RU2785705C2 - Method and device for injection mixing of fluids with twisted jets - Google Patents

Method and device for injection mixing of fluids with twisted jets Download PDF

Info

Publication number
RU2785705C2
RU2785705C2 RU2022113741A RU2022113741A RU2785705C2 RU 2785705 C2 RU2785705 C2 RU 2785705C2 RU 2022113741 A RU2022113741 A RU 2022113741A RU 2022113741 A RU2022113741 A RU 2022113741A RU 2785705 C2 RU2785705 C2 RU 2785705C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixing
flow
tubes
oil
additional component
Prior art date
Application number
RU2022113741A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022113741A (en
Inventor
Евгений Валериевич Казарцев
Original Assignee
Евгений Валериевич Казарцев
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Валериевич Казарцев filed Critical Евгений Валериевич Казарцев
Publication of RU2022113741A publication Critical patent/RU2022113741A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2785705C2 publication Critical patent/RU2785705C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: inventions relate to technological processes of continuous mixing in static mixers of liquid, gaseous, and other fluids in different industries; they can be used at oil-producing, refining, and petrochemical enterprises in oil preparation for recycling, namely for injection of demulsifier and flushing water into an oil flow and their mixing at desalination stages, as well as in other industries for mixing of the main flow of liquid or gas with smaller amounts of additional liquid or gaseous components. The mixing method consisting in organization of injection of an additional component into separate jets of the processed flow is implemented in a device for injection mixing of fluids with twisted jets, containing a case with a flow chamber for the processed flow and a branch pipe for input of the additional component, connected to the chamber. In the device, there are separate mixing channels located in the flow chamber, formed by tubes evenly distributed along the entire cross-section of the mixer case, providing a calm mode of flowing of the processed flow, while the branch pipe for input of the additional component is connected to an inter-tube space formed by an outer surface of tubes and an inner surface of a cylindrical part of the case, while tubes of the flow chamber have holes with a tangential input direction, a diameter, shape, angle of inclination, number, and mutual location of which in tubes are determined based on condition of achievement of required mixing parameters, providing injection of the additional component with semi-limited submerged jets forming twisted turbulent flows in mixing channels, mixing with separate jets of the processed flow.
EFFECT: increase in the efficiency of desalination of oil.
2 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретения относятся к технологическим процессам непрерывного смешения в статических смесителях жидких, газообразных и других текучих сред в различных отраслях промышленности, и могут быть использованы на нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях при подготовке нефти к переработке, а именно для ввода деэмульгатора и промывной воды в поток нефти и их смешения перед ступенью обессоливания, а также в других отраслях промышленности для смешивания основного потока жидкости или газа с меньшими количествами добавочных жидких или газообразных компонентов. Эффективность обессоливания нефти, характеризующаяся удельным расходом деэмульгатора и промывной воды при удовлетворительном качестве нефти, зависит от их оптимального использования, что достигается за счет устройств интенсификации их распределения в обрабатываемом потоке. Другим показателем эффективности является энергетическая составляющая процесса подготовки – давление обрабатываемого потока для преодоления гидравлических сопротивлений в технологической линии. Местные гидравлические сопротивления используются в статических смесителях для интенсивного смешивания жидкостей за счет возмущения и турбулизации потока, побочным эффектом которой является высокая дисперсность нефтяной эмульсии и увеличение ее устойчивости, что влечет за собой увеличение затрат при подготовке нефти. Поэтому достижение оптимальных параметров смешения деэмульгатора и промывной воды является ключевым фактором, влияющим на эффективность обессоливания нефти. The inventions relate to technological processes of continuous mixing in static mixers of liquid, gaseous and other fluids in various industries, and can be used at oil producing, oil refining and petrochemical enterprises in the preparation of oil for processing, namely for introducing a demulsifier and wash water into the oil flow and their mixing before the desalting stage, as well as in other industries for mixing the main liquid or gas stream with smaller amounts of additional liquid or gaseous components. The efficiency of oil desalination, which is characterized by the specific consumption of the demulsifier and washing water with a satisfactory oil quality, depends on their optimal use, which is achieved by devices for intensifying their distribution in the treated stream. Another indicator of efficiency is the energy component of the preparation process - the pressure of the processed flow to overcome the hydraulic resistance in the production line. Local hydraulic resistances are used in static mixers for intensive mixing of liquids due to flow disturbance and turbulence, a side effect of which is a high dispersion of the oil emulsion and an increase in its stability, which entails an increase in oil treatment costs. Therefore, achieving optimal mixing parameters of the demulsifier and wash water is a key factor affecting the efficiency of oil desalination.

Из уровня техники известен способ смешения в диафрагмовом смесителе (Ю.К. Молоканов «Процессы и аппараты нефтегазопереработки». - М.: Химия, 1980, 408 стр.), в котором устройство представляет собой систему перегородок (диафрагм), установленных в трубопроводе, по которому перекачивают смешиваемые жидкости. При прохождении потока жидкости через отверстия в перегородках происходит его турбулизация, приводящая к интенсивному перемешиванию перекачиваемых жидкостей.The prior art method of mixing in a diaphragm mixer (Yu.K. Molokanov "Processes and apparatus for oil and gas processing." - M.: Chemistry, 1980, 408 pages), in which the device is a system of partitions (diaphragms) installed in the pipeline, through which mixed liquids are pumped. When the liquid flow passes through the holes in the partitions, it becomes turbulent, leading to intensive mixing of the pumped liquids.

Недостатком известного способа смешения является существенное гидродинамическое сопротивление потоку, что приводит к запиранию (передавливанию) жидкости с меньшим расходом и давлением закачивания, что, в свою очередь, приводит к нарушению объемного соотношения перемешиваемых жидкостей.The disadvantage of the known method of mixing is a significant hydrodynamic resistance to flow, which leads to blocking (squeezing) of the liquid with a lower flow rate and pumping pressure, which, in turn, leads to a violation of the volume ratio of the mixed liquids.

Известен также жидкостный смеситель (патент РФ 2230882, МПК Е21В 33/13, В28С 5/02, опубл. 20.06.2006), включающий патрубки, один из которых выполнен для подмешиваемой жидкости с меньшим расходом, и трубопровод с установленной перегородкой. Патрубок для жидкости с меньшим расходом размещен соосно в трубопроводе и перфорирован по винтовой линии по всей длине с суммарной площадью отверстий перфорации, равной или большей площади сечения патрубка. Перегородка трубопровода выполнена в виде ленты, навитой на перфорированный патрубок с образованием спирального канала для основного потока жидкости и с возможностью препятствия запирания этим потоком жидкости потока жидкости с меньшим расходом в патрубке.A liquid mixer is also known (RF patent 2230882, IPC E21V 33/13, V28C 5/02, publ. 06/20/2006), including nozzles, one of which is made for mixing liquid with a lower flow rate, and a pipeline with an installed partition. The branch pipe for liquid with a lower flow rate is placed coaxially in the pipeline and is perforated along a helical line along the entire length with a total area of the perforation holes equal to or greater than the sectional area of the branch pipe. The partition of the pipeline is made in the form of a tape wound on a perforated branch pipe to form a spiral channel for the main liquid flow and with the possibility of preventing this liquid flow from blocking the liquid flow with a lower flow rate in the branch pipe.

