes spring.

Кроме того, решением поставленной задачи в способе обезвоживания нефти и нефтепродуктов является то, что при выходе из сопел горячий продукт подают по направляющим, по касательной вверх, в четырех различных направлениях, при этом благодаря ступенчатому строению направляющих струи не пересекаются, не мешая друг другу, часть потока задерживают оребрением, по которому он стекает, постепенно охлаждаясь и испаряя воду, другую часть потока разгоняют за счет оребрения и по направляющим подают на внутренние стенки аппарата, используя для испарения жидкости всю свою площадь.In addition, the solution of the problem in the method of dehydration of oil and oil products is that when leaving the nozzles the hot product is fed along the guides, tangentially upwards, in four different directions, while due to the stepped structure of the guides, the jets do not intersect without interfering with each other part of the flow is delayed by fins, along which it flows, gradually cooling and evaporating water, another part of the flow is dispersed by fins and fed along the guides to the internal walls of the apparatus, using for evaporation liquids their entire area.

Поставленная задача решается тем, что в способе разделения углеводородсодержащих смесей и соединений в вихревом теплообменном аппарате для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, заключающемся в нагреве их до температуры кипения низкокипящего компонента, при этом отделение низкокипящих компонентов осуществляют в полости вихревой трубы, согласно изобретению отделение низкокипящих компонентов осуществляют дополнительно и при выходе закрученного потока жидкости из сопел и дальнейшем стекании по ребристой поверхности пружинных вихревых трубок и нагретым стенкам рубашки.The problem is solved in that in the method for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds in a vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds, which consists in heating them to the boiling point of a low-boiling component, while low-boiling components are separated in the vortex tube cavity, according to the invention, low-boiling components are separated carry out additionally and upon exit of the swirling fluid flow from the nozzles and further runoff along the ribbed surface spring vortex tubes and heated walls of the shirt.

Кроме того, решением поставленной задачи в способе разделения углеводородсодержащих смесей и соединений является то, что при выходе из сопел горячий продукт подают по направляющим, по касательной вверх, в четырех различных направлениях, при этом благодаря ступенчатому строению направляющих струи не пересекаются, не мешая друг другу, часть потока задерживают оребрением, по которому он стекает, постепенно охлаждаясь и испаряя углеводородсодержащие смеси, другую часть потока разгоняют за счет оребрения и по направляющим подают на внутренние стенки аппарата, используя для испарения жидкости всю свою площадь.In addition, the solution to the problem in the method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds is that when leaving the nozzles, the hot product is fed along the guides, tangentially upward, in four different directions, while due to the stepped structure of the guiding jets do not intersect without interfering with each other , part of the stream is delayed by fins, along which it flows, gradually cooling and evaporating hydrocarbon-containing mixtures, the other part of the stream is dispersed by fins and fed to the internal guides the walls of the apparatus, using the entire area to evaporate the liquid.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид вихревого теплообменного аппарата для обезвоживания нефти и нефтепродуктов и разделения углеводородсодержащих смесей и соединений; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение спирально диафрагмированной трубки; на фиг.5 - таблица получаемых фракций; на фиг.6 - график зависимости выделения растворителя от температуры кипения.Figure 1 shows a General view of the vortex heat exchanger for dehydration of oil and oil products and the separation of hydrocarbon mixtures and compounds; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 is a cross section of a spirally diaphragm tube; figure 5 is a table of the obtained fractions; figure 6 is a graph of the dependence of the allocation of the solvent on the boiling point.

