RU2497315C2 - Устройство и способ для высокочастотного нагрева диэлектрической жидкости - Google Patents

Устройство и способ для высокочастотного нагрева диэлектрической жидкости Download PDF

Info

Publication number
RU2497315C2
RU2497315C2 RU2010138098/07A RU2010138098A RU2497315C2 RU 2497315 C2 RU2497315 C2 RU 2497315C2 RU 2010138098/07 A RU2010138098/07 A RU 2010138098/07A RU 2010138098 A RU2010138098 A RU 2010138098A RU 2497315 C2 RU2497315 C2 RU 2497315C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
chamber
dielectric fluid
essentially
oil
Prior art date
Application number
RU2010138098/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010138098A (ru
Inventor
Ян С. ПРЖИБИЛА
Original Assignee
Е2В ТЕКНОЛОДЖИЗ (ЮКей) ЛИМИТЕД
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39271796&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2497315(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Е2В ТЕКНОЛОДЖИЗ (ЮКей) ЛИМИТЕД filed Critical Е2В ТЕКНОЛОДЖИЗ (ЮКей) ЛИМИТЕД
Publication of RU2010138098A publication Critical patent/RU2010138098A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2497315C2 publication Critical patent/RU2497315C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04Breaking emulsions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04Breaking emulsions
    • B01D17/042Breaking emulsions by changing the temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/06Separation of liquids from each other by electricity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G33/00Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/02Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with electrical or magnetic means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46Dielectric heating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46Dielectric heating
    • H05B6/54Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46Dielectric heating
    • H05B6/60Arrangements for continuous movement of material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46Dielectric heating
    • H05B6/62Apparatus for specific applications