Недостатками способа смешения с помощью известного устройства являются низкая интенсивность перемешивания жидких фаз в спиральном канале из-за высокой скорости перемещения основного потока жидкости и невозможность регулирования подачи подмешиваемой жидкости с меньшим расходом при изменении подачи основной жидкости.The disadvantages of the mixing method using the known device are the low intensity of mixing of the liquid phases in the spiral channel due to the high speed of movement of the main fluid flow and the impossibility of regulating the supply of the mixed liquid with a lower flow rate when changing the supply of the main liquid.

Также известен смеситель (см. патент РФ 126623, МПК B01F5/02, опубл. 10.04.2013), содержащий корпус с проточной камерой для основного потока жидкости и соединенный с ним канал ввода добавочной жидкости, последний выполнен в виде коаксиально установленных внешнего и внутреннего патрубков. Форсунки указанных патрубков расположены взаимно перекрывающимися с возможностью изменения площади проходного сечения. Перед форсунками по ходу движения основного потока установлена решетка, а за форсунками - диспергатор.A mixer is also known (see RF patent 126623, IPC B01F5/02, publ. 04/10/2013), containing a housing with a flow chamber for the main liquid flow and an additional liquid input channel connected to it, the latter is made in the form of coaxially mounted external and internal nozzles . The nozzles of the specified nozzles are located mutually overlapping with the possibility of changing the area of the passage section. A grate is installed in front of the nozzles in the direction of the main flow, and a dispersant is installed behind the nozzles.

Недостатком способа смешения с помощью известного устройства является неполный, частичный охват площади поперечного сечения обрабатываемого потока на этапе ввода и распределения жидкого компонента, в результате чего интенсивность перемешивания жидкостей достигается за счет гидродинамического возмущения и турбулизации потока применением решетки и диспергатора, создающие перепад давления на устройстве.The disadvantage of the mixing method using the known device is incomplete, partial coverage of the cross-sectional area of the processed flow at the stage of input and distribution of the liquid component, as a result of which the intensity of mixing of liquids is achieved due to hydrodynamic perturbation and turbulence of the flow using a grate and a dispersant, creating a pressure drop across the device.

Кроме этого, известен струеинжекционный смеситель (см. патент РФ 2643967, МПК B01F5/04, B01F5/06, опубл. 06.02.2018), содержащий корпус с проточной камерой для обрабатываемого потока жидкости и соединенный с ней патрубок ввода добавочного компонента, В устройстве дополнительно выполнены отдельные проточные каналы, расположенные в проточной камере, выполненные из равномерно распределенных по всему поперечному сечению корпуса смесителя трубок, обеспечивающих спокойный режим течения основного потока, а патрубок ввода добавочного компонента соединен с межтрубным пространством, образованным внешней поверхностью трубок и внутренней поверхностью цилиндрической части корпуса, при этом по поверхности трубок равномерно распределены вводные отверстия, диаметр, форма, количество и взаимное расположение которых определяется из условия достижения оптимальных характеристик смешения, и через которые добавочный компонент в виде свободных затопленных струй с турбулентным режимом истечения попадает из межтрубного пространства корпуса в трубное пространство, распределяясь по отдельным каналам и смешиваясь с отдельными струями обрабатываемого потока.In addition, a jet injection mixer is known (see RF patent 2643967, IPC B01F5 / 04, B01F5 / 06, publ. 02/06/2018), containing a housing with a flow chamber for the processed liquid flow and an additional component input pipe connected to it. separate flow channels are made located in the flow chamber, made of tubes evenly distributed over the entire cross section of the mixer body, providing a calm flow of the main flow, and the inlet pipe of the additional component is connected to the annular space formed by the outer surface of the tubes and the inner surface of the cylindrical part of the body, at the same time, inlet holes are uniformly distributed over the surface of the tubes, the diameter, shape, number and relative position of which is determined from the condition for achieving optimal mixing characteristics, and through which the additional component in the form of free flooded jets with a turbulent flow regime enters from the duct space of the body into the pipe space, distributing through separate channels and mixing with separate jets of the processed flow.

Недостатком способа смешения с помощью известного устройства является неполный, частичный охват площади поперечного сечения обрабатываемого потока на этапе ввода и распределения компонента из-за использования радиального направления ввода с образованием свободных прямоточных струй, о чем свидетельствует указание в формуле и описании изобретения на вид создаваемых струй – «свободных … струй», в отличие от известного как более эффективного для смешения - тангенциального направления ввода, с образованием полуограниченных закрученных струй (из источников: Ляховский Д. Н. Турбулентность в прямоточных и закрученных струях // Теория и практика сжигания газа. Л.: Недра, 1964. т. II. - с. 18-48; Гупта А. и др. Закрученные потоки: Пер. с англ. / Гупта А., Лилли Д., Сайред Н.— М.: Мир, 1987. – 588 с.).The disadvantage of the mixing method using the known device is incomplete, partial coverage of the cross-sectional area of the processed flow at the stage of input and distribution of the component due to the use of the radial direction of input with the formation of free direct-flow jets, as evidenced by the indication in the formula and description of the invention of the type of jets created - “free ... jets”, in contrast to the tangential direction of injection, known as more efficient for mixing, with the formation of semi-limited swirling jets (from sources: Lyakhovsky D.N. Turbulence in direct-flow and swirling jets // Theory and Practice of Gas Burning. L. : Nedra, 1964. v. II. - pp. 18-48; Gupta A. et al. Swirling flows: Translated from English / Gupta A., Lilly D., Saired N. - M .: Mir, 1987. - 588 p.).

Известное техническое решение и принято в качестве прототипа для заявленных изобретений.Known technical solution and accepted as a prototype for the claimed inventions.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемыми изобретениями, является повышение эффективности обессоливания нефти, выражающееся в повышении качества подготовки нефти, сокращении затрат на термическое, химическое и электрическое воздействие вследствие снижения устойчивости нефтяной эмульсии, сокращении затрат на подачу промывной воды при обеспечении оптимального качества смешения через оптимальное распределение деэмульгатора и промывной воды по всей площади поперечного сечения обрабатываемого потока нефти не за счет высокоинтенсивного масштабного перемешивания в едином объеме, а за счет инжекционного смешения закрученными струями в отдельных смесительных каналах, равномерно распределенных по всему поперечному сечению обрабатываемого потока.The technical result achieved by the proposed inventions is to increase the efficiency of oil desalination, which is expressed in improving the quality of oil treatment, reducing the cost of thermal, chemical and electrical effects due to a decrease in the stability of the oil emulsion, reducing the cost of washing water supply while ensuring optimal mixing quality through optimal distribution of the demulsifier and wash water over the entire cross-sectional area of the processed oil flow, not due to high-intensity large-scale mixing in a single volume, but due to injection mixing with swirling jets in separate mixing channels uniformly distributed over the entire cross-section of the processed flow.

Технической задачей, стоящей перед автором, является создание эффективного способа и простого в исполнении устройства смешения текучих сред с низким гидравлическим сопротивлением, позволяющего производить оптимальный ввод - распределение деэмульгатора и промывной воды в обрабатываемой потоке нефти с целью дальнейшего обессоливания последней.The technical challenge facing the author is to create an effective method and easy-to-execute device for mixing fluids with low hydraulic resistance, which allows for optimal input - distribution of the demulsifier and wash water in the treated oil stream in order to further desalt the latter.