Вихревой теплообменный аппарат для обезвоживания нефти и нефтепродуктов и разделения углеводородсодержащих смесей и соединений содержит рубашку 1, в которой размещены пружинные вихревые трубки 2 и каплеотбойники 3, закрепленные на уголках 4, соединенных со съемным фланцем 5. Витки пружинных вихревых трубок соединены распределительными коллекторами 6. Также пружинные вихревые трубки имеют сопла 7 и направляющие 8. В верхней части рубашки расположены штуцер 9 для ввода продукта и крышка 10 со штуцером для вывода пара 11. Нижняя часть рубашки 1 имеет штуцер 12, служащий для вывода из нее продукта и направления в вихревые трубки 2 по трубам 13, содержащим муфту 14, а также штуцер 15 для вывода обезвоженного продукта или продукта с отделенным при кипении компонентом.The vortex heat exchanger for dehydration of oil and oil products and the separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds contains a jacket 1, in which spring vortex tubes 2 and droplet eliminators 3 are mounted, fixed at corners 4, connected to a removable flange 5. The coils of the spring vortex tubes are connected by distribution manifolds 6. Also spring vortex tubes have nozzles 7 and guides 8. In the upper part of the shirt there is a fitting 9 for introducing the product and a cover 10 with a fitting for removing steam 11. The lower part of the shirt 1 and there is a fitting 12, which serves to withdraw the product from it and directs it into the vortex tubes 2 through pipes 13 containing the sleeve 14, as well as a fitting 15 for withdrawing the dehydrated product or the product with the component separated during boiling.

Заявленный способ обезвоживания нефти и нефтепродуктов осуществляется следующим образом.The claimed method of dehydration of oil and oil products is as follows.

Нагретый продукт до температуры приблизительно 100-250°С поступает в рубашку 1 через штуцер 9 под давлением в пределах 0,6-1 МПа, далее через штуцер 12 по трубам 13, закачивается в пружинные вихревые трубки 2. Пройдя по ним, продукт завихряется, в результате чего поток приходит в интенсивное вращательное движение и за счет сил трения дополнительно нагревается, через сопла разбрызгивается по направляющим и стекает по всем имеющимся стенкам аппарата. При стекании продукта вода в виде газа испаряется за счет температуры кипения и эффекта дегазации, который возникает вследствие завихрения потока и, ударяясь о каплеотбойники 3, выводится через штуцер 11, расположенный в крышке корпуса 10. Обезвоженный продукт выводится через штуцер 15, находящийся в нижней части рубашки.Heated product to a temperature of approximately 100-250 ° C enters the jacket 1 through the nozzle 9 under pressure in the range of 0.6-1 MPa, then through the nozzle 12 through pipes 13, is pumped into the spring vortex tubes 2. After passing through them, the product swirls, as a result, the flow comes into intensive rotational motion and is additionally heated due to friction forces, is sprayed along the guides through the nozzles and flows down all the available walls of the apparatus. When the product drains, water in the form of gas evaporates due to the boiling point and the degassing effect, which occurs due to the swirling of the stream and striking the drop eliminators 3, is discharged through the nozzle 11 located in the housing cover 10. The dehydrated product is discharged through the nozzle 15 located in the lower part shirts.

Разделение углеводородсодержащих смесей и соединений осуществляют следующим образом.The separation of hydrocarbon mixtures and compounds is as follows.

При использовании вихревого теплообменного аппарата для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений необходимо регулировать температуру нагрева исходного продукта в зависимости от температуры кипения отделяемого компонента. В данном процессе можно получить фракции, указанные в таблице (фиг.5).When using a vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds, it is necessary to adjust the heating temperature of the starting product depending on the boiling point of the separated component. In this process, you can get the fractions indicated in the table (figure 5).

Примеры конкретной реализации способов.Examples of specific implementation methods.