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нагреву диэлектрической жидкости или сжиженных частиц или частиц жидкости, и в частности к нагреву водонефтяной эмульсии или дисперсии, для облегчения ее сепарирования. Устройство для подачи электромагнитной энергии к диэлектрической жидкости содержит камеру (20) для диэлектрической жидкости. В камере расположены, по меньшей мере, три параллельных или соосных электродных пластины (401-409) для создания, по существу, одинакового количества электромагнитной энергии на единицу объема диэлектрической жидкости между соседними электродами пластин. Электрические проводники (416, 426) электрически соединены с электродными пластинами для создания высокочастотного электрического поля между соседними электродными пластинами. В первом варианте электроды соединены последовательно, а в альтернативном варианте электроды соединены параллельно. Способ нагрева диэлектрической жидкости содержит введение диэлектрической жидкости в камеру, создание соответствующих высокочастотных электрических полей между соседними электродами так, что через указанное измерение камеры создаются, по меньшей мере, две области высокочастотного поля. Техническим результатом является максимизация извлечения нефти из нефтяной скважины. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к нагреву диэлектрической жидкости или ожиженных частиц или частиц жидкости и, в частности к нагреву водонефтяной эмульсии или дисперсии для облегчения ее сепарирования.
При добыче сырой нефти почти образуются водонефтяные эмульсии, которые с наибольшей вероятностью образуются при заводнении скважин для максимизации извлечения нефти из нефтяной скважины.
Перед подачей нефти на перегонку желательно снизить содержание воды в эмульсии до менее 0,5%. Для нефти высшего качества требуется еще более низкое содержание воды, не более 0,2%. Традиционно для сепарирования водонефтяной эмульсии или дисперсии используют отстойники, возможно использующие по меньшей мере поверхностно активные вещества и/или электрические осадители, но этот процесс требует больших затрат времени и не позволяет максимально извлекать нефть.
Электростатическое осаждение, которое заставляет капли воды коалесцировать, известно, например, из патента Великобритании 1155784, в котором раскрывается электростатическое осаждение воды, взвешенной в нефти, в присутствии синтетических термопластических полимеров, действующих в качестве коагуляторов, и в котором жидкость течет через электрическое поле напряженностью 1-60 кВ.
В патенте Великобритании 1247500 раскрыто устройство для обработки водонефтяных эмульсий, содержащих газ, которое осуществляет электрическую обработку эмульсий для удаления воды из направленного вверх потока. Можно использовать вертикально расположенные экранирующие электроды, при этом между соседними парами высоковольтных электродов расположены заземленные электроды.
В патенте Великобритании 1327991 раскрыт фазовый сепаратор для несмешиваемых жидкостей, содержащий выходную зону сепарации, содержащую электроды, на которые подается электроэнергия для создания электрического поля, которое усиливает коагуляцию остаточной воды. Питание на электроды подается от трансформатора, поэтому, очевидно, используется переменное поле или пульсирующее поле. Электроды отстоят друг от друга на 4-10 дюймов (10,2-25,4 см) и на них подается напряжение 0-30 кВ.
В Европейском патенте 0468954 раскрыто расщепление эмульсия воды в нефти или нефти в воде воздействием электрического поля постоянного напряжения для поляризации эмульсии, и переменного поля, наложенного на поле постоянного напряжения.
В патенте США 4257895 раскрыто сепарирование воды и нефти в эмульсии, протекающей вертикально через электрическое поле между двумя пластинчатыми электродами.
В патенте США 5580464 раскрыто сепарирование, например, эмульсии воды в нефти путем введения пузырьков электроизолирующего газа и приложение к эмульсии электрического или электростатического поля, используя изолированные электроды. Представлены ссылки на ранее известные способы создания градиента высокого напряжения, полей переменного тока, пульсирующих полей переменного тока, полей постоянного тока и пульсирующих полей постоянного тока. Электрическое или электростатическое поле создается с использованием одной или более пары электродов, на которые подается напряжение 10-20 кВ с пульсацией 1,5-50 Гц. Эмульсия течет через электрическое поле. Для создания пульсирующего поля постоянного тока используются изолированные электроды, или для создания поля переменного тока используются неизолированные электроды.
В патенте США 5865992 раскрыт сепаратор нефти, воды и газа, использующий электрическое поле, через которое протекает нефть для коагуляции капель воды, захваченной в нефти.
В заявке США 2001/0017264 раскрыт способ сепарирования изолирующей жидкости от диспергированного вещества, в частности воды, диспергированной в нефти, путем создания пульсирующего электрического поля 5-30 кВ частотой от 60 Гц до 1 кГц в зависимости от измеряемой проводимости диспергированного вещества. Перед полем переменной частоты может создаваться пульсирующее поле постоянного тока 0,5-5 кВ для заряда капель воды, а после поля переменной частоты создается сепарирующее поле переменного тока.
В заявке США 2005/0230296 раскрыт водонефтяной сепаратор, содержащий направленный вниз поток водонефтяной эмульсии через электрическое поле для коагуляции захваченных капель воды для ускорения гравитационной сепарации. Направленный вниз поток выводит коагулированные капли воды из электрического поля, предотвращая возникновение высокой концентрации воды, что может привести к короткому замыканию.
Эмульсии с относительно низким содержанием воды, например, менее 25%, требуют больше времени на осаждение по сравнению с эмульсиями с более высокой концентрацией воды, поскольку капельки воды имеют меньший размер и осаждения является балансом между силой тяжести и силами поверхностного натяжения, которые увеличиваются с уменьшением размера капелек.
Если, альтернативно, водонефтяную эмульсию подвергнуть воздействию микроволнового излучения, теплота, возникающая при поглощении излучения каплями воды, может переходить в нефть, снижая вязкость нефти и способствуя сепарированию.
