Общее описание методов обессоливания

Общее описание методов обессоливания. Для деэмульсации и обессоливания нефти применяется большое количество различных методов. Одной из основных причин обилия методов считается разнообразие качеств эмульсий.

Одни из них например легко поддаются отстою, другие не отстаиваются совершенно, но разлагаются химическими методами, третьи- электрогидратацией и т. д. Вторым обстоятельством нередко определяющим выбор метода деэмульсации, оказываются местные условия на заводах и промыслах. При наличии на заводе какого-либо отхода производства, способного в большей или меньшей степени разбивать эмульсию, он нередко используется для деэмульсации, даже если и дает малоудовлетворяющие результаты.

Наоборот, от применения деэмульгаторов хотя и высокоэффективных, но требующих дальнего перевоза, часто отказываются, вследствии необеспеченности нормального снабжения ими. При отсутствии на заводе или промысле пресной воды приходится отказываться от применения методов обессоливания, требующих промывки водой. Существует мнение, что благодаря отмеченным обстоятельством, нет и не может быть единого, универсального метода, применимого для всех или во всяком случае для большинства эмульсий.

Такое мнение по видимому, следует считать устаревшими. На основании уже имеющихся данных и результатов применения некоторых высокоэффективных деэмульгаторов можно рассчитывать на то, что с их помощью удастся разлагать любые эмульсии Для достижения обессоливания, при достаточно высокой минерализации эмульсионной воды, необходимо удаление ее по крайней мере до 0.1 Положение еще больше осложняется, когда в нефти имеются сухие соли совершенно не удаляемые обычными методами.

Поэтому в таких случаях для собственно обессоливания приходиться прибегать к дополнительной операции промывание нефти водой. С этой целью, предварительно деэмульгированная тем или иным способом нефть вновь эмульгируется с пресной водой, и полученная эмульсия подвергается повторному разложению обычно тем же методом. Наличие значительного количества и разнообразия методов деэмульсации нефти крайне осложняет и затрудняет выявление наиболее рациональных из них. Все существующие методы деэмульсации могут быть распределены на три основные группы 1.Механические методы. 2. Физико-химические методы. 3. Электрические методы. 3.2.Механические методы.

К этой группе относятся способы разложения эмульсий естественным путем или же с применением таких мероприятий, которые способствовали бы механическому разрушению защитных пленок. Водонефтяные эмульсии являются 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, и выделению последних з нефтяной среды. Как сближение капелек воды, предшествующие их слиянию, так и выделению капель из эмульсий связано с их перемещением в нефтяной среде, обладающий определенной вязностью и тормозящей это перемещение.

Чем благоприятнее условия для неразвития капелек, тем легче разрушаются эмульсии. Поэтому рассмотрим факторы от которых зависит скорость движения взвешенной нефти капельки воды. Оказавшей под воздействием определенной силы, капля сначала движения ускоренно, так как действующая на нее сила превышает тормозящую силу трения.

По мере повышения скорости движения сила трения все больше увеличивается, и при определенной скорости обе силы уравновешиваются движение капли уравновешивается. Принимая в первом приближении что капля имеет сферическую форму, воспользуемся известной формулой Стокса Согласно этой формуле, установившаяся под действием силы F и вязкости жидкой среды n равномерная скорость движения U сферической капли радиусом r равна. UF6пnr В частности, скорость оседания в нефти сферической капли воды под действием силы тяжести с учетом Архимедовой потери в массе составляет U43 r3p-dg 6 nr29 r2p-dg n 2 Где 43 r3 -объем капли p d соответственно плотность воды и нефти g ускорение свободного падения Из формулы2 видно, что скорость оседания капель воды в нефтяной среде прямо пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей воды и нефти, ускорению силы тяжести и обратно пропорционально вязкости нефти. .Следовательно, если размеры капель и разность плотностей воды и нефти незначительны, а вязность нефти высокая, то скорость выпадения капель весьма низкая, и практически эмульсия не расслаивается даже в течении длительного времени.

