Воду смешать с нефтью

Бытовая химия

домашняя химическая лаборатория

Можно ли смешать нефть и простую воду, и как сделать радугу в стакане

Вы когда-нибудь слышали выражение «нефть и вода не смешиваются»? Сначала проверить, что выражение, а затем посмотреть на интересные комбинации из нескольких других жидкостей.

Вам потребуются следующие материалы:

• ¼ чашки (60 мл) воды
• ¼ чашки (60 мл) растительного масла
• небольшой стеклянный
• пищевые красители

Первый налить воды в стакан. Добавить несколько капель пищевого красителя и перемешать. Затем добавьте масло. Что вы видите? Какой слой на вершине? Плотно накройте стеклом полиэтиленовой пленкой или рукой (если он достаточно большой). Удерживая стекло над раковиной (в случае, если вы разлива), встряхните стекло так, что две жидкости тщательно перемешивают. Установить стакан и посмотреть, что происходит.

У нефти и воды смесь? слово «растворимость» описывает, как и два вещества смеси. Нефти и воды, как говорят, «смешиваются,» потому что они не смешиваются. Масляного слоя на поверхности воды за счет разницы в плотности двух жидкостей. Плотность вещества есть отношение его массы (веса) к его объему. Масло имеет меньшую плотность, чем вода, и поэтому на вершине.

Следующий эксперимент рассматривает растворимость и плотность нескольких жидкостей. слоистой жидкости вам потребуется следующие материалы: • ¼ чашки (60 мл) темного кукурузного сиропа или меда
• ¼ чашки (60 мл), жидкость для мытья посуды
• ¼ чашки (60 мл) воды • ¼ чашки (60 мл) растительного масла
• ¼ чашки (60 мл) спирта
• высокий 12 унций (350 мл), стекло или прозрачный пластиковый стаканчик
• две чашки для смешивания
• пищевые красители

Возьмите 12 унций стекла.

Осторожно! Не допускайте попадание сиропа на стороне стекла, залить сиропом в середине стекла. Залить сироп достаточно, чтобы заполнить стекло 1/6 часть пути. После добавления сиропа или меда, кончик слегка стекла и залить равным количеством жидкость для мытья посуды медленно вниз стороне стекла. Разве посуды поплавок жидкости в верхней части сиропа или опускаются на дно? Далее смесь несколько капель пищевого красителя с водой в одном из смешивания чашки. Покрасить спиртом разные цвета в другой смешивания чашки. Будьте осторожны, чтобы добавить следующий жидкости очень медленно. Они менее вязкой (например, не толстый) и смешайте легче, чем предыдущий жидкостей. Мы не хотим, чтобы они смешиваются. Совет стекло немного, и проливной медленно вниз сторону стекла, добавьте сначала цвета воды, то растительное масло, и, наконец, цветные алкоголя трения. На листе бумаги, сделайте эскиз из стекла и жидкости, маркировка Положение каждой жидкости в стекло. Почему жидкости остаются отделены? Можете ли вы назвать несколько способов, которые жидкостей в стекло-другому? Попробуйте описать некоторые свойства, которые отличаются в каждой из жидкостей в стекло. Одним из свойств, которое отличается во всех жидкостях цвета. Еще одно свойство, уникальные для каждой жидкости толщиной (вязкости). свойства жидкостей, который отвечает за слоев эффект плотности. Можете ли вы догадаться, что отношения между плотностью жидкости и ее положение в стакане? Еще одно свойство, которое поддерживает отдельных жидкостей является то, что некоторые из них несмешивающихся жидкостей, другими словами, они не смешиваются друг с другом. Как вы оказались в первом эксперименте, нефть и вода не смешиваются жидкости. С другой стороны, вода и спирт смешиваются и смешиваются друг с другом. Вода и жидкость для мытья посуды также смешивать. Размешайте жидкостей в стекло и смотреть, что происходит в слоях.

У Вас слои смешиваются ?

Подождите несколько минут и посмотрите еще раз.

Радуга в бокале

Вам понадобится следующие материалы:
• четыре различных цвета пищевые красители (например, красный, желтый, зеленый, синий)
• пять фужеры или прозрачные пластиковые стаканчики
• ¾ чашка (180 г) сахара-песка
• столовая ложка для измерения
• 1 чашка (240 мл) воды в первый стакан, добавить одну столовую ложку (15 г) сахара.