В патенте США 4889636 раскрыто микроволновое сепарирование эмульсии, в частности, для улучшения сепарирования водонефтяной эмульсии с использованием рециркулирующей содержащей нефть воды из бака сепаратора или использованием воды из отдельного источника. Устройство оборудовано впускным и выпускным отверстиями для пропускания водонефтяной эмульсии или дисперсии. В микроволновом циркуляторе между источником микроволнового излучения и волноводом установлены магниты для отклонения отраженной микроволновой энергии в водяную камеру циркулятора.
В патенте США 5914014 раскрыт микроволновый аппликатор для расщепления эмульсий углеводородов и воды. Поток эмульсии углеводородов и воды закачивают в многомодовый микроволновый замкнутый резонатор Двойные противолежащие камеры для потока эмульсии с центральным микроволновым волноводом образуют резонансную камеру с двумя концами с многократным отражением высокочастотной энергии для обработки протекающей эмульсии. Аппликатор высокочастотной энергии отражает энергию в двойные противолежащие оконечные полости, с помощью пластин уголкового отражателя, расположенных на конце прямоугольного волновода. Исходный поток направлен вверх против силы тяжести, чтобы предотвратить накопление захваченных частиц в полостях резонатора. Двойные противолежащие полости работают как одна многомодовая резонансная микроволновая замкнутся полость для поглощения микроволновой энергии. Размеры этой замкнутой полости хорошо согласованы с рисунками микроволновой стоячей волны для заранее определенных диэлектрических свойств смеси воды и нефти, текущей через двойные противолежащие полости. Трехпортовый циркулятор расположен между передатчиком и микроволновым аппликатором для отклонения любой отраженной высокочастотной энергии на охлаждаемую водой поглощающую нагрузку. В патенте США 6044400, 6086830 раскрыты этапы предварительного подогрева, фильтрования, температурный диапазон исходного потока, материалы и конструкции камеры по существу для того же устройства.
В патенте США 6184427 описана утилизация пластмассовых отходов путем обработки отходов микроволнами при пропускании материала через электрическое поле, генерируемое пластинчатым конденсатором или структурой кольцевых электродов.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения создано устройство для подачи электромагнитной энергии для нагрева диэлектрической жидкости, содержащее камеру, предназначенную для приема диэлектрической жидкости, по меньшей мере три электрода, разнесенные в одном измерении камеры, и электрический проводник для создания соответствующих высокочастотных электрических полей между соседними электродами так, чтобы формировать по меньшей мере две области высокочастотного электрического поля через указанное измерение камеры.
Для удобства по меньшей мере три электрода предназначены для подачи, по существу, равного количества электромагнитной энергии на единицу объема диэлектрической жидкости между соседними электродами.
Преимущественно, площади и расстояние между соседними парами электродов определяют в зависимости от объема и расхода диэлектрической жидкости между ними так, чтобы между соседними электродами подавалась, по существу, равное количество электромагнитной энергии на единицу объема диэлектрической жидкости.
Для удобства камера имеет по существу круглое сечение.
Для удобства по меньшей мере три электрода выполнены по существу плоскими и по существу взаимно параллельными или по существу цилиндрическими и по существу соосными.
Преимущественно, устройство предназначено для создания по существу одинакового электрического поля между соседними электродами.
Для удобства камера выполнена цилиндрической.
Преимущественно, камера содержит впускное средство и выпускное средство, предназначенные для пропускания диэлектрической жидкости, подвергающейся облучению, при ее прохождении через камеру.
Для удобства устройство предназначено для направления потока диэлектрической жидкости по существу параллельными потоками в одном и том же направлении между соседними электродами.
Для удобства камера является правильным круглым цилиндром.
Преимущественно, устройство содержит генератор высокой частоты для подачи высокочастотной энергии в камеру.
Преимущественно устройство предназначено для облучения эмульсии нефти и воды или дисперсии нефти и воды.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения создан способ нагрева диэлектрической жидкости путем подачи электромагнитной энергии, содержащий этапы введения диэлектрической жидкости в камеру, имеющую по меньшей мере три электрода, разнесенные в одном измерении камеры и создание соответствующих высокочастотных электрических полей между соседними электродами так, чтобы образовать по меньшей мере две области поля высокой частоты через указанное измерение камеры.
Для удобства способ содержит подачи, по существу, равного количества высокочастотной электромагнитной энергии на единицу объема диэлектрической жидкости между соседними электродами.
Для удобства эти по меньшей мере три электрода имеют разные вертикальные размеры, разные горизонтальные размеры и, по существу, равную площадь.
Преимущественно, способ содержит создание потока диэлектрической жидкости через впускное средство и выпускное средство камеры для облучения диэлектрической жидкости в камере.
Для удобства способ содержит пропускание диэлектрической жидкости по существу параллельными потоками в одном направлении между соседними электродами.
Преимущественно способ содержит облучение эмульсии воды и нефти или дисперсии воды и нефти.
Далее следует описание варианта настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано следующее
Фиг.1 - изображает схематический вид в перспективе высокочастотного устройства по настоящему изобретению.
Фиг.2 - вид сбоку устройства по фиг.1.
Фиг.3 - вид сверху варианта устройства по фиг.1, в котором пластины конденсатора включены параллельно.
Фиг.4А - вид с торца устройства по фиг.3.
Фиг.4В - эквивалентная цепь конденсаторов устройства по фиг.3.
Фиг.5 - вид сверху варианта устройства по фиг.1, в котором пластины конденсатора соединены последовательно.
Фиг.5А - вид с торца устройства по фиг.5.
Фиг.5В - эквивалентная цепь конденсаторов устройства по фиг.5.
Фиг.6А - вид в перспективе альтернативного варианта устройства с цилиндрическими электродами.
Фиг.6В - вертикальное поперечное сечение по линии В-В на фиг.6А, где электроды соединены последовательно.
