WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

8 – перфорированный цилиндрический барабан; 9 – фторопластовый кожух Рисунок 2 – Конструкция ячейки первого Рисунок 3 – Конструкция ячейки второго типа типа На выходе из ячеек были отобраны пробы для дальнейшего дисперсного анализа. Дисперсный анализ эмульсий может быть произведён различными способами: седиментометрическим, кондуктометрическим, микроскопическим и др. Хотя микроскопический метод и является трудоёмким, его применение для дисперсного анализа углеводородных эмульсий наиболее целесообразно, так как другие методы имеют ряд серьезных недостатков. Визуальные наблюдения велись при помощи микроскопа, оснащённого микрофотонасадкой и цифровым фотоаппаратом, который позволял судить о процессе пульверизации и оценивать размеры капелек воды. Проблема, с которой всегда следует считаться при анализе углеводородных эмульсий, - это предотвращение коалесценции капель до микроскопического наблюдения.

Для этого отобранную пробу углеводородной эмульсии необходимо сразу стабилизировать добавлением различных растворов. Нами были опробованы растворы различных составов и процентных содержаний в зависимости от того, какая именно эмульсия отбиралась для анализа. Чаще всего использовался раствор следующего состава: асфальтены – 0,5 %, толуол – 4,5 %, вазелиновое масло – 95 % На рисунках 4 – 6 отражены результаты процесса электропульверизации при работе на ячейке второго типа. При постоянных расходах углеводородного сырья и пульверизируемой жидкости на ячейку подавались различные напряжения.

dQ/dX dQ/dX 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 X, мкм X, мкм U=4 кВ U=6 кВ U=8 кВ U=10 кВ U=4 кВ U=6 кВ U=8 кВ U=10 кВ Из представленных данных видно, чтоРисунок 5 – Графики распределения повышение напряжённости элекРисунок 4 – Графики распределения частиц в эмульсии, полученной частиц в эмульсии, полученной трического поля приводит к смещению максимума кривой, т.е. интервала при производительности 6 л/ч.

при производительности 8 л/ч.

Концентрация водной фазы 2 % пульверизации, в область меньших размеров. Существование в эмульсии чаКонцентрация водной фазы 2 % стиц размерами большими, чем интервал пульверизации, указывает на dQ/dX протекание в ячейке процессов коа30 лесценции.

25 Кривая, полученная при напряжении 4 кВ (рисунок 6), указывает на возможность протекания устойчивой пульверизации при относительно небольших напряжениях, но при достаточно большой производительности, т.е. скорости потока эмульсии, а, сле0 10 50 70 80 20 30 40 60 довательно, и силы стоксовского соX, мкм U=4 кВ U=6 кВ U=8 кВ U=10 кВ Рисунок 6 – Графики распределения частиц в эмульсии, полученной при производительности 10 л/ч.

Концентрация водной фазы 2 % противления и малой концентрации водной фазы. При этом капли уносятся потоком углеводородной жидкости. Малая концентрация водной фазы позволяет проводить процесс без возникновения коротких замыканий. Увеличение же напряжённости электрического поля приводит к повышению монодисперсности получаемой эмульсии. Повышенная концентрация дисперсной фазы не благоприятствует возникновению устойчивой пульверизации, т.е. наряду со смещением интервала пульверизации капель в область меньших размеров идёт интенсивный процесс коалесценции. Вследствие этого капли выстраиваются в водяные цепочки, приводящие, в конечном итоге, к короткому замыканию между электродами.

На центральный высоковольтный электрод ячейки (без фторопластового кожуха 9) подавались различные напряжения. Изучался процесс при различных производительностях и концентрациях дисперсной фазы. Результаты испытаний представлены на рисунках 7 – 11.

dQ/dX dQ/dX 0 10 30 40 50 60 70 80 90 100 X, мкм X, мкм U=4 кВ U=8 кВ U=10 кВ U=4 кВ U=6 кВ U=8 кВ U=6 кВ U=10 кВ Рисунок 7 – Графики распределения частиц Рисунок 8 – Графики распределения в эмульсии, полученной частиц в эмульсии, полученной при производительности 3,5 л/ч. при производительности 3,5 л/ч.

Концентрация водной фазы 2 % Концентрация водной фазы 5 % Проведённые эксперименты убедительно показывают на смещение интервала пульверизации в область меньших размеров с увеличением напряжённости электрического поля. Однако максимум кривой распределения частиц в эмульсии по размерам находится в интервале 20…30 мкм, вместо ожидаемого 10…20 мкм. Это объясняется коалесценцией мелких капель. Для ограничения процессов коалесценции капель в ячейке было решено изолировать центральный высоковольтный электрод. На него был надет фторопластовый кожух (позиция 9 на рисунке 3). Таким образом, удалось избежать нескольких недостатков: из-за ограничения соприкосновения капель непосредственно с центральным электродом появилась возможность проводить процесс без коротких замыканий, которые имели место при повышенной обводнённости; одновременно появилась возможность достижения более высоких напряжений, подаваемых на установку, и изучения распределения частиц при них.

dQ/dX dQ/dX 10 20 30 40 50 60 70 80 90 X, мкм X, мкм U=8 кВ U=6 кВ U=8 кВ U=10 кВ U=6 кВ U=16 кВ U=10 кВ U=12 кВ U=14 кВ Рисунок 10 – Графики распределения Рисунок 9 – Графики распределения ча частиц в эмульсии, полученной стиц в эмульсии, полученной при производительности 10 л/ч.

