Знесолювання нафт на НПЗ
Чиста нафта, що не містить невуглеводневих домішок, особливо солей металів, і прісна вода взаємно нерозчинні, і при відстоюванні ця суміш легко розшаровується. Однак за наявності в нафті таких домішок система нафтовода утворює важкороздільні нафтову емульсію.
Емульсіїявляють собою дисперсні системи з двох взаємно мало-або нерозчинних рідин, в яких одна диспергована в іншій у вигляді дрібних крапель (глобул). Рідина, в якій розподілені глобули, є дисперсійним середовищем, а диспергована рідина – дисперсною фазою.
Розрізняють два типи нафтових емульсій:
1. нафта у воді (Н/В) - гідрофільна, тут нафтові краплі утворюють дисперсну фазу всередині водного середовища;
2. вода у нафти (В/Н) – гидрофобная, тут краплі води утворюють дисперсну фазу в нафтовому середовищі.
( Утворення емульсій пов'язане з поверхневими явищами на межі розділу фаз дисперсної системи, насамперед поверхневим натягом - силою, з якою рідина пручається збільшенню своєї поверхні. Відомо, що поверхнево-активні речовини (ПАР) мають здатність знижувати поверхневий натяг. Це властивість обумовлюється тим, що додане ПАР вибірково розчиняється в одній з фаз дисперсної системи, концентрується і утворює адсорбційний шар - плівку ПАР на межі розділу фаз. коалесценції при відстоюванні).
Емульгатори- речовини, що сприяють утворенню та стабілізації емульсій.
Деемульгатори- речовини, що руйнують поверхневу адсорбційну плівку стійкихемульсії.
Емульгаторами зазвичай є полярні речовини нафти, такі як смоли, асфальтени, солі нафтенових кислот, а також різні органічні домішки. В утворенні стійких емульсій можуть брати участь різні тверді вуглеводні - парафіни та церезини нафт.
На установках зневоднення та знесолення нафти широко застосовуються водорозчинні, водонафторозчинні та нафторозчинні деемульгатори.
Нафторозчинні деемульгаторибільш переважні, оскільки:
- вони легко змішуються (навіть при слабкому перемішуванні) з нафтою, меншою мірою вимиваються водою та не забруднюють стічні води;
- їхня витрата практично не залежить від обводненості нафти;
- залишаючись у нафті, попереджають утворення стійких емульсій;
- мають інгібуючі корозію металів властивостями;
- є легкорухомими рідинами з низькою температурою застигання і можуть застосовуватися без розчинника, зручні для транспортування та дозування.
Як розчинники нафторозчинного деемульгатора застосовуються низькомолекулярні спирти (метиловий, ізопропіловий та ін), ароматичні вуглеводні та їх суміші в різних співвідношеннях.
Водорозчинні деемульгаторизастосовують у вигляді 1-2%-них водних розчинів. Вони частково вимиваються дренажною водою, що збільшує їхню витрату на знесолення.
Вимоги до деемульгаторів:
- вони повинні володіти максимально високою активністю, що деемульгує, бути біологічно легко розкладаються (якщо водорозчинні), нетоксичними, дешевими, доступними;
- не повинні володіти бактерицидною активністю (від якої залежить ефективність біологічного очищення стічних вод) та корродувати метали.
Цим вимогам більшеповно задовольняють і тому знайшли переважне застосування неіоногенні деемульгатори (органічні кислоти, спирти, феноли, складні ефіри, аміни та аміди кислот).
Як промислові неіоногенні деемульгатори використовуються такі оксиалкенільовані органічні сполуки:
1) оксиетильовані жирні кислоти (ОЖК);
2) оксиетильовані алкілфеноли;
3) кополімери поліоксиалкіленів є найбільш ефективними та універсальними деемульгаторами.
(Синтезовано у нас і за кордоном велику кількість високоефективних деемульгаторів. З деемульгаторів ФРН, що застосовуються в нашій країні, високою деемульгуючою активністю володіють диссольвани 4400,4411,4422 і 4433, що являють собою 65%-ні розчини ПАР у воді з молекулярною масою 2500 - 3000, які синтезовані на основі алкіленгліколів, а також сепарол, бескол, прокаліт та ін. близькі до диссольвану і застосовуються у вигляді розчинів в ароматичних вуглеводнях, що википають в межах 160 - 240 ° С. Високу деемульгуючу активність мають деемульгатори Голландії, Франції, Італії, Японії та ін).
Промисловий процес зневоднення та знесолення нафт здійснюється на установках ЕЛОУ. Процес заснований на застосуванні методів хімічної, електричної, теплової та механічної обробки нафтових емульсій, спрямованих на руйнування сольватної оболонки та зниження міцності емульсій, створення умов для укрупнення крапель та прискорення процесів осадження великих крапель води.
Теплова обробка емульсійполягає у підігріві до оптимальної для даної нафтитемператури (60-150 °С) залежно від її щільності, в'язкісно-температурної характеристики, типу емульсії та тиску в електродегідрататорі або відстійнику термохімічного зневоднення. Підвищення температури до певної межі сприяє:
1) дестабілізації емульсій в результаті підвищення розчинності природних емульгаторів у нафті та розплавлення бронюючих кристалів парафінів та асфальтенів;
2) зростанню швидкості осадження крапель води внаслідок зниження в'язкості та щільності нафти, тим самим зменшенню необхідної витрати деемульгатора.
Оптимальною є температура 70 - 90 ° С, при якій в'язкість нафти становить 2-4 ст. При підвищенні температури нагріву нафти доводиться одночасно підвищувати тиск, щоб підтримувати рідкофазний стан системи та зменшити втрати нафти та пожежонебезпеку. Однак підвищення тиску викликає необхідність збільшення товщини стінок апаратів. Сучасні моделі електродегідратів розраховані на тиск до 1,8 МПа.
Основним апаратом ЕЛОУ є електродегідратор, де, крім електрообробки нафтової емульсії, здійснюється і відстій (осадження) деемульгованої нафти, тобто. він є одночасно відстійником. Серед застосовуваних у промислових і заводських ЕЛОУ різних конструкцій (вертикальних, кульових та горизонтальних) ефективнішими виявилися горизонтальні електродегідратори. Порівняно з вертикальними і кульовими горизонтальними електродегідрататорами, що використовувалися раніше, мають наступні переваги (табл.1):