Задачу, положенную в основу настоящих изобретений, решают за счет организации инжектирования закрученных струй добавочного компонента в отдельные струи обрабатываемого потока при использовании инжекционного смесителя, содержащего корпус, проточная камера которого имеет смесительные каналы, выполненные из отдельных трубок, имеющих тангенциально направленные вводные отверстия, через которые закрученными струями в обрабатываемый поток попадает добавочный компонент.The problem underlying the present inventions is solved by organizing the injection of swirling jets of an additional component into separate jets of the processed stream using an injection mixer containing a body, the flow chamber of which has mixing channels made of separate tubes having tangentially directed inlet holes through which In swirling jets, an additional component enters the processed flow.

Кроме того, на внешней цилиндрической поверхности корпуса имеется патрубок для ввода добавочного компонента в межтрубное пространство.In addition, on the outer cylindrical surface of the housing there is a branch pipe for introducing an additional component into the annulus.

Кроме того, корпус герметизируется с торцов крышками, имеющими сквозные отверстия, количество и диаметр которых соответствует количеству и диаметру трубок, и имеющие кольцевые пазы для центровки, как самого корпуса, так и всех трубок, а для придания герметичности всей конструкции пазы уплотняются прокладочным материалом; крышки стягиваются шпильками, устанавливаемые в отверстия, расположенные на периферии крышек.In addition, the body is sealed from the ends with covers having through holes, the number and diameter of which corresponds to the number and diameter of the tubes, and having annular grooves for centering both the body itself and all tubes, and to make the entire structure tight, the grooves are sealed with gasket material; the covers are pulled together with pins installed in the holes located on the periphery of the covers.

Кроме того, к крышкам монтируются переходные патрубки с фланцами или под приварку для соединения с трубопроводом в виде диффузора на входе и конфузора на выходе обрабатываемого потока, что способствует дополнительному перемешиванию компонентов смеси и делает доступным сборку и разборку устройства при техническом обслуживании.In addition, adapter pipes with flanges or for welding are mounted to the covers for connection with the pipeline in the form of a diffuser at the inlet and a confuser at the outlet of the processed stream, which contributes to additional mixing of the mixture components and makes it possible to assemble and disassemble the device during maintenance.

Переход разделительной камеры к отдельным каналам с суммарной площадью поперечных сечений равной и большей площади поперечного сечения подводящего трубопровода позволяет обрабатываемый поток разбивать на отдельные мелкие потоки, тем самым обеспечивая спокойный режим течения и выравнивание скоростей во внутритрубном пространстве смесительных каналов при практически полном отсутствии перепада давления на устройстве.The transition of the separation chamber to separate channels with a total cross-sectional area equal to or greater than the cross-sectional area of the supply pipeline allows the processed flow to be divided into separate small flows, thereby ensuring a calm flow regime and equalization of velocities in the internal space of the mixing channels with the almost complete absence of pressure drop across the device .

Необходимые для технологического процесса характеристики: эффективность и интенсивность смешения, обеспечиваются за счет определенных расчетом параметров устройства: количества, диаметра, взаимного расположения трубок и вводных отверстий, формирующих струи добавочного компонента, диспергируемого в отдельных каналах обрабатываемого потока.The characteristics necessary for the technological process: the efficiency and intensity of mixing, are provided by the device parameters determined by the calculation: the number, diameter, mutual arrangement of tubes and inlet holes that form jets of the additional component dispersed in individual channels of the processed flow.

Форма вводных отверстий из предложенных вариантов, а также угол наклона их оси относительно направления потока, выбирается исходя из требуемой дисперсности добавочного компонента, определяемой эмпирически, например, микроскопическим методом. The shape of the inlet holes from the proposed options, as well as the angle of inclination of their axis relative to the flow direction, is selected based on the required dispersion of the additional component, determined empirically, for example, by a microscopic method.

Равномерное размещение трубок по всей площади поперечного сечения корпуса смесителя обеспечивает максимальный охват обрабатываемого потока, а расстояние между трубками каналов определяется из условия прохождения потока вводимого добавочного компонента без образования перепада давления.Uniform placement of the tubes over the entire cross-sectional area of the mixer body ensures maximum coverage of the processed flow, and the distance between the tubes of the channels is determined from the condition of the flow of the introduced additional component without the formation of a pressure drop.

Регулировка устройства не требуется, конструкция изначально рассчитывается на заданные технологические параметры процесса, но при необходимости изменения расхода обрабатываемого или добавочного потоков производится пересчет на новые технологические параметры геометрических размеров по нижеприведенным формулам и замена трубок с измененными характеристиками вводных отверстий (количество, диаметр, форма и расположение).Adjustment of the device is not required, the design is initially calculated for the specified technological parameters of the process, but if it is necessary to change the flow rate of the processed or additional flows, the recalculation is made for new technological parameters of the geometric dimensions according to the formulas below and the replacement of tubes with modified characteristics of the inlet holes (number, diameter, shape and location ).

Простота и компактность конструкции, не требующая дополнительной центровки и регулировки устройства, позволяет с легкостью проводить сборку – разборку, монтаж – демонтаж и техническое обслуживание смесителя.The simplicity and compactness of the design, which does not require additional alignment and adjustment of the device, makes it easy to assemble - disassemble, install - dismantle and maintain the mixer.

Совокупность конструктивных признаков заявляемого смесителя значительно снижает энергетические затраты при достижении оптимальных параметров процесса смешения деэмульгатора и воды с нефтью и, как следствие, эффективное обессоливание последней.The combination of design features of the proposed mixer significantly reduces energy costs while achieving optimal parameters for the process of mixing the demulsifier and water with oil and, as a result, the effective desalination of the latter.

Перечисленные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения указанного технического результата.The listed features are essential and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the specified technical result.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники показал, что оно отличается от известных аналогов, поэтому заявленные изобретения является новыми. Заявленные отличительные признаки изобретений явным образом не следуют из уровня техники, являются неочевидными для среднего специалиста в области смешения газожидкостных сред, в связи с чем, считаем, что заявленные изобретения имеют изобретательский уровень. С учетом возможности промышленного серийного изготовления смесителя и использования способа в производстве можно считать изобретения промышленно применимыми, и в итоге сделать вывод об их соответствии критериям патентоспособности.The comparative analysis of the proposed technical solution with the identified analogues of the prior art showed that it differs from the known analogues, therefore the claimed inventions are new. The claimed distinguishing features of the inventions do not explicitly follow from the prior art, are not obvious to the average specialist in the field of mixing gas-liquid media, and therefore, we believe that the claimed inventions have an inventive step. Taking into account the possibility of industrial batch production of the mixer and the use of the method in production, the inventions can be considered industrially applicable, and as a result, it can be concluded that they meet the patentability criteria.

Настоящие изобретения поясняются конкретными примерами расчета и выполнения инжекционного смесителя и применения способа инжекционного смешения текучих сред закрученными струями, который наглядно демонстрирует возможность получения указанного технического результата. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретений, определенные прилагаемой формулой.The present inventions are illustrated by specific examples of calculation and execution of an injection mixer and application of the method of injection mixing of fluids with swirling jets, which clearly demonstrates the possibility of obtaining the specified technical result. Various modifications and improvements are allowed that do not go beyond the scope of the inventions defined by the attached claims.

