Обезвоживание и обессоливание нефти. Установка по обезвоживанию нефти


Установка обезвоживания и обессоливания нефти

Изобретение относится к области технологии подготовки нефти на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих предприятиях, в частности к технике разделения эмульгированных углеводородных сред, а именно - к установкам для обезвоживания и обессоливания на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих предприятиях. Установка снабжена фильтрующе-коалесцирующими устройствами, установленными после узла смешивания нагретой нефти с нагретыми промывочными водами и выполненными в виде емкостей, оснащенных влагоотделительными пакетами, перекрывающими рабочее сечение аппаратов и составленными из композиции материалов - пористо-ячеистых металлов, и(или) сплавов, и(или) пористо-ячеистых полимерных материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой. Технический результат состоит в повышении эффективности и интенсификации, а также упрощении и удешевлении процесса обезвоживания и обессоливания нефти. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к области технологии подготовки нефти на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих предприятиях, в частности к технике разделения эмульгированных углеводородных сред, а именно - к установкам обезвоживания и обессоливания нефти на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих предприятиях. Суть обезвоживания и обессоливания нефти при ее подготовке, как на нефтепромыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) сводится к деэмульсации водонефтяной эмульсии и отделению пластовой воды на первой ступени производства и солесодержащих промывных вод на последующих, в результате чего остаточная концентрация солей в товарной нефти на нефтепромыслах достигает стандартизированного уровня не выше 40-50 мг/л, а в нефти на НПЗ, подаваемой на установку переработки - уровня не выше 5 мг/л. Основной, практически повсеместно распространенной на сегодняшний день в технологической практике нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, является комбинированная установка, сочетающая теплохимический отстой с электрохимическим обезвоживанием и обессоливанием [Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. М., Недра, 1977, с. 250, рис. 93]. Теплохимический отстой может выполняться в несколько ступеней, количество которых зависит от глубины обезвоживания и обессоливания на каждой, обусловливаемых свойствами нефти и характером водонефтяной эмульсии, объемом обрабатываемого сырья, эффективностью выбранного деэмульгатора, условиями и уровнем организации контакта промывочных вод с водонефтяной эмульсией, конструкционными особенностями и объемом аппаратов - отстойников. Электрохимическая обработка является завершающей стадией, характеризующейся глубоким обезвоживанием и обессоливанием. В производственной технологической практике общее название комбинированной установки по обезвоживанию и обессоливанию нефти определено последней стадией обработки - электрохимической, и установка носит название ЭЛОУ - электрообессоливающая установка. Установки обезвоживания и обессоливания при разных объемах подготовки нефти на промыслах и на НПЗ аналогичны, а основное различие заключается в количестве единиц и объемах технологического и емкостного оборудования. Принципиальная действующая технологическая схема обезвоживания и обессоливания нефти, как на нефтепромыслах, так и на НПЗ, на известной установке включает оборудование для проведения теплохимического отстоя, как правило, под давлением, и последующего электрохимического процесса деэмульсации и в общем виде изображена на чертеже (А). Нефть с промысла, освобожденная от газа, в виде водонефтяной эмульсии поступает в приемные сырьевые резервуары (1) и далее в группу теплообменников (2), откуда, нагретая до 35-60oC, поступает в подогреватели (3) для нагрева до необходимой по условиям технологического процесса температуры (до 100oC и выше). Перед подачей нефти в теплообменники в нее вводится деэмульгатор и рециркулирующая отстойная вода. Обработанная деэмульгатором и нагретая до необходимой температуры нефть поступает в отстойные емкости (4), в которых происходит разрушение водонефтяной эмульсии и отделение пластовой воды и мехпримесей от нефти в течение значительного времени (1-3 часа). Частично обезвоженная и частично обессоленная нефть поступает далее в сырьевую группу теплообменников (5), из которых, отдав часть тепла, поступает в промежуточные емкости (6). Представленная часть схемы является начальной ступенью для нефтедобывающих производств, а дальнейшее ее описание является общим для нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих производств. Из