Способ и устройство для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и других примесей

(51) 10 73/00 (2006.01) 10 73/02 (2006.01) 17 1/16 (2006.01) 01 15/24 (2006.01) 21 43/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ дополнительной входной камерой с тангенциально установленным патрубком подвода среды, при этом уже известные тангенциально установленный патрубок отвода среды и перегородка, являются общими как для известной уже имеющейся выходной камеры, так и для дополнительной входной камеры, снабжен подвижным стаканом с четырьмя-пятью отверстиями на дне, координаты центров которых расположены на спирали Архимеда, которые попарно совмещаются с такими же отверстиями на стенке входной камеры при реверсивном повороте вокруг оси. Кроме того способ и устройство для него содержит патрубок с кожухом подшипников, расположенный под выходной камерой. При этом входная камера и дополнительная входная камера соединены коллектором, имеющем отверстие, в которое вставлен патрубок с вентилем для подвода среды. В то же время и патрубок отвода среды имеет предохранительный клапан и вентиль. Имеющиеся на поверхностях выходной камеры и диска спиралевидные каналы позволяют подвергать нефть аккустическим частотным колебаниям,что способствует лучшей кавитации и механохимической обработке нефти. Вариант при этом выходная камера содержит на внутренних поверхностях прерывистые ребра с выступами и уступами, выполненными так, что уступы и выступы, имеющиеся на диске при совмещении образуют рабочие лопасти с возможностью транспортировать среду и возбуждать в ней энергию гидравлических волн. Вариант при этом выходная камера содержит 15 пар окон, соприкасающихся при вращении с 18 парами таких же окон на диске, выполненные так,что вытесняемая через них среда проходит пульсирующе и под давлением для генерации волн резонансной частоты.(72) Отарбай Абдиназар Молдахметлы Данияров Совет Казиев Галим Зухарнаевич Жауырова Галия Абдиназаровна(73) Отарбай Абдиназар Молдахметлы Данияров Совет(56)1555341 1, 07.04.199014366 , 05.05.200454589 1, 10.07.20063900041 , 19.08.1975 А.с. СССР 1555341, С 10 7/00, бюл. 13,1990 Предварительный патент РК 14366, бюл.5,05.05.2004 г.(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ ОТ СЕРЫ, СОЛИ И ДРУГИХ ПРИМЕСЕЙ(57) Способ и устройство для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей. С 10 7-00. Изобретение относится к механохимической обработке нефти и нефтепродуктов. Может быть использовано для трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. Задача отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей достигается тем, что способ и устройство для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей содержащее полый корпус,разделенный перегородкой на входную камеру с тангенциально установленным патрубком подвода среды и выходную камеру с тангенциально установленным патрубком отвода среды, в центральной части перегородки выполнено отверстие для сообщения входной и выходной камер между собой, согласно изобретению, снабжен Способ и устройство для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей. А.с. СССР 1555341, С 10 7/00, бюл. 13,1990 Патент РК 14366, бюл. 5, 05. 05. 2007 Изобретение относится к механохимической обработке нефти и нефтепродуктов. Может быть использовано для трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. Задача отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей-достигается тем, что способ и устройство для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей содержащее полый корпус,разделенный перегородкой на входную камеру с тангенциально установленным патрубком подвода среды и выходную камеру с тангенциально установленным патрубком отвода среды, в центральной части перегородки выполнено отверстие для сообщения входной и выходной камер между собой, согласно изобретению, снабжен дополнительной входной камерой с тангенциально установленным патрубком подвода среды, при этом уже известные тангенциально установленный патрубок отвода среды и перегородка, являются общими как для известной уже имеющейся выходной камеры, так и для дополнительной входной камеры, снабжен подвижным стаканом с четырьмя-пятью отверстиями на дне, координаты центров которых расположены на спирали Ферма, которые попарно совмещаются с такими же отверстиями на стенке входной камеры при реверсивном повороте вокруг оси. Кроме того способ и устройство для него содержит патрубок с кожухом подшипников,расположенный под выходной камерой. При этом входная камера и дополнительная входная камера соединены коллектором, имеющем