Во второй стекла, добавить две столовые ложки сахара, три в третью стекло, и четыре в последний стакан. Затем добавьте три столовые ложки (45 мл) воды на каждый стакан и размешайте, пока сахар не растворится. Если сахар в любом из стекла не растворится, добавить еще одну столовую ложку (15 мл) воды на все очки, и снова перемешать. Пока сахар полностью не растворится, добавить две-три капли красного пищевого красителя на первое стекло, желтое на второй, зеленый третьего и синего до последнего стакана. В остальных стекла мы создадим радуги.

Заполните стекло около четверти стакана жидкостью с голубым раствором сахара. Затем, осторожно добавить зеленый раствор в стекло. Для этого положить ложку в стакан, чуть выше уровня синий раствор. Медленно влить зеленый раствор в ложку, поднимая ложку держать его чуть выше уровня жидкости, пока стакан наполовину полон. Добавить желтого раствора, а затем красный таким же образом.

Как вы заметили — количество сахара, растворенного в жидкости влияет на его плотность. Синий решение самых сахар растворяется в ней и, следовательно, плотная. Другие решения менее плотная, чем синий раствор, так что они плавают на вершине. Плотность решения должны быть очень близки тем не менее, и решения, смешиваются, так что вы увидите, что слои не являются четко определенные границы, как и в первом эксперименте. Если все сделано достаточно тщательно, цвета должны оставаться относительно друг от друга.

Как вы думаете, что произойдет, если поднять жидкость в стакане?

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вы должны авторизоваться.

Источник

Littlestprettythings

Sherilyn_Boyd | Главный редактор | E-mail

Изготовленные из разных элементов и с различными структурами, плотностями и даже разнородными полярностями, неудивительно, что нефть и вода не ладят друг с другом. Однако они могут быть вынуждены сотрудничать, и есть несколько примеров этого, которые, вероятно, сейчас находятся в вашей кладовой или холодильнике. Но почему вода и вода обычно не смешиваются?

Вода (H₂0) является короткой молекулой со слегка положительным зарядом на контуре водорода (H) и слегка отрицательным зарядом на конце кислорода (O) (атом кислорода фактически «крадет» электроны из атомов водорода). Названные полярной молекулой отрицательные полюса на каждой молекуле воды притягиваются к положительным полюсам на других молекулах воды, и в результате они плотно втягиваются вместе с водородными связями.

Фактически, нефть плавает на воде, потому что она менее плотная, причем эти сверхтекучие водородные связи между молекулами воды удерживают их ближе друг к другу, чем связи между молекулами жирной кислоты, которые в основном составляют масло.

Что касается масла, это неполярный химикат. Поскольку атомы в жирных кислотах в масле хорошо разделяют свои электроны, они (обычно) не имеют заряда или, по крайней мере, недостаточно, чтобы сделать всю молекулу полярной. Учитывая их отсутствие положительного или отрицательного заряда, они не привлекаются к полярной молекуле, такой как вода. Учитывая, что масло по существу «отталкивает» воду, оно называется гидрофобным или «боязнь воды», в отличие от гидрофильного или «любящего воду». Таким образом, в конечном итоге все липофильные или «жирные» молекулы масла объединяются вместе, плавающие сверху воды.

Тем не менее, хотя они, как представляется, намерены оставаться в стороне, можно смешивать масло и воду в более или менее стабильном растворе, и есть несколько примеров этого на вашей кухне. Один из наиболее распространенных примеров, когда это происходит, заключается в салатной одежде.

Чтобы получить два основных ингредиента, уксус (по существу, вода с уксусной кислотой) и масло, чтобы сочетать и оставаться таким образом в течение некоторого времени, включает в себя две стадии: разбить масло на крошечные капли, чтобы его можно было равномерно распределить по всей смеси; добавляя медиатор, называемый эмульгатором. Конечный раствор затем известен как эмульсия.

Различные эмульгаторы работают по-разному. Некоторые, такие как лецитин (обнаруженные в яичных желтках), имеют как гидрофобный конец (это масло), так и гидрофильный конец (который нравится воде); таким образом, способный связываться как с нефтью, так и с водой. Поэтому, пока капли масла достаточно малы и тщательно диспергированы (и используется достаточный эмульгатор), комбинация масла и уксуса будет оставаться относительно стабильной смесью или эмульсией.