промежуточных емкостей (6), а на НПЗ из сырьевых резервуаров (1), нефть после смешивания с деэмульгатором и пресной водой поступает в теплообменники (7) и подогреватели (8) и далее - в отстойники (9). В отстойниках под действием деэмульгатора и температуры происходит разрушение водонефтяной эмульсии, и отделение солесодержащей воды от промытой нефти в течение значительного времени (часа и более). Вся вышеописанная технологическая цепочка известной установки представляет собой термохимическую стадию, а далее начинается электрохимическая стадия технологии подготовки нефти - ее глубокого обезвоживания и обессоливания до норм, требуемых на производстве. Из отстойников (9) после дополнительного смешивания с деэмульгатором и нагретой водой нефть поступает в электродегидраторы первой ступени (10) и далее - в электродегидраторы второй ступени (11). Эти аппараты предназначены для разрушения водонефтяной эмульсии под действием электрического поля, и глубокого отделения солесодержащей воды от промытой нефти, выполняя дополнительно и роль статических отстойников. Обе ступени электрообезвоживания и обесооливания содержат значительное количество аппаратов (до 6 и более каждая). Из электродегидраторов второй ступени обезвоженная и обессоленная до требуемых норм нефть поступает в емкости (12), из которых на нефтепромыслах, как товарная, направляется потребителям, а на НПЗ, как подготовленная нефть, поступает по заводской технологической схеме на переработку. Несмотря на нечувствительность технологического процесса подготовки нефти к любым колебаниям содержания воды на известной установке, благодаря воздействию мощных факторов (реагента, температуры, электрического поля), а также на возможность увеличения эффективности процесса обезвоживания подбором реагентов без изменения оборудования и аппаратуры, можно назвать ряд существенных недостатков. Термохимическая и электрохимическая стадии технологического процесса многоступенчаты, в результате того, что глубина обезвоживания и обессоливания в аппаратах - отстойниках увеличивается постепенно, достигая требуемого стандартизированного уровня, как правило, только после второй ступени электродегидраторов. Так как, основным принципом раздела водной и нефтяной фаз при деэмульсации, после химической и электрохимической обработки эмульсии является отстой в аппаратах - отстойниках, который занимает значительное время (1-3 и возможно более часов), установки обезвоживания и обессоливания нефти громоздки, сложны в обслуживании и занимают значительную площадь из-за большого количества единиц однотипного металлоемкого и дорогостоящего оборудования, имеющего значительные объемы. Известные установки энергоемки в результате использования значительных количеств тепловой и электрической энергии. Реагентное хозяйство является дорогостоящим, т.к. эффективные деэмульгаторы относятся к перечню дорогостоящей импортной продукции. Использование для отмывки солей значительных объемов (до 25% и более от объема подготавливаемой нефти) промывочных вод, включая и рециркулируемые, при содержании в них определенной концентрации деэмульгаторов, создает определенные проблемы на промыслах при закачке отработанных вод в поглощающие горизонты, а на НПЗ увеличивает нагрузку на очистные биологические сооружения, обусловливая дополнительные материальные и энергетические затраты. Устранение недостатков достигается тем, что установка обезвоживания и обессоливания нефти, включающая сырьевые резервуары, теплообменники и подогреватели, промежуточные емкости, узлы смешивания водонефтяной эмульсии с промывочными водами, емкости сбора подготовленной нефти, снабжена фильтрующе-коалесцирующими устройствами, установленными после узла смешивания нагретой нефти с нагретыми промывочными водами, выполненными в виде емкостей, оснащенных влагоотделительными пакетами, перекрывающими рабочее сечение аппаратов, составленными из композиции материалов - пористо-ячеистых металлов и (или) сплавов и (или) пористо-ячеистых полимерных материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой. На чертеже (Б) в общем виде представлена принципиальная технологическая схема предлагаемой установки для обезвоживания и обессоливания нефти, как на нефтепромыслах, так и на нефтеперерабатывающих предприятиях. Установка содержит сырьевые резервуары (1), теплообменники (2) и подогреватели (3), вводы и приспособления (узлы) для подачи и смешивания промывочных вод с нагретой нефтью (водонефтяной эмульсией), промежуточные емкости (4), фильтрующе-коалесцирующие устройства (5,6) и резервуары для приема подготовленной нефти (7). Установка работает следующим образом. Нефть с промысла, освобожденная от газа, в виде водонефтяной эмульсии поступает