Наоборот, при большом размере капель, значительной разности плотностей и низкой вязности расслоение эмульсии идет очень быстро. Поэтому для ускорения процессаразрушения эмульсий наряду с отстоем одновременно подвергают и другим мерам воздействия, направленным на укрупнение капель воды. Основными мерами являются подогрев эмульсии термообработка введение в нее деэмульгатора химическая обработка применение электрического поля электрообработка Существуют и другие меры воздействия на эмульсию, например перемешивание, вибрация, обработка ультразвуком, фильтрация, способствующие в основном укрупнению капелек воды, В некоторых случаях для интенфикации расслоения особо стойких высокодисперсных эмульсий прибегают к использованию более эффективных центробежных сил, превосходящих гравитационные силы в десятки тысяч раз. Для этого эмульсию подвергают обработке в центрифугах или сепараторах. Несмотря на высокую разделяющую способность, этот способ для деэмульгирования нефти применяют лишь иногда - при обезвоживании флотского мазута, масел и другие. Основными причинами ограниченного применения центрифугирования является низкая производительность сепараторов и значительные сложности их эксплуатации.

Для разрушения эмульсии в процессах обезвоживания и обессоливания нефти широкое применение, совместно с отстоем, нашли перечисленные выше первые четыре меры воздействия на эмульсию подогрев, добавка деэмульгатора, электрообработка, перемешивание. При этом обычно применяют одновременно несколько мер воздействия.

Такое комбинированное сочетание ряда факторов воздействия на эмульсию обеспечивает быстрое и эффективное ее расслоение.

Так, при обезвоживании нефти на промыслах методом так называемоготрубного деэмульгирования используют в присутствии деэмульгатора гидрозинемические эффекты, возникающие при турбулентном движении эмульсионной нефти по трубопроводам, успешно сочетая их с отстоем в трубопроводах, с ламинерным движением жидкости. 3.3. Физико-химические методы.

К этой группе относится применение различного рода регентов-деэмульгаторов, влияющих тем или иным путем на защитные пленки эмульсии или на частицы воды. Благоприятное влияние некоторых деэмульгаторов на разложение эмульсий настолько эффективно, что многие из них находят широкое применение для деэмульгации и обессоливания нефтей в промышленных условиях.

Такое широкое применение деэмульгаторов обусловливается целым рядом преимуществ их перед другими методами. Одним из основных преимуществ является простота применения деэмульгаторов.

Для некоторых, особенно эффективных препаратов все необходимое оборудование установок ограничивается бачком для хранения и дозировки деэмульгатора и насосом для подкачки его в эмульсию.

Наряду с этим достигается хорошее обезвоживание и обессоливание нефти, даже без применения промывки водой. Старение нефтяных эмульсий имеет большое практическое значение для подготовки нефти и переработке, так как свежие эмульсии разрушаются значительно легче и при меньших затратах, чем после старения. Для снижения или прекращения процесса старения эмульсии, необходимо как можно быстрее смешать свежеполученные эмульсии с эффективным деэмульгатором, если невозможно предупредить их образование, например подачей деэмульгатора в скважину.

Деэмульгатор вещество с высокой поверхностной активностью, адсорбируясь, на поверхности глобулы воды, он не только способствует разрушению гелеобразного слоя, но и препятствует дальнейшему его упрочнению. Поэтому процесс старения высокодисперсной эмульсии, оставшейся в нефти после обезвоживания в присутствии деэмульгатора, должен значительно замедлиться или полностью прекратиться.

