Нефть. Состав нефти (стр. 6 из 8)
,гдеw - скорость оседания глобул, м/с;
r - радиус глобул, м;
ρв,ρн - плотности воды и нефти, кг/н.м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
μ- динамическая вязкость среды, кг/м*с.
С повышение температуры растворяются высокомолекулярные парафины, которые находятся в адсорбционном слое оболочки и прочность оболочки снижается или разрушается. Однако термический метод не дает глубокое обезвоживание нефти и поэтому он применяется вместе с химическим.
3.2.3. Химический метод
Этот метод основан на применении поверхностно–активных веществ (ПАВ), действующих как деэмульгаторы. Разрушение нефтяных эмульсий может быть результатом:
а) абсорбционного вытеснении действующего эмульгатора веществом с большей поверхностной активностью и меньшей прочностью адсорбционной пленки;
б) образования эмульсий противоположного типа (инверсия фаз);
в) разрушения абсорбционной пленки в результате химической реакции с вводимым в систему деэмульгатором.
В результате на поверхности глобул образуется гидрофильный адсорбционный слой со слабой структурно-механической прочностью, т.е. происходит дестабилизация водонефтяной эмульсии. Образовавшиеся из стойких нестойкие эмульсии затем легко коалесцируют в крупные глобулы воды и осаждаются из дисперсионной среды (нефти). Именно стадия дестабилизации является лимитирующей суммарный процесс обезвоживания и обессоливания нефти. Она состоит, в свою очередь, из двух этапов:
- доставки деэмульгатора на поверхность эмульсии, т.е. транспортной стадии, являющейся диффузионным процессом;
- разрушения бронирующей оболочки, образованной эмульгатором нефти, или кинетической стадии.
На установках обезвоживания и обессоливания нефти широко применяются водорастворимые, водонефтерастворимые и нефтерастворимые деэмульгаторы. Последние более предпочтительны, поскольку:
1. они легко смешиваются (даже при слабом перемешивании) с нефтью, в меньшей степени вымываются водой и не загрязняют сточные воды;
2. их расход практически не зависит от обводнённости нефти;
3. оставаясь в нефти, предупреждают образование стойких эмульсий и их «старение»;
4. обладают ингибирующими коррозию металлов свойствами;
5. являются легко подвижными жидкостями с низкой температурой застывания и могут применяться без растворителя, удобны для транспортировки и дозировки.
Современные деэмульгаторы должны отвечать следующим основным требованиям:
- они должны обладать максимально высокой деэмульгирующей активностью, быть биологически легко разлагаемы (если водорастворимые), нетоксичными, дешёвыми, доступными;
- не должны обладать бактерицидной активностью (от которой зависит эффективность биологической очистки сточных вод) и корродировать металлы.
Деэмульгаторы вводят непосредственно в нефтяные скважины, в трубопровод и в отстойные резервуары. Деэмульгаторы вытесняют с границы раздела фаз природный эмульгатор. На границе раздела фаз образуется новый слой, менее прочный. При сталкивании глобул воды слой разрушается, происходит их укрупнение и оседание. Для ускорения химического деэмульгирования нефть предварительно подогревается, и вместе с деэмульгатором поступает в отстойник, где происходит отделение водной фазы.
По характеру действия на нефтяные эмульсии деэмульгаторы делятся на электролиты, неэлектролиты и коллойды.
К электролитам относятся некоторые минеральные и органические кислоты (соляная, серная, уксусная), щелочи (едкий натр, известь) и соли (поваренная соль, хлористый кальций, железный купорос). Действие электролитов различно. Одни из них снижают стабильность эмульсии, другие способствуют разрушению плёнки эмульгатора, третьи образуют нерастворимые осадки с солями, входящими в состав эмульсии.
Неэлектролиты, применяемые в качестве деэмульгаторов, - это органические соединения, способные растворять защитную плёнку эмульгатора, понижать вязкость нефти и тем самым способствовать осаждению частиц воды. К ним относятся бензол, сероуглерод, ацетон, спирты, фенол, эфиры, бензин и другие.
3.2.4. Электрический метод
Помимо промыслов этот процесс применяется как начальный процесс на НПЗ. Сырье, т.е нефть даже лучшего качества применяют дипольному обессоливанию и снижают содержание солей до 3-5 мг/л.
Суть электрического метода – сама нефть не электропроводно, но присутствие в ней глобул минерализованной воды существенно повышает электропроводность. Это осуществляется в аппаратах электродегидраторах – вертикальных, шаровых, горизонтальных.