в сырьевые резервуары (1) и далее в группу теплообменников (2) и подогревателей (3) для нагрева до 30-70oC. Уровень нагрева водонефтяных эмульсий обусловлен свойствами нефтей и условиями конкретной технологии. Перед подачей нефти в теплообменники в нее вводится рециркулирующая вода. Нагретая водонефтяная эмульсия поступает в промежуточную емкость (4) для отделения основной массы пластовой воды и мехпримесей, и далее - в фильтрующе- коалесцирующее устройство - ФКУ (5). В ФКУ в процессе коалесцирующей фильтрации нагретой водонефтяной эмульсии через композицию пористо-ячеистых материалов, происходит деэмульсация, отделение пластовой воды и мехпримесей от нефти. Представленная часть принципиальной технологической схемы процесса подготовки нефти на предлагаемой установке является начальной ступенью обезвоживания и обессоливания для нефтепромыслов, а дальнейшая часть схемы аналогична, как для нефтепромыслов, так и для НПЗ. Из ФКУ (5) глубоко обезвоженная, но не обессоленная до требуемых пределов на нефтепромысле, (а на НПЗ из сырьевого резервуара (1)), нефть поступает в теплообменники (2) и подогреватели (3) для нагрева до 30-70oC и дальше, смешиваясь с нагретой водой оптимального качества для эффективной отмывки солей на данной ступени обезвоживания и обессоливания, водонефтяная эмульсия поступает в ФКУ (6). Для обеспечения высокой эффективности промывки нефти используют разнообразные приемы и приспособления для эффективного смешивания водной и нефтяной фаз. В ФКУ в процессе фильтрации через влагоотделительный пакет происходит разрушение эмульсии, отделение от нефти солесодержащей воды и мехпримесей. Фильтрующе-коалесцирующие пакеты в ФКУ на разных ступенях обезвоживания и обессоливания могут отличаться, т.к. составляются из оптимальных композиций материалов в зависимости от качества и состава водонефтяной эмульсии на каждой ступени производственной схемы установки. Глубоко обезвоженная и обессоленная до требуемых норм нефть поступает в сборные емкости (7), из которых на нефтепромыслах, как товарная, нефть поступает потребителям, а на НПЗ, как подготовленная, поступает на переработку. В предлагаемой установке фильтрующе-коалесцирующее устройство является высоко эффективным и высоко производительным аппаратом несложной конструкции. Высокие показатели использования ФКУ в таком довольно сложном технологическом процессе, как обезвоживание и обессоливание нефти при ее подготовке, обусловлены тем, что для деэмульсации в процессе коалесцирующей фильтрации через влагоотделительный пакет используются композиции из олеофильных и гидрофильных пористо-ячеистых металлических и полимерных материалов с высокоразвитой коалесцирующей поверхностью, подобранной с учетом свойств и характера обрабатываемой углеводородной среды, в частности водонефтяных эмульсий. Своеобразная пористо-ячеистая фиксированная структура используемых материалов при свободном объеме в пределах 93-95% практически не создает гидравлического сопротивления непрерывному эмульгированному водонефтяному потоку в процессе деэмульсации, обеспечивая большие производительности в крупнотоннажных технологиях. При варьировании олеофильными и гидрофильными свойствами фильтрующе-коалесцирующих материалов в композиции, обеспечиваются: задержка влагоотделительным пакетом на входе крупнодисперсной влаги, содержащей мехпримеси; эффективная коалесценция мелкодисперсной влаги внутри пакета и быстрая эвакуация коалесцированной влаги по внутренним стенкам структуры материалов, с обеспечением высокой степени отделения мельчайших капель солесодержащей воды, обеспечивая наряду с глубоким обезвоживанием нефти и глубокое ее обессоливание. Фильтрующе-коалесцирующая композиция влагоотделительного пакета при условии использования ее с учетом свойств составляющих материалов при избирательной фильтрации водонефтяных эмульсий различного качества при различной степени обводненности и устойчивости длительное время не требует регеренерации, которая при необходимости может быть осуществлена путем промывки пакета обратным ходом продукта или продувки воздухом, или пропаривания. Таким образом, включение в предлагаемую установку обезвоживания и обессоливания нефти фильтрующе-коалесцирующего устройства существенно изменило технологические параметры подготовки нефти при ее обезвоживании и обессоливании, а также и общий вид известной установки (ЭЛОУ). Высокая эффективность работы ФКУ при оптимальных вариантах состава композиции в водоотделительных пакетах из набора пористо-ячеистых металлических и полимерных материалов, испытанных на пилотных установках на реальных промышленных средах, выразились в следующем. В сырой нефти с ЭЛОУ на Московском НПЗ после одноразовой (одноступенчатой) промывки