Пример 1. Обезвоживание нефти и нефтепродуктов. На поверхности пружинных вихревых трубок, диаметр d которых не превышает 10 мм, выполнена резьба высотой h=0,6 мм и шагом Р=0,8 мм. Число применяемых трубок зависит от ширины корпуса. Трубки также имеют направляющие, по которым завихренный поток жидкости, выходящий из сопел, направляется по касательной вверх. Резьба и направляющие в данном случае обеспечивают дополнительную поверхность испарения, что и является основной новизной предлагаемого изобретения. Возможно также применение спирально диафрагмированных трубок (фиг.4), которое повышает коэффициент теплоотдачи, снижает расход металла и время охлаждения жидкости. При оптимальном выборе отношения Ld/hd/L (где Ld - ширина диафрагмы; hd - высота диафрагмы; S - толщина трубы; DB - внутренний диаметр трубы; L - шаг спирали) эффективность спирально диафрагмированных трубок достаточно велика. А также с помощью изменения шага диафрагмы можно регулировать давление на входе и выходе трубок, что позволяет использовать наиболее дешевые насосы (Ямилев М.З., Исмагилов А.З., научный руководитель Туманова Е.Ю. Исследование влияния профиля диафрагмированных труб теплообменников на эффективность теплообмена. Уфимский государственный нефтяной технический университет. Уфа, 2006).Example 1. Dehydration of oil and oil products. On the surface of spring vortex tubes whose diameter d does not exceed 10 mm, a thread with a height of h = 0.6 mm and a pitch of P = 0.8 mm is made. The number of tubes used depends on the width of the housing. The tubes also have guides along which the swirling fluid flow exiting the nozzles is directed tangentially upward. The thread and guides in this case provide an additional evaporation surface, which is the main novelty of the invention. It is also possible to use spirally diaphragm tubes (Fig. 4), which increases the heat transfer coefficient, reduces the metal consumption and the cooling time of the liquid. With the optimal choice of the ratio L d / h d / L (where L d is the width of the diaphragm; h d is the height of the diaphragm; S is the thickness of the pipe; D B is the inner diameter of the pipe; L is the spiral pitch), the efficiency of spiral-diaphragmed tubes is quite large. And also, by changing the diaphragm pitch, it is possible to regulate the pressure at the inlet and outlet of the tubes, which allows the use of the cheapest pumps (Yamilev MZ, Ismagilov AZ, scientific adviser Tumanova E.Yu. Investigation of the effect of the profile of diaphragmed tubes of heat exchangers heat transfer, Ufa State Oil Technical University, Ufa, 2006).

Нефть или нефтепродукт предварительно необходимо нагреть до температуры 100-250°С, так как продукт отдает тепло, проходя по рубашке, теряя его, и охлаждается до температуры примерно 120-130°С. При протекании по пружинным вихревым трубкам продукт дополнительно нагревается вследствие завихрения и сил трения, действующих от стенок трубок. Поэтому при выходе из сопел и дальнейшем стекании продукт имеет необходимую для испарения воды температуру (не ниже 100°С), вплоть до выхода продукта из аппарата, так как он имеет свойство охлаждаться по мере стекания.The oil or oil product must first be heated to a temperature of 100-250 ° C, since the product gives off heat passing through the shirt, losing it, and is cooled to a temperature of about 120-130 ° C. When flowing through spring vortex tubes, the product is additionally heated due to turbulence and friction forces acting from the walls of the tubes. Therefore, when leaving the nozzles and further draining, the product has the temperature necessary for water evaporation (not lower than 100 ° C), until the product leaves the apparatus, since it tends to cool as it drains.