отверстие, в которое вставлен патрубок с вентилем для подвода среды. В то же время и патрубок отвода среды имеет предохранительный клапан и вентиль. Имеющаяся на поверхностях выходной камеры и диска спиралевидные каналы позволяют подвергать нефть акустическим частотным колебаниям, что способствует лучшей кавитации и механохимической обработке нефти. Выходная камера содержит на внутренних поверхностях прерывистые ребра с выступами и уступами, выполненными так, что уступы и выступы, имеющиеся на диске при совмещении образуют рабочие лопасти с возможностью транспортировать среду и возбуждать в ней энергию гидравлических волн, при этом выходная камера содержит 15 пар окон, соприкасающихся при вращении с 18 парами таких же окон на диске,выполненные так, что вытесняемая через них среда проходит пульсирующее и под давлением для генерации волн резонансной частоты. Способ для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей и устройство для его осуществления. 1. Способ для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей. (А.с. СССР 1555341, 10 7/00,бюл. 13, 1990) 2 Изобретение относится к способу отделения нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и переработке нефти. Задачей изобретения является упрощение технологии процесса, повышение интенсивности кавитации и степени диспергирования среды. Процесс ведут с помощью кавитации и разделением ее в полости аппарата радиальноспирального типа, состоящей из входной и выходной камер, снабженных подвижным стаканом с отбором целевых продуктов из отверстий,расположенных на различном расстоянии от центра создаваемого в камере центробежного поля при снижающемся к центру поля давлении. Это происходит за счет того, что нагретая до температуры насыщения при данном давлении нефть подается по тангенциальному каналу в корпус, где она закручивается и приобретает интенсивное вращательное движение. В начальный момент скорость смеси увеличивается, а давление снижается. При движении к отверстию в подвижном стакане вращение потока уменьшается, и давление отбирают с разных радиусов вращения парового потока и при охлаждении конденсируют. При проходе через отверстие радиус закрутки уменьшается, скорость увеличивается, и давление смеси становится меньше давления насыщения определенного компонента при данной температуре(жидкий компонент). Целью изобретения является упрощение технологии процесса, повышение интенсивности кавитации и степени диспергирования среды. Процесс ведут с помощью кавитации и разделением ее в вихревой полости корпуса,состоящей из входной и выходной камер,разделенных подвижным стаканом с отбором целевых продуктов из отверстий, расположенных на различном расстоянии от центра создаваемого в камере центробежного поля при снижающемся к центру поля давлении. Это происходит за счет того,что нагретая до температуры насыщения при данном давлении нефть подается по тангециальному каналу в корпус, где она закручивается и приобретает интенсивное вращательное движение. В начальный момент скорость смеси увеличивается,а давление снижается. При движении к отверстию в подвижном стакане вращение потока уменьшается,и давление становится равным давлению определенного компонента при данной температуре. При проходе через отверстие радиус закрутки уменьшается, скорость увеличивается, и давление смеси становится меньше давления насыщения опреленного компонента при данной температуре(жидкий компонент переходит в пар). Под действием центробежных сил испарившиеся компоненты отбирают с разных радиусов вращения парового потока и при охлаждении конденсируют. Эти условия позволяют снизить время проведения процесса(за счет создания равновесного испарения). Задача изобретения состоит в разработке устройства для способа отделения нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей. Технический результат-разделение нефти проводят в полости аппарата радиальноспирального типа, состоящей из входной и выходной камер, снабженных подвижным стаканом с отбором целевых продуктов из отверстий,расположенных на различном расстоянии от центра создаваемого в камере центробежного поля при снижающемся к центру поля давлении и тем, что на выходе выходная камера снабжена подвижным стаканом с четырьмя-пятью отверстиями на дне,координаты центров которых расположены на спирали Ферма, которые попарно совмещаются с такими же отверстиями на стенке входной камеры при реверсивном повороте вокруг оси, как показано на чертежах фиг.3, фиг.6. 2. Устройство для способа отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей.(Патент РК 14366, 05. 