Фиг 6С - вертикальное продольное сечение по линии С-С на фиг.6В.
Фиг.7А - вертикальное поперечное сечение по линии В-В на фиг.6А, где электроды соединены параллельно.
Фиг.7В - вертикальное продольное сечение по линии В-В на фиг.7А.
На всех чертежах одинаковые детали обозначены одними и теми же позициями.
Как показано на фиг.1, высокочастотное устройство 10 по настоящему изобретению содержит правильную цилиндрическую технологическую камеру 20, например, участок трубопровода, по которому обрабатываемая эмульсия может проходить горизонтально, как показано на чертеже, или наклонно относительно горизонтали, или по существу вертикально. В технологической камере расположено множество параллельных вертикальных электродов или пластин 401-411 конденсатора, приходящих по существу от верхней части стенки цилиндра к нижней части стенки цилиндра. Пластины, расположенные ближе к центру камеры, таким образом, имеют больший вертикальный размер, чем пластины расположенные дальше от центра камеры. Для создания одинакового поля в эмульсии, протекающей между любыми из пластин, желательно, чтобы между каждой соседней парой пластин возникала одинаковая емкость. Поскольку емкость прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами, одинаковую емкость можно получить, изменяя либо площадь пластин, или расстояние между пластинами, или комбинацию площади и расстояния. В вариантах, показанных на фиг.1-5, пластины разнесены по существу на одинаковое расстояние и, поскольку высота пластин различна, чтобы их можно было разместить в цилиндрической камере, при этом длины пластин также различны, чтобы все пластины имели по существу одинаковую площадь.
Как показано на фиг.3 и 5, пластины постепенно удлиняются в направлении, параллельном продольной оси цилиндрической камеры, от центральной пластины 406, 506 к внешним пластинам 401, 410, 501, 511.
Диапазон высоких частот может составлять от 30 кГц до 300 ГГц, но предпочтительным диапазоном для настоящего изобретения является диапазон 1 100 МГц. При частоте ниже 1 МГц напряжение, необходимое для водонефтяной эмульсии, может быть слишком высоким. При частоте выше 100 МГц паразитные потери, вызываемые, например, паразитными емкостями и индуктивностями, могут стать слишком большими.
В первом варианте изобретения устройство 10 для нагрева диэлектрической жидкости за счет приложения электромагнитной энергии содержит камеру 20 для диэлектрической жидкости, по меньшей мере, три электрода 301-310, разнесенных друг от друга по одному измерению камеры, и электропроводные средства или шины 41 и 42, электрически соединенные с электродами, прикладывающими соответствующие высокочастотные электрические поля между соседними электродами таким образом, что по такому размеру камеры образуются по меньшей мере две области такого высокочастотного поля. В первом варианте, как показано на фиг.3 и 4А, пластины соединены параллельно, как показано эквивалентной цепью на фиг.4В. Как показано на фиг.4А, в первом варианте чередующиеся пластины 401, 403, 405, 407, 409 электрически соединены первой электрической дугообразной шиной 41, а остальные пластины 402, 404, 406, 410 электрически соединены второй электрической дугообразной шиной 42, расположенной напротив первой электрической дугообразной шины 41.
Первая шина 41 также электрически соединена с соединителем 416, который проходит сквозь стенку камеры 20 через изолятор 415. Аналогично, вторая шина 42 электрически соединена с соединителем 426, который проходит сквозь стенку камеры 20 через изолятор 425. Один набор пластин может быть заземлен или чередующиеся пластины могут возбуждаться по-разному. Если один из наборов пластин заземляется, пластины могут быть соединены с заземленной стенкой камеры, а не с шиной.
На один из соединителей 416, 426 можно подавать высокую частоту, а другой может быть заземлен. Из практических соображений предпочтительно вводить изолирующий слой между возбуждаемой пластиной и стенкой камеры, для предотвращения возникновения электрической дуги. Это приведет к возникновению емкости относительно земли, дополнительной к емкостям, показанным на фиг.4В. как вариант на оба соединителя можно подавать высокую частоту в противофазе. В этом случае обе шины 41, 42 могут быть отделены от камеры изолирующим материалом.
Во втором варианте, показанном на фиг.5 и 5А, устройство 100 для нагрева диэлектрической жидкости за счет приложения электромагнитной энергии содержит камеру 20 для диэлектрической жидкости, по меньшей мере три электрода 501, 506, 511, разнесенных друг от друга по одному размеру камеры, и электропроводное средство или соединитель 516, 526, электрически соединенный электродами, прикладывающими соответствующие высокочастотные электрические поля между соседними электродами, так что по размеру камеры образуются по меньшей мере две области высокочастотных полей. Во втором варианте пластины соединены последовательно, как показано эквивалентной цепью по фиг.5 В. Как показано на фиг.5А, в этом втором варианте центральная пластина 506 соединена с соединителем, который проходит сквозь изолятор 515 в стенке цилиндрической камеры 20, конечные или внешние пластины 501, 511 заземлены через заземляющий соединитель 526, а остальные промежуточные пластины 502-505 и 507-510 являются электрически не подключенными. Альтернативно, центральная пластина 506 и концевые пластины 501, 511 возбуждаются по-разному. Следует понимать, что в этом втором варианте, когда пластины соединены последовательно, требуется более высокое напряжение, чем в вышеописанном первом варианте с параллельными пластинами, чтобы создать такое же электрическое поле между соседними пластинами. Однако в обоих вариантах можно подавать мощность от 100 Вт до 100 кВт.
На фиг.5А, возбуждающее напряжение подается только на соединитель 516, а дополнительные соединители соединены через изолирующие втулки, например, втулку 515, с концевыми пластинами 501, 511. Если напряжение подается на соединитель 516, эти дополнительные соединители могут быть заземлены. Как вариант соединитель 516 может быть заземлен, а на дополнительные соединители может подаваться напряжение в противофазе. Противофазное возбуждение может осуществляться от выходной обмотки трансформатора, центральная обмотка которого может быть заземлена.