Метод основан на использование электрического поля. Нефтяная эмульсия из-за содержания солей и воды является электропроводящей. Соль в глобулах воды находится в виде хаотично расположенных ионов. В них установлена пара или более, электродов горизонтально поверхности земли. Электроды это стальные рамы к которым подводится ток высокого напряжения 14-44 кВ. один электрод от другого находится на расстоянии 10-40 см. и напряжение подводится к каждому электроду. В межэлектродном пространстве образуется поле высокой напряженности 1-4 кВт/см. Сначала применяли постоянный ток, сейчас применяют переменный ток промышленной частоты. Нефтяная эмульсия подается снизу аппарата, двигается вверх и проходит межэлектродное пространство, за счёт действия электрополя глобулы минерализованной воды превращаются в диполе. В глобулах воды соль находится виде ионов и расположены они хаотично. Попадая в зону действия поля идет упорядоченное расположение ионов, положительно-заряженные ионы и наоборот располагаются по отношению ближе к отрицательно-заряженному полю. Между каплями диполями идет взаимодействие по силе:
где
ε - напряженность электрического поля;
r - радиус глобул;
d - расстояние между глобулами.
За счет этой силы происходит их столкновение, разрушение оболочки, укрупнение глобулы и их оседание. Т.к. применяется то заряды (ионы) постоянно мигрируют за направлением поля. За счет этого идет дополнительное расслоение адсорбционной оболочки из природного эмульгатора и процесс идет эффективнее. Этот процесс применяется только на стадии обессоливания, где воды в эмульсии не больше 10 % , нельзя применять на стадии обезвоживания при высокой обводненности нефти
3.2.5. Комбинированные методы
Наиболее часто на нефтепромыслах используют комбинированный метод разрушения нефтяных эмульсий. В нефтяную эмульсию подается реагент - деэмульгатор, который равномерно распределяется в ней за счет интенсивного перемешивания в насосе. Насосом данная смесь прокачивается через группу теплообменников, где происходит ее нагрев. Подогретая нефть поступает в теплообменники, где идет отделение от нефти пластовой воды. Обезвоженная нефть смешивается с пресной водой и подается в электродегидраторы, где происходит ее обессоливание.
При переработке нестойкой эмульсии процесс обезвоживания проводится в две ступени:
1) Термохимическая обработка;
2) Электрическая.
При разрушении стойких эмульсий предусматривается трехступенчатая обработка:
1) Термохимическая;
2) Электрическая;
3) Механическая.
При двухступенчатой работе электродегидраторов в сочетании с термохимической обработкой степень обезвоживания и обессоливания нефтяных эмульсий достигает 98% и выше.
В заключение следует отметить, что стойкость эмульсии зависит от многих факторов и поэтому не может быть одинаково эффективных и экономически целенаправленных условий разрушения для любых эмульсий. Выбору того или иного способа и условий разрушения эмульсии должно предшествовать тщательное изучение ее свойств, экспериментальный подбор деэмульгатора и режима обработки, а также сопоставление технико-экономических показателей рассмотренных выше методов деэмульгирования. С другой стороны, изучение и устранение причин образования эмульсий позволяет значительно упростить процесс деэмульгирования и, следовательно, снизить затраты на подготовку нефти, поступающей на нефтеперерабатывающие заводы.
3.3. Стабилизация нефти.
Сущность стабилизации нефти заключается в отборе летучих углеводородов (депропанизации, дебутанизации). При стабилизации нефтей наряду с удалением пропанов и бутанов извлекаются метан, пропан, этан и такие балластовые газы, как сероводород, углекислота и азот, что, таким образом, сокращая потери лёгких фракций от испарения, исключает коррозию аппаратуры, оборудования и трубопроводов.
Она следует за процессами обезвоживания, обессоливания и цель её – удаление попутных газов из нефти, которые далее являются сырьем для нефтехимии (газ – жирный). После стабилизации нефти можно прокачивать, хранить, потери незначительны и нет газовых мешков.
Стабилизацию можно осуществить двумя методами:
1. сепарация.
2. ректификация.
3.3.1. Сепарация.
В сепараторах за счет понижения давления, изменения потока происходит отделение газовой фазы от жидкой. Возможна холодная сепарация без подогрева потока и горячая сепарация с температурой не выше 80 0С. Легкость отделения, малые затраты на оборудование, но нечеткое разделение на газовую и жидкую фазу. В нефти остается много газа и их компоненты.
Этот метод применяется при подготовке высокосернистых нефтей, где в газе много сероводорода и от него надо быстрее избавиться. Нагрев такой нефти при более высокой температуры, способствует разложению сернистых соединений с получением активных сернистых соединений (меркаптаны, сероводорода и т.д.). Газ, отделяемый в сепараторах должен пройти сероочистку.Следует отметить, что сепарация нефти дает не четкое разделение на паровую и жидкую фазы.