Статья Мафтуна. Исследование механохимических методов обработки углеводородного сырья при подготовке её к транспортировке
 Скачать 308.66 Kb.
|
|
Исследование механо-химических методов обработки углеводородного сырья при подготовке её к транспортировке Иногамова М.Х., Зиямухамедова У.А Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова, Ташкент, Узбекистан Аннотация: Процессы подготовки нефти осложняются за счет образования стойких водонефтяных эмульсий во время транспортировки по трубам, а также в связи с присутствием в составе нефти природных эмульгаторов – нафтеновых кислот, асфальто – смолистых веществ (АСВ) и т. д., что значительно затрудняет процесс разделения водонефтяных смесей. Ключевые слова: Водонефтяная эмульсия, деэмульгатор, термохимическое воздействие, механическое воздействие Нефть и газ, добываемые из недр, помимо целевых продуктов содержат также различные механические и другие примеси, которые необходимо удалить перед транспортировкой и переработкой углеводородного сырья. Подготовка сырья на первой стадии осуществляется непосредственно на промысле (промысловая подготовка); на второй стадии – перед переработкой на предприятиях соответствующего профиля. Содержание в нефти воды приводит к увеличению расходов на ее транспортирование в магистральных трубопроводах, вызывает образование стойких нефтяных эмульсий, а содержание растворов солей вызывает коррозию трубопроводов и другого оборудования, что обуславливает необходимость удаления их из нефти непосредственно на промыслах [1]. Процесс разрушения эмульсии разделяют на три этапа: столкновение глобул воды; слияние капель эмульгированной воды в присутствии деэмульгирующего агента до размеров, обеспечивающих их дальнейшее слияние под действие силы тяжести; осаждение укрупнившихся капель и выделение слоя свободной воды. Чтобы произвести слияние капель необходимо привести капли эмульгированной воды в соприкосновение друг с другом. Для этого необходимо увеличить скорость их хаотичного движения, что достигается путем интенсивного перемешивания в мешалках или центрифугах, а также подогревом. Во время подогрева разность плотностей воды и нефти начинает возрастать, при этом плотность нефти снижается значительно быстрее, чем воды, что приводит к снижению устойчивости водно-нефтяных эмульсий (ВНЭ). Добавление специальных химических реагентов – деэмульгаторов ускоряют и оптимизируют данный процесс, путем ослабления структурно – механической прочности слоев нефти, обволакивающих глобулы воды. Таким образом, успешность слияния капель воды, эмульгированных в нефти, будет определяться превышением силы взаимодействия капель при столкновениях над прочностью защитных слоев на поверхности капель. Для обезвоживания нефти, очевидно, необходимо как увеличить силу взаимодействия капель при их столкновении друг с другом, так и уменьшать прочность защитных слоев на границе раздела фаз. Для увеличения силы взаимодействия между каплями ВНЭ обрабатывают электрическим полем или центрифугируют, а в целях снижения прочности защитных слоев повышают температуру и применяют деэмульгаторы. Большое влияние на эффективность процесса оказывает количество вводимого деэмульгатора, продолжительность его контакта с эмульсией, эффективность перемешивания с последней [2]. При введении деэмульгаторов в нефтяную эмульсию на границе раздела фаз (нефть – вода) протекают следующие процессы: молекулы деэмульгатора вытесняют природные стабилизаторы нефтяных эмульсий с границы раздела нефть – вода за счет большей поверхностной активности. При этом молекулы реагента – деэмульгатора должны предварительно пептизировать (разрушить) прочные гелеобразные слои данных стабилизаторов; молекулы деэмульгатора, адсорбируясь на коллоидных или грубодисперсных частицах природных стабилизаторов нефтяных эмульсий, изменяют их смачиваемость, что приводит перемещению этих частиц с границы раздела в объем водной или нефтяной фазы; образующиеся на месте природных стабилизаторов адсорбционные слои из молекул деэмульгатора практически не обладают заметными структурно-механическими свойствами, что способствует быстрому слиянию в нефти капель воды с такими оболочками при их соприкосновении друг с другом. Таким образом, процесс разрушения нефтяных эмульсий является больше физическим, чем химическим и зависит от: компонентного состава и свойств защитных оболочек природных стабилизаторов обрабатываемых нефтяных эмульсий; типа, коллоидно-химических свойств и удельного расхода, применяемого деэмульгатора; температуры, интенсивности и времени перемешивания нефтяной эмульсии с реагентом-деэмульгатором и т.д.[3] Из вышеизложенного вытекает, что для более качественного разделения водонефтяной эмульсии на ряду с применением термохимического воздействия необходимо применять и механическое. При механическом воздействии – перемешивании ускоряется, а также улучшается процесс разделения эмульсии. Перемешивание приводит в активное движение частицы фазы и среды и увеличивает количество соударений, что способствует их дальнейшей коалесценции. В данной работе сравнивалось термохимическое разрушение водонефтяной эмульсии с использованием и без использования механического воздействия. Работа предусматривала приготовление водонефтяной эмульсии с различной обводненностью в двух экземплярах (30%, 50%, 70%) в лабораторных условиях с использованием нефти и пластовой воды одного и того же месторождения. Далее в каждую эмульсию добавляли деэмульгатор. Затем одна часть эмульсий размешивалась мешалкой, а вторая часть отстаивалась. Затем из каждой эмульсии отбирался образец для наблюдения в микроскоп (рис. 1). Далее все эмульсии отправлялись в водяную баню для нагрева. По истечению часа фиксировались и вычислялись необходимые данные, по которым строились зависимости и проводился анализ (рис. 2).   а бРис. 1 – Эмульсия обводненностью 70% а – эмульсия, неподверженная механическому воздействию; б – эмульсия, подверженная механическому воздействию а б   Рис. 2 – Разрушенная эмульсия обводненностью 70% а – эмульсия, неподверженная механическому воздействию; б – эмульсия, подверженная механическому воздействию На рис.1 можно увидеть, как капли воды укрупнились, сливаясь между собой, благодаря перемешиванию. В эмульсии, неподверженной механическому воздействию, капли воды имеют относительно маленькие диаметры и довольно разрознены между собой. В эмульсии, подверженной механическому воздействию, капли воды имеют большие диаметры, благодаря коалесценции. На рис.2 приведены пробирки после проведения исследования. Эмульсия, подверженная механическому воздействию разрушилась лучше, нежели неподверженная. В пробирке (а) выделилось 88,5% воды, а в пробирке (б) – 97,1%. Таким образом, использование механического воздействия наряду с термохимическим усиливает и улучшает процесс разрушения водонефтяной эмульсии. Список использованной литературы Ишмурзин А.А., Храмов Р.А. Процессы и оборудование системы сбора и подготовки нефти, газа и воды: Учеб. пособие. — Уфа: УГНТУ, 2003. —145с. Каспарьянц К.С., Кузин В.И., Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. — М.: Недра, 1977. — 254с. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий/ Г.Н. Позднышев. - М.: Недра, 1982. - 221с. |