Хотя на чертежах показаны прямоугольные пластины, пластины могут иметь гидродинамическую форму для минимизации сопротивления потоку жидкости, текущему через камеру. Альтернативно или дополнительно на пластины можно нанести покрытие, снижающее сопротивление потоку.
Следует понимать, что хотя электроды 401-409 и 501-511 именуются пластинами конденсатора, они могут быть выполнены не как пластины, а как решетки.
Хотя электродные пластины преимущественно расположены вертикально, чтобы капли воды, падающие на дно камеры под действием силы тяжести, не скапливались на пластинах, камера не обязательно должна быть расположена горизонтально, но продольная ось камеры может быть наклонена к горизонтали, или расположена вертикально или по существу вертикально. Если электродные пластины расположены по существу горизонтально, они предпочтительно выполнены в форме решеток, чтобы вода не скапливалась на пластинах, а проходила сквозь решетки.
Можно использовать не правильную цилиндрическую камеру, а камеру, а коническую камеру.
Во время эксплуатации высокочастотный сигнал подается на соединители 416, 426, 516, 526 для генерирования высокочастотного поля между парами соседних пластин. Высокая частота составляет от 30 кГц до 300 ГГц. Как показано на фиг.1, 2, 3 и 5, подвергаемая сепарации эмульсия пропускается через технологическую камеру в направлении, показанном стрелками 31, 32, и проходит между параллельными пластинами 401-409, 501-511. Поле воздействует дифференциально для нагрева капель воды в эмульсии, которые за счет теплопроводности могут нагревать нефть, в результате чего вязкость нефти снижается. Это приводит к увеличению скорости сепарации эмульсии, и вода стремиться погрузиться под нефть. Эмульсию можно направить в отстойник для дальнейшей сепарации эмульсии.
Между камерой и высокочастотным генератором можно установить согласующую цепь для согласования генератора с нагрузкой, чтобы подать на жидкость максимальную мощность. Диэлектрическую постоянную и другие параметры жидкости можно измерять перед камерой, чтобы согласовать прилагаемое поле с нагрузкой излучения.
Как описано выше, в вариантах настоящего изобретения в камере могут располагаться более двух электродов конденсатора. Однако, следует понимать, что устройство может работать и с единственной возбуждаемой пластиной, а два остальные электрода будут формировать прилегающие поверхности камеры.
Для подачи энергии в диэлектрическую жидкость, в частности в водонефтяную эмульсию, требуется некоторый уровень мощности, и расстояние между электродными пластинами определяет, насколько большую мощность можно подать. Дополнительные пластины, в дополнение минимум к двум, позволяют повысить прилагаемую мощность, и распределяют электрическое поле и управляют плотностью мощности в жидкости по мере необходимости. Следовательно, обычно в камере устанавливают более двух пластин.
Камера не обязательно имеет круглое сечение, и пластины не обязательно расположены вертикально. Фактически это не существенно для получения одинакового высокочастотного поля между соседними пластинами, поскольку, например, скорость потока облучаемой жидкости может быть ниже у периферии камеры, что потребует приложения в этой области более слабого поля, чем ближе к центру, чтобы подавать одинаковую мощность на единицу объема диэлектрической жидкости. Однако, хотя можно использовать различные усовершенствованные варианты электродов, показанный вариант с расположенными по краям удлиненными пластинами в настоящее время остается предпочтительным. Площади пластин приблизительно равны, если расход по сечению камеры одинаков.
Кроме того, электродные пластины не обязательно являются параллельными и плоскими. Как показано на фиг.6 и 7, электродные пластины являются соосными пустотелыми цилиндрами. Так, центральная пластина 406 заменена пустотелым цилиндром 606, пластины 405, 407 заменены пустотелыми цилиндрами 607, 608 увеличивающегося диаметра и так далее. Такие соосные цилиндры можно организовать в последовательно включенные конденсаторы, как показано на фиг.6В и 6С или в параллельно включенные конденсаторы, как показано на фиг.7А и 7В, аналогично варианту, показанному на фиг.4 и 5. Для параллельного соединения чередующиеся цилиндры соединяются, например, первым проводом 71, промежуточные цилиндры соединяются вторым проводом 72. Для последовательного соединения возбуждается лишь центральный цилиндр 606. Пустотелые цилиндрические электроды могут возбуждаться в обратном порядке или по-разному так же, как и варианты по фиг.4 и 5.
При необходимости одинаковой площади концентрических цилиндрических пластин для создания между пластинами одинакового поля осевая длина пластин может уменьшаться от внутренней цилиндрической пластины к внешней цилиндрической пластине. Альтернативно или дополнительно одинаковую энергию между пластинами можно подавать, изменяя радиальное расстояние между пластинами, принимая во внимание также различный объем жидкости и, вероятно, различный расход жидкости, облучаемой между разными цилиндрическими пластинами.
Пластины могут иметь изолирующее покрытие для предотвращения образования дуги, если между пластинами соберется вода.
Две или более технологические камеры можно использовать параллельно, так, чтобы камеру можно было вывести из эксплуатации для обслуживания, не прерывая поток жидкости через другие камеры. Любые повреждения электродных пластин можно обнаружить, измеряя изменения импеданса технологической камеры.
Хотя выше было описано устройство для увеличения скорости осаждения эмульсий, состоящих из нефти и воды, следует понимать, что такое устройство может использоваться для нагревания любого протекающего диэлектрического материала.
Следует понимать, что эмульсия, протекающая через камеру, может быть под давлением, существенно превышающим атмосферное, например, 6×106 Па (60 бар), типично применяемое в трубопроводах, ведущих от нефтяных скважин.
Настоящее изобретение основано на диэлектрическом нагреве для сепарации эмульсии. Эмульсия действует как несовершенный диэлектрик между электродами конденсатора, и диэлектрические потери происходят в основном в воде и в очень небольшой степени в нефти. Поскольку мелкие капли воды подвергаются диэлектрическому нагреву, нефть окружающая каждую каплю, нагревается и, в результате вязкость этой окружающей нефти снижается, что позволяет мелким каплям воды осаждаться с увеличенной скоростью.

