Технология за обезсоляване на масло: описание и принципи

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Нефтените рафинерии получават продукти от находища на кладенци като суровина. По принцип това са нефтени и газови ресурси, които се извличат под формата на емулсия с примеси и минерални соли. Без предварителна обработка, такива смеси могат да навредят на технологичното оборудване дори в ранните етапи на обработка на суровината, така че се използват методи за обезводняване на масло и обезсоляване, които могат да се сравнят с филтрирането по отношение на ефекта.

Общи принципи на технологиите за обезводняване и обезсоляване

Смес от масло и свързаните примеси, като правило, се образува от няколко вида течности, които могат да включват твърди частици. В най-простите емулсии водният компонент се смесва със суровото масло на тънки капки по протежение на молекулярната структура. Трябва да се отбележи, че процесите на дехидратация и обезсоляване на нефт могат да бъдат свързани не само с естествено замърсяване и разреждане на целта.продукт в кладенеца и по време на производството. Технологията на еърлифтна експлоатация на кладенци предвижда умишлено разреждане на ресурса с цел извличането му на повърхността под налягане в сондажа. Въздухът или въглеводородните газове могат да действат като активна повдигаща среда, така че по-нататъшното рафиниране на нефт е задължителна технологична мярка за подготовка на ресурсите. Друго нещо е, че ниското съдържание на кислород в еърлифт техниката улеснява процеса на разделяне на суровините.

Най-честото приложение на технологиите за рафиниране на петрол включва разделянето на солта и водата на молекулярно ниво. По-специално, най-простите технологии за обезсоляване на масло включват ефекта на електростатично поле, създадено от електроди с трансформаторно захранване при напрежение 12-25 kV. Електростатичното поле кара молекулите на водата да се движат, сблъскват и слепват. Тъй като обемът на течността се натрупва, става възможно да се утаи с последващо отделяне от маслената фаза. Това е един от общите принципи на действие на методите за дехидратация и обезсоляване, но широко се използват и технологии, включващи добавяне на различни активни компоненти, които ускоряват и оптимизират процесите на разделяне.

Суров петрол и неговите характеристики

Суровото масло също съдържа естествени емулгатори с диспергирани примеси и минерализирани хлориди. В някои случаи, в зависимост от технологията за разработване на сондаж, могат да бъдат запазени и газови компоненти - летливи инеорганичен. Всички тези компоненти са активни и могат да се считат за задължителни за консервиране или за нежелани - техният статус се определя от изискванията за крайния продукт и на етапите на преработка определя списъка с приемливи методи за дехидратиране и обезсоляване на маслото, което също ще се отрази на избор на оборудване за петролни рафинерии. Тоест, дори някои от полезните компоненти могат да навредят на технологичните единици, поради което на определени етапи на обработка те също се изключват и след това се въвеждат отново.

Процесът на дехидратация се счита за един от основните. Осъществява се чрез унищожаване на водно-маслената среда с добавяне на деемулгатори, които при адсорбция на границата на фазовото разделяне отделят течните капчици в маслото. Като активен компонент трябва да се използва състав, който сам по себе си лесно ще се отдели от целевия продукт. Например, деемулгаторите, използвани за дехидратация и обезсоляване на нефт, не влияят на свойствата на пречистващата се суровина и не реагират с вода. Това са синтезирани съединения, които също са инертни към оборудването и са екологични. Деемулгаторите от маслоразтворимата група лесно се смесват с емулсии, съдържащи масло, и в същото време се отмиват слабо с вода. Съществуват и органични неелектролитни деемулгатори, чиито характеристики включват функция на разтваряне спрямо маслените емулгатори. В резултат на химическото действие вискозитетът на суровината също намалява.