Это имеет большое значение для дальнейшего полного удаления солей из нефти. Исходя из многочисленного промышленного опыта, можно заключить, что нефть с небольшим содержанием воды в виде высокодисперсной эмульсии, прошедший стадию старения, почти невозможно полностью обессолить существующими способами. Та же нефть, подвергнуться на нефтепромысле глубокому обезвоживанию и обессоливанию с применением деэмульгатора до остаточного содержание солей 40-50 мгл, легко практически полностью обессоливается на электрообессоливающих установках НПЗ. При способе термохимической деэмульгации факторами, обеспечивающими приемлемые для нефтепромыслов время и качество отстоя эмульсии являются небольшой подогрев нефти до 30-60 градусов и подаче деэмульгатора.

В качестве деэмульгаторов используются, в основном, неоногенные, натионные и анионые поверхностно-активные вещества. В настоящее время за границей и у нас наибольшее применение нашли неоногенные высокоэффективные деэмульгаторы.

Расход деэмульгатора для подготовки нефти на промыслах и НПЗ колеблется от 20 до 100 гт в зависимости от состава нефти и устойчивости образующейся эмульсии воды в нефти. Современные эффективные неогеонные деэмульгаторы по своей химической природе в брольшенстве случаев представляют собой полиглинолевые эфиры или блоксополимеры Окисй этилена, пропилена, бутилена на основе этилендиамина, пропиленгликоля и другий соеденений с молекулярной весом 2500-6000 многие деэмулгаторы представляют собой низкозастывающее вещество, поэтому выпускаются в виде растворов в органических растворителях или в водометанольной смеси.

Большенство деэмульгаторов хорошо растворимы в воде, некоторые же образуют с водой эмульсию обратного типа и растворимы в нефти в водном растворе неоногенные диэмульгаторы имеют слабо щелочную или нейтральную реакцию, не реагируют с солями, кислотами и слабами щелочами. Нагревание диэмульгаторв до 200 градусов и охлаждение неаказывают существенного влияния на их деэмульгирующае свойства.

Применниются неоногенные диэмульгпторы в болтшенстве случаев в виде 1-2 водного раствора или без растворителя расход диэмульгатора для обессолевания нефти различных месторождений на ЭЛОУ устанавливаются опытным путем и составляют от 10 до 30 гт. Применяемы в настоящее время неогенные диэмульгаторы типа диссольвано по диэмульгируещей спосбности универсальны и пригодны для всех типов нефти. Диэмульгаторы ОЖК, проксонол, проксомин для удобства применения должны выпускаться в виде 50-65 растворов в смеси метанола с водой, как и многие импортные диэмульгаторы, например диссольван-4411. Дипроксомин 157- жидкое вещество с темпертурой остывания 38градусов поэтому может применятся без расстворителя.

Импортные дионогенные диэмульгаторы, такие как диссольван, сепарол, оксайд прогелит и др являются блоксополимерами окисей алькилепов и близки по своему составу. К этому же классу соединений относятся отечественные диэмульгаторы проксинолы, проксоми и дипроксоми.

Все они как импортные, так и отечественные-обладают высокой диэмульгирующей способностью, но являются поверхностно-активными биологическими жесткими веществами, т.е. эти вещества биологически не разлагаются или очень трудно разлагаются. В следствии того, что все МПЗ вынуждены сбрасывать в сточные воды ЭЛОУ В реки и водоемы, т.к. из-за солености они не могут быть смешаны с оборотной водой Биологическая разлагаемость веществ, поподающих в сточные воды, приобритает весьма серьезное значение в свете все возрастающих требований к частоте сбрасываемых сточных вод. Поэтому в перспективе, очевидно, необходимо будет к диэмульгаторам, применяемым на ЭЛОУ МПЗ, предъявлять требования по биологической разлогаемости.

Из всех применяемых в настоящее время диэмудьгаторов только ОЖК частично удовлетворяет этим требованиям. 3.4. электрические методы ЭЛОУ. Разложение эмульсий электрическим методами, ввиду сравнительной пустоты необходимых для этой цели установок, применяемости для большинства эмульсий и достаточной надежности в работе, получило широкое распространение.