Claims (20)

1. Устройство для подачи электромагнитной энергии для нагрева диэлектрической жидкости, содержащее камеру для диэлектрической жидкости, по меньшей мере три электрода, разнесенные друг от друга в одном измерении камеры, электрический проводник, соединенный с электродами и способный прикладывать соответствующие высокочастотные электрические сигналы к соседним электродам так, что образуются по меньшей мере две области высокочастотного поля по указанному измерению камеры.
2. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере три электрода предназначены для подачи, по существу, равного количества электромагнитной энергии на единицу объема диэлектрической жидкости между соседними электродами.
3. Устройство по п.1, в котором площадь и расстояние между соседними парами электродов определены в зависимости от объема и расхода диэлектрической жидкости межу ними так, что между соседними электродами подается, по существу, равное количество электромагнитной энергии на единицу объема диэлектрической жидкости.
4. Устройство по п.1, в котором камера имеет, по существу, круглое поперечное сечение.
5. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере три электрода являются, по существу, плоскими и, по существу, взаимно параллельными или, по существу, цилиндрическими и, по существу, соосными.
6. Устройство по п.1, способное создавать, по существу, одинаковое электромагнитное поле между соседними электродами.
7. Устройство по п.1, в котором соседние электроды имеют разные вертикальные размеры, разные горизонтальные размеры и, по существу, одинаковую площадь.
8. Устройство по п.1, в котором камера выполнена цилиндрической.
9. Устройство по п.1, в котором камера содержит впускное средство и выпускное средство, предназначенные для обеспечения облучения диэлектрической жидкости при ее прохождении через камеру.
10. Устройство по п.9, предназначенное для пропускания диэлектрической жидкости, по существу, параллельными потоками в одном направлении между соседними электродами.
11. Устройство по п.1, в котором камера является правильным круглым цилиндром.
12. Устройство по п.1, содержащее высокочастотный генератор для подачи высокочастотной энергии в камеру.
13. Устройство по п.1, предназначенное для облучения эмульсию нефти и воды или дисперсии нефти и воды.
14. Способ нагрева диэлектрической жидкости путем подачи электромагнитной энергии, содержащий следующие этапы:
введение диэлектрической жидкости в камеру, содержащую по меньшей мере три электрода, разнесенные в одном измерении камеры;
создание соответствующих высокочастотных электрических полей между соседними электродами так, что через указанное измерение камеры создаются по меньшей мере две области высокочастотного поля.
15. Способ по п.14, содержащий подачу, по существу, одинакового количества высокочастотной электромагнитной энергии на единицу объема диэлектрической жидкости между соседними электродами.
16. Способ по п.14, в котором для подачи высокочастотной электромагнитной энергии осуществляют создание, по существу, одинаковых высокочастотных электрических полей между соседними электродами.
17. Способ по п.14, при котором по меньшей мере три электрода имеют разные вертикальные размеры, разные горизонтальные размеры и, по существу, одинаковую площадь.
18. Способ по п.14, содержащий пропускание потока диэлектрической жидкости через впускное средство и выпускное средство камеры для облучения диэлектрической жидкости в камере.
19. Способ по п.18, содержащий пропускание диэлектрической жидкости, по существу, параллельными потоками в одном направлении между соседними электродами.
20. Способ по п.14, содержащий облучение эмульсии нефти и воды или дисперсии нефти и воды.
RU2010138098/07A 2008-02-15 2009-02-10 Устройство и способ для высокочастотного нагрева диэлектрической жидкости RU2497315C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0802845.8 2008-02-15
GB0802845.8A GB2457494B (en) 2008-02-15 2008-02-15 RF heating of a dielectric fluid
PCT/GB2009/050131 WO2009101436A1 (en) 2008-02-15 2009-02-10 Rf heating of a dielectric fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010138098A RU2010138098A (ru) 2012-03-20
RU2497315C2 true RU2497315C2 (ru) 2013-10-27