Представленный вариант исполнения и использования изобретений описывается далее на основе представленных чертежей, где:The presented embodiment and use of the inventions is described below on the basis of the presented drawings, where:

- на фиг. 1 изображен общий вид смесителя;- in Fig. 1 shows a general view of the mixer;

- на фиг. 2 изображен поперечный разрез А корпуса смесителя;- in Fig. 2 shows a cross section A of the mixer body;

- на фиг. 3 изображены выносные элементы Б и В c тангенциальным вводом;- in Fig. 3 shows the remote elements B and C with a tangential input;

- на фиг. 4 изображена принципиальная схема ступени обессоливания.- in Fig. 4 shows a schematic diagram of the desalination stage.

Конструкция инжекционного смесителя сборная, состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из отрезка трубы стандартного сортамента, с внешней стороны которого смонтирован патрубок 2 для ввода добавочного компонента в межтрубное пространство корпуса 3, оканчивающийся штуцером 4 с монтажной резьбой. Корпус 1 герметизирован с торцов крышками 5, которые имеют сквозные отверстия 6, количество и диаметр которых соответствует количеству и внутреннему диаметру трубок 7, выполняющих с одной стороны функцию каналов для смешения, а с другой стороны функцию устройств для инжектирования добавочного компонента под давлением. Между трубками 7 имеется пространство 3, достаточное для беспрепятственного ввода добавочного компонента, а сами трубки 7 имеют вводные отверстия 8 для формирования необходимой формы и длины струи. Количество, диаметр, форма и взаимное расположение вводных отверстий могут быть различными в зависимости от требуемых характеристик смешения (интенсивности и эффективности). Крышки 5 с внутренней стороны имеют кольцевые пазы 9 и 10 для центровки, как корпуса 1, так и отдельных трубок 7. Для придания герметичности всей конструкции пазы уплотнены кольцевыми прокладками 11 и 12, а крышки 5 стянуты шпильками 13 с гайками 14, устанавливаемые в отверстия 15, расположенные на периферийной окружности крышек 5. К крышкам 5 смонтированы переходные патрубки 16 распределительной и сборной камеры с монтажными фланцами 17 для соединения с трубопроводом.The design of the injection mixer is prefabricated, it consists of a cylindrical body 1 made of a section of a pipe of a standard assortment, on the outside of which a branch pipe 2 is mounted for introducing an additional component into the annular space of the body 3, ending in a fitting 4 with a mounting thread. The body 1 is sealed at the ends with covers 5, which have through holes 6, the number and diameter of which corresponds to the number and inner diameter of the tubes 7, which, on the one hand, serve as channels for mixing, and on the other hand, the function of devices for injecting an additional component under pressure. Between the tubes 7 there is a space 3 sufficient for the unhindered introduction of the additional component, and the tubes 7 themselves have inlet holes 8 to form the required shape and length of the jet. The number, diameter, shape and relative position of the inlet holes may vary depending on the required mixing characteristics (intensity and efficiency). Covers 5 on the inside have annular grooves 9 and 10 for centering both the body 1 and individual tubes 7. To make the whole structure tight, the grooves are sealed with ring gaskets 11 and 12, and the covers 5 are tightened with studs 13 with nuts 14 installed in the holes 15, located on the peripheral circumference of the covers 5. The transition pipes 16 of the distribution and collection chambers with mounting flanges 17 for connection with the pipeline are mounted to the covers 5.

Обрабатываемый поток поступает в инжекционный смеситель через входной монтажный фланец 17, попадает в диффузор распределительной камеры, образованной внутренней поверхностью переходного патрубка 16 и перфорированной поверхностью наружной стороны крышки 5, распределяется по отдельным смесительным каналам, выполненным из трубок 7 с рассчитанными размерами (длина, диаметр и толщина стенки). Режим течения в трубках меняется на более спокойный, что создает условия послойного, невозмущенного течения, обеспечивающего малую скорость сдвига при смешивании обрабатываемого потока с добавочным компонентом. Добавочный компонент подается в смеситель через патрубок 2, попадает в межтрубное пространство 3 корпуса 1 и, омывая наружную поверхность трубок 7, инжектируется через вводные отверстия 8 и смешивается с обрабатываемым потоком в трубном пространстве. Отдельные потоки из смесительных каналов, образованных трубками 7 попадают в конфузор сборной камеры, образованный аналогично распределительной камере - внутренней поверхностью переходного патрубка 16 и перфорированной поверхностью наружной стороны крышки 5, где введенный добавочный компонент дополнительно перемешиваются за счет вихрей, образованных сужением конфузора, после чего готовая смесь покидает смеситель через выходной монтажный фланец 17.The treated flow enters the injection mixer through the inlet mounting flange 17, enters the diffuser of the distribution chamber formed by the inner surface of the transition pipe 16 and the perforated surface of the outer side of the cover 5, is distributed through separate mixing channels made of tubes 7 with calculated dimensions (length, diameter and wall thickness). The flow regime in the tubes changes to a quieter one, which creates conditions for a layer-by-layer, unperturbed flow, which provides a low shear rate when the processed flow is mixed with an additional component. The additive component is fed into the mixer through the nozzle 2, enters the annular space 3 of the housing 1 and, washing the outer surface of the tubes 7, is injected through the inlet holes 8 and mixes with the processed flow in the tube space. Separate flows from the mixing channels formed by tubes 7 enter the confuser of the collection chamber, formed similarly to the distribution chamber - the inner surface of the transition pipe 16 and the perforated surface of the outer side of the cover 5, where the introduced additional component is additionally mixed due to the vortices formed by the narrowing of the confuser, after which the finished the mixture leaves the mixer through the outlet mounting flange 17.

Количество, диаметр, толщина стенок и длина трубок 7 рассчитывают исходя из условия обеспечения суммарной площади поперечных сечений трубок равной или большей площади поперечного сечения подводящего нефтепровода без изменения скорости потока в трубках и со снижением турбулентности обрабатываемого потока и переводом его в ламинарный режим. Расстояние между трубками 7 определяется из условий равномерного охвата всей площади внутренней поверхности крышек 5 и межтрубного пространства 3, достаточного для беспрепятственного движения вводимого компонента.The number, diameter, wall thickness and length of tubes 7 are calculated based on the condition of ensuring the total cross-sectional area of the tubes is equal to or greater than the cross-sectional area of the inlet oil pipeline without changing the flow rate in the tubes and with reducing the turbulence of the processed flow and transferring it to the laminar regime. The distance between the tubes 7 is determined from the conditions of uniform coverage of the entire area of the inner surface of the caps 5 and the annulus 3, sufficient for the unimpeded movement of the introduced component.

Количество, диаметр, форма и взаимное расположение вводных отверстий 8 в трубках 7 рассчитывают исходя из условия формирования свободных затопленных струй с турбулентным режимом, а форму и угол наклона вводных отверстий 8 относительно оси трубок 7 выбирают в зависимости от требуемой эффективности смешения, с целью обеспечения необходимой степени дисперсности смеси, определяемой эмпирически, например, с помощью микроскопического метода исследования.The number, diameter, shape and relative position of the inlet holes 8 in the tubes 7 are calculated based on the conditions for the formation of free flooded jets with a turbulent regime, and the shape and angle of inclination of the inlet holes 8 relative to the axis of the tubes 7 are selected depending on the required mixing efficiency, in order to provide the necessary the degree of dispersion of the mixture, determined empirically, for example, using a microscopic research method.