Электрический способ разрушения эмульсий типа ВН применяют на нефте перерабатывающих заводах при обессоливании нефти нефти на ЭЛОУ, а также при очистки нефтепродуктов от водных растворов щелочей и кислот электрофайнинг. В обоих случаях используют электрическое поле высокой напряженности. Однако есть существенное различае между способами, торо в взвешанные частицы воды сливаются в более крупные которые под действием силы тяжести осаждаются вниз. Отстоявшееся вода С растворенными в ней солями выводится из нижней части электородегидратора, обезвоженная нефть из верхней части.

Для достижения минимального содержания Остаточных солей в обессоленной нефти не более 3нгл нефть промывают несколько раз На ЭЛОУ, состоящих из 2-3 последовательных соединенных ступеней электродегидраторов. При выборе оптимальных параметров технологического режима обессолевание нефти следует учитывать влияние каждого из них на эффективность процесса.

Основными технологическим параметрами процесса являются температура, давление, удельная производительность дегидратов, расход диэмульгатра а в некоторых случаях и щелочи, Расход промывной воды и степень ее смешения с нефтью, напряженность электрического поля в электродегидраторах. Важным технологическим фактором является число ступеней обессолевания. Одним из важнейших параметров процесса обессоливания является температура. Применяемый на ЭЛОУ подогрев нефти позволяет уменьшить ее вязкость, что существенно повышает подвижность капелек воды в нефтяной среде и ускоряет их смещение и сегментацию.

Кроме того, с подогревом нефти увеличивается расстворимость в ней гидрофобных пленок, обволакивающих капелек воды вследстви этого смещается их механическая прочность, что не только облегчает консистенцию капель воды, но приводит так же к снижению требованию расходу диэмульгатора вмете с тем подогрев нефти на ЭЛОУ сопряжен с серьезными недостатками.

С повышением температуры обессолевания силбно увеличивается электропроводность нефти и соответсвенно, повышается расход электроэнерги, значительно усложнняются условия работы проходных и подвесных изоляторов. Поэтому подогрев разных нефтей на ЭЛОУ Проводят в широком интервале температур 60-150 градусов, выбирая для каждой нефти В зависимости от ее свойств оптимальное значение обеспечивающее минимальные затраты на ее обессолевание. В связи с этим интересно рассмотреть как изменяеися устойчивость водонефтянныйх Имульсий с температурой.

Принимая за меру устойчивости имульсии количиство деэмульгатора, необходимого для ее полного разрушения, можно условно определить устойчивость имульсии при данной температуре по требеемуму при этой иемпературе расхода деэмульгатора. 4.Обессолевание битуминозной нефти. Задача полного обезвоживания нефти перед ее переработкой усложняются для так называемых тяжелых битуминозных нефтей, добыча которых в ближайшие годы начата в промышленных масштабах.

При добыче битуминозныз нефтей применяют термический способ сжиганием нефти в пласте, или подогрев в пласте водянным паром, что приводит к образованию высоко диссперстных имульсий пресной воды В тяжелой нефти, пи этом плотность воды близка к плотности нефти такие водонефтянае имульсии, так называемые кондексационные, очень трудно разрушаются существующими способами, даже при применении самых эфективных диэмульгатров. Очевидно, для подготовки и переработки тяжелых битуминозных нефтей потребуется разработка иных способов.

По имеющимся данным, содержание хлоридов в битуминозных нефтях татарских месторождений колеблется в широких пределах от нескольких десятков до нескольких сотен мгл, что при термической обработке ведет к выделению больших количеств хлористого водорода. В связи с истощение запасов во всем мире битуминозные нефти а так же нефти, извлекаемые из битуминозных песчанников, приобретают все большее значение запасы битумизной нефти велики, а промышленная добыча их пока небольшая.