без деэмульгатора расчетным количеством воды на пилотной установке и после фильтрации при 60oC через ФКУ с композицией из пористо-ячеистых металлических и полимерных материалов содержание воды в нефти снизилось с 19 до 0,04% об., содержание солей с 34,9 до 4,83 мг/л. В сырой нефти с ЭЛОУ на Ангарском НПЗ в аналогичных условиях эксперимента при фильтрации через композицию полимерных материалов содержание воды в нефти снизилось с 18,0 до 0,03% об., а содержание солей с 47,0 до 5,4 мг/л. На нефтепромысле при деэмульсации нагретой нефти в ФКУ с влагоотделительным пакетом из композиции пористо-ячеистых металлических и полимерных материалов без добавки промывочных вод и деэмульгаторов за время пребывания в аппарате 10-15 мин, т.е. только в процессе отделения пластовой воды в самом начале промышленной схемы, глубина обезвоживания составила 99,1% при снижении содержания воды от 31,3 до 0,28% об.; при этом содержание солей снизилось от 38 г/л до 132 мг/л. Эффективность процесса коалесцирующей фильтрации нагретой водонефтяной эмульсии в ФКУ через влагоотделительный пакет, составленный из композиции высокоэффективных пористо-ячеистых материалов с высокоразвитой коалесцирующей поверхностью, значительно превышает эффективность процесса разрушения эмульсии под воздействием таких эффективных факторов, как действие деэмульгаторов, электрического поля и высокой температуры на известной установке. Увеличение глубины обезвоживания уже на начальных ступенях производственной технологической схемы приведет к сокращению общей схемы подготовки нефти. Глубокое обезвоживание и обессоливание позволяет резко снизить коррозионную активность нефтяного сырья в условиях транспортировки. С повышением интенсификации технологии процесса подготовки изменились временные характеристики процесса разрушения эмульсии. Если на известной установке время разделения эмульсии в отстойниках измерялось часами (1-3 и даже более), то при оптимально выбранных технологических параметрах процесса, производительности ФКУ и оптимальных характеристик фильтрующе-коалесцирующих материалов влагоотделительного пакета, время разделения эмульсии на предлагаемой установке равно времени фильтрации ее через влагоотделительный пакет, т.е. времени контакта с фильтрующе-коалесцирующей поверхностью, исключая стадию отстоя. Это также влечет за собой сокращение единиц оборудования в схеме установки и удешевление. При снижении температурных пределов нагрева водонефтяной эмульсии и промывочных вод до 30-70oC уменьшились габариты теплообменной аппаратуры, снизились энергетические и материальные затраты, резко снизился объем и количество аппаратов - отстойников, что приводит к упрощению и удешевлению технологии и затрат на металлоемкое оборудование для установки. Снижается объем водопотребления. С исключением необходимости реагентной обработки водонефтяных эмульсий с использованием дорогостоящих деэмульгаторов, не нужны узлы приготовления и дозированной подачи реагента. Это упрощает технологическую схему, снижает объем используемого оборудования и значительно удешевляет технологию на установке подготовки нефти при ее обезвоживании и обессоливании. С исключением необходимости электрохимической обработки водонефтяных эмульсий в электродегидраторах отсутствует в технологической схеме еще одна очень трудоемкая, энергоемкая и металлоемкая стадия, включающая значительное количество аппаратов больших объемов, занимающих большую производственную площадь. Это существенно упрощает схему установки и значительно снижает затраты на используемое технологическое оборудование. Двухстадийная и многоступенчатая технология обезвоживания и обессоливания нефти на известной установке (ЭЛОУ) может быть с успехом заменена на процесс двух-трех ступенчатой коалесцирующей фильтрации через фильтрующе-коалесцирующие устройства на предлагаемой установке обезвоживания и обессоливания нефти при значительном упрощении и удешевлении технологии подготовки нефти.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка обезвоживания и обессоливания нефти, включающая сырьевые резервуары, теплообменники и подогреватели, промежуточные емкости, узлы смешивания водонефтяной эмульсии с промывочными водами, емкости сбора подготовленной нефти, отличающаяся тем, что установка снабжена фильтрующе-коалесцирующими устройствами, установленными после узла смешивания нагретой нефти с нагретыми промывочными водами и выполненными в виде емкостей, оснащенных влагоотделительными пакетами, перекрывающими рабочее сечение аппаратов и составленными из композиции материалов - пористо-ячеистых металлов, и(или) сплавов, и(или) пористо-ячеистых полимерных материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой.