при производительности 5 л/ч.

Концентрация водной фазы 5 % Концентрация водной фазы 5 % Из анализа зависимостей вытекают следующие выводы:

- с созданием условий, ограничивающих процесс коалесценции, степень монодисперсности получаемой эмульсии увеличивается лишь до определённого значения напряжения, за пределами которого получаемая эмульсия имеет ярко выраженную полидисперсность;

- условия, ограничивающие процесс коалесценции, ограничивают также и процесс диспергирования;

- при напряжениях от 6 до 12 кВ наблюдается сдвиг максимума на графике влево (интервал размеров пульверизирования частиц), указывая на то, что размеры пульверизируемых частиц тем меньше, чем больше напряжённость электрического поля. Дальнейшее повышение напряжения до 16 кВ приводит к смещению максимума на графике в область больших размеров, указывая на преобладание процесса коалесценции с повышением напряжённости электрического поля.

U = 2 кВ U = 4 кВ U = 6 кВ U = 8 кВ U = 10 кВ U = 12 кВ Рисунок 11 – Микрофотоснимки полученных эмульсий при различных напряжениях Исследование процесса обессоливания нефти с использованием способа электрической пульверизации промывочной воды проводилось на искусственных водонефтяных эмульсиях, приготовленных из нефти и минерализованной воды. Концентрация солей в воде и дисперсность последней соответствовали промысловым водонефтяным эмульсиям после ступени обезвоживания нефти и изменялись в зависимости от целей исследования.

Исследования проводились следующим образом. В эмульсию нефти с солёной водой, содержание солей в которой при 0,5 % обводнённости каплями со средним арифметическим диаметром 15 мкм составило 500, 1000 и 1500 мг/л, при помощи электропульверизационного устройства вводилась пресная промывочная вода в виде мельчайших капелек, размер которых регулировался напряжением, подаваемым на устройство.

Результаты проведённого исследования подтвердили возможность повышения степени обессоливания нефти за счёт получения с помощью ЭПА необходимого распределения капель промывочной воды по размерам. При этом максимальная эффективность обессоливания достигается при совпадении распределения по размерам капель солёной и промывочной воды. Таким образом, применение ЭПА благодаря малой энергоёмкости, отсутствию необходимости создания высокого давления позволит повысить эффективность процесса обессоливания нефти за счет изменения напряжённости электрического поля, обеспечения необходимого распределения капель промывочной воды по размерам.

В третьей главе описаны исследования влияния ПАВ-деэмульгаторов различных классов на электрическую проводимость и коэффициент поверхностного натяжения дисперсной фазы обратных водонефтяных эмульсий. Радиус образуемых при электрической пульверизации капелек воды зависит от физико-химических свойств водной фазы, а именно, от её удельной электропроводности, диэлектрической проницаемости, плотности и коэффициента поверхностного натяжения (в данном случае от коэффициента межфазного натяжения на границе «вода - углеводородная жидкость»).

Анализ полученных данных (рисунки 12 – 15) позволяет судить об изменении характера дисперсности при введении в состав дисперсной фазы неионогенных поверхностно-активных веществ. Установлено, что с увеличением электрической проводимости водной фазы и с уменьшением поверхностного натяжения размер получаемых при электрическом способе диспергирования капелек становится меньше, а эмульсия, соответственно, более монодисперсной.

0,7 W, % S, мг/л 0,0,0,0,0,0,4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 U, кВ 1 - содержание солей 500 мг/л U, кВ 1 - исходное содержание солей 500 мг/л 2 - содержание солей 1000 мг/л 2 - исходное содержание солей 1000 мг/л 3 - содержание солей 1500 мг/л 3 - исходное содержание солей 1500 мг/л Рисунок 12 – Зависимость остаточного Рисунок 13 – Зависимость остаточного содержания воды от подаваемого содержания солей от подаваемого на на установку напряжения установку напряжения, 10-4 см/м, мм2/с 10 0,0,0,6 0,0,0,С, % 2 0,0 0,0001 0,0005 0,001 0,005 0,01 0,05 0,1 0,5 дисолван дипроксамин прогалит НМ 20/ОП-РядПолиномиальный (Ряд4) Полиномиальный (дисолван 4411) Рисунок 14 – Зависимость удельной электрической проводимости воды Полиномиальный (дипроксамин 157) от концентрации реагентов-деэмульгаторов Полиномиальный (прогалит НМ 20/40) Полиномиальный (ОП-10) 40 Dср, мкм lg, см/м 0 5 10 15 подаваемое на установку напряжение 10 кВ подаваемое на установку напряжение 12 кВ теоретические данные при 10 кВ теоретические данные при 12 кВ Рисунок 15 – Зависимость среднеарифметического диаметра капелек воды эмульсий от электропроводности водной фазы Наибольший интерес представляют анионные поверхностно-активные вещества, при дозировании их в водную фазу водонефтяной эмульсии.