С другой стороны, эмульгатор, такой как томатная паста, имеет молекулы белка, которые более или менее покрывают масляные капельки и препятствуют их склеиванию, сохраняя их относительно хорошо диспергированными в воде. В то время как он становится там по-другому, когда хорошо смешанный, конечный результат примерно такой же.

Поэтому, когда вы делаете типичную повязку, вы сначала смешиваете эмульгатор (или эмульгаторы) и уксус, а затем медленно добавляете тонкий поток масла, взбивая или смешивая энергично и постоянно. Между тонким потоком и определенным взбиванием масло будет разбито на мелкие капли и рассеяно; и поскольку эмульгатор должен либо покрывать масло, либо связывать его с уксусом, он будет оставаться суспендированным в смеси в течение длительного времени.

Алекс С. спрашивает: почему вода и вода не смешиваются? Изготовленные из разных элементов и с различными структурами, плотностями и даже разнородными полярностями, неудивительно, что нефть и вода не ладят друг с другом. Однако они могут быть вынуждены сотрудничать, и есть несколько примеров этого, которые, вероятно, сейчас находятся в вашей кладовой или холодильнике. Но почему бы не

Источник

Эмульсия

Нефтяные эмульсии — это механическая смесь нефти и пластовой воды, нерастворимых друг в друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии.

• в эмульсии нефть/вода дисперсионной средой является вода, и поэтому такая эмульсия смешивается с водой в любых соотношениях и обладают высокой электропроводностью,
• в эмульсии вода /нефть дисперсионной средой является нефть, и эмульсия смешиваются только с углеводородной жидкостью и не обладают достаточной электропроводностью.

В настоящее время эмульсионные составы применяются в различных процессах добычи нефти и газа:

• в процессах первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов,
• при глушении скважин,
• при обработках призабойной зоны пласта,
• процессах повышения нефтеотдачи.

В каждом случае используются определенные типы эмульсий и специально подобранные с учетом необходимых физико-химических свойств эмульсионные составы.

Основные физико-химические свойства нефтяных эмульсий.

Дисперсность эмульсии — это степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде.
Дисперсность — основная характеристика эмульсии, определяющей их свойства.
Размеры капелек дисперсной фазы в нефтяных эмульсиях 0,1 — 100 мкм.

Вязкость эмульсии — зависит от

— вязкости самой нефти,
— температуры, при которой получается эмульсия,
— количества воды, содержащейся в нефти,
— степени дисперсности,
— присутствия механических примесей (особенно сульфида железа FeS),
— рН воды.

Вязкость нефтяных эмульсий не обладает аддитивным свойством, т. е. вязкость эмульсии не равна сумме вязкости нефти и воды.
При содержании воды в нефти свыше 20 % вязкость эмульсии резко возрастает.
Максимума вязкость достигает при критической концентрации воды, характерной для данного месторождения. При дальнейшем росте концентрации воды вязкость эмульсии резко уменьшается.

Эмульсия типа нефть /вода транспортируется при меньших энергетических затратах, чем эмульсия типа вода/нефть.

Электрические свойства эмульсий.
Нефть и вода в чистом виде — хорошие диэлектрики.
Электропроводимость нефти (удельная) 2∙10 −10 — 0,3∙10 −18 Ом −1 ∙см −1 , а воды 10 −7 — 10 −8 Ом −1 ∙см −1 .
Наличие в воде растворенных солей или кислот увеличивает электропроводимость в 10 ки раз.
В нефтяных эмульсиях, помещенных в электрическом поле, капли воды располагаются вдоль его силовых линий, что приводит к резкому увеличению электропроводимости этих эмульсий. поскольку капли воды имеют в 40 раз большую диэлектрическую проницаемость, чем нефти.
Этот метод используется для разрушения нефтяных эмульсий.

Устойчивость нефтяных эмульсий и их старение (стабильность) — способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на нефть и воду.
В процессе перемешивания нефти с пластовой водой, вода дробится на мелкие капельки (глобулы), на поверхности которых адсорбируются частицы эмульгатора и образуют пленку, препятствующую слиянию глобул.
Устойчивость нефтяных эмульсий зависит:

• дисперсность системы,
• физико-химические свойства эмульгаторов, образующих на поверхности раздела фаз адсорбционные защитные оболочки;
• наличие на глобулах дисперсной фазы двойного электрического заряда;
• температура смешивающихся жидкостей;
• величина рН эмульгированной пластовой воды.

Источник

Обезвоживание нефти. Обессоливание нефти.