Пример 2. Регенерация растворителя. Фильтрат с содержанием растворителя метилэтилкетона (МЭК) с толуолом до 85% и водой до 2% предварительно нагревают до 78°С и давления, превышающего упругость паров не менее чем на 0,5 атм, начинается выделение низкокипящего компонента; при предварительном нагреве до температуры кипения следующего компонента, например толуола, в вихревой трубе 2 аппарата начинается выделение МЭК + толуол + вода. При температуре нагрева 140°С происходит максимальное выделение растворителя, который в виде осевого потока выводится через штуцер 15, а вода в виде пара выводится через штуцер 11. На фигуре 6 представлена зависимость выделения растворителя от температуры кипения. Из графика видно, что при достижении температуры 140°С выделяется до 16% растворителя. Выделение воды достигает 1,8%. Снижение содержание растворителя в фильтрате позволяет значительно снизить подачу острого пара в стрипинговую колонну при регенерации растворителя в процессе депарафинизации масел. А снижение содержания воды улучшает качество получаемого масла, так как содержание воды в масле усиливает его склонность к окислению, ускоряет процесс коррозии металлических деталей, соприкасающихся с маслом. По сравнению с прототипом предлагаемый способ разделения и устройство для его осуществления более эффективны, так как конфигурация вихревой трубы и оребрение ее поверхности позволяет увеличить производительность процесса в 3-4 раза, сократить материалоемкость и габариты теплообменного аппарата на 30-50% при сохранении его характеристик.Example 2. The regeneration of the solvent. The filtrate with a solvent content of methyl ethyl ketone (MEK) with toluene up to 85% and water up to 2% is preheated to 78 ° C and a pressure exceeding vapor pressure by at least 0.5 atm, the low-boiling component begins to be released; upon preliminary heating to the boiling temperature of the next component, for example toluene, in the vortex tube 2 of the apparatus, the release of MEK + toluene + water begins. At a heating temperature of 140 ° C, the maximum evolution of the solvent occurs, which is discharged through the nozzle 15 in the form of an axial flow, and the water is discharged through the nozzle 11 in the form of steam. Figure 6 shows the dependence of the solvent evolution on the boiling point. The graph shows that when the temperature reaches 140 ° C, up to 16% of the solvent is released. Water release reaches 1.8%. Reducing the solvent content in the filtrate can significantly reduce the supply of sharp steam to the stripping column during the regeneration of the solvent in the process of dewaxing of oils. A decrease in water content improves the quality of the resulting oil, as the water content in the oil enhances its tendency to oxidize, accelerates the corrosion process of metal parts in contact with the oil. Compared with the prototype, the proposed separation method and device for its implementation are more effective, since the configuration of the vortex tube and the ribbing of its surface allows to increase the productivity of the process by 3-4 times, reduce the material consumption and dimensions of the heat exchanger by 30-50% while maintaining its characteristics.

Пример 3. Отделение фракций. В качестве исходного компонента используем нефтешлам. При его нагреве до 50°С и пропускании через вихревую трубу происходит отделение углеводородных газов; при нагреве до температуры 220°С отделяются углеводородные газы, бензиновая и керосиновая фракции; при нагреве до 450°С отделяются углеводородные газы, бензиновая, керосиновая, дизельная фракции и мазут. Все компоненты отделяются в виде газопаровой части и выводятся через штуцер 11, мазут выводится через штуцер 15. Таблица получаемых фракций в зависимости от нагрева исходного компонента приведена на фиг.5.Example 3. The separation of fractions. We use oil sludge as the initial component. When it is heated to 50 ° C and passed through a vortex tube, hydrocarbon gases are separated; when heated to a temperature of 220 ° C, hydrocarbon gases, gasoline and kerosene fractions are separated; when heated to 450 ° C, hydrocarbon gases, gasoline, kerosene, diesel fractions and fuel oil are separated. All components are separated in the form of a gas-vapor part and are discharged through the nozzle 11, fuel oil is discharged through the nozzle 15. A table of the obtained fractions, depending on the heating of the initial component, is shown in Fig. 5.

Таким образом, предлагаемый вихревой теплообменный аппарат для обезвоживания нефти и нефтепродуктов и разделения углеводородсодержащих смесей и соединений может быть использован в нефтеперерабатывающей, химической и нефтедобывающей промышленности, где требуется отделить от продукта содержащуюся в нем воду, также обеспечивает избирательное выделение компонентов и решает задачу снижения энергозатрат и металлоемкости.Thus, the proposed vortex heat exchanger for dehydration of oil and oil products and the separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds can be used in the oil refining, chemical and oil industry, where it is necessary to separate the water contained in it, also provides selective separation of components and solves the problem of reducing energy consumption and metal consumption.