Как видно из графиков (рисунки 16, 17) степень и характер влияния анионных ПАВ на электрическую проводимость эмульсии при прочих равных условиях сильно зависят от концентрации дисперсной водной фазы С.

п Так, при концентрации воды 5 % наблюдается резкое снижение электрической проводимости эмульсии в исследованном диапазоне концентраций анионных ПАВ в водной фазе по сравнению с электрической проводимостью эмульсии с концентрацией дисперсной фазы 10 %, где с ростом концентрации анионных ПАВ электрическая проводимость монотонно увеличивается с возрастающей скоростью. При меньших концентрациях дисперсной фазы зависимость G = f(C ) носит более сложный биэкстремальный характер.

n 1 - 4 кВ/см; 2 - 6 кВ/см; 1 - 4 кВ/см; 2 - 6 кВ/см;

3 - 8 кВ/см; 4 - 10 кВ/см; 3 - 8 кВ/см; 4 - 10 кВ/см;

концентрация воды в эмульсии 5 % концентрация воды в эмульсии 10 % Рисунок 16 – Зависимость электрической Рисунок 17 – Зависимость электрической проводимости G эмульсии от концентра- проводимости G эмульсии от концентрации АПАВ в водной фазе при напряжен- ции АПАВ в водной фазе при напряженности внешнего электрического поля ности внешнего электрического поля На полученных графиках (рисунки 18, 19) отчётливо наблюдается кинетика формирования адсорбционных оболочек на каплях эмульгированной в нефти воды и адсорбционной плёнки на плоской межфазной границе «нефть – вода» по изменению их механической прочности во времени.

Gх109, См Gх109, См 3,2 3,3,3,2,2,2,2,2,2,2,0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 t, мин 2,t, 330н ми 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 1 – концентрация 10-4 %;

1 – концентрация 10-4 %;

2 – концентрация 10-1 % 2 – концентрация 10-1 % Рисунок 19 - Кинетика установления Рисунок 18 – Кинетика установления элемента электропроводности системы элемента электропроводности системы «нефть – водный раствор» (ВНПАВ «вода – нефтяной раствор» (МНПАВ Прогалит НМ 20/40) Дисолван-4490) В четвертой главе представлены результаты промысловых испытаний и внедрения электропульверизирующего аппарата для подачи пресной промывочной воды в нефть с целью повышения степени её обессоливания.

В результате совершенствования техники и технологии подготовки нефти путем внедрения нового разработанного устройства ЭПА-3000 в НГДУ «Ульяновскнефть» и НГДУ «Белкамнефть» существенно стабилизировался технологический режим работы установок подготовки нефти и значительно повысилось качество сдаваемой товарной нефти.

Промысловые испытания проводились без изменения материальных потоков и основных режимных параметров подготовки высокосернистой нефти. В период проведения испытаний был осуществлен авторский надзор за организацией и ведением технологического режима работы установки, а также за аналитическим контролем процесса подготовки нефти.

По результатам испытаний (рисунок 20) видно, что использование технологии обессоливания нефти с применением электропульверизирующего аппарата ЭПА-3000 позволило получить товарную нефть с содержанием воды и солей соответственно до 0,5 % масс. и ~70 мг/л при различных технологических режимах. Кроме того, при этом удалось снизить расход промывочной воды более чем в два раза.

Были проведены исследования влияния величины напряжения приложенного к электропульверизирующему аппарату ЭПА-3000 на дисперсность образуемой эмульсии нефти и промывочной воды. Результаты исследований подтверждают возможность управления дисперсностью образуемой в электропульверизаторе эмульсии путём изменения напряжённости поля между электродами аппарата с целью достижения наибольшей эффективности процесса электрообессоливания, которая имеет место при совпадении дисперсных характеристик промывочной и солёной воды. Затраты электрической энергии на ЭПА-3000 не превышали 0,02 кВт·ч на 1 м3 нефти. Экономический эффект от внедрения технологии обессоливания нефти с применением электропульверизирующего аппарата составил в 2007 году более 1700 тыс. руб.

W, % 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,время, ч 1 - ввод воды при помощи диспергатора 2 - ввод воды при помощи ЭПА 2 кВ 4 кВ 6 кВ 8 кВ 10 кВ S, мг/л 2 кВ 4 кВ 6 кВ 8 кВ 10 кВ время, ч 1 - с использованием диспергатора 2 - с использованием ЭПА Рисунок 20 – Динамики изменения остаточного содержания соответственно воды и солей в подготавливаемой нефти УПВСН «Северная»

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. На основе анализа существующих технологий электродеэмульсации нефти с применением традиционных устройств для подачи пресной промывочной воды в нефть разработан новый способ смешения нефти с водой под действием электрического поля на стадии обессоливания, позволяющий интенсифицировать процесс деэмульсации за счёт создания оптимального распределения капель по размерам и эффективного управления процессом диспергирования воды.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»