Давление подачи добавочного компонента создают больше давления обрабатываемого потока, при этом конкретное значение разницы давлений рассчитывают в зависимости от физических характеристик смешиваемых сред и геометрии вводных отверстий, которая определяется опытным путем.The supply pressure of the additional component is created more than the pressure of the processed stream, while the specific value of the pressure difference is calculated depending on the physical characteristics of the mixed media and the geometry of the inlet holes, which is determined empirically.

Расчет основных конструктивных размеров достаточно прост, не требует специальных программ, так как основан на геометрических и гидродинамических зависимостях при соблюдении вышеназванных условий.The calculation of the main structural dimensions is quite simple, does not require special programs, as it is based on geometric and hydrodynamic dependencies, subject to the above conditions.

В таблице 1 представлен алгоритм расчета основных параметров устройства на примере смешения пресной воды с обезвоженной нефтью на ступени обессоливания.Table 1 presents the algorithm for calculating the main parameters of the device using the example of mixing fresh water with dehydrated oil at the desalination stage.

Таблица 1 – Расчет основных параметров инжекционного смесителяTable 1 - Calculation of the main parameters of the injection mixer

No. ПараметрыParameters Ед. изм.Unit rev. Обозначения и формулыNotation and formulas ЗначенияValues 1one 22 33 44 5five 1one Обрабатываемый поток - обезвоженная нефтьProcessed stream - dry oil 1.11.1 Кинематическая вязкостьKinematic viscosity м2m 2 /s ΝпΝp 0,0002210.000221 1.21.2 РасходConsumption м3m 3 / s QпQp 0,13190.1319 1.31.3 Рабочее давление Operating pressure кгс/см2 kgf / cm 2 PпPp 3,03.0 22 Подводящий трубопровод обрабатываемого потокаProcess flow supply line 2.12.1 Наружный диаметрOutside diameter ммmm DнпDnp 273273 2.22.2 Толщина стенкиWall thickness ммmm TпTp 11,511.5 2.32.3 Внутренний диаметрInner diameter ммmm Dвп=Dнп-2*tпDvp \u003d Dnp-2 * tp 250250 2.42.4 Площадь поперечного сеченияCross-sectional area м2 m 2

Figure 00000001
Figure 00000001
0,049060.04906 2.52.5 Скорость потока нефтиOil flow rate м/сm/s Vп=qп/SпVp=qp/Sp 2,72.7 2.62.6 Число РейнольдсаReynolds number --
Figure 00000002
Figure 00000002
30463046
2.72.7 Режим теченияflow regime -- Reп > 2100Rep > 2100 турбул.turbulence 33 Трубки обрабатываемого потокаProcess flow tubes 3.13.1 Наружный диаметр трубок Tube outer diameter ммmm DнтDnt 22,022.0 3.23.2 Толщина стенки трубки Tube wall thickness ммmm Tt 3,03.0 3.33.3 Внутренний диаметр трубок Tube inner diameter ммmm Dвт = Dнт - 2*tтDvt \u003d Dnt - 2 * t 16,016.0 3.43.4 Площадь поперечного сечения трубки Cross-sectional area of the tube м2 m 2
Figure 00000003
Figure 00000003
0,0002010.000201
3.53.5 Количество трубок из условия равнопроходимостиThe number of tubes from the condition of equal patency штPC Nт = Sп / SтNt = Sp / St 244244 3.63.6 Расход обрабатываемого потока через одну трубкуProcess flow through one tube м3m 3 / s qт = qп / Nтqt = qp / Nt 0,0005410.000541 3.73.7 Число Рейнольдса для потока в трубкеReynolds number for tube flow --
Figure 00000004
Figure 00000004
268268
3.83.8 Режим течения потока в трубкеFlow regime in the tube -- Reт << 2300Ret << 2300 ламинарныйlaminar 44 Корпус смесителяMixer body 4.14.1 Площадь крышки занятая трубкамиCover area occupied by tubes м2 m 2
Figure 00000005
Figure 00000005
0,092710.09271
4.24.2 Превышение всей площади вну-тренней части крышки относи-тельно площади занятой трубкамиExcess of the entire area of the inner part of the cover relative to the area occupied by the tubes разonce kk 2,02.0 4.34.3 Площадь внутр. части крышкиInt. area cover parts м2 m 2 Sкр = k * SкртSkr = k * Skrt 0,185410.18541 4.44.4 Внутренний минимальный диаметр корпусаInternal minimum body diameter ммmm
Figure 00000006
Figure 00000006
496496
4.54.5 Толщина стенки корпуса (ГОСТ 8732-78)Shell wall thickness (GOST 8732-78) ммmm Tk 6,06.0 4.64.6 Ближайший больший наружный диаметр (ГОСТ 8732-78)The nearest larger outer diameter (GOST 8732-78) ммmm DнкDnk 530530 4.74.7 Внутренний диаметр корпусаBody inner diameter ммmm Dвк = Dнк - 2*tкDvk \u003d Dnk - 2 * tk 518518 4.84.8 Площадь поперечного сечения корпусаCase cross-sectional area м2 m 2
Figure 00000007
Figure 00000007
0,210630.21063
4.94.9 Минимальное расстояние между трубками и корпусомMinimum distance between tubes and housing ммmm Ht 5,05.0

Продолжение таблицы 1 - Расчет основных параметров инжекционного смесителяTable 1 continued - Calculation of the main parameters of the injection mixer

1one 22 33 44 5five 4.104.10 Толщина уплотненийSeal thickness ммmm HпHp 1,51.5 4.114.11 Длина трубок из условия равнопроходимости добавочного компонента между трубкамиThe length of the tubes from the condition of equal patency of the additional component between the tubes ммmm Lт = (Sк / 2*hт) + hпLt \u003d (Sk / 2 * ht) + hp 120120 4.124.12 Длина цилиндра корпусаBody cylinder length ммmm Lц = LтLc \u003d Lt 120120 4.134.13 Толщина крышек корпуса смеси-теля для глухих фланцев Ру-16 The thickness of the covers of the mixer body for blind flanges Ru-16 ммmm Hk 30thirty 4.144.14 Количество шпилек для Dу и Pу-16Number of studs for DN and PN-16 штPC Nsh 20twenty 4.154.15 Диаметр шпилек для Dу и Pу-16 Stud diameter for DN and PN-16 ммmm Dsh 30thirty 4.164.16 Высота гаекNut height ммmm Hg 2424 4.174.17 Длина шпилекStud length ммmm Lш=Lц+2*hк+2*hг+2*10Lsh \u003d Lc + 2 * hk + 2 * hg + 2 * 10 276276 4.184.18 Длина резьбовой части шпилекThe length of the threaded part of the studs ммmm Lшр=(Lш-Lц)/2Lshr \u003d (Lsh-Lc) / 2 7878 4.194.19 Длина переходных патрубковReducer length ммmm L перL lane 615615 4.204.20 Толщина фланцев Ру-16Flange thickness Ru-16 ммmm Hf 2828 4.214.21 Монтажная длина устройстваMounting length of the device ммmm Lу=Lц+2*hк+2*Lпер+2*hфLu=Lc+2*hk+2*Lper+2*hf 14861486 5five Вводимый компонент - пресная водаIntroduced component - fresh water 5.15.1 ПлотностьDensity кг/м3 kg / m 3 ΡкΡk 10001000 5.25.2 Кинематическая вязкостьKinematic viscosity м2m 2 /s ΝкNK 0,0004780.000478 5.35.3 РасходConsumption м3m 3 / s Qk 0,0079170.007917 5.45.4 Рабочее давлениеOperating pressure кгс/см2 kgf / cm 2 Pк = Pп + ΔPкPk = Pp + ΔPk 3,53.5 66 Подводящий трубопровод вводимого компонентаInlet pipeline of the input component 6.16.1 Наружный диаметрOutside diameter ммmm DнкDnk 4545 6.26.2 Толщина стенкиWall thickness ммmm Tk 3,23.2 6.36.3 Внутренний диаметрInner diameter ммmm Dвк=Dнк-2*tкDvk \u003d Dnk-2 * tk 38,638.6 6.46.4 Площадь поперечного сеченияCross-sectional area м2 m 2 Sк = π/Dвк2 Sk \u003d π / Dvk 2 0,001170.00117 77 Вводные отверстия трубок для добавочного компонентаTubing inlets for additional component 7.17.1 Диаметр вводного отверстияInlet diameter ммmm Do 1,31.3 7.27.2 Площадь сечения отверстияHole area м2 m 2 Sо = π/4Dо2 So = π/4Do 2 0,000001330.00000133 7.37.3 Расход компонента, вводимого в одну трубкуConsumption of a component introduced into one tube м3m 3 / s qкт = qк/Nтqkt = qk/Nt 0,00003240.0000324 7.47.4 Число Рейнольдса для турбулизации свободной затопленной струи (Reтс > 10)Reynolds number for turbulence of a free submerged jet (Rets > 10) -- ReтсRets 2323 7.57.5 Расход потока через отверстие из условия турбулизации струиFlow rate through the hole from the jet turbulence condition м/с m/s