Family

ID=39271796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010138098/07A RU2497315C2 (ru) 2008-02-15 2009-02-10 Устройство и способ для высокочастотного нагрева диэлектрической жидкости

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10383181B2 (ru)
CN (1) CN101953227B (ru)
BR (1) BRPI0908263B1 (ru)
GB (1) GB2457494B (ru)
NO (1) NO344298B1 (ru)
RU (1) RU2497315C2 (ru)
WO (1) WO2009101436A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717804C1 (ru) * 2019-06-05 2020-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Способ высокочастотной обработки конструктивно-сложных изделий из полимерных материалов

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110139773A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 Magnus Fagrell Non-Modal Interplate Microwave Heating System and Method of Heating
CN102553305B (zh) * 2012-02-06 2014-04-23 生田(苏州)精密机械有限公司 用于碱液油水分离的油团聚积器
US9198234B2 (en) 2012-03-07 2015-11-24 Harris Corporation Hydrocarbon fluid pipeline including RF heating station and related method
US9057237B2 (en) 2012-07-13 2015-06-16 Harris Corporation Method for recovering a hydrocarbon resource from a subterranean formation including additional upgrading at the wellhead and related apparatus
US10161233B2 (en) 2012-07-13 2018-12-25 Harris Corporation Method of upgrading and recovering a hydrocarbon resource for pipeline transport and related system
US9044731B2 (en) 2012-07-13 2015-06-02 Harris Corporation Radio frequency hydrocarbon resource upgrading apparatus including parallel paths and related methods
US9200506B2 (en) 2012-07-13 2015-12-01 Harris Corporation Apparatus for transporting and upgrading a hydrocarbon resource through a pipeline and related methods
US9541330B2 (en) 2013-07-17 2017-01-10 Whirlpool Corporation Method for drying articles
US20150047218A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Whirlpool Corporation Appliance for drying articles
US9784499B2 (en) 2013-08-23 2017-10-10 Whirlpool Corporation Appliance for drying articles
US9410282B2 (en) 2013-10-02 2016-08-09 Whirlpool Corporation Method and apparatus for drying articles
US9645182B2 (en) 2013-10-16 2017-05-09 Whirlpool Corporation Method and apparatus for detecting an energized E-field
US9605899B2 (en) 2015-03-23 2017-03-28 Whirlpool Corporation Apparatus for drying articles
US10513812B2 (en) 2015-05-11 2019-12-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Washing machine and method of controlling the same
US10207202B2 (en) * 2015-12-04 2019-02-19 Cameron Solutions, Inc. High flux electrostatic separator for subsea applications
SE539655C2 (en) 2016-01-12 2017-10-24 Antrad Medical Ab Heater and Method for Thawing / Warming and Perishable Dielectric Load
US10537830B2 (en) * 2018-02-05 2020-01-21 Saudi Arabian Oil Company Method and apparatus for promoting droplets coalescence in oil continuous emulsions
CN110419562B (zh) * 2019-09-02 2022-08-16 四川长虹电器股份有限公司 可改变接入平行板面积的射频解冻装置
CN114071813B (zh) * 2022-01-18 2022-03-18 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种高压多重电极装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB994450A (en) * 1962-09-07 1965-06-10 Ralph George Sargeant Apparatus for the application of high frequency electrical energy to liquid materials
GB1327991A (en) * 1970-05-26 1973-08-22 Petrolite Corp Phase separator for immisible fluids
US4257895A (en) * 1979-05-08 1981-03-24 Murdock Forrest L Low gravity crude oil and water separator
WO1994020209A1 (en) * 1993-03-02 1994-09-15 Fastran Engineering Limited Thermal treatment
RU2030126C1 (ru) * 1991-09-03 1995-02-27 Дмитрий Иванович Гетманский Электродный нагреватель жидкости "мечта 4"
US5580464A (en) * 1992-03-24 1996-12-03 Bradford University Resolution of emulsions
RU2075839C1 (ru) * 1992-12-24 1997-03-20 Индивидуальная частная фирма "Сегерс" Устройство для свч-обработки жидких диэлектрических материалов
RU2127029C1 (ru) * 1998-02-09 1999-02-27 Цыганко Олег Леонидович Электродный нагреватель жидкости
EP1524883A1 (de) * 2003-10-18 2005-04-20 Hartwig Pollinger Vorrichtung zum Beheizen von in rohrförmigen Transport-und/oder Förderleitungen transportierten fluiden Medien
US20050230296A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Edmondson Jerry M Energy efficient compact oil and water separator

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1545232A1 (de) 1965-07-19 1969-06-19 Bp Benzin Und Petroleum Ag Verfahren zur kontinuierlichen Entwaesserung von Kohlenwasserstoffoelen
GB1247500A (en) 1971-02-04 1971-09-22 Petrolite Corp Electric treater for emulsions
US4804453A (en) * 1982-06-07 1989-02-14 National Tank Company Resolution of emulsions with multiple electric fields
US4889639A (en) 1988-06-16 1989-12-26 Conoco Inc. Microwave emulsion treater with controlled feed water content
AT395948B (de) 1990-07-27 1993-04-26 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zum spalten von emulsionen
US5326446A (en) * 1992-07-27 1994-07-05 Larry Binger Treatment of water with static and radio frequency electromagnetic fields
US5338421A (en) * 1992-08-07 1994-08-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of and apparatus for separation by agglomeration
GB9325321D0 (en) * 1993-12-10 1994-02-16 British Nuclear Fuels Plc Separation of liquids
US5914014A (en) 1997-09-23 1999-06-22 Kartchner; Henry H. Radio frequency microwave energy apparatus and method to break oil and water emulsions
US6077400A (en) 1997-09-23 2000-06-20 Imperial Petroleum Recovery Corp. Radio frequency microwave energy method to break oil and water emulsions
US6086830A (en) 1997-09-23 2000-07-11 Imperial Petroleum Recovery Corporation Radio frequency microwave energy applicator apparatus to break oil and water emulsion
US5865992A (en) 1997-09-29 1999-02-02 Edmondson; Jerry M. Oil, water and gas separator
US6184427B1 (en) 1999-03-19 2001-02-06 Invitri, Inc. Process and reactor for microwave cracking of plastic materials
NO311705B1 (no) * 1999-08-17 2002-01-14 Aibel As Anordning for behandling av en emulsjon
NO993968L (no) * 1999-08-17 2001-02-19 Abb Research Ltd Fremgangsmåte for separasjon av en emulsjon av en organisk væske og vann
DE19963351B4 (de) 1999-12-27 2004-10-28 Abb Research Ltd. Verfahren zur Trennung der Bestandteile einer Dispersion
GB0030740D0 (en) * 2000-12-16 2001-01-31 Univ Strathclyde Gas scrubber
US6730205B2 (en) * 2002-01-03 2004-05-04 Herbert W. Holland Method for removing contaminants from conduits and fluid columns
US6790177B2 (en) * 2002-06-27 2004-09-14 Boss Instruments, Ltd. Surgical retractor apparatus
US20040026335A1 (en) * 2002-08-12 2004-02-12 Fields William M. Multi-stage photo-catalytic oxidation fluid treatment system
US6972077B2 (en) * 2003-05-28 2005-12-06 Tipton Gary A Cells and electrodes for electrocoagulation treatment of wastewater
CN1302829C (zh) * 2004-09-09 2007-03-07 上海交通大学 涡流空化破乳的设备
WO2006046881A1 (fr) * 2004-10-26 2006-05-04 Vadim Igorevich Soifer Procede de destruction d'emulsions stables eau-petrole
US7764869B2 (en) * 2005-05-25 2010-07-27 Lexington Environmental Technologies, Inc. Heater apparatus
DE102007039115A1 (de) 2007-07-24 2009-01-29 Breuer, Birgit Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung organischer und/oder anorganischer Medien

