Способ и устройство для разделения жидкой среды путем центробежной сепарации и испарения - RU2442633C2
Код документа: RU2442633C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится в целом к способу и устройству для очистки текучей среды. Конкретнее, настоящее изобретение относится к разделению текучей среды в жидком состоянии по преамбуле п.1 формулы изобретения, содержащей две жидкости, которые не являются взаиморастворимыми и обладают различной плотностью, причем должна произойти очистка первой жидкости от второй жидкости, при этом упомянутый способ содержит пропускание текучей среды в жидком состоянии через ротор, в котором происходит отделение центрифугированием второй жидкости от первой жидкости, а затем подачу в резервуар, в котором относительное содержание второй жидкости снижается до уровня менее 5%.
Изобретение также относится, если быть более конкретным, к устройству для разделения текучей среды в жидком состоянии, содержащей две жидкости различной плотности, в котором должна произойти очистка первой жидкости от второй жидкости и которое содержит центробежный сепаратор, содержащий входное отверстие для текучей среды в жидком состоянии, ротор для отделения второй жидкости от первой жидкости, первое выходное отверстие для отвода первой жидкости и второе выходное отверстие для отвода второй жидкости, а также резервуар, который сообщается с центробежным сепаратором для приема разделенной текучей среды в жидком состоянии из центробежного сепаратора.
Проблема разделения текучей среды в жидком состоянии заключается в том, что относительное содержание второй жидкости в первой жидкости после разделения в центробежном сепараторе может быть слишком большим. В результате продукт после разделения оказывается недостаточно чистым. Публикация WO 2004/039922 раскрывает устройство для очистки смазочных масел. Смазочное масло разделяется в два этапа, причем сначала оно проходит через центробежный сепаратор, а затем поступает далее по ходу через выходное отверстие непосредственно в вакуумную камеру. Второй этап разделения осуществляется в вакуумной камере. Вакуумная камера оборудована вакуумным насосом, работа которого приводит к снижению давления и удалению воды, которая обычно конденсируется из пара из вакуумной камеры, что делает устройство сложным и дорогостоящим.
Текучая среда, которая должна быть очищена, может состоять, как показано в публикации WO 2004/039922, из смазочного масла, которое содержит в качестве вредной примеси главным образом воду и не содержит летучих составляющих. В этом случае использование вакуумной камеры после центробежного сепаратора для удаления воды может принести удовлетворительный результат. Однако если текучую среду следует очистить, среди прочего, от воды, которая дополнительно содержит в некотором количественном отношении летучие составляющие, разделение в вакуумной камере работать не будет. Это объясняется тем, что испарение будет чрезмерным, поскольку летучие составляющие испаряются быстрее, чем вода, т.е. при более низкой температуре и/или высоком давлении, в результате чего неоправданно большая доля летучих углеводородов улетучится.
Первая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа вышеуказанного типа с повышенной степенью очистки текучей среды без необходимости в вакуумной откачке.
Эта задача решается способом, изложенным ранее, который отличается тем, что текучая среда после центробежной сепарации пропускается через ограничитель так, чтобы давление текучей среды в жидком состоянии снижалось, что позволяет части текучей среды в жидком состоянии испариться так, что дополнительная часть второй жидкости улетучивается в виде газа, который выводится, тем самым дополнительно снижается относительное содержание второй жидкости в отходящей текучей среде в жидком состоянии.
Вторая задача заключается в обеспечении простого устройства для увеличения степени разделения.
Эта задача также решается устройством, описанным во введении, которое отличается тем, что это устройство также включает в себя ограничитель, размещенный между центробежным сепаратором и первым резервуаром, при помощи которого давление текучей среды в жидком состоянии снижается так, что часть текучей среды в жидком состоянии, включая часть оставшейся второй жидкости, испаряется и улетучивается из разделенной текучей среды в жидком состоянии в связи с ее заходом в первый резервуар.
По одному варианту осуществления настоящего изобретения текучая среда в жидком состоянии содержит по меньшей мере одну летучую составляющую, растворенную в первой жидкости, которая улетучивается в виде газа при снижении давления и увлекает за собой пары второй жидкости, и, таким образом, дополнительно снижает относительное содержание второй жидкости в отходящей текучей среде в жидком состоянии. Текучая среда в жидком состоянии может содержать углеводороды, например метан, а вторая жидкость может иметь более высокую плотность, чем первая жидкость. По альтернативному варианту, вторая жидкость может иметь более низкую плотность, чем первая жидкость.