Изготовление, сборка и тестирование сепараторов нефти, электродегидраторов, установок обезвоживания и обессоливания нефти
производится на заводах в Швейцарии, Германии, Франции, Турции, США, Японии и Кореи

Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию электродегидраторы (установки обезвоживания и обессоливания нефти) и системы сепарации нефти.

Общая информация об обезвоживании и обессоливании нефти

Нефтяная эмульсия

Нефтяная эмульсия – это однородная смесь двух или более несмешивающихся жидкостей, в которых иногда содержатся твердые частицы. В простейшей форме одна жидкость, например, вода, может быть тонко распылена на мелкие капли и рассеяна в другой несмешиваемой с ней жидкости, такой как нефть. Мелкие частицы воды называются дисперсной фазой, а нефть – дисперсионной средой.

Изредка нефть может быть дисперсной фазой в дисперсионной среде воды. Такую эмульсию называют обратной эмульсией, так как она относится к типу эмульсий, противоположному по свойствам к тем, что обычно находят на нефтяных месторождениях. Промысловые нефтяные эмульсии стабилизируются за счет твердых частиц, которые располагаются на границе раздела между каплями дисперсной фазы и дисперсионной среды. Роль твердых частиц могут играть глинистые минералы, кварц, сульфиды и пр.

Электростатическое поле. Коагуляция и Эмульгаторы.

Молекула воды состоит из центрального атома кислорода с отрицательной валентностью и двух атомов водорода с положительной валентностью. Обычно расположение молекул воды в жидкой фазе беспорядочное. Традиционное электростатическое поле представляет собой поле переменного тока. Электроды подвешиваются в нефтяной фазе электродегидратора при помощи изоляционных подвесок. Питание трансформаторов обеспечивается переключателями высокого напряжения 12/16/20/23/25 кВ.

Электростатическое поле, приводит молекулы воды в движение, за счет которого эти молекулы сталкиваются с другими молекулами воды, в результате чего они слипаются, и происходит увеличение размера частиц. С ростом размера водной молекулы она оседает в (соответствии с законом Стокса).

Если мелкие капли воды постоянно сливаются, образуя при этом более крупные капли, в конце концов произойдет разделение эмульсии. Однако, такое “саморазделение” редко происходит, и существует сила сопротивления, которую нужно преодолеть, чтобы началось слияние (коагуляция) капель.

Такое явление сопротивления является следствием присутствия третьей фазы, которую называют эмульгатором. Эмульгаторы – асфальтены, смолы, асфальтогеновые кислоты, соли нафтеновых кислот, органические примеси и др.

Добыча нефти. Содержание солей в сырой нефти. Деэмульгаторы.

При добыче нефти возникает пластовая вода которая, образует с нефтью эмульсию. Их формированию способствуют присутствующие в нефти природные эмульгаторы и диспергированные механические примеси (частицы глины, песка, известняка, металлов). Пластовая вода, минерализована хлоридами Na, Mg и Са, а также сульфатами и гидрокарбонатами и содержит механические примеси. Сырая нефть содержит в том числе органические легколетучие(CH4) и неорганические (CO₂, H₂S) газовые компоненты. Наличие в нефти указанных веществ и механических примесей оказывает вредное влияние на работу оборудования нефтеперерабатывающих заводов. При большом содержании воды повышается давление в оборудовании для перегонки нефти, существенно снижается их производительность, увеличивается энергоемкость. Отложение солей в трубах печей и теплообменников уменьшает коэффициент теплопередачи.

Обезвоживание нефти проводят путем разрушения (расслоения) водно-нефтяной эмульсии с применением деэмульгаторов, которые, адсорбируясь на границе раздела фаз, способствуют разрушению капель диспергированной в нефти воды.

Деэмульгаторы — это синтезированные химические соединения.

• способны не изменять свойства нефти и не реагировать с молекулами воды;
• просто извлекаются из сточной воды, отделённой от нефти;
• нетоксичны, инертны по отношению к оборудованию.

Типы деэмульгаторов: неэлектролитные и коллоидные.

Неэлектролитные деэмульгаторы — органические вещества (бензол, спирты, керосин), растворяющие эмульгаторы нефти и снижающие её вязкость.

• легко смешиваются с нефтью, в меньшей степени вымываются водой
• являются легкоподвижными жидкостями с низкой температурой застывания
• могут применяться без растворителя, удобны для транспортирования и дозировки.