bankpatentov.ru

Описание установки обезвоживания и обессоливания нефтей на НПЗ

Содержание солей в нефтях, поступающих на нефтеперерабатывающие заводы, обычносоставляет 500 мг/л ,а воды — в пределах 1% (масс.). На переработку же допускают нефти, в которых содержание солей не превышает 20 мг/л и воды 0,1% (масс.). Требования к ограничению содержания солей и воды в нефтях постоянно возрастают, так как только снижение солей с 20 до 5 мг/л дает значительную экономию: примерно вдвое увеличивается межремонтный пробег атмосферно-вакуумных установок, сокращается расход топлива, уменьшается коррозия аппаратуры, снижаются расходы катализаторов, улучшается качество газотурбинных и котельных топлив, коксов и битумов.

Большая часть воды в поступающих на НПЗ нефтях находится в виде эмульсии, образованной капельками воды с преобладающим диаметром 2 — 5 мкм. На поверхности капелек из нефтяной среды адсорбируются смолистые вещества, асфальтены, органические кислоты и их соли, растворимые в нефти, а также высокодисперсные частицы тугоплавких парафинов, ила и глины, хорошо смачиваемых нефтью. С течением времени толщина адсорбционной пленки увеличивается ,возрастает ее механическая прочность, происходит старение эмульсии. Для предотвращения этого явления на многих промыслах в нефть вводят деэмульгаторы. Деэмульгаторы используют и при термохимическом, и при электрохимическом обезвоживании нефтей. Расход деэмульгаторов для каждой нефти определяется экспериментально — колеблется от 0,002 до 0,005% (масс.) на 1 т нефти.

Разрушая поверхнустную адсорбционную пленку, деэмульгаторы способствуют слиянию (коалесценции) капелек воды в более крупные капли, которые при отстое эмульсии отделяются быстрее. Этот процесс ускоряется при повышенных температурах (обычно 80-1200С), так как при этом размягчается адсорбционная пленка и повышается ее растворимость в нефти, увеличивается скорость движения капелек и снижается вязкость нефти, т.е. улучшаются условия для слияния и оседания капель. Следует отметить, что при температурах более 1200С вязкость нефти меняется мало, поэтому эффект действия деэмульгаторов увеличивается незначительно.

Наиболее стойкие мелкодисперсные нефтяные эмульсии разрушаются с помощью электрического тока. При воздействии электрического поля капельки воды, находящиеся в неполярной жидкости , поляризуются, вытягиваются в эллипсы с противоположно заряженными концами и притягиваются друг к другу. При сближении капелек силы притяжения вырастают до величины ,позволяющей сдавить и разорвать разделяющую их пленку. На практике используют переменный электрический ток частотой 50Гц и напряжением 25-35 кВ. Процессу электрообезвоживания способствуют деэмульгаторы и повышенная температура. Во избежании испарения воды , а также в целях снижения газообразования электродегидраторы — аппараты ,в которых проводится электрическое обезвоживание и обессоливание нефтей — работают при повышенном давлении. На НПЗ эксплуатируются электродегидраторы трех типов:

цилиндрические вертикальные с круглыми горизонтальными электродами и подачей нефти в межэлектродное пространство такие аппараты установлены на электрообессоливающих установках ЭЛОУ 10/2

шаровые с кольцевыми электродами и подачей нефти между ними они нашли применение на установках ЭЛОУ 10/6 (производительностью 2 млн. т нефти в год)

горизонтальные с прямоугольными электродами и подачей нефти в низ аппарата под слой отсоявшейся воды.