Figure 00000008
Figure 00000008
0,00001270.0000127 7.67.6 Скорость ввода компонента через отверстия в трубкеComponent injection rate through holes in the tube м/сm/s Vо = qo / SоVo = qo / So 8,3758.375 7.77.7 Расчетное количество отверстийEstimated number of holes штPC Nо = qкт/qоNo = qkt/qo 33 7.87.8 Перепад давления на отверстии для формирования струи добавочного компонентаPressure drop across the hole for forming a jet of the additional component кгс/см2 kgf / cm 2
Figure 00000009
Figure 00000009
0,50.5
7.97.9 Расстояние между вводными отверстиямиDistance between inlets ммmm Lo = Lт / (No + 1)Lo = Lt / (No + 1) 30thirty 7.107.10 Расстояние от конца трубки до вводного отвестияDistance from the end of the tube to the inlet ммmm L1o = LoL1o = Lo 30thirty 7.117.11 Угол поворота оси отверстий на цилиндре трубки Angle of rotation of the axis of the holes on the tube cylinder ºº α = 360º / Noα = 360º / No 120120

- по известным параметрам обрабатываемого потока (пп. 1.1-1.3) и размерам подводящего трубопровода (пп. 2.1, 2.2) определяются геометрические характеристики (пп. 2.3, 2.4), скорость потока и режим течения в трубопроводе (пп. 2.5-2.7);- according to the known parameters of the processed flow (clauses 1.1-1.3) and the dimensions of the supply pipeline (clauses 2.1, 2.2), the geometric characteristics (clauses 2.3, 2.4), the flow rate and the flow regime in the pipeline (clauses 2.5-2.7) are determined;

- из стандартного ряда ГОСТ 8734 - 75 выбираются диаметры и толщина трубок (пп. 3.1, 3.2) для труб в диапазоне наружных диаметров от 10 до 25 мм, после чего из них выбирается один вариант исходя из соображений целесообразности и простоты изготовления устройства, определяются геометрические характеристики трубок (пп. 3.3, 3.4), а также количество самих трубок (п. 3.5) из условия обеспечения равной проходимости сечения подводящего трубопровода и суммы сечений всех трубок устройства;- from the standard range of GOST 8734 - 75, the diameters and thickness of the tubes are selected (clauses 3.1, 3.2) for pipes in the range of outer diameters from 10 to 25 mm, after which one option is selected from them based on considerations of expediency and ease of manufacture of the device, geometric characteristics of the tubes (clauses 3.3, 3.4), as well as the number of tubes themselves (clause 3.5) from the condition of ensuring equal cross-section of the supply pipeline and the sum of the sections of all tubes of the device;

- по полученным данным рассчитывается расход обрабатываемого потока через одну трубку (п. 3.6.) и режим течения в трубке (пп. 3.7, 3.8) с учетом перевода из турбулентного в ламинарный режим.- according to the data obtained, the flow rate of the processed flow through one tube (section 3.6.) and the flow regime in the tube (sections 3.7, 3.8) are calculated taking into account the transfer from turbulent to laminar regime.

- исходя из 4-х кратного превышения всей площади крышки (п. 4.3) к площади части занятой трубками (п. 4.1), с учетом толщины корпуса (п. 4.5) и минимального расстояния между трубками и внутренней поверхностью корпуса (п. 4.10), определяется минимальный наружный диаметр цилиндрической части корпуса смесителя (п. 4.6), далее из стандартного ряда ГОСТ 8732 - 78 выбирается ближайший больший наружный диаметр корпуса (п. 4.7), находятся внутренний диаметр (п. 4.8) и площадь сечения трубопровода (п. 4.9);- based on a 4-fold excess of the entire area of the cover (clause 4.3) to the area of the part occupied by tubes (clause 4.1), taking into account the thickness of the body (clause 4.5) and the minimum distance between the tubes and the inner surface of the body (clause 4.10) , the minimum outer diameter of the cylindrical part of the mixer body is determined (clause 4.6), then the nearest larger outer diameter of the casing (clause 4.7) is selected from the standard series GOST 8732 - 78, the inner diameter (clause 4.8) and the cross-sectional area of the pipeline (clause 4.8) are found. 4.9);

- по известным геометрическим характеристикам подводящего трубопровода добавочного компонента (пп. 6.1, 6.2) и заданного расстояния между трубками (п. 4.10) определяется длина трубок и длина цилиндрической части корпуса (п. 4.12, 4.13) из условия обеспечения равной проходимости сечения подводящего трубопровода компонента и пространства, образованного расстоянием между трубками и крышками устройства;- according to the known geometric characteristics of the supply pipeline of the additional component (clauses 6.1, 6.2) and the specified distance between the tubes (clause 4.10), the length of the tubes and the length of the cylindrical part of the body (clauses 4.12, 4.13) are determined from the condition of ensuring equal cross-section of the component's supply pipeline and the space formed by the distance between the tubes and covers of the device;

- на основании размеров цилиндрической части корпуса рассчитываются и выбираются из стандартных рядов размеры всех деталей (пп. 4.14 - 4.23);- based on the dimensions of the cylindrical part of the body, the dimensions of all parts are calculated and selected from the standard series (clauses 4.14 - 4.23);