Обосновка за необходимостта от обезсоляване на масло

Полезността от намаляване на концентрацията на сол в суровия нефт далеч надхвърля щетите, които корозионните процеси причиняват на оборудването. Трябва да се има предвид, че нефтопродуктите с определени набори от физични и химични свойства, установени от строги разпоредби, се използват в производствените процеси и при доставката на транспортна инфраструктура. Следователно обезсоляването на маслото по принцип е напълно рационална процедура – друго е, че за изпълнение на тази задача могат да се използват различни технологии, да не говорим за разликите в степента на намаляване на концентрацията. Например, в райони, където се планира опазването на водата, може да се въведе двуетапен процес на обезсоляване.

По какви начини се различават подходите за управление на солта? Зависи от основната техника. Така че при електрическите методи текущите параметри ще имат значение и в рамките на химическата обработка за дехидратация и обезсоляване на маслото се използва широк спектър от активни вещества, които първоначално влияят на съдържанието на определени елементи по различни начини. Предимно това са същите химикали от общата група деемулгатори, които се въвеждат в емулсията при определени условия. Например, за да се осигури плътно смесване на вещество с маслени суровини, то трябва да бъде насочено нагоре по течението на стандартно разстояние от резервоара за промиване или зоната за разделяне.

Отопление на суров петрол

Една от подготвителните мерки, чиято цел е да се създаде достатъчен температурен режим за ефективното осъществяване на процеса на обезсоляване. За какво е? Отоплението има две основни задачи:

• В условия на висока температура водните частици се движат с по-висока скорост, което прави процеса на сливане на молекули в единна структура по-активен. Съответно се засилва процесът на обезсоляване на маслото, от което се отстраняват големи водни съединения.
• Намаляването на вискозитета също е следствие от регулиране на температурата. Вискозитетът като такъв показва способността на течността да се противопоставя на потока. Ако този индикатор намалее, чуждите компоненти се отстраняват по-лесно, тъй като те се противодействат от по-малка сила на препятствието.

Но какъв температурен режим ще бъде оптимален за маслената емулсия от гледна точка на положително въздействие върху по-нататъшните процеси на разделяне? Конкретен индикатор се задава, като се вземат предвид характеристиките на конкретна извадка. Например, за леки емулсии с нисък вискозитет се използват умерени средни температури, за да се предотврати кипене на маслената фаза, а за тежки въглеводородни смеси има смисъл да се увеличи лентата за термичен ефект. В повечето случаи за оптимален режим за обезсоляване се приема температурата на нагряване от 100 до 120 °C. Режим до 140 °C се счита за повишен.

Обработка с химическо масло

Обработката или разрушаването на емулсионната структура по този начин също изисква специално обучение. По-специално, химическите методи за обезводняване и обезсоляване на маслото се извършват при следните физически условия:

• Заза да се осигури контакт между масления компонент и активното вещество, повърхностният филм трябва да бъде унищожен предварително. Това ще направи възможно добавянето на деемулгатора, необходим за по-нататъшния процес към емулсията.
• Трябва да се осигури достатъчен брой сблъсъци на диспергирани водни частици за определен период от време. С други думи, чрез разбъркване или въртене на съдържанието на емулсията, активността на дестабилизираните водни частици се увеличава изкуствено.
• Запазено е времето за утаяване, през което големи водни частици ще образуват утайка на фона на коагулацията.

От този момент можете да започнете да приготвяте емулсията за процеса на обезсоляване на масло чрез нагряване. Всички положителни свойства на повишаване на температурата на маслената фаза действат с метод на химично разделяне, но е важно да се вземат предвид ограниченията, тъй като прекомерното повишаване на температурата може да доведе до отрицателни последици. В някои сепарационни инсталации, когато температурата е неправилно оценена, маслото се изпарява на фона на намаляване на плътността на веществото и загуба на обем. За да предотвратят подобни ефекти, много предприятия използват по-ниски температури на отопление като предпазна мрежа. За да се компенсира липсата на топлинна енергия, се използва по-голям обем деемулгатор и оборудване с по-висока мощност.