Однако даже при глубоком обезвоживании нефти до содержания пластовой воды 0,1-0,3% из-за ее высокой минерализации остаточное содержание хлоридов довольно велико: 100-300 мг/л (в пересчете на NaCl). Поэтому одного только обезвоживания для подготовки к переработке нефти большинства месторождений недостаточно. Оставшиеся в нефти соли и воду удаляют с помощью процесса обессоливания. Последнее заключается в смешении нефти со свежей пресной водой, разрушении образовавшейся эмульсии и последующее отделении от нефти промывной воды с перешедшими в нее солями и механическими примесями.

Снижение концентрации солей сырой нефти

Присутствие в сырой нефти солей представляет собой особую проблему. Результатом является усугубление коррозии и большее количество поломок оборудования, а также затруднение некоторых химических и физических реакций. Так как соль, присутствующая в нефти, содержится в водной фазе, удаление соли и воды одновременно при помощи электростатического обезвоживания нефти представляет собой простое решение. Однако, так как мы не можем удалить всю воду, некоторое количество соли останется. Там, где зафиксирована высокая концентрация соли в водной фазе эмульсии, необходимо разбавить ее свежей водой с тем, чтобы снизить концентрацию соли, прежде чем удалять воду. Там, где требуется консервация разбавляющей воды, может применяться двухступенчатый процесс обессоливания.

Химикаты для обработки сырой нефти

Химикаты требуются для надлежащей обработки нефти, чтобы уменьшить или устранить технологические осложнения. Правильно подобранный продукт, введенный вверх по потоку на достаточном расстоянии от сепаратора или промывочного резервуара, позволяет произвести должное смешивание химиката и нефтяной эмульсии; перед сепаратором, заглушкой, групповым коллектором и т.д.

Технологические процессы для обезвоживания и обессоливания нефти

Для обезвоживания и обессоливания нефти используют следующие технологические процессы:

1. Подогрев нефтяной эмульсии;

2. Химическая обработка;

3. Применение электрического поля

4. Гравитационный отстой нефти;

Подогрев нефтяной эмульсии. Температура обессоливания

Существуют 2 основные функции подогрева эмульсии:

1. Снижение вязкости. С понижением вязкости нефти (которая является мерой силы сопротивления потоку), под действием силы тяжести частица воды может гораздо легче двигаться через нефтяную среду.

2. Чем выше температура, тем с большей скоростью происходит движение, и, в свою очередь, большее число водных частиц сталкиваются между собой, сливаясь в более крупные частицы.

Выбор температуры определяется свойствами сырой нефти: для маловязких легких во избежании кипения самой нефти применяют более низкие температуры, а для тяжелых углеводородов — более высокие. Оптимальной температурой обессоливания следует считать от 100 до 120 °C. Температуры от 120 °C до 140 °C — для тяжелых, вязких углеводородов.

Химическое разрушение нефтяной эмульсии

Химическое разрушение нефтяной эмульсии требует установления трех физических условий:

1) Дестабилизированная межфазная пленка, позволяющая частицам воды сливаться при контакте;

2) Значительное количество столкновений диспергированных водных частиц за некий временной отрезок

3) Спокойный период оседания, позволяющий крупным частицам воды, сформированным за время коагуляции, образовать осадок.

Первый (1) фактор создается за счет добавления подходящего химического деэмульгатора в данную эмульсию.

Второй (2) фактор создается за счет вращательного движения или помешивания системы для увеличения вероятности столкновения между собой дестабилизированных частиц воды.

Третий (3) фактор создается за счет того, что обработанной и перемешанной эмульсии дается время на выпадение осадка, пока не завершится разделение фаз.

Кроме выбора подходящего химического деэмульгатора, важной переменной в процессе сепарации нефтяной эмульсии является температура. Как перемешивание, так и стадия оседания в значительной степени повышают свою эффективность при повышенных температурах. При более высоких температурах снижается вязкость. Это приводит к усилению беспорядочного движения при данном расходе. Сниженная вязкость также позволяет частицам воды быстрее образовать осадок во время стадии оседания. Более того, разница в плотности водной и нефтяной фаз почти всегда увеличивается с возрастанием температуры.

Нагрев способствует лучшему распределению деэмульгатора по поверхности раздела, а также лучшему замещению эмульгатора.