- по известным характеристикам добавочного компонента (пп. 5.1, 5.2) и параметрам трубопровода (пп. 6.1, 6.2), исходя из соображения возможности выполнения, выбирается значение диаметра вводного отверстия и определяется требуемый расход компонента через одно вводное отверстие (п. 7.3) для условия гарантированного превышения числа Рейнольдса для потока во вводном отверстии (п. 7.4) критическому значению перехода режима течения из ламинарного в турбулентный, соответствующему 10 единицам (по данным источника: Экспериментальное исследование затопленных струй при низких числах Рейнольдса / В.В. Леманов, В.И. Терехов, К.А. Шаров, А.А. Шумейко / Письма в ЖТФ, 2013, том 39, вып. 9, с. 34-40);- according to the known characteristics of the additional component (clauses 5.1, 5.2) and the parameters of the pipeline (clauses 6.1, 6.2), based on the consideration of the feasibility, the value of the diameter of the inlet is selected and the required flow rate of the component through one inlet is determined (clause 7.3) for conditions for guaranteed excess of the Reynolds number for the flow in the inlet (section 7.4) to the critical value of the transition of the flow regime from laminar to turbulent, corresponding to 10 units (according to the source: Experimental study of submerged jets at low Reynolds numbers / V.V. Lemanov, V. I. Terekhov, K. A. Sharov, A. A. Shumeiko / Letters to ZhTF, 2013, volume 39, issue 9, pp. 34-40);

- по полученным данным определяется количество отверстий (п. 7.7) и их расположение на трубке (пп. 7.9 - 7.11) с учетом равномерного их размещения на цилиндрической поверхности трубки;- according to the data obtained, the number of holes is determined (clause 7.7) and their location on the tube (clauses 7.9 - 7.11), taking into account their uniform placement on the cylindrical surface of the tube;

- по полученным значениям площади сечения вводного отверстия (п. 7.2) и требуемого через него расхода компонента (п. 7.5.) определяются скорость потока (п. 7.6) и потери давления (п. 7.8) компонента во вводном отверстии, а исходя из известного значения давления обрабатываемого потока (п. 1.3), определяется давление добавочного компонента (п. 5.4).- according to the obtained values of the cross-sectional area of the inlet (clause 7.2) and the component flow required through it (clause 7.5.), the flow rate (clause 7.6) and the pressure loss (clause 7.8) of the component in the inlet are determined, and based on the known the value of the pressure of the processed stream (clause 1.3), the pressure of the additional component is determined (clause 5.4).

Большинство деталей инжекционного смесителя стандартизировано и выпускается промышленностью, а конструкция устройства проста и доступна в изготовлении средствами ремонтно-механических служб производственных предприятий и характеризуется компактностью и простотой в эксплуатации.Most of the parts of the injection mixer are standardized and produced by the industry, and the design of the device is simple and can be manufactured by means of mechanical repair services of manufacturing enterprises and is characterized by compactness and ease of operation.

Предлагаемое техническое решение инжекционного смешивания компонентов в обрабатываемом потоке повышает эффективность ввода и распределения деэмульгатора и промывной воды в потоке сырой нефти и впоследствии значительно улучшает процесс обессоливания.The proposed technical solution for injection mixing of components in the treated stream increases the efficiency of introducing and distributing the demulsifier and wash water in the crude oil stream and subsequently significantly improves the desalting process.

Пример применения способа с использованием устройства. На фиг. 4 представлена принципиальная схема ступени обессоливания нефти, используемого для подготовки нефти на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих заводах. Неподготовленную сырую нефть подают на вход обессоливателя 18, где в поток сырой нефти через инжекционные смесители 19 и 20 поочередно добавляют деэмульгатор и пресную воду. Обессоленную нефть выводят с обессоливателя 18 и направляют на ступень стабилизации или концевую сепарационную установку. Минерализованная вода сбрасывается с обессоливателя 18 и выводится со ступени обессоливания, предварительно передавая тепло пресной воде в теплообменнике 21.An example of the application of the method using the device. In FIG. 4 is a schematic diagram of an oil desalting stage used to treat oil in oil fields and refineries. Unprepared crude oil is fed to the inlet of the desalter 18, where a demulsifier and fresh water are alternately added to the crude oil stream through injection mixers 19 and 20. The desalinated oil is removed from the desalter 18 and sent to the stabilization stage or the final separation unit. Mineralized water is discharged from the desalter 18 and removed from the desalination stage, after transferring heat to fresh water in the heat exchanger 21.

Для подтверждения теоретических выводов о большей эффективности тангенциального ввода, обеспечивающим закручивание струй вводимого компонента в обрабатываемом потоке, проведены натурные испытания и сравнение показателей работы ступени обессоливания нефти по представленной на фиг. 4 схеме с применением предлагаемых способа и конструкции инжекционного смесителя и технического решения по прототипу.To confirm the theoretical conclusions about the greater efficiency of the tangential injection, which ensures the swirling of the jets of the injected component in the processed stream, full-scale tests and a comparison of the performance of the oil desalination stage according to the one shown in Fig. 4 scheme using the proposed method and design of the injection mixer and technical solutions for the prototype.

По результатам испытаний определялась степень обессоливания нефти как отношение минерализации воды в обессоленной нефти к ее минерализации в исходной (сырой) нефти:According to the test results, the degree of oil desalination was determined as the ratio of water salinity in desalted oil to its mineralization in the original (crude) oil:

δс = 1 - (Мвых / Мвх), (1)δ c \ u003d 1 - (M out / M in ), (1)

где Мсвх, Мсвых – минерализация воды на входе и на выходе, мг/дм3.where Ms in , Ms out - mineralization of water at the inlet and outlet, mg / dm 3 .

Минерализация воды в сырой и обессоленной нефти определялась на основании результатов анализов проб нефти на содержание воды по ГОСТ Р54284-2010 и хлористых солей по ГОСТ 33703-2015, отобранных по ГОСТ 2517-2012 на входе и выходе первой ступени обессоливания, соответственно:The mineralization of water in crude and desalted oil was determined based on the results of analyzes of oil samples for water content in accordance with GOST R54284-2010 and chloride salts in accordance with GOST 33703-2015, selected in accordance with GOST 2517-2012 at the inlet and outlet of the first stage of desalination, respectively:

Мвх = Sвх × 100 / Wвх, (2)M in = S in × 100 / W in , (2)

Мвых = Sвых × 100 / Wвых, (3)M out \ u003d S out × 100 / W out , (3)

где Sвх, Sвых – содержание солей в нефти на входе и на выходе, мг/дм3;where S in , S out - the salt content in the oil at the inlet and outlet, mg / dm 3 ;

Wвх, Wвых – содержание воды в нефти на входе и на выходе, мг/дм3.W in , W out - the water content in oil at the inlet and outlet, mg / dm 3 .

По содержанию воды и хлористых солей в нефти до и после обессоливания, рассчитывалась минерализация капель воды, содержащейся в нефти до и после обессоливания по формулам (2) и (3), а затем и степень обессоливания по формуле (1) для предлагаемой конструкции смесителя и для прототипа. According to the content of water and chloride salts in oil before and after desalting, the mineralization of water droplets contained in oil before and after desalting was calculated using formulas (2) and (3), and then the degree of desalting was calculated using formula (1) for the proposed design of the mixer and for the prototype.

В соответствии с данными таблицы 2, использование предлагаемого смесителя, при прочих равных условиях, повышает степень обессоливания нефти на 15% в абсолютных и на 20% в относительных величинах по сравнению с прототипом, что подтверждает более высокую эффективность заявленного способа и устройства инжекционного смешения текучих сред закрученными струями.In accordance with the data of table 2, the use of the proposed mixer, ceteris paribus, increases the degree of desalting of oil by 15% in absolute and 20% in relative terms compared to the prototype, which confirms the higher efficiency of the claimed method and device for injection mixing of fluids swirling streams.