Характеристики электродегидраторов:

Показатели

Вертикальный

Шаровой

ЭДШ-600

Горизонтальные

1ЭГ-160 ЭГ-160

Диаметр,м

3

10,5

3,4 3,4

Объем,м3

30

600

160 160

Допустимая температура,0С

70-80

100

110 160

Расчетное давление,МПа

0,34

0,690,98 1,76

Производительность,т/ч

10-12

230-250180-190 200-250

Напряжение между электродами,кВ

27-33

32-33

22-24 22-24

Напряженность электрического поля,кВ/см

2-3

2-3

1,0-1,5 1,0-1,5

truport.ru

Обезвоживание и обессоливание нефти

Обезвоживание и обессоливание нефти

Обезвоживание и обессоливание нефти – взаимосвязанные процессы, т.к. основная масса солей сосредоточена в пластовой воде, и удаление воды, приводит одновременно к обессоливанию нефти. Обезвоживания и обессоливания нефтей производится на установке подготовки нефти (УПН). Поступающая нефть на УПН уже подверглась первичной сепарации и прошла очитку от попутного газа и шлама на ДНС.

В основе процесса обезвоживания лежит дестабилизация (разрушение) нефтяных эмульсий (соединение нефти и воды), образовавшихся в результате закачивания в пласт через нагнетательные скважины воды.

Основные способы обезвоживания и обессоливания условно можно разделить: 1) механические 2) химические, 3) электрические. Все эти методы направлены на различные способы увеличения капель воды и её выделение из нефти.

После процесса обезвоживания и обессоливания, нефть может подвергаться дополнительному глубокому обессоливанию. Процесс дополнительного обессоливания похож на процесс обезвоживания. Очищенную от пластовой воды нефть смешивают с пресной водой, создавая искусственную эмульсию (но с низкой соленостью), которую затем разрушают. Выделившееся вода очищается на установке и может, например, закачивается в пласт для поддержания пластового давления и вытеснения нефти.

Механические методы

Фильтры
Фильтрация является самым простым механическим методом обезвоживания и обессоливания нефти. Нестойкие эмульсии можно разделить иногда путём пропускании их через фильтрующий слой. В качестве фильтрующего слоя используют: гравий, битое стекло, древесные и металлические стружки, стекловата и другие материалы.

Фильтры конструктивно выполняются обычно в виде колонн, причем размеры их зависят от объема прокачиваемой эмульсии, её вязкости и скорости движения. Нефтяная эмульсия вводится в колонну по входной линии и проходит через фильтр, где удерживается вода. Нефть свободно пропускается и отводится через линию выхода, а выделившаяся вода сбрасывается через низ колонны.

Обезвоживание нефти фильтрацией применяют очень редко из-за малой производительности, громоздкости оборудования и необходимости частой смены фильтрующего материала. Эффективность очистки нефтей фильтрацией значительно возрастает при сочетании с термохимическими методами.

I II III

Рисунок – Фильтр

Гравитационное отстаивание
Это основной метод механического обезвоживания нефти – гравитационное отстаивание.

Применяют два вида режимов отстаивания – периодический и непрерывный, которые соответственно осуществляются в отстойниках периодического и непрерывного действия.

В качестве отстойников периодического действия обычно применяют цилиндрические отстойники – резервуары (резервуары отстаивания). Сырая нефть, подвергаемая обезвоживанию, вводится в резервуар при помощи распределительного трубопровода (маточника). Нефть выдерживают в резервуаре определенное время (48 ч и более). В процессе выдержки образуется соединение капель воды. Более крупные и тяжелые капли воды под действием сил тяжести (гравитации) оседают на дно и скапливаются в виде слоя подтоварной воды. Затем нефть собирается в верхней части резервуара. Отстаивание осуществляется при спокойном (неподвижном) состоянии обрабатываемой нефти.