Таким образом, нагрев является отличным помощником в разрушении эмульсий. Однако, во многих системах сепарации высокие температуры приводят к испарению нефти с потерей объема и относительной плотности. Значит, часто для промышленных предприятий дешевле проводить сепарацию при более низких температурах, используя большее количество деэмульгатора и отстойники с более высокой производительностью.

Электродегидраторы. Обессоливатели для нефти.

Сотрудники компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) разрабатывают, поставляют и устанавливают электродегидраторы. Мы предлагаем различные установки для отделения воды от нефти (дегидраторы) и обессоливатели.

Конфигурации электродегидраторов для отделения воды и солей от нефти

Горизонтальный электростатический нефтяной дегидратор и сепаратор, это сложное и эффективное оборудование для обезвоживания и обессоливания нефти. Оптимизированная конструкция дегидратора с улучшенными возможностями гарантирует улучшенные характеристики дегидрации нефти.

Обессоливатели — горизонтальный резервуар, установка для отделения воды и солей от нефти в виде одно — или двухступенчатого обессоливателя.

Термосепаратор — горизонтальный резервуар, установка для отделения воды от нефти с входной секцией нагрева при помощи специальных труб. Необходимо подогреть эмульсию до начала процесса электростатического отделения воды от нефти, чтобы поспособствовать разрушению стабильных эмульсий.

Электромеханический дегидратор- горизонтальный резервуар, сочетающий в себе электростатические решетки, коалесцирующие устройства и входную секцию нагрева. В данном типе установки для обезвоживания и обессоливания нефти применяются механические коалесцирующие устройства для сред жидкость/жидкость. Этот тип установки эффективен при работе с проблемными эмульсиями.

Финальной частью системы обработки является осадительная/ коалесцирующая секция. Ее следует разрабатывать для постоянного потока, с минимизацией любых помех. Это достигается за счет исключения газовыделения, минимизации падений температуры и поддерживания постоянной скорости. Контроль осуществляется при помощи правильно сконструированного разделителя потока, который обеспечивает его равномерность за счет особого отвода и сброса жидкости из всего сепаратора.

Принцип действия электродегидратора

При попадании нефтяной эмульсии в электрическое поле, частицы воды, заряженные отрицательно, перемещаются внутри капли, придавая ей грушевидную форму, острый конец которой обращен к положительно заряженному электроду. Под воздействием сил притяжения отдельные капли, стремящиеся к положительному электроду, сталкиваются друг с другом, и происходит пробой оболочки капель. В результате мелкие капли воды сливаются и укрупняются, что способствует их осаждению в электродегидраторе.

Поскольку соль в нефти растворена в воде, удаление соли и воды одновременно с помощью электродегидратора — это простое решение. Однако произвести обессоливание в один этап невозможно. Поэтому при высокой концентрации соли, в нефть добавляют пресную воду и промывают несколько раз в электродегидраторе. Кроме электрообработки нефтяной эмульсии, осуществляется и отстой (осаждение) деэмульгированной нефти, поскольку электродигидратор является одновременно отстойником. Существуют различные конструкции электродегидраторов, различающиеся по форме, габаритам и внутреннему устройству.

Преимущества использования электродегидраторов:

Снижение содержания солей в нефти при помощи электродегидратора дает значительную экономию: примерно вдвое увеличивается ресурс установок, сокращается расход топлива, уменьшается коррозия аппаратуры, снижаются расходы катализаторов, улучшается качество газотурбинных и котельных топлив, коксов и битумов.

Сепараторы нефтяных эмульсий. Побочные продукты сырой нефти

Сепараторы нефтяных эмульсий применяются для нескольких целей. Это может быть как тестирование скважин, так и снижение содержания твердого отстоя и воды нефтепромысловых эмульсий до начала транспортировки по трубопроводу и обессоливания на НПЗ. Присутствие твердых примесей и воды нежелательно для трубопровода из-за своих эрозионных и коррозионных свойств, а для нефтеперерабатывающих компаний оно создает проблемы в хранении, измерениях и дальнейшей переработке, когда высокое содержание примесей и воды усугубляют загрязнение и наличие нежелательных побочных продуктов.

Другим нежелательным побочным продуктом в сырой нефти является соль. Соль в основном содержится в водной эмульсии в сырой нефти, так что снижение содержания твердого отстоя и воды обычно снижает концентрацию соли в сырье. Присутствие соли также нежелательно, так как она является сильнейшим коррозионным агентом, особенно при повышенных температурах и давлении, применяемых в нефтепереработке.