Claims (6)

1. Вихревой теплообменный аппарат для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, включающий корпус и вихревое устройство, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде рубашки, нижняя часть которой имеет штуцер для вывода из нее продукта и направления по трубам в пружинные вихревые трубки, имеет также штуцер для вывода обезвоженного продукта или продукта с отделенным при кипении компонентом, вихревое устройство содержит пружинные вихревые трубки, имеющие сопла, направляющие, которые имеют ступенчатое строение, трубки имеют также оребрение для дополнительной поверхности испарения.1. Vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds, including a housing and a vortex device, characterized in that the housing is in the form of a shirt, the lower part of which has a fitting for outputting product from it and directing it through the pipes into spring vortex tubes, also has a fitting to output the dehydrated product or the product with the component separated during boiling, the vortex device contains spring vortex tubes having nozzles, guides that have a stepped structure, the tubes have one also finning for extra evaporation surface. 2. Вихревой теплообменный аппарат для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений по п.1, отличающийся тем, что имеет дополнительную поверхность испарения, которая представляет собой оребрение пружинных вихревых трубок, выполненное в виде резьбы.2. Vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds according to claim 1, characterized in that it has an additional evaporation surface, which is a ribbed spring vortex tube made in the form of a thread. 3. Способ обезвоживания нефти и нефтепродуктов, заключающийся в нагреве их до температуры подкипания воды, выделении свободной и связанной воды в виде пара и последующем ее удалении, отличающийся тем, что нефть или нефтепродукты нагревают до температуры 100-250°С, и при больших скоростях и давлении 0,6-1 МПа запускают в вихревой теплообменный аппарат для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений по п.1, тем самым разогревают его путем передачи части тепла от нефти или нефтепродуктов к рубашке, и в то же время нефть или нефтепродукты дополнительно нагревают до необходимой температуры обеспечения протекания процесса испарения воды за счет сил трения и завихрения потока в пружинных вихревых трубках.3. The method of dehydration of oil and oil products, which consists in heating them to the boiling point of water, the allocation of free and bound water in the form of steam and its subsequent removal, characterized in that the oil or oil products are heated to a temperature of 100-250 ° C, and at high speeds and a pressure of 0.6-1 MPa are launched into a vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds according to claim 1, thereby heating it by transferring part of the heat from oil or oil products to the jacket, and at the same time, oil or oil products optionally heated to the required temperature to ensure the course of the process of evaporation of water due to friction and swirl flow in the spring vortex tubes. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при выходе из сопел горячий продукт подают по направляющим, по касательной вверх, в четырех различных направлениях, при этом, благодаря ступенчатому строению направляющих, струи не пересекаются, не мешая друг другу, часть потока задерживают оребрением, по которому он стекает, постепенно охлаждаясь и испаряя воду, другую часть потока разгоняют за счет оребрения и по направляющим подают на внутренние стенки аппарата, используя для испарения жидкости всю свою площадь.4. The method according to claim 3, characterized in that when leaving the nozzles the hot product is fed along the guides, tangentially upward, in four different directions, while due to the stepped structure of the guides, the jets do not intersect, without interfering with each other, a part of the flow delayed by fins, along which it flows, gradually cooling and evaporating water, the other part of the stream is dispersed by fins and fed along the guides to the inner walls of the apparatus, using its entire area for evaporation of the liquid. 5. Способ разделения углеводородсодержащих смесей и соединений в вихревом теплообменном аппарате для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений по п.1, заключающийся в нагреве их до температуры кипения низкокипящего компонента, при этом отделение низкокипящих компонентов осуществляют в полости вихревой трубы, отличающийся тем, что отделение низкокипящих компонентов осуществляют дополнительно и при выходе закрученного потока жидкости из сопел и дальнейшем отекании по ребристой поверхности пружинных вихревых трубок и нагретым стенкам рубашки.5. The method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds in a vortex heat exchanger for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds according to claim 1, which consists in heating them to the boiling point of a low boiling component, wherein the separation of low boiling components is carried out in the cavity of the vortex tube, characterized in that the separation of low boiling the components are additionally carried out even when the swirling fluid stream exits the nozzles and further swells along the ribbed surface of the spring vortex tubes and heat to the walls of the shirt. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что при выходе из сопел горячий продукт подают по направляющим, по касательной вверх, в четырех различных направлениях, при этом, благодаря ступенчатому строению направляющих, струи не пересекаются, не мешая друг другу, часть потока задерживают оребрением, по которому он стекает, постепенно охлаждаясь и испаряя углеводородсодержащие смеси, другую часть потока разгоняют за счет оребрения и по направляющим подают на внутренние стенки аппарата, используя для испарения жидкости всю свою площадь. 6. The method according to claim 5, characterized in that when leaving the nozzles, the hot product is fed along the guides, tangentially upward, in four different directions, while due to the stepped structure of the guides, the jets do not intersect, without interfering with each other, part of the flow delayed by fins, along which it flows, gradually cooling and evaporating hydrocarbon-containing mixtures, the other part of the stream is dispersed by fins and fed along the guides to the inner walls of the apparatus, using its entire area to evaporate the liquid.
RU2010127895/04A 2010-07-06 2010-07-06 Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it RU2448150C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010127895/04A RU2448150C2 (en) 2010-07-06 2010-07-06 Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010127895/04A RU2448150C2 (en) 2010-07-06 2010-07-06 Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010127895A RU2010127895A (en) 2012-01-27
RU2448150C2 true RU2448150C2 (en) 2012-04-20