Рисунок – Отстойники непрерывного действия

а – горизонтальны; б – вертикальный; в – наклоненный;

г – конический; 1 – поверхность раздела; 2 – перегородка

Отстойники непрерывного действия делятся на горизонтальные и вертикальные. В свою очередь, горизонтальные отстойники подразделяются на продольные и радиальные. Продольные горизонтальные отстойники в зависимости от формы поперечного сечения могут быть прямоугольные и круглые. В гравитационных отстойниках непрерывного действия отстаивание осуществляется при непрерывном потоке обрабатываемой жидкости. Отделение воды и нефти происходит также как и в отстойниках периодического действия. Эмульсия вводится в резервуар отстойника и расслаивается под действием силы тяжести в результате чего, на выходе получаем нефть и воду.

Однако гравитационный процесс отстоя холодной нефти – малопроизводительный и недостаточно эффективный метод обезвоживания нефти. Более эффективен горячий отстой обводненной нефти, когда её предварительного нагревают до температуры 50 – 70 градусов.

Такие методы могут применяться только в случае содержания воды в нефти в свободном состоянии или в состоянии крупнодисперсной нестабилизированной эмульсии.

Химические методы

Химические методы основаны на использовании деэмульгаторов. Деэмульгаторы – это поверхностно-активные вещества, которые адсорбируются на поверхности глобул воды и образуют адсорбционный слой со значительно меньшей механической прочностью, что облегчает слияние капель и способствует разрушению нефтяных эмульсий. Иначе говоря эти вещества предназначены для слияния и выделения капель воды из нефти.

Эффект деэмульсации зависит от интенсивности перемешивания деэмульгатора с эмульсией и температуры смеси. Подача деэмульгаторов проводится дозировочными насосами.

Деэмульгатор должен выполнять следующие требования:

  • быть высокоактивным при малых удельных его расходах;
  • хорошо растворяться в воде или нефти;
  • быть дешевым и транспортабельным;
  • не ухудшать качества нефти;
  • не менять своих свойств при изменении температуры.
Внутритрубная деэмульсация
Этот метод был разработан довольно давно. Принцип внутритрубной деэмульсации самый простой и состоит в следующем. В межтрубное пространство эксплуатационных скважин или в начало сборного коллектора дозировочным насосом (в количестве 15 – 20 г на тонну нефтяной эмульсии) подается деэмульгатор, который сильно перемешивается с эмульсией в процессе её движения от забоя до УПН и разрушает её.

Эффективность внутритрубной деэмульсации зависит от, например, эффективности самого деэмульгатора, интенсивности и длительности перемешивания эмульсии с деэмульгаторами, количества воды, содержащейся в эмульсии, и температуры смешивания транспортируемой эмульсии.

Холодный отстой
Холодный отстой заключается в том, что в нефть вводят деэмульгатор и в результате отстоя в сырьевых резервуарах из нефтн выделяется свободная вода. Этот метод аналогичен гравитационному методу обезвоживания, только с применением деэмульгаторов.

Характерная особенность процесса – отсутствие расхода тепла на указанный процесс. Но стоит отметить, методы деэмульсации нефти без применения тепла недостаточно эффективны.

Термохимическое обессоливание и обезвоживание
В настоящее время для обезвоживания и обессоливания нефти в основном применяют обработку на топлохимических установках. Широкое применение этого метода обеспечивается благодаря возможности обрабатывать нефть с различным содержанием воды без замены оборудования и аппаратуры, простоте установки, возможности легко менять деэмульгатор в зависимости от свойств поступающей эмульсии. Однако теплохимнческий метод имеет ряд недостатков, например большие затраты на деэмульгаторы и повышенный расход тепла. На практике обессоливание и обезвоживание ведутся при температуре 50—100 градусов.

Термохимическое обезвоживание и обессоливание основано на нагреве эмульсии и химическом воздействии на неё деэмульгаторов. При нагреве эмульсии ее вязкость снижается, что облегчает отделение воды.

Рассмотрим следующую схему термохимического обезвоживания и обессоливания.

Нефть поступает в сырьевой резервуар (1), откуда насосом (3) перекачивается в теплообменники (4). В теплообменнике осуществляется нагрев нефти до температуры 40-60 градусов. Далее она поступает в паровой подогреватель (5), где происходит дополнительный нагрев паром до температуры 70-100 градусов.

Дозировочный насос (7) непрерывно из резервуара (6) подкачивает деэмульгатор через смеситель (2) к эмульсии.