05. 2007, Бюл. 5) Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использовано при трубопроводной транспортировке нефти и нефтепродуктов. Известно устройство, содержащее полый корпус,разделенный перегородкой на входную камеру с тангенциально установленным патрубком подвода среды и выходную камеру с тангенциально установленным патрубком отвода среды, в центральной части перегородки выполнено отверстие для сообщения входной и выходной камер. (А.с. СССР 419687, 22 3/04, бюл. 10,1974). К недостаткам данного устройства относится низкая производительность из-за высокой вязкости нефти, которую невозможно устранить с помощью этого устройства. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является устройство,содержащее полый корпус,разделенный перегородкой на входную камеру с тангенциально установленным патрубком подвода среды и выходную камеру с тангенциально установленным патрубком отвода среды, в центральной части выполнено отверстие для сообщения между собой,снабженное также диском, установленным в выходной камере с возможностью вращения и регулирования зазора между плоскостью диска и стенками камеры, при этом диск имеет сквозные отверстия и радиальные и концентрические каналы. Отмеченное устройство может быть снабжено паропроводом, дополнительными входной и выходной камерами с тангенциально установленными патрубками подвода и отвода среды и перегородкой между камерами, имеющей отверстие в центральной части, и дополнительным диском,установленным в дополнительной выходной камере с возможностью вращения и регулирования зазора между плоскостью диска и стенками дополнительной выходной камеры,дополнительный диск имеет сквозные отверстия, радиальные каналы и закрепленные на периферийной части диска лопасти. При этом на внутренней поверхности входной и дополнительной входной камеры выполнен спиралевидный канал(Предварительный Патент РК 14366, 05.05.2007,бюл. 5). К недостаткам данного устройства относится низкая производительность при его эксплуатации. Задачей изобретения является упрощение технологии процесса, повышение интенсивности кавитации и степени диспергирования среды. Задача изобретения состоит в разработке устройства доля способа извлечения нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей,обеспечивающего высокую степень разрушения структуры обрабатываемой среды. Технический результат-отделение нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей, повышение интенсивности кавитации и степени диспергирования среды-достигаются тем, что устройство снабжено подвижным стаканом с четырьмя-пятью отверстиями на дне, координаты центров которых расположены на спирали Ферма,которые попарно совмещаются с такими же отверстиями на стенке входной камеры при реверсивном повороте вокруг оси. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен фронтальный разрез устройства на фиг.2- разрез по А-А на фиг.3- разрез по Б-Б. На фиг.4 представлен фронтальный разрез устройства на фиг.5 - разрез по А-А на фиг.6 разрез по Б-Б на фиг.7 - разрез диска (ротора) на фиг.8 - вид Г на диск (ротор) с боку на фиг.9 разрез обечайки (статора). Направление вращения диска соответствует направлению вращения жидкости. Имеющиеся сквозные отверстия в центральной части вращающегося диска служат для сообщения пространств, находящихся над и под ним. Вращение вала диска осуществляется со скоростью до 7000 об/мин при помощи мотора. По принципу центрифугирования ось вращения вала расположена вертикально, как и само устройство. Устройство содержит корпус 1, обечайку с тангенциальным патрубком подвода 2 среды,обечайку с тангенциальным патрубком отвода 3 среды комплект из корпуса подшипников 4, из диска 5 с отверстиями 6 и канавками 7, вала 8,привода 9 коллектор 10 с трубами, обечайки 11 с приваренными к ним тангенциальными патрубками подвода 2 и отвода 3 среды, предохранитель 12,вентиль 13, входные камеры 14, перегородки 15 с отверстиями 16, выходную камеру 17 с канавками 7,комплект из кожуха 18 подшипников 4, из диска 5(ротора) с окнами 23, выступами и уступами 22,вала 8, привода 9 коллектор 10 с трубами, обечайка 11 (статор) с приваренными к ним тангенциальными патрубками подвода 2 и отвода 3 среды, с окнами 23, предохранитель 12, вентиль 13, входные камеры 14, перегородки 15 с отверстиями 16, выходную камеру 17 с выступами и уступами 22, которые в свою очередь прикреплены к перегородкам 15,подвижной стакан 19 с несколькими отверстиями 20 3 на дне, насадку 21. Устройство работает следующим образом. Закрепляют устройство в вертикальном расположении на жестком основании. Запускают