В процессе добычи термическим воздействием на пласт экстракцией растворителями и другими способами образуются устойчивые высокодисперсные водонефтяные эмульсии с большим содержанием механических примесей. Поэтому очень осложняется их обезвоживание, обессоливание и подготовка к переработке на качественные нефтепродукты К таким нефтям относится, например, нефть Мордово-Карлальского месторожденияТатарстан, добываемая способом термического воздействия на пласт частичное сжигание нефти в пласте.

Эта нефть очень трудно обессоливается на ЭЛОУ при жестком режиме и расходе деэмульгатора, в несколько раз превышающем его расход, для обычной нефти. При добыче такой нефти способом термического воздействия на пласт получается высокодисперсная водонефтяная эмульсия, содержащаяся, по нашим определениям, более 50 глобул воды, размером до 10 мкт. Эта эмульсия очень трудно разрушается даже в электродетураторе и с применением эффективных деэмульгаторов.

Очевидно, для подготовки новых битуминозных нефтей к переработке в зависимости от их состава и свойств потребуется в каждом отдельном случае опытным путем определять оптимальный режим работы ЭЛОУ и подбирать соответствующую композицию эффективного деэмульгатора. Обессоливание мазутов. Мазутные эмульсии в отношении содержания воды ничем не отличается от нефтяных. Вода здесь также может находится в той или иной степени раздробления отдельных капелек и устойчивость их во взвешенном виде так же определяется наличием защитных пленок, прочно удерживаются во взвешенном состоянии, что затрудняет удаление их. Благодаря наличию в мазутах значительного количества асфальто- смолистых и других компонентов, а также благодаря высокой вязности среды как обезвоживания так и обессоливания в этих условиях представляет часто большие затруднения.

Никаких специальных методов для эмульсации и обессоливания мазутов не применяется. В большинстве случаев они подвергаются отстою с отогревом до 60-80 градусов, что, однако, часто не дает достаточно положительных результатов.

Так на одном заводе, где мазуты, хранящиеся в открытых ямах, подаются на установки с содержанием воды до 70, удается обезвожить их отогревом обычно только до 5-10. Попытки отогрева вводом острого пара так же не увенчались успехомпри последующем отстое вода, образующаяся за счет конденсации пара, отделяется достаточно легко, но основная эмульсия при этом не разбивается. Тем не менее в некоторых случаях, повидимому для легких парафинистых мазутов, удается достигнуть обессоливания путем промывки пресной водой с отстоем подавлением. Так на одном заводе в Мескогон 9СШАприменяется следующий метод промывки мазут забирается сырьевым насосом, в прием которого непрерывно подкачивается пресная вода. В насасе и выкидном трубопроводе вода достаточно полно перемешивается с мазутом и смесь поступает далее в теплообменник типатруба в трубе, где горячим кренинг-остатком подогревается до 140-150 градусов.

С этой температурой смесь вводится в нижний конец наклонно расположенного цилиндрического водоотделителя через патрубок, отстающий на 0,6м от низа. При производительности установки 220 тсутки размеры водоотделителя 1,5м, 12,6м. Рабочее давление поддерживается в 12 атм. На 30 см ниже в воде мазута установлен пробный краник для контролирования уровня воды, которая периодически спускается через спускной кран, расположенный в низшей точке водоотделителя.

Объем последнего рассчитан на пребывание в нем смеси мазута и воды в течении не менее 90 мин. В случае необходимости дополнительного обогрева или при выключении подогрева кренинг-остатком, в в водоотделителе установлен паровой змеевик из труб длиной 75 м. Соли главным образом натриевые и магнивые, содержащиеся в исходном мазуте в количестве 4000 мгл, удаляются до 54 мгл. На заводах обессоливание мазутов часто производится на электроустановках с подогревом до 150 градусов.

По видимому, благоприятные результаты могут быть также получены применением деэмульгаторов для обезвоживания мазутов.

Однако, для обессоливания следует, очевидно, ориентироваться на применение только достаточно эффективных деэмульгаторов, так как мазуты, в особенности тяжелые, поддаются этой операции с трудом и легко эмульгируют при промывке.