К ВОПРОСУ О ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

 

ON THE QUESTION OF A MORE EFFECTIVE PROCESS OF PRIMARY OIL REFINING

 

Еренков О.Ю., Богачев А.П., Гречихина Н.А. (ТОГУ, г. Хабаровск, РФ)

Bogachev A.P., Grechikhina N.A., Erenkov O. Yu. (The Pacific National University)

 

Рассмотрен вопрос о повышении качества процесса первичной переработки нефти на базе применения ультразвуковых волн в процессе обессоливания и обезвоживания нефти.

Considered the question of improving the quality of primary oil refining process based on the use of ultrasonic waves in the oil desalting and dehydration.

 

Ключевые слова: нефть, электродегидратор, ультразвуковые волны.

Keywords: oil,  electric dehydrators, ultrasonic waves.

 

Нефть, извлекаемая из скважин, всегда содержит в себе попутный газ, механические примеси и пластовую воду, в которой растворены различные соли, чаще всего хлориды натрия, кальция и магния, реже — карбонаты и сульфаты. Обычно в начальный период эксплуатации месторождения добывается безводная или малообводненная нефть, но по мере добычи ее обводненность увеличивается и достигает 90 - 98 %. Очевидно, что такую «грязную» и сырую нефть, содержащую к тому же легколетучие органические (от метана до бутана) и неорганические (H2S, CO2) газовые компоненты, нельзя транспортировать и перерабатывать на нефтеперерабатывающих заводах без тщательной ее промысловой подготовки [1].

Еще более вредное воздействие, чем вода и механические примеси, оказывают на работу установок промысловой подготовки и переработки нефти хлористые соли, содержащиеся в нефти. Хлориды, в особенности кальция и магния, гидролизуются с образованием соляной кислоты даже при низких температурах. Под действием соляной кислоты происходит разрушение (коррозия) металла аппаратуры технологических установок. Кроме того, соли, накапливаясь в остаточных нефтепродуктах – мазуте, гудроне и коксе, ухудшают их качество [2].

Таким образом, при совместном присутствии в нефтях хлоридов металлов и сероводорода во влажной среде происходит взаимно инициируемая цепная реакция разъедания металла. При отсутствии или малом содержании в нефтях хлористых солей интенсивность коррозии значительно ниже, поскольку образующаяся защитная пленка из сульфида железа частично предохраняет металл от дальнейшей коррозии.

На нефтеперерабатывающих заводах в связи с продолжающимся укрупнением комбинированием технологических установок и широким применением каталитических процессов, требования к содержанию хлоридов металлов в нефтях, поступающих на переработку, неуклонно повышаются. При снижении содержания хлоридов до 5 мг/л из нефти почти полностью удаляются такие металлы, как железо, кальций, магний, натрий и соединения мышьяка, а содержание ванадия снижается более чем в 2 раза, что исключительно важно с точки зрения качества реактивных и газотурбинных топлив, нефтяных коксов и др. нефтепродуктов. На современных отечественных нефтеперерабатывающих заводах считается вполне достаточным обессоливание нефтей до содержания хлоридов 3...5 мг/л и воды до 0,1 % мас.

Чистая нефть, не содержащая неуглеводных примесей, и пресная вода взаимно нерастворимы, и при отстаивании эта смесь легко расслаивается. Однако при наличии в нефти таковых примесей система нефть–вода образует трудноразделимую нефтяную эмульсию.

Эмульсии представляют собой дисперсные системы из двух взаимно мало- или нерастворимых жидкостей, в которых одна диспергирована в др. в виде мельчайших капель (глобул).

Промышленный процесс обезвоживания и обессоливания нефтей осуществляется в электродегидраторах. Принцип их работы заключается в пропускании нефти через электрическое поле, действие которого 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), в результате чего происходит разделение эмульсии.

В связи с ежегодным увеличением объёма добычи и переработки нефтей и повышением их засолённости, перед нефтеперерабатывающими заводами встаёт задача углубление обезвоживания эмульсий и сокращение длительности процесса.

Некоторые исследователи [3,4] решали эту проблему путём видоизменения частей самой конструкции электродегидратора (уменьшение расстояния между электродами и изменение их положения). Мы же предлагаем улучшить работу установки внедрением дополнительного устройства – генератора ультразвуковых волн с двумя излучателями, рис. 1.

Электродегидратор   содержит заземленный корпус 1, систему ввода и распределения сырья 2, штуцер вывода нефти 3, штуцер вывода воды 4 и электродную систему в виде размещенных в вертикальной плоскости параллельных решеток 5 и 6, соединенных через одну с соответствующими источниками питания 7 и 8. Параллельные решетки 5,6 оборудованы ультразвуковыми излучателями 9, соединённых с генератором ультразвуковых колебаний 10.

 

Рисунок 1 – Электродегидратор, оснащённый генератором ультразвуковых волн

 

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.

Нефть в смеси с водой подают в систему ввода и распределения сырья 2. Внутри аппарата она проходит восходящим потоком, обрабатывается электрическим полем и ультразвуковым излучением при прохождении электродной системы и выводится через систему сбора и вывода нефти 3. В электрическом поле на капли воды, находящейся в нефти, действуют силы взаимного притяжения, в результате чего капли укрупняются и осаждаются в нижнюю часть аппарата, где с помощью автоматики поддерживает постоянный уровень воды, сбрасывая ее избыток. Электрическое поле существуют как между соседними решетками, соединенными с источниками питания, подключенным к разным фазам сети переменного тока, так и между нижерасположенной решеткой и уровнем воды. Под действием ультразвуковых волн пузырьки, подходящие к границе раздела сред, интенсивно колеблются. Такой пузырёк несёт с собой воду в виде окружающей его плёнки. В нефтяной среде эта плёнка измельчается и капельки воды рассеиваются в нефти, образуя обратную эмульсию.

Таким образом, применение ультразвуковых волн дополняют действие электрического поля. Процесс укрупнения капель воды происходит намного быстрее и эффективнее. Это позволяет намного сократить время проведения процесса, увеличить глубину обессоливания и обезвоживания нефтей. Нововведение выгодно и с экономической точки зрения, так как  выгода с увеличения объёма обессоленной нефти намного превышает затраты на установку генератора ультразвуковых волн.

Список использованных источников

1.                      Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.

2.                      Мановян А.К.  Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. 2-е изд. – М.: Химия, 2001 – 568 с.

3.                      Патент № 119630 Российская федерация (51)  МПК B 01 D 17/06. Электродегидратор /Швецов В.Н., Юнусов А.А. - №2012109378/05; заявлено 12.03.2012; опубликовано 27.08.2012.

4.                      Патент № 99341 Российская федерация (51) МПК B 01 D 17/06. Электродегидратор /Швецов В.Н., Юнусов А.А. – № 2010122924/05; заявлено 04.02.2010; опубликовано 20.11.2010.