насос на номинальных оборотах. Открывают вентили 13 и предохранитель 12. Сырьевой поток, нагретый до температуры ниже температуры ее насыщения при данном давлении,подают по касательной через тангенциальные патрубки подвода 2 среды при давлении 10-20 атмосфер во входные камеры 14 корпуса 1, где среда закручивается с большого радиуса на меньший, что приводит к росту окружной скорости потока, в результате чего происходит падение давления в движущейся среде. При дальнейшем движении среды к перегородкам 15 радиус закрутки уменьшается и давление среды становится равным давлению насыщения пара при данной температуре. Далее поток среды и образующийся пар проходят через отверстия 16 в перегородках 15, что приводит к еще более уменьшению радиуса закрутки,вследствие этого - к большему увеличению скорости, а давление среды в это время становится меньше давления насыщения пара при данной температуре и среда вскипает. Пузырьки пара(каверны), попадая в зону повышенных давлений,схлопывают. С этой зоны жидкость отводится по тангенциальному патрубку 3. Устойчивая граница раздела паровой и жидкостной фаз поддерживается центробежными силами в среде. При схлопывании кавитационных пузырьков (каверн) выделяется энергия, превышающая энергию связи атомов в молекулах среды, что приводит к разрыву связей и разрушению молекул. К тому же, при прохождении среды через сквозные отверстия 6 в диске,спиральную канавку 7 увеличивается интенсивность циркуляции среды,что сопровождается генерированием ударных волн, под действием которых происходит деструкция молекул транспортируемой среды. Запускают мотор со включенными приводом 9 диска 5 с отверстиями 6 и канавками 7 и насосом на номинальных оборотах,и зазор между перегородками и диском устанавливают равным 2-3 мм. За счет вращения диска 5 с канавками 7 и подачи жидкости под давлением по касательной в обе диаметрально противоположные точки круга возникают большие центробежные силы во вращающейся среде,что сопровождается разделением среды на паровую (газовую) и жидкостную фракции. Из-за перепада давления под действием центробежных сил и отсасывающих сил вакуума,создаваемого насосом, среда выбрасывается на периферийную часть выходной камеры 15, в результате чего подвергается следующему 4 воздействию. Паровая фракция (газы) вытесняется в две стороны от выходной камеры 17. Далее регулируют предохранители 12 и вентили 13 для достижения оптимального режима работы устройства. Подача и отвод жидкости производится с помощью центробежного насоса и труб. Ось вращения вала расположена вертикально вверх, также, как и само устройство. Такое устройство для способа по конструктивному расположению узлов отвечает условиям необходимой кинематической связи. Кинематика системы выражается формулой(2)(21) где- радиус круга,Р - центробежные силы в выходной камерерадиус патрубка отвода среды р - давление в патрубке подвода среды 1 - давление в патрубке отвода среды. Здесь- плечо сил, приложенных к двум полюсам окружности. Такая кинематическая связь решается за счет подачи жидкости под давлением по касательной в обе диаметрально противоположные точки круга с помощью линии подачи насоса посредством коллектора и труб. А за счет отводной линии насоса производят выгрузку сырья, что в свою очередь является необходимым фактором создания центробежных сил и стабильной поверхности раздела жидкостной и паровой фаз входящих компонентов среды, таких как нефтяные фракции, сера, соль и др. примеси. Как известно,формула центробежных сил среды следующая Р 2 кгм/с 2, где Р-центробежная сила среды-масса частиц среды 2 -квадрат угловой скорости среды -плечо момента пары сил относительно центра аппарата, то есть радиус, на котором приложены центробежная сила Р и сила скоростного напора, создаваемая насосом. В формулу радиусаппарата входит в первой степени, а угловая скорость- во второй степени. Из этого следует вывод о том, что надо увеличивать центробежную силу за счет увеличения угловой скорости . Таким образом центробежная сила и сила скоростного напора в 20-30 атмосфер используются эффективно для ускорения жидкости. Указанный выше перепад давления осуществляется суммарным действием момента пары сил за счет подачи жидкости под давлением по касательной в обе диаметрально противоположные точки (полюса) круга с помощью линии подачи насоса посредством коллектора. А отвод жидкой фазы среды осуществляется через тангенциальный патрубок с помощью отводной линии насоса. Установление в выходной камере диска 5 в виде ротора и обечайки 11 в виде статора по аналогии с гидравлической