Електрически дехидратори за обезсоляване на масло

В най-простите схеми за изпълнение на електромеханични процеси за отделяне на сол и вода от нефтопродукт се използват електрически дехидратори. Той е многофункционаленоборудване, което изпълнява няколко поетапни задачи, включително отопление, електрическо въздействие, разделяне и резервоар. Хоризонталните електрически дехидратори за обезводняване и обезсоляване на маслото са базирани на резервоар, в който протичат едно- или двустепенни процеси на разделяне. Моделите с функция за нагряване (термосепаратори) също съдържат контейнер в основата на дизайна, но допълнен от входяща отоплителна секция.

Електромеханичните дехидратори са проектирани с коалесциращи устройства, електростатични решетки и същото отоплително оборудване. Отличителна черта на тази модификация е внедряването на коалесциращи устройства, предназначени да работят с фази във формат течност/течност. Този тип електрически дехидратор за обезсоляване на масло се използва за поддържане на проблемни емулсии.

В общата технология за използване на електромеханични дехидратори, последният етап е процедурата за утаяване. В рамките му се обслужва отделен маслен поток, по време на движението на който се осигурява отделяне на газ и се нормализират температурните показатели.

Принципът на действие на електрическия дехидратор

Когато компонент на суров нефт навлезе в електрическо поле, водните молекули с отрицателен заряд започват да се движат, поемайки крушовидна капчица, обърната към положителния електрод. По пътя към последния капките се сблъскват и образуват голяма фракция, готова за по-нататъшно утаяване и отделяне. Трудността се състои във факта, че един цикъл на обработка на емулсиятаняма да е достатъчно за отделяне на вода и сол. Въпреки че солите се разтварят естествено във водната среда, те не могат да бъдат напълно елиминирани при високи концентрации. За по-ефективно почистване към сместа може допълнително да се добави прясна вода, която в продължение на няколко цикъла на електрическо действие ще измие солената част. В допълнение към електрическата обработка, уредът за обезсоляване на масло с дехидратор извършва утаяване (функция на утаяване). За това се използва допълнително оборудване, което може да има различни форми, размери и спомагателни инструменти за управление на процеса.

Въпреки че електрическите дехидратори са технологично сложно и скъпо оборудване, те се използват все по-често не само от големите, но и от малките рафинерии. Това търсене се обяснява със следните предимства на единиците:

• Спестявания. Както показва практиката, както по отношение на разходите за консумативи, така и по отношение на консумацията на енергия, електрическите дехидратори са най-изгодното решение за сепариране на масло в своя клас.
• Ергономичност. Това е сравнително ново оборудване, така че неговият дизайн е разработен още в първите поколения с акцент върху съвременните форми на управление с автоматизация и електронни табла за управление.
• Качество на обработка. Добре обмислена система за проектиране, съчетана с широка гама от химически катализатори, осигурява обработка на масло с практически лабораторно качество за различни технологични процеси в критични индустрии.
• Висока степен на надеждност на технологията. ATСъставът предвижда защитни устройства с автоматизация, които според вградените алгоритми управляват технологичните операции с лек риск от грешка. В същото време функциите на персонала са сведени до минимум, а във високотехнологичните версии те са заменени от интелигентни системи за управление.

Сложно разделяне на маслена емулсия

Ако електрическите дехидрататори се използват специално за задачите по отделяне на чисто масло от вода и соли, тогава индустриалните сепаратори в комплекса изпълняват функцията за разделяне на емулсията на компоненти. Например, когато се изпитва кладенец, е необходимо да се получи общ анализ на твърдия слой в долния отвор от извлечената проба. При тези дейности обезсоляването на нефт може да се разглежда като непряка задача наред с определянето на концентрацията на желязо или магнезий, но това не намалява полезността на сепаратора. Факт е, че на практика самите петролни рафинерии се интересуват не толкова от точковото изтегляне на солта от целевия продукт, а от цялостната й подготовка за по-нататъшна употреба. В този смисъл изключването на твърди примеси заедно с дехидратация и обезсоляване е добре дошло.