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB994450A (en) * 1962-09-07 1965-06-10 Ralph George Sargeant Apparatus for the application of high frequency electrical energy to liquid materials
GB1327991A (en) * 1970-05-26 1973-08-22 Petrolite Corp Phase separator for immisible fluids
US4257895A (en) * 1979-05-08 1981-03-24 Murdock Forrest L Low gravity crude oil and water separator
RU2030126C1 (ru) * 1991-09-03 1995-02-27 Дмитрий Иванович Гетманский Электродный нагреватель жидкости "мечта 4"
US5580464A (en) * 1992-03-24 1996-12-03 Bradford University Resolution of emulsions
RU2075839C1 (ru) * 1992-12-24 1997-03-20 Индивидуальная частная фирма "Сегерс" Устройство для свч-обработки жидких диэлектрических материалов
WO1994020209A1 (en) * 1993-03-02 1994-09-15 Fastran Engineering Limited Thermal treatment
RU2127029C1 (ru) * 1998-02-09 1999-02-27 Цыганко Олег Леонидович Электродный нагреватель жидкости
EP1524883A1 (de) * 2003-10-18 2005-04-20 Hartwig Pollinger Vorrichtung zum Beheizen von in rohrförmigen Transport-und/oder Förderleitungen transportierten fluiden Medien
US20050230296A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Edmondson Jerry M Energy efficient compact oil and water separator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717804C1 (ru) * 2019-06-05 2020-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Способ высокочастотной обработки конструктивно-сложных изделий из полимерных материалов

Also Published As

Publication number Publication date
US20110049133A1 (en) 2011-03-03
BRPI0908263B1 (pt) 2020-02-11
NO344298B1 (no) 2019-10-28
GB2457494B (en) 2012-04-25
CN101953227B (zh) 2013-06-26
GB0802845D0 (en) 2008-03-26
WO2009101436A1 (en) 2009-08-20
CN101953227A (zh) 2011-01-19
RU2010138098A (ru) 2012-03-20
GB2457494A (en) 2009-08-19
US10383181B2 (en) 2019-08-13
BRPI0908263A2 (pt) 2015-07-21
NO20101188L (no) 2010-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2497315C2 (ru) Устройство и способ для высокочастотного нагрева диэлектрической жидкости
JP4999271B2 (ja) 二重周波数静電コアレッセンス
EP1082168B1 (en) Compact electrostatic coalescer
EP2139575A1 (en) High velocity electrostatic coalescing oil/water separator
CN102342179A (zh) 用于材料的rf加热的施加器和方法
JP2000317207A (ja) オイル及び水エマルジョンを破壊するための無線周波マイクロ波エネルギー印加装置
CN102021018A (zh) 新型高效原油脱水、脱盐用静电预聚结方法和设备
JPS5910309A (ja) 液体合体装置
WO2014058467A1 (en) Electric field induced separation of components in an emulsion
CN112505302A (zh) 一种连续流动的电场协同介质聚结破乳效果评测系统
RU2654028C1 (ru) Электродегидратор
EP3383517B1 (en) Electrostatic separator and separation method for subsea applications
US3661746A (en) Uniform electric field treatment
US11608474B2 (en) System and method for the separation of oil/water emulsions by electrocoalescence
WO2009101437A1 (en) Rf electromagnetic heating of a pressurised dielectric fluid
CN105802650A (zh) 高温煤焦油脱水的方法和装置
RU2174857C2 (ru) Способ обезвоживания углеводородных жидкостей
CN104531205A (zh) 一种微波强化静电原油脱水装置
US20230279299A1 (en) Microwave assisted oil-water separator
US1170184A (en) Separation of liquid suspensions.
JPH11276803A (ja) 油相からの水分除去方法及び装置
RU2780854C1 (ru) Трубный электрокоалесцирующий аппарат
RU2439128C1 (ru) Свч-установка для обработки нефтеводяных эмульсий
RU156667U1 (ru) Электрокоалесцирующая установка
RU2326932C2 (ru) Устройство для обезвоживания углеводородной жидкости

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner