Основные способы обезвоживания нефти.

Для обезвоживания и обессоливания нефти используются следующие методы: гравитационный, термический, химический, электрический, комбинированный.

Гравитационное холодное отстаивание проводят: с периодическим режимом в резервуарах; непрерывного действия в отстойниках и трубных водоотделителях.

Холодное гравитационное отстаивание без подогрева водно-нефтяной эмульсии и без использования деэмульгаторов используется редко, и только на первой ступени обезвоживания нефти. На рис. 3.4 и 3.5 представлены схемы гравитационного отстаивания нефти в резервуарах и отстойниках. На месторождении с большим содержанием воды в нефти для предварительного сброса воды применяют трубные водоотделители, представляющие собой наклонные трубы большого диаметра с комплексом технологических трубопроводов. Термическое обезвоживание нефти. При повышении температуры водно-нефтяной эмульсии до 50- 100°С снижается прочность оболочки на поверхности частицы воды, что облегчает слияние глобул (капель) воды. При этом увеличивается скорость оседания частиц при отстаивании. Нагрев нефти осуществляется в теплообменниках или печах перед отстойниками или непосредственно в установках-деэмульсаторах. Химическое обезвоживание нефти. Этот метод основан на разрушении эмульсий при помощи химических реагентов-деэмульгаторов, которые подаются в нефтесборный трубопровод, отстойник или в резервуар. В качестве деэмульгаторов используют ПАВ (дипроксамин, проксамин, дисолван, сепарол, полиакриламид, оксиэтилированный препарат ОП и др.) в количестве от 5 до 60 г на 1 т нефти. Эффект деэмульсации зависит от интенсивности перемешивания деэмульгатора с эмульсией и температуры смешивания. Подают деэмульгаторы с помощью дозировочного насоса. Электрическое обезвоживание и обессоливание нефти. При прохождении эмульсии через электрическое поле капли воды и со­лей стремятся к электродам. Происходит разрушение адсорбированных оболочек капель, что облегчает их слияние при столкновениях и увеличивает скорость деэмульсации. Такие установки называются электродегидраторами. Работают они при частоте 50 Гц и при напряжении на электродах 10 - 45 тыс. В.

Комбинированные методы обезвоживания нефти. В сочетании с гравитационным отстаиванием применяются различные комбинации методов обезвоживания нефти, например: термическое и химическое, термическое и электрическое.

Обезвоживание под действием гравитационных сил.

Рис. 1. РВС для предварительного обезвоживания нефти

1- корпус; 2 устройство отбора обезвоженной нефти; 3 устройство профилактики накопления межфазного слоя; 4 - коллектор отбора обезвоженной нефти; 5 - коллектор отбора воды

В резервуарах время пребывания нефти, как правило составляет 5 часов поэтому осаждение идет с маленькой скоростью и только в первом режиме. Поэтому расчет всех резервуаров следует производить по закону Стокса. W_ос=d²g(ρ _в- ρ _н)/(18μ)В верхней части резервуара осаждение идет по законам осаждения одиночной частицы. Затем более крупные капли нагоняют нижележащие мелкие капли, при этом скорость крупных уменьшается, а мелких увеличивается. Концентрация всех капель возрастает, и нефть начинает подниматься вверх между каплями. Если скорость подъема нефти окажется больше скорости осаждения капли воды, капля воды будет выносится с обезвоженной нефтью вверх. При дальнейшем осаждении капель воды происходит выравнивание скоростей осаждения всех размеров капель воды и механических примесей такое осаждение называется консолидированным. При консолидированном осаждении образуются глобулы на уровне раздела фаз. Прочность пленок этих глобул оказывается высокой и вода находящаяся в них не может их разрушить. Глобулы окружают пленки насыщенные мелкими частицами механических примесей, поэтому силы притяжения между глобулами настолько велики, что над глобулами накапливается слой воды, и этот слой не может проникнуть через слой глобул к воде. В результате в РВС образуется так называемый слоеный пирог. Глобулы т.е. межфазный слой препятствует осаждению нефти, и здесь главную роль играют механические примеси. Для ускорения процесса обезвоживания необходим нагрев. Осуществляется через змеевик, куда подается товарная нефть (подогретая). Для успешного ведения процесса обезвоживания нефти необходимо, чтобы время пребывания нефти в резервуаре было больше времени осаждения. С учётом соблюдения этого условия и подбирается резервуар. Высота, занимая объёмом нефти L0, в резервуаре диаметром D, будет равна: H= (4L0/(3.14D ))tпр, tос=Н/Wос

С целью надежности ведения процесса в РВС следует предусмотреть следующие мероприятия. Известно, что при отборе нефти должно соблюдаться условиеW_от‹500W_ос

Не должно быть больших скоростей отбора нефти, т.к. может образоваться гидравлический канал, по которому вода может попасть в отборное устройство.

Это условие можно сохранить, используя для обора нефти устройство показанное на рис.2. Скорость отбора обезвоженной нефти можно определить из уравнения

, м/с

Рис. 2. Устройство для отбора нефти

1 - корпус; 2 - отражательный конус; 3 - направляющий конус; 4 - труба вывода обезвоженной нефти.

Рис.3 Устройство профилактики накопления межфазного слоя.

1- диффузор перфорированный; 2 - крышка; 3 - решетка; 4 - подвижная насадка; 5 -горловина; 6 - кольцевой зазор; 7 - труба подачи горячей воды.

Чем больше диаметр стакана отборного устройства, тем лучше. Если образуется гидравлический канал при высоких скоростях отбора, то он отражается от конусов и не попадает в стакан.

Сырье поступает в горловину 6 с высокой скоростью и увлекает за собой по кольцевому зазору 6 межфазный слой. Затем межфазный слой интенсивно перемешивается с последней под воздействием псевдоcжиженной насадки. При этом глобулы межфазного слоя разрушаются, и механические примеси из перфорированного диффузора попадают в основной поток нефти и выносятся с ней к устройству отбора обезвоженной нефти

Вода тяжелее нефти и под действием силы тяжести она скатится вниз, прижимаясь к стенкам, а нефть через отверстия поступает в трубу отбора нефти в центр.

Аппараты для разделения нефти и воды под действием центробежной силы называются гидроциклонами.

Время осаждения капли воды от центральной трубы до корпуса гидроциклона определяется согласно закону Стокса: tос=r/Wос. Wос Время прохождения одного витка: tвит=(2*3.14r)/u.Число витков для осуществления процесса определяетсяпо формуле: n=tос/tвит