Глава II. Методы разрушения нефтяных эмульсий

При подготовке нефтей к переработке разрушение эмульсий производится дважды: сначала деэмульгированию подвергают исходную эмульсионную нефть (процесс обезвоживания); затем — искусственную эмульсию, создаваемую при перемешивании нефти с промывной пресной водой (процесс обессоливания).

Задачей процесса обезвоживания является разрушение эмульсии, образовавшейся на промыслах при добыче нефти, с целью отделения от нефти соленой пластовой воды, содержащейся в ней в диспергированном состоянии. Вследствие того, что минеральные соли не растворимы в нефти, они растворимы в диспергированной воде. Количество растворенных в пластовой воде солей (в основном хлориды и сульфаты натрия, калия, кальция, магния) может быть различным, зависит от месторождения и может достигать 5-7 тысяч миллиграмм/литр нефти, содержащей воду, или 200-300 грамм на литр воды. Поэтому даже при глубоком обезвоживании нефти до содержания, например, 0,1% остаточной воды для большинства нефтейсодержание хлористых солей составляет около 100-300 миллиграмм на литр, что совершенно недопустимо для товарной нефти, поставляемой на НПЗ.

Для удаления оставшихся солей применяют процесс обессолива-ния, то есть промывают нефть пресной водой, создавая искусственную эмульсию с последующим отделением воды с растворенными в ней солями. Эмульсии нефти с пресной водой при обессоливании иногда бывают более устойчивы, чем с пластовой. Это частично объясняется тем, что пресная вода имеет меньшую плотность, чем пластовая, поэтому она отстаивается значительно медленнее при прочих равных условиях. Кроме того, при обезвоживании из нефти удаляются более крупные капельки воды по сравнению с оставшимися в нефти. Чтобы удалить из нефти оставшиеся мелкие капельки пластовой воды, содержащие большое количество солей, в нефть вводится от 5 до 20% пресной промывочной воды. При перемешивании нефти с пресной водой образуется эмульсия, которая на следующей ступени обрабатывается одним из методов обезвоживания. Вода, выделяющаяся при деэмульсации этой искусственной эмульсии, выносит с собой соли, а общее количество оставшихся в нефти солей доходит до < 30 мг/л и ниже.

Таким образом, процесс подготовки нефти на промыслах упрощенно можно представить в виде следующей общей схемы:

со сква-	сепарация		обезвоживание		обессоливание	на
жин				----- >		НПЗ

Рис.7

Процесс разрушения нефтяных эмульсий можно разбить на 3 элементарные стадии:

Столкновение взвешенных водяных капелек.

Слияние их в более крупные.

Осаждение укрупнившихся капель.

Чтобы обеспечить возможно большее число столкновений водяных капелек, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в специальных смесителях, при помощи ультразвука, электрического поля, подогрева и т. п.

Как показывает опыт, не каждое столкновение приводит к слиянию столкнувшихся капель, то есть не каждое столкновение оказывается эффективным. В нефтяных эмульсиях это усугубляется наличием на поверхности водяной капельки прочной адсорбционной оболочки эмульгатора. Поэтому для того чтобы столкновение водяных капелек было эффективным, необходимо, по крайней мере:

– увеличить скорость движения капелек настолько, чтобы энергия столкновения была достаточной для разрушения прочной адсорбционной оболочки, или

– ослабить структурно-механическую прочность адсорбционной пленки, или

– совместное воздействие на эмульсию этих двух факторов. Для осаждения укрупнившихся водяных капелек также необходи- мы определенные условия. Из уравнения (3) следует, что скорость движения выпадающих частиц пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, ускорению свободного падения и обратно пропорциональна вязкости дисперсионной среды. Следовательно, ускорить расслоение фаз эмульсии можно, увеличив размер водяных капелек, разность плотностей воды и нефти и уменьшив вязкость нефти или применив искусственно созданные вторичные ускорения.

Вопрос об увеличении разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также уменьшения вязкости дисперсионной среды обычно разрешается путем увеличения температуры. При увеличении температуры до 80-100°С разность плотностей увеличивается примерно на 10-20%. Вязкость большинства нефтей очень резко снижается при увеличении температуры до 60-70°С. При дальнейшем повышении температуры снижение вязкости незначительно. Повышение температуры, кроме того, уменьшает прочность адсорбционных слоев на границе раздела фаз.

Все существующие способы по типу энергии, прилагаемой для разрушения нефтяных эмульсий, можно разделить на следующие группы:

1. Механические — фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком.

2. Термические — подогрев и отстаивание при атмосферном давлении и под избыточным давлением, промывка горячей водой.

3. Физико-химическue — обработка эмульсии различными (чаще всего поверхностно-активными) реагентами-деэмульгаторами.

4. Электрические — обработка эмульсии в постоянном или переменном электрическом поле.

Ввиду того, что эффективность деэмульсации определяется множеством факторов, на практике ни один из перечисленных способов в чистом виде не применяется. В промышленности нашли применение сочетания различных способов, или комбинированные методы разрушения нефтяных эмульсий.

Однако при создании или анализе работы таких комбинированных установок необходимо учитывать как достоинства, так и недостатки каждого из способов, слагающих данную комбинацию.

Дата добавления: 2015-12-07