По дополнительному варианту осуществления изобретения способ включает в себя возможность снижения относительного содержания второй жидкости в отходящей текучей среде в жидком состоянии до уровня менее 1% посредством ограничителя, размещенного за центробежным сепаратором. При эффективной работе ограничителя отходящая текучая среда в жидком состоянии будет содержать самое большее 0,5% второй жидкости.
Текучая среда в жидком состоянии, которая подлежит разделению, может состоять, например, из нефтепродукта, а именно из сырой нефти, получаемой при добыче нефти. Второй жидкостью, которая испаряется, в этом случае является вода. Содержание воды в сырой нефти перед разделением может составлять примерно 20%. После разделения в центробежном сепараторе содержание воды составляет примерно 1%. Для дальнейшего снижения содержания воды сырая нефть проходит через ограничитель в виде, например, клапана, а затем в резервуар, где летучие составляющие улетучиваются в виде газа. По альтернативному варианту, текучая среда в жидком состоянии может представлять собой раствор битума или любое другое соответствующее нефтесодержащее сырье. Кроме того, по альтернативному варианту, ограничителем может быть так называемый CPM-клапан для поддержания постоянного давления на входе или выходе, где аббревиатура CPM означает Constant-Pressure-Modulating, дроссельная заслонка, шаровой клапан, дроссельный клапан, вентиль, открываемый/закрываемый вручную, или любой иной соответствующий клапан.
Далее изобретение будет разъяснено более подробно с описанием различных вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На Фиг.1 схематично показано устройство по изобретению.
На Фиг.1 показано устройство для разделения текучей среды в жидком состоянии, содержащей две жидкости различной плотности. Устройство содержит центробежный сепаратор 1 для разделения текучей среды в жидком состоянии. Центробежный сепаратор содержит входное отверстие 2 для приема текучей среды в жидком состоянии, ротор (не показан) для разделения жидкостей, первое выходное отверстие 3 для отвода первой жидкости, а также второе выходное отверстие 4 для отвода второй жидкости. Текучая среда в жидком состоянии подается из резервуара 5 для хранения текучей среды перед ее разделением при посредстве насоса 6 в центробежный сепаратор 1.
Для облегчения работы с текучей средой с учетом ее вязкости она предварительно нагревается приблизительно до 110°С и находится под давлением приблизительно до 3 бар по отношению к атмосферному давлению в резервуаре 5. Для обеспечения требуемых уровней давления и температуры ротор находится в окружении сосуда 7 высокого давления.
После того как текучая среда в жидком состоянии прошла разделение в центробежном сепараторе 1, она доставляется в резервуар 8 для приема разделенной текучей среды в жидком состоянии из центробежного сепаратора 1. Между резервуаром 8 и центробежным сепаратором 1 обеспечивается клапан 9, посредством которого давление можно понизить приблизительно с 3 бар по отношению к атмосферному давлению до приблизительно 0,5 бар по отношению к атмосферному давлению. Текучая среда в жидком состоянии содержит летучие составляющие, главным образом метан. Упомянутые углеводороды присутствуют в виде газа, который также насыщен водяным паром, образуемым водой, оставшейся после разделения. Когда давление при помощи клапана 9 понижается, газ, насыщенный водяным паром в резервуаре 8, выводится (показано стрелкой 10 на Фиг.1). При выходе газ увлекает за собой некоторое количество водяного пара, таким образом, дополнительно снижая относительное содержание воды в текучей среде в жидком состоянии, которая должна подаваться далее (показано стрелкой 11 на Фиг.1). Перед тем как текучая среда в жидком состоянии подается далее, она может охлаждаться посредством охлаждающего устройства 12. Упомянутое охлаждающее устройство может быть любого пригодного для этой цели типа.
Изобретение не ограничивается указанными вариантами осуществления и может быть изменено и модифицировано в объеме притязаний нижеследующей формулы изобретения.
Реферат
Изобретение относится к разделению текучей среды в жидком состоянии, и может использоваться, в частности, для разделения углеводородов и воды. Жидкость пропускают через ротор, в котором происходит отделение центрифугированием второй жидкости от первой жидкости, а затем подают в резервуар через ограничитель, при помощи которого давление текучей среды снижается, что приводит к испарению части текучей среды. Дополнительная часть второй жидкости улетучивается в виде газа, который выводится, тем самым дополнительно снижается относительное содержание второй жидкости в отходящей текучей среде. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.