Обработанная деэмульгатором и подогретая эмульсия направляется в отстойник (9) (сепаратор). Здесь вода отделяется от нефти и отводится в виде сточных вод. Из отстойника (9) обезвоженная, обессоленная и нагретая нефть через теплообменники (4) и холодильники (8) поступает в товарные резервуары (10), а затем направляется на переработку по нефтепроводу. В теплообменниках (4) нагретая нефть отдает тепло холодной нефти.

В рассмотренной схеме могут применятся комбинированные аппараты, в которых совмещены процессы подогрева, регенерации тепла нефти и отстоя при обезвоживании и обессоливании нефти.

Рисунок – Схема термохимического обезвоживания и обессоливания

Основные элементы: 1 – сырьевой резервуар; 2 – смеситель; 3 – насос; 4 – теплообменник; 5 – паровой подогреватель; 6 – резервуара с деэмульгатором; 7 – дозировочный насос; 8 – холодильники; 9 – отстойник; 10 – товарные резервуары.

Электрические методы

Электрообработка эмульсий
Электрическое обезвоживание и обессоливание основано на следующем процессе. Между двумя электродами, при токе высокого напряжения (переменный 50 Гц, 15...44кВ), пропускают нефтяную эмульсию. В результате этого на противоположных концах каждой капли воды появляется разноименный электрический заряд. Благодаря этому капли воды будут взаимно притягиваться, а также плёнка нефти между этими каплями будет разрушаться. Иначе говоря, в результате действия электрического поля происходит укрупнение капель воды и оседание на дне сосуда.

На практике применяют также установки, объединяющие термохимическое обезвоживание с электрическим. Рассмотрим принцип работу одной из таких схем.

Рисунок – Схема термохимического обезвоживания и обессоливания

Основные элементы: 1 – насос; 2 – теплообменник; 3 – подогреватель; 4 – отстойник; 5 – электродегидратор; 6 – промежуточную емкость для обессоленной нефти; 7 – насос.

Сырьевая нефть вместе с деэмульгатором поступает на прием насоса (1) и через теплообменник (2) и подогреватель (3) направляется в отстойники (4) (термохимической части установки), откуда под остаточным давлением поступает в электродегидратор (его работа будет рассмотрена далее) (5). Перед попаданием в электродегндратор (5) в нефть вводятся деэмульгатор и пресная вода. В электродегидраторе (5) происходят разрушение эмульсий и выпадение освобожденной воды в процессе отстоя. Затем обессоленная нефть направляется в промежуточную емкость (6), а отсюда насосом (7) через теплообменники (где происходит отдача тепла сырой нефти) (2) отправляяется в товарные резервуары. Вода из отстойников (4) и электродегпдраторов (5) сбрасывается в виде сточных вод.

Для более глубокого обезвоживания и обессоливания устанавливают несколько электродегпдраторов, которые по форме могут быть горизонтальными, вертикальными, сферическими и др.

Электрообработка редко применяется на нефтепромыслах, не смотря на высокое качество отделения воды и солей от нефти.

Электродегидратор
Электродегидратор является основным элементом в процессе электрообработки нефти.

Рассмотрим для примера одно из возможных устройство электродегидраторов.

Рисунок – Электродегидратор

Основные элементы: 1, 2 – электроды; 3 – маточник.

Данное устройство имеет два электрода. Электроды подвешены горизонтально друг к другу, имеют форму прямоугольных рам, занимающих все продольное сечение электродегидратора. Эмульсия подается в электродегидратор через маточник (3), обеспечивающий равномерное поступление её по всему горизонтальному сечению аппарата.

В горизонтальных электродегидраторах, нефтяная эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой зоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уровень которой поддерживается автоматически на 20—30 см выше маточника (3). В этой зоне нефтяная эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды. Затем эмульсия, поднимаясь в вертикальном направлении с небольшой скоростью, последовательно подвергаясь обработке сначала в зоне слабой напряженности электрического поля между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом (2), а затем в зоне сильной напряженности, между электродами (2) и (1).

Равномерность поступления эмульсии по всему горизонтальному сечению аппарата, при движении потока вертикально вверх, и ступенчатое повышение напряженности электрического поля между электродами (2) и (1) от нуля до максимальной величины, позволяют в данном электродегидраторе эффективно обрабатывать нефтяную эмульсию любой обводнённой.

be.convdocs.org