Високопроизводителните сепаратори работят и с осигуряване на входна кал и газова утайка. Такива инсталации се използват за обезсоляване на вода в съоръжения за пречистване на нефт за предприятия-потребители с краен производствен цикъл. Тоест, продукцията трябва да бъде чисто търговско масло, чиито характеристики позволяват да се използва като гориво или други материали. Например, сепаратор приготвя маслоемулсия с характеристики, които позволяват производството на битум, лубриканти, синтетичен каучук и др. Такова високо качество на маслото се получава чрез преминаване през няколко етапа на преработка, включително скрубери, коалесцери, резервоари за измиване, термични сепаратори и други функционални възли в различни конфигурации.

Технология за дълбоко обезсоляване

Недостатъчното обезсоляване на маслена емулсия също влияе върху състоянието на технологичното оборудване и качеството на крайния продукт. Ето защо за взискателните производители преработвателните предприятия произвеждат продукти, които са претърпели дълбоко разделяне. В този случай оборудването за обезсоляване на масло намалява количеството на солите до 3-5 mg/l. Как се постига такъв резултат? Могат да се използват различни технологии, но комбинираният електротермохимичен метод се счита за оптимален.

Възможно е да се постигнат високи нива на дълбоко разделяне с комплексно почистване със свързване на различни методи за отстраняване на соли във водната среда. В този случай интензивното отлагане в измиващата течност трябва да се осигури със силен електрически ток. Що се отнася до химическия метод, той също е свързан под формата на добавяне на активни деемулгатори.

Друг начин за осигуряване на дълбоко обезсоляване е хидромеханичен. В този случай не се прилагат химически и електрически въздействия. Акцентът е поставен върху гравитационната функция, която допринася за естественото ексфолиране на водната среда от маслото. Устройството за обезсоляване в тази схема е цилиндричен утаител с вместимост 100 - 150 m3. Предвидени са зони за разделяне на фракции, в които текат течности под налягане до 1,5 MPa. Поддържа се и температурният режим от 120 до 140 °C, което допринася за процесите на разделяне на средите.

AC-технология за директно въздействие върху полето

Този метод се нарича още DC/AC поле. Тоест, той се основава изцяло на електрическото действие, осигурено от токоизправителя в трансформатора. При условия на постоянен ток електростатичната решетка придобива полярност (отрицателна или положителна), което допринася за движението на водните молекули по посока на електрода. В резултат на взаимното привличане на молекулите една към друга се образува воден слой, който се показва по най-удобната схема.

Сложността на използването на електрическа инсталация за дехидратация и обезсоляване на нефт се крие във факта, че процесът на сливане на водната среда включва рискове от късо съединение. Това се дължи на факта, че отрицателните и положителните електроди могат да контактуват един с друг поради мостовете, образувани по време на движението на водните частици. Този отрицателен фактор се елиминира от триоден тиристор, но само под формата на частично намаляване на вероятността от късо съединение. При преработката на тежки нефтени фракции технологията AC-Direct не е разрешена или ограничена по други причини. В такива среди, дори при термично излагане, активността на водните молекули не е толкова активна, което по принцип намалява интензивността и цялостното качество на процеса.разделяне.

По един или друг начин самият метод на електрическо действие има предимство пред другите методи като най-практичен, лесен за използване и невзискателен по отношение на техническата организация. Трудности възникват само от изискванията за осигуряване на безопасност на процеса, изразяващи се в необходимостта от използване на предпазни блокове, блокове за предотвратяване на късо съединение, стабилизатори на напрежение и др.

Допълнителна функционалност на обезсолителите

Тъй като петролните рафинерии и рафинерии обикновено комбинират рафинирането на нефт с редица други етапи на процеса, оборудването за разделяне също е снабдено с редица допълнителни функции, включително:

• Функции за управление и измерване. Използват се както задължителни, така и вторични незадължителни измервателни уреди. Например манометри, хидростатични устройства, мултиметри, дозиметри и др. В инсталациите за обезсоляване на химически масла се използват и специални устройства за определяне на вида и количеството на деемулгаторите.
• Операции за промиване и почистване. Функцията се отнася за системи за самообслужване - след изпомпване на преработеното масло се активира промиването на резервоара и каналите, които осигуряват транспортирането на емулсията.
• Инструменти за управление на захранването. В електрическите инсталации, както вече беше споменато, промяната в текущите параметри влияе върху качеството на процесите на обезсоляване на масло, така че корекцията на източника на захранване може да се счита зарегулаторна функция. За това се използват специални контролни табла, свързани към амперметри, волтметри и преобразувател на ток.