Вода, присутствующая при большинстве операций нефтепроизводства, в тех случаях, когда она не была искусственно привнесена при проведении операций заводнения или нагнетания пара в пласт, представляет собой древнюю морскую воду, которая была захвачена вместе с нефтью в процессе ее эволюции из органической субстанции в нефтепродукт. В ней содержится гораздо больше веществ, чем простая соль в чистом виде (NaCl). Зачастую в ней также присутствуют основные минералы, такие как бор, ванадий, ртуть и многие другие. Эти минералы играют роль эмульгаторов, создавая эмульсию, особо трудно подвергающуюся переработке.

Концентрация осадочных отложений в нефтяных эмульсиях измеряется по содержанию вводно-грязевого отстоя. Осадочная фаза включает песок, глинистый осадок, суглинок (ил), частицы глины, скальная порода и осадок. Данные вещества усугубляют проблему эрозии в насосах, клапанах, трубах и другом оборудовании. Оседая на внутренних поверхностях технологического оборудования и трубопроводов, при отсутствии периодической и систематической очистки приводят к сбоям оборудования, дорогостоящим простоям и ремонтам.

Описание процесса и внутренних компонентов установки

Усовершенствованные электростатические дегидраторы и обессоливатели. Электродегидраторы и обессоливатели получили широкое распространение по всему миру, представляют собой сложное и эффективное оборудование для удаления воды и солей из нефти. Вода коалесцирует в увеличенные капли и отделяется от нефти, оставляя в ней только следы. Количество солей, остающихся в нефти, также стремится к минимальным значениям.

Эффективное распределение входящего потока. Входящая в электростатический дегидратор жидкость заполняет резервуар по всей длине, благодаря использованию специально разработанного впускного распределительного устройства, которое позволяет избежать неравномерного распределения потока. В «неподвижном» исполнении распределительное устройство имеет конструкцию с «открытым днищем», что позволяет осадку стекать под действием силы тяжести и устраняет возможность засорения распределителей. В «подвижном» («флотирующем») исполнении применяются специальные распределители под давлением и перегородки для равномерного распределения входящего потока по всей длине аппарата. Нефть выводится из верхней части аппарата сборным коллектором нефти, размещенным по всей длине емкости, в то время как вода выводится со дна сосуда коллектором сбора воды или через выходные отверстия, в зависимости от движения, количества воды и длины аппарата.

Полярность молекул воды. В электродегидраторах используются специальные вертикальные электростатические решетки, которые увеличивают эффективность процесса и требуют меньше электроэнергии, чем стандартные горизонтальные. При прохождении обводненной нефти вверх через вертикальные электростатические решетки создается специфическое электростатическое поле, воздействующее на молекулы воды. Молекула воды полярная. Обычно расположение молекул воды в жидкой фазе является беспорядочным. Однако, если жидкую фазу подвергнуть воздействию электрического поля высокого напряжения, молекулы воды становятся ориентированными – отрицательный атом кислорода будет направлен к положительному потенциалу.

Поле AC-Direct. Данную технологию иногда называют полем переменного/постоянного тока. С помощью выпрямителей в трансформаторе переменный ток меняется на постоянный. Электростатическая решетка под действием постоянного тока приобретает полярность (положительную или отрицательную), что заставляет полярные молекулы воды притягиваться к ближайшему электроду. При их соприкосновении движение электронов меняет заряд капель и отталкивает их по направлению к противоположному электроду. Вынужденное движение большого числа молекул воды и их взаимное притяжение существенно интенсифицирует процесс коалесценции молекул, что позволяет увеличивать производительность аппарата и уменьшать его размеры. При высоком содержании воды в нефти поля переменного/постоянного тока имеют тенденцию к «короткому замыканию», ввиду создания движущимися молекулами воды «моста» между положительным и отрицательным вводом. Влияние данного эффекта на процесс можно снизить путем добавления триодного тиристора. При работе с тяжелой нефтью применение поля переменного/постоянного тока может быть ограничено, поскольку движение молекулы воды в тяжелой нефти не столь интенсивное, ввиду высокого поверхностного натяжения и высокой стабильности нефтяной эмульсии. Частично влияние этого эффекта можно снизить применением деэмульгаторов и ПАВ. Поля переменного/постоянного тока зависят от градиента между положительным и отрицательным электродом.