Family

ID=45786074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010127895/04A RU2448150C2 (en) 2010-07-06 2010-07-06 Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2448150C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2042435C1 (en) * 1993-07-12 1995-08-27 Институт проблем транспорта энергоресурсов "ИПТЭР" Device for separating the oil and gas mixture
RU2124041C1 (en) * 1996-08-13 1998-12-27 Научно-производственное управление Акционерного общества открытого типа "Оренбургнефть" Method of dehydration of petroleum
RU2200050C1 (en) * 2001-07-18 2003-03-10 Бабин Сергей Леонидович Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method
RU2233310C1 (en) * 2003-04-24 2004-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Юникойл" Method of dehydrating oil and oil products

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2042435C1 (en) * 1993-07-12 1995-08-27 Институт проблем транспорта энергоресурсов "ИПТЭР" Device for separating the oil and gas mixture
RU2124041C1 (en) * 1996-08-13 1998-12-27 Научно-производственное управление Акционерного общества открытого типа "Оренбургнефть" Method of dehydration of petroleum
RU2200050C1 (en) * 2001-07-18 2003-03-10 Бабин Сергей Леонидович Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method
RU2233310C1 (en) * 2003-04-24 2004-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Юникойл" Method of dehydrating oil and oil products

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010127895A (en) 2012-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014146129A2 (en) Distillation reactor module
WO2015149196A1 (en) Combination method and apparatus applying to three-phase separation
WO2016127273A1 (en) Method and apparatus for strengthening oil-water separation and coupled desalting functions in cold low pressure separator
CN203763912U (en) Three-phase separation device
WO2014117633A1 (en) Method and apparatus for improving hydrogen utilization rate of hydrogenation apparatus
US20010046460A1 (en) System for thermal and catalytic cracking of crude oil
KR20050014796A (en) A compact rectifying unit for separation of mixed fluids and rectifying process for separation of such mixed fluids
CN103922499A (en) Cyclone enhanced extraction method for heavy metal ions in waste water, and device thereof
RU2423168C1 (en) Three-flow vortex tube
WO2020001246A1 (en) Method and apparatus for degassing and oil removal of acidic water
RU2448150C2 (en) Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it
CN1241668C (en) Convolution cavitation device
RU2471853C1 (en) Heavy oil treatment plant (versions)
RU2326934C2 (en) Method of spent industrial oils regeneration and device for its implementation
CN115557631A (en) Oil-water separation device and method integrating cyclone, air flotation and medium coalescence
CN101294104A (en) Hydrocracking recycle hydrogen deoiling, dewatering separation method and apparatus
RU2406021C1 (en) Instant boiling device
RU2809805C1 (en) Column apparatus for distillation of oil miscellas
RU2200050C1 (en) Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method
RU2291736C2 (en) Method of the gas-dynamic separation
RU2433162C1 (en) Method for separating mixed fluid containing water and oil and/or mineral oil and related equipment for implementation thereof
RU2191618C2 (en) Method of separation of unstable dispersed systems and device for realization of this method
RU2162725C1 (en) Method and plant for oil refining
RU2759496C1 (en) Installation for stabilization, topping and dehydration of oil
RU2355458C1 (en) Emulsion splitting method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130707