CC BY
66
№4, 2005 г.
43
!J УДК 665.622.4
¡| О ВЛИЯНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ж НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА Ц О БЕССОЛ И ВАН ИЯ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
||1 С.Ю. Ковтарева, С.Ж. Кенбеилова
111 Павлодарский государственный университет
§§§ им. С. Торайгыроеа
||§ Мацшшда эжктромагниттш алацныц ыцпалымен су мунайльщ
||| эмульсияныц турацтылын; жагдайынын взгертллуч карастырылады.
¡111 В статье рассатриваются условия изменения устойчивости
1§§| водонефтяных эмульсий под влиянием электромагнитных полги.
1Ы The article touches ироп the changes of conditions of the water о il
emulsions stability under the influence of electro-magnetic fields.
Одной из важных технологических и экологических проблем нефтегазового промышленного комплекса Казахстана является разделение устойчивых нефтяных эмульсий, например, очистка нефти и нефтепродуктов от воды при добыче и нефтеподготовке.
Проблема повышения эффективности процессов подготовки нефти является важной. От глубины обезвоживания и обессоливания нефти зависит надёжность эксплуатации оборудования нефтеперерабатывающих заводов, тепловых печей, ректификационных колонн, реакторов и пр. От этого зависит срок службы и эффективность работы катализаторов.
Результаты многочисленных исследований минерального состава пластовых вод показывают, что основную долю растворённых веществ составляют хлориды натрия, магния и кальция, которые являются основным источником проблем, связанных с коррозией.
Водорастворимые и нерастворимые соли (хлориды) откладываются в трубах теплообменников и печей, что снижает коэффициент теплопередачи. Водорастворимые соли (NaCl, КС1) не гидролизуются, вызывают электрохимическую коррозию оборудования. СаС12 гидролизуется на 10 %, a MgCl2 - на 90 %:
44
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
MgCl2 + н20 = MgOHCl + HCl
Образующаяся кислота HCl вызывает химическую коррозию оборудования.
Для уменьшения воздействия коррозии необходимо, чтобы вещества, вызывающие ее, были выведены из нефти или, по крайней мере, максимально возможно нейтрализованы, а металлические детали оборудования защищены от контакта с нефтью. Решение этой задачи в настоящее время обеспечивается комплексом химических методов, который включает глубокое обезвоживание и обессоливание сырой нефти, ее защелачивание.
Процесс обессоливания нефти, как и процесс обезвоживания, основан на разрушении водонефтяной эмульсии, ее деэмульгировании, при котором из поступающей эмульсионной нефти удаляется пластовая вода.
Нефть и вода взаимно плохо растворимы. Поэтому отделение основной массы воды от нефти простым отстаиванием не представляет большого труда, если при добыче не образовалась водно-нефтяная эмульсия. Но чаще всего такая эмульсия образуется. Перерабатывать обводнённую эмульгированную нефть нельзя. Даже если эмульсия не образовалась, то незначительное количество воды всё же остаётся в нефти в растворённом или во взвешанном состоянии.
Водонефтяныс эмульсии является весьма стойкими системами, и, как правило, под действием одной только силы тяжести не расслаиваются. Для их разрушения требуются определенные условия, способствующие столкновению и слиянию диспергированных в нефти капелек воды в более крупные, и выделению последних из нефтяной среды. Как сближение капелек воды, предшествующие их слиянию, так и выделение капель из эмульсии связано с их перемещением в нефтяной среде, обладающей определенной вязкостью и тормозящей это перемещение. Чем благоприятнее условия для передвижения капелек, тем легче разрушаются эмульсии.
Обезвоживание и обессоливание нефти на Павлодарском НПЗ осуществляется на установках ЭЛОУ.
Нефть смешивается с промывной водой и деэмульгатором, смесь разделяется в электродегидраторах, где водонефтяная эмульсия подогревается и подвергается воздействию переменного электрического поля высокой напряженности. Вода удаляется из нефти вместе с растворенными в ней солями. Одновременно нефть на ЭЛОУ многократно промывают водой в 2-3 ступени в последовательно соединенных электродегидраторах.
При выборе оптимальных параметров технологического режима обессоливания нефти следует учитывать влияние каждого из них на эффективность процесса. Основными технологическими параметрами процесса являются: температура, давление, расход деэмупьгатора, расход промывной воды и степень её смешения с нефтью, напряжённость электрического поля в электродегидраторах.
№4, 2005 г.
45
В связи с этим интересно рассмотреть как изменяется устойчивость водо-нефтяных эмульсий под влиянием электромагнитных полей.
Способ обессоливания и обезвоживания нефтяных эмульсий в электрическом поле переменной частоты заключается в том, что водо-нефтяную эмуль-с:::с пропускают через электрическое переменное поле, создаваемое между электродами электродегидратора, частоту поля обычно выбирают либо высокой (до 1 ООО кГц), либо промышленной (50 Гц, 60 Гц).
Обработка нефтяных эмульсий в электрических полях высокой частоты не обеспечивает необходимой глубины обессоливания. Повышение частоты электрического поля приводит к значительному понижению эффекта электрической коалесценции водяных капель нефтяных эмульсий. Значительное повышение частоты электрического поля может практически привести к прекращению эффекта электрической коалесценции.
Обработка нефтяных эмульсий в электрических полях промышленной частоты (50 Гц, 60 Гц) более эффективна. Однако практика работы элекгрообессоливаю-щих установок показывает, что обессоленная нефть содержит 15 - 25 мл/г солей и 0,1 - 0,05% воды, что не отвечает современным требованиям к глубине обессоливания и обезвоживания, то есть к качеству подготовки нефти к переработке.
Для повышения эффективности процесса по предлагаемому способу для обработки нефти рекомендуется использовать пульсирующее поле переменного направления с частотой изменения направления 5 - 25 Гц.
При деэмульсации нефтяных эмульсий в пульсирующем поле переменного направления частотой 5 - 25 Гц глобулы воды, в отличие от колебательного движения в электрическом поле синусоидального напряжения, совершают поступательно - колебательное движение, уменьшающее, как поверхностное напряжение на границе раздела фаз, так и деформацию их формы, что способствует увеличению вероятности агрегирования глобул воды в крупные капли и устранению диспергирования укрупнившихся капель воды и увеличивающее амплитуду их колебаний.
В ходе процесса происходит быстрое слияние глобул воды в крупные капли, способные преодолеть вязкость среды и действие электрического поля, причём скорость коалесценции по предлагаемому способу значительно выше, чем по известному что позволяет сократить время отстоя эмульсии. Укрупнившиеся в ходе процесса капли воды непрерывно выпадают, образования токопрово-дящих цепочек не наблюдается.
Применение предполагаемого способа позволяет улучшить качество подготовки нефти, то есть снизить содержание остаточных солей и воды и увеличить производительность установок за счёт увеличения вероятности агрегирования глобул
46
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
воды в крупные капли дая эмульсии с различной концентрацией дисперсной фазы и устранения разрыва капель воды за счет перенапряжения при их деформации.