мельницей, где предусматривается воздействие гидравлических ударов, имеющих место при взаимодействии выступов 22 в виде зубьев подвижного диска 5-ротора и неподвижной обечайки 11-статора. Как известно из гидромеханики, если внезапно перекрыть хотя бы клапан в гидравлической трубе, то от этого действия произойдет гидроудар в трубе, как в гидротаране,при котором труба может разорваться. Такой же эффект произойдет и здесь при взаимном перекрытии прерывистых ребер уступа выступом. То есть сработает сильная волна, распространяемая с большой скоростью в среде. Для отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли др. примесей предусмотрен патрубок в центре с подвижным стаканом 19 с несколькими отверстиями 20 на дне, центра отверстий которых расположены на спирали Ферма, такие же отверстия с центрами на спирали Ферма имеются и на стенке корпуса 1 входной камеры 14 , эти отверстия попарно совмещаются при реверсивных поворотах вокруг оси. Описанное положение предполагает выделение нужной фракции или нужного компонента через указанные отверстия,расположенные на спирали Ферма. Спираль Ферма построена на точках пересечения радиуса с окружностью и относительно полюса имеет два значения со знакоми -. Стало быть и вещества в парообразном состоянии освобождаются из полости камер согласно своему весу и физическому свойству, при этом знакии - для результата имеют распределительное значение. Забор этой массы осуществляется через насадку 21,расположенную на периферийной части указанного патрубка 18 в виде конденсата нефтяных фракций. А что осталось в среде как более тяжелые части,отведутся через тангенциальный патрубок отвода 3 среды. Естественно, там весомую часть составляют сера, соль и др. примеси. Следовательно, на каждый элемент или компонент нужно уделять внимание отдельно и соответственно выделять отдельные рабочие операции. Таким образом, предлагаемое устройство для способа проще в изготовлении и обеспечивает эффективное отделение нефти и нефтяных фракций от серы, соли и др. примесей. При этом возможен вариант и молекулярного соединения нефти с водой, содержащейся в числе др.примесей в определенном количестве. Задача повышения интенсивности кавитации и степени диспергирования среды достигается за счет получения максимально пара (каверн) и с его помощью-кавитации. Многофункциональность и простота аппарата достигаются тем, что технологические зазоры устанавливаются при помощи щек, проставок,обечаек и прокладок. Также установлены предохранительный клапан 12 и вентиль 13 в тангенциальном патрубке отвода жидкостной фракции нефти для достижения оптимального режима работы устройства. Таким образом, предлагаемое устройство проще в изготовлении и обеспечивает повышение интенсивности кавитации и степень диспергирования среды. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и других примесей путем дальнейшего ее разделения на целевые продукты,отличающийся тем, что разделение нефти проводят в полости аппарата радиальноспирального типа, состоящей из входной и выходной камер, снабженных подвижным стаканом с отбором целевых продуктов из отверстий,расположенных на различном расстоянии от центра создаваемого в камере центробежного поля при снижающемся к центру поля давлении и тем, что на выходе выходная камера снабжена подвижным стаканом с четырьмя-пятью отверстиями на дне,координаты центров которых расположены на спирали Ферма, которые попарно совмещаются с такими же отверстиями на стенке входной камеры при реверсивном повороте вокруг оси. 2. Устройство для осуществления способа отделения нефти и нефтяных фракций от серы, соли и других примесей, содержащее полый корпус,разделенный перегородкой на входную камеру с тангенциально установленным патрубком подвода среды и выходную камеру с тангенциально установленным патрубком отвода среды, в центральной части перегородки выполнено отверстие для сообщения выходной и входной камер между собой, снабженное также диском,установленным в выходной камере с возможностью вращения и регулирования зазора между плоскостью диска и стенками камеры, при этом диск имеет сквозные отверстия и радиальные каналы,отличающееся тем, что устройство для способа снабжено дополнительной входной камерой с тангенциально установленным патрубком подвода среды, при этом уже известные тангенциально установленный патрубок отвода среды и перегородка, являются общими как для известной уже имеющейся выходной камеры, так и для дополнительной входной камеры, а на внутренней поверхности входной камеры и дополнительной входной камеры выполнен спиралевидный канал.