Таблица 2 - Результаты испытаний и эффективность смесителейTable 2 - Test results and efficiency of mixers

№ ппNo. pp Параметры работы ступени обессоливанияOperating parameters of the desalination stage при работе со смесителямиwhen working with mixers ПрототипPrototype Предлагаемый смесительSuggested mixer 1one Виды создаваемых струй по характерным признакам: Types of created jets according to characteristic features: Свойства средMedia Properties Затопленныеflooded ОграниченностьLimitation СвободныеFree ПолуограниченныеSemi-restricted ТечениеFlow ПрямоточныеDirect-flow Закрученныеtwisted 22 Направление ввода струй, R / TJet entry direction, R / T РадиальноеRadial Тангенциальноеtangential 33 Содержание воды в нефти на входе, %Water content in oil at the inlet, % 0,500.50 44 Содержание воды в нефти на выходе, %Water content in oil at the outlet, % 0,500.50 0,500.50 5five Содержание солей в нефти на входе, мг/дм3 The content of salts in oil at the inlet, mg / dm 3 10001000 66 Содержание солей в нефти на выходе, мг/дм3 The content of salts in the oil at the outlet, mg / dm 3 250250 100100 77 Минерализация воды в нефти на входе, мг/дм3 Mineralization of water in oil at the inlet, mg / dm 3 200000200000 8eight Минерализация воды в нефти на выходе, мг/дм3 Mineralization of water in oil at the outlet, mg / dm 3 5000050000 2000020000 9nine Степень обессоливания нефти, %Degree of oil desalination, % 75,075.0 90,090.0

Claims (2)

1. Способ инжекционного смешения текучих сред закрученными струями, отличающийся тем, что смешение производят путем инжектирования добавочного компонента в виде полуограниченных затопленных струй, образующих закрученные турбулентные потоки в смесительных каналах обрабатываемого потока, причем добавочный компонент поступает из межтрубного пространства в смесительные каналы за счет напорной подачи через вводные отверстия трубок под углом и со скоростью, обусловленными достижением требуемых параметров смешения.1. The method of injection mixing of fluids with swirling jets, characterized in that the mixing is carried out by injecting an additional component in the form of semi-restricted submerged jets that form swirling turbulent flows in the mixing channels of the processed flow, and the additional component enters from the annular space into the mixing channels due to pressure supply through the inlet holes of the tubes at an angle and at a speed determined by the achievement of the required mixing parameters. 2. Устройство инжекционного смешения текучих сред закрученными струями, содержащее корпус с проточной камерой для обрабатываемого потока и соединенный с ним патрубок ввода добавочного компонента, отличающееся тем, что проточная камера состоит из отдельных смесительных каналов, выполненных из равномерно распределенных по всему поперечному сечению корпуса смесителя трубок, а патрубок ввода добавочного компонента соединен с межтрубным пространством, образованным внешней поверхностью трубок и внутренней поверхностью цилиндрической части корпуса, при этом трубки проточной камеры имеют отверстия с тангенциальным направлением ввода и обеспечивающие инжектирование добавочного компонента полуограниченными затопленными струями, образующими закрученные турбулентные потоки в смесительных каналах, а диаметр, форма, угол наклона, количество и взаимное расположение вводных отверстий в трубках определяется из условия достижения требуемых параметров смешения.2. Device for injection mixing of fluids by swirling jets, containing a body with a flow chamber for the processed flow and an additional component input pipe connected to it, characterized in that the flow chamber consists of separate mixing channels made of tubes evenly distributed over the entire cross section of the mixer body , and the branch pipe for introducing the additional component is connected to the annular space formed by the outer surface of the tubes and the inner surface of the cylindrical part of the body, while the tubes of the flow chamber have holes with a tangential input direction and ensure the injection of the additional component by semi-limited submerged jets that form swirling turbulent flows in the mixing channels, and the diameter, shape, angle of inclination, number and relative position of the inlet holes in the tubes is determined from the condition of achieving the required mixing parameters.
RU2022113741A 2022-05-23 Method and device for injection mixing of fluids with twisted jets RU2785705C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022113741A RU2022113741A (en) 2022-08-04
RU2785705C2 true RU2785705C2 (en) 2022-12-12

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1377190A1 (en) * 1986-01-10 1988-02-28 Центральный межведомственный институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов строительства Mixer
FR2643287B1 (en) * 1989-02-20 1991-05-31 Lecoffre Yves DEVICE FOR MIXING TWO FLUIDS IN A DUCT
US5409672A (en) * 1993-12-17 1995-04-25 Uop Plug flow reaction apparatus with high shear
RU2230882C2 (en) * 2002-08-19 2004-06-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Fluid mixer
RU126623U1 (en) * 2012-11-27 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Контэкс" LIQUID MIXER
RU2482906C2 (en) * 2008-08-15 2013-05-27 Леонид Родионович Красильник Hydrodynamic method of making water-fuel emulsion and hydrodynamic cavitation reactor
RU2643967C2 (en) * 2015-06-11 2018-02-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" Method of fluid jet mixing and device for its implementation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1377190A1 (en) * 1986-01-10 1988-02-28 Центральный межведомственный институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов строительства Mixer
FR2643287B1 (en) * 1989-02-20 1991-05-31 Lecoffre Yves DEVICE FOR MIXING TWO FLUIDS IN A DUCT
US5409672A (en) * 1993-12-17 1995-04-25 Uop Plug flow reaction apparatus with high shear
RU2230882C2 (en) * 2002-08-19 2004-06-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Fluid mixer
RU2482906C2 (en) * 2008-08-15 2013-05-27 Леонид Родионович Красильник Hydrodynamic method of making water-fuel emulsion and hydrodynamic cavitation reactor
RU126623U1 (en) * 2012-11-27 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Контэкс" LIQUID MIXER
RU2643967C2 (en) * 2015-06-11 2018-02-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" Method of fluid jet mixing and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6682057B2 (en) Aerator and wastewater treatment system
EA012104B1 (en) Multi fluid injection mixer
JP2009138943A (en) Conduit pipe
CN111203123A (en) Gas-liquid static mixer and gas-liquid mixing system
RU2785705C2 (en) Method and device for injection mixing of fluids with twisted jets
JP2008093515A (en) Fluid mixer and fluid-mixing device
RU2414283C2 (en) Whirl flow mixer
JPH1066962A (en) Sewage treating device
RU2643967C2 (en) Method of fluid jet mixing and device for its implementation
RU2482906C2 (en) Hydrodynamic method of making water-fuel emulsion and hydrodynamic cavitation reactor
EP3645150B1 (en) Mixing assembly
CN210934523U (en) Mixing device for gas-liquid two-phase flow for improving membrane flux
RU84256U1 (en) HYDRODYNAMIC CAVITATION REACTOR
KR102039187B1 (en) Apparatus for mixing chemicals with a liquid carrier
RU2473667C1 (en) Method of desalinating gas condensates
RU64560U1 (en) LIQUID MIXER
KR102034241B1 (en) Fluid mixer
RU198301U1 (en) Vortex Jet Mixer
CN219922616U (en) Tubular mixer
JP4901923B2 (en) Refinement mixing equipment
RU2336938C2 (en) Mixer-dispenser
RU116366U1 (en) STATIC MIXER
RU2790067C1 (en) Oil preparation method and desorption column for its implementation
DE3631311A1 (en) Mixing apparatus
RU207722U1 (en) Device for mixing coagulum with water