Пълна инсталация за обезсоляване

В големите петролни рафинерии, където процесите на почистване и разделяне се извършват със суровини, движещи се в потока, се използват специални агрегати на флотационен и центробежен принцип на работа. Капацитетите на ин-лайн инсталацията за обезсоляване на масло UPON позволяват преработка до 500 m3/h суровина, осигурявайки ниво на соленост до 3 g/m3. Въпреки това, за да се поддържат високи скорости на разделяне, е необходимо адекватно налягане във веригата за подаване на масло. За това се използват отделни или вградени компресорни агрегати. По този начин средното налягане на входа на технологичната линия е 1,1-1,5 MPa.

При условията на прилагане на опростена схема с едноетапно смесване, емулсията предварително се разрежда с вода, след което сместа се изпраща към смесителния клапан и влиза в сепараторния блок. Чрез всмукателния тръбопровод линейният блок за обезсоляване на масло разпределя приготвения разтвор по цялата дължина на разделителния съд, което прави възможно ефективно разделяне на фракциите. При механично разделяне може да възникне и електростатично действие. На последния етап вече пречистеното масло се изпуска в общия циркулационен канал с насочване към следващия технологичен етап на преработка или временно съхранение. Трябва да се отбележи, че качеството на линейното обезсоляване е доста ниско поради изключването на функциятавсе пак в някои области изискванията за висока производителност при приготвянето на нефтопродукти поставят скоростта на обработка на първо място.

Помощни системи за третиране на утайки

Повечето инсталации за дехидратиране и сепариране по подразбиране са на етап груба филтрация с дренаж на компонента на суспензията. Тази процедура не трябва да се бърка с отстраняването на примеси, тъй като утайката е страничен ефект от производството на петрол и може да навреди на системите за фино пречистване на суровините още в първите етапи на обработка. Следователно тежките примеси се отстраняват още преди процесите на обезсоляване на маслото. В този случай утайката се разбира като седименти от скали, пясък и други едри частици, попаднали в емулсията на различни етапи от работата на сондажа на находището.

Как се извършва почистването на утайката? Предвиждат се няколко процеса на отстраняване, но всички те се основават на механични методи на филтриране с дренаж и измиване. В промишлени инсталации за дехидратация и обезсоляване на масло, вентилатор под налягане от 4 bar или повече е свързан към тези процеси. В редки случаи утайката се подлага на термична и химическа обработка - това се отнася за специални стабилни съединения, чието дренажно третиране е неефективно.

Заключение

Проблемите с приготвянето на масло за основните процеси на технологична обработка за последващо използване в производствения сектор се решават с различни средства и методи. Технологиите за дехидратация и обезсоляване са далеч от най-важнитеоперации от този спектър, но е невъзможно без тях. Съвременната индустрия се опитва да прилага по-оптимизирани и енергийно ефективни методи за решаване на проблемите на разделянето, което се проявява в свързването на нови високотехнологични инсталации. По-специално, съвременните поколения апарати за обезводняване и обезсоляване на масло се развиват активно в посока увеличаване на функционалността и ергономичността. Това се доказва от появата на саморегулиращи се трансформатори и високоточни измервателни сензори, които ви позволяват да държите под контрол всички основни параметри на процеса на почистване. Системите за сигурност не остават без надзор. Както при химическите методи за разделяне, така и при използването на електрически дехидрататори, изолационни и защитни средства се използват както за самото оборудване, така и за операторите, участващи в технологичната обработка на маслото.