Удаление шлама. В процессе работы дегидратора, особенно при работе с тяжелой нефтью, на границе раздела нефть-вода образуются шламы и осадки следующей природы:

• Неразложенный – устойчивая эмульсия;
• Стабилизированные твердые частицы – мелкие твердые частицы;
• Парафиновый – при эксплуатации ниже точки помутнения нефти;
• Асфальтового характера – выделяются асфальтены;
• Химически стабилизированные – слишком много деэмульгаторов, которые затрудняют процесс обессоливания/обезвоживания и могут быть подвергнуты тепловой обработке, химической обработке и осушке. Дегидратор снабжен устройством дренажа шлама.

Генерация многопотенциального высоковольтного электростатического поля. Энергия для электростатических решеток вырабатывается повышающим трансформатором. Градиент (напряжения) относится к силе, действующей на молекулы воды. При слишком маленькой силе вода не коалесцирует, при слишком большой силе молекулы будут разрушаться и выходить вместе с нефтью. Ввиду того, что свойства поверхности раздела, определяемые в лабораторных и реальных условиях, точно определить характеристики процесса коалесценции нельзя. Для решения данной задачи на высоковольтной стороне создаются поля с несколькими из следующих потенциалов 12, 16 (или 16,5), 20, 23 и 25 кВ. Выбор потенциала осуществляется оператором.

Саморегулируемый трансформатор. Трансформаторы АМR не требуют дорогостоящих систем управления и являются саморегулируемыми (изменяется только сила тока). Изменение силы тока происходит автоматически, без необходимости дооснащения дорогостоящими триодными тиристорами системы управления. В результате, вместо обширных локальных систем, требуется только подать напряжение и проконтролировать силу тока.

Повышение безопасности процесса. Дополнительная защита в процессе работы обеспечивается внутренним предохранительным шаровым поплавковым затвором из нержавеющей стали, в качестве «последнего средства» (в том случае, если все другие предохранительные устройства не сработают) защиты, который, в случае необходимости, создаст режим короткого замыкания (и тем самым обесточит электростатические решетки) до того, как газ попадает на решетки. Для дополнительной защиты при проведении технического обслуживания установка снабжена местным автоматом защиты с ручным управлением во взрывозащищенном исполнении.

АМR АС-Tri. Сбалансированная трехфазная нагрузка (ОПЦИЯ). Отраслевые стандарты для конструкции трансформатора требуют однофазного тока большой силы, что подразумевает использование подключения к одной из фаз трехфазного питания клиента. В некоторых случаях, в зависимости от генерируемой мощности, однофазная нагрузка может вызвать значительный дисбаланс в общей электрической нагрузке. Равномерное распределение нагрузки по трем фазам исключает дисбаланс. В случае, если требуется сбалансированная нагрузка, согласно отраслевым стандартам предполагается использование трех трансформаторов (по одному на каждую фазу), что существенно увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты, а также усложняет сам процесс эксплуатации установки. В качестве опции предлагается АМR АС-Tri трансформатор, который позволяет использовать один трансформатор со сбалансированной нагрузкой по трем фазам.

Усовершенствованное исполнение вводного изолятора — изолятор DualLoc. По опыту эксплуатации известно, что изоляторы являются одним из слабых мест электростатических установок. Зачастую производители предусматривают лишь одинарное уплотнение на каждом вводе (или вовсе без уплотнений), а также, во время монтажа, имеет место скручивание проводов, что неизбежно ведет к разрушению проводов и снижению эффективности уплотнения. Изолятор DualLoc в общей сложности имеет 6 (шесть) уплотнений на каждом вводе, а его монтаж осуществляется способом, исключающим скручивание проводов, что повышает защиту от протечки нефти.

Характеристики конструкции вводных изоляторов

Характеристики	Стандартное исполнение	DualLoc AMR Process
Количество уплотнений в каждом месте соединения	0 … 2	6
Подключение провода высокого напряжения к вводному изолятору	Риск спаивания или скрутки во время установки, что ведет к поломке провода	Два установочных винта с вращающимся фитингом, защищающим от скручивания провода во время установки
Замена провода высокого напряжения	Необходимо спаивание	Может осуществляться без спаивания
Резьба «металл-политетрафторэтилен»	Для замены провода потребуется разъединение крышек «металл-политетрафторэтилен», которые легко ломаются, что приводит к протеканию	Конструкция позволяет избежать отсоединения металла от политетрафторэтилена. AMR имеет крышки «металл-металл», что позволяет избежать срыва резьбы

Расчет основных параметров электродегидратора

Источник