Разрушение устойчивых водонефтяных и нефтешламовых эмульсий местных нефтей

АННОТАЦИЯ

Подбор оптимального состава композиции деэмульгатора для разрушения каждого вида устойчивых водонефтяных эмульсий, представляет большую трудность. Он становится особенно проблематичным, если в составе эмульсий имеются такие высокодисперсные включения, которые в процессе нефтедобычи были введены в скважины с целью повышения их нефтеотдачи.

ABSTRACT

The selection of the optimal composition of the demulsifier composition for the destruction of each type of stable oil-water emulsions is very difficult. It becomes especially problematic if the emulsions contain such highly dispersed inclusions that were introduced into wells during oil production in order to increase their oil recovery.

Ключевые слова: нефтяные эмульсии, высокоустойчивые водонефтяные эмульсии, деэмульгирование, госсипол, хлорофилл, ионоген, сульфогруппу, экстракция, деэмульгатор, щелочная обработка, обезвоживания, обессоливания.

Keywords: oil emulsions, highly stable water-oil emulsions, demulsification, gossypol, chlorophyll, ionogen, sulfo group, extraction, demulsifier, alkaline treatment, dehydration, desalination.

Для разрушения устойчивых водонефтяных и нефтешламовых эмульсий необходимо использовать деэмульгаторы, которые по природе сильно отличаются друга-друга. Часто при обезвоживаниях и обессоливаниях тяжелых нефтей, используют композиции деэмульгаторов, которые подбираются в зависимости от состава и свойств разрушаемой эмульсии. Учитывая это, нами синтезированы композиции деэмульгаторов, получаемых на основе местных отходов и вторичных продуктов масложировой промышленности.       

Интенсивный рост добычи нефти в Узбекистане, сопровождается увеличением образования нефтешламов на установке подготовки нефти (УПН), нефтеперерабатывающих производствах и др [1; С. 315-319].

По составу нефтешламы сильно различаются между собой и содержат значительное количество воды, механических примесей и других компонентов, которые осложняют последующие процессы их переработки.

Присутствие асфальтенов, смол, парафинов и других природных поверхностно-активных веществ в нефтешламах, способствует образованию высокоустойчивых эмульсий с повышенным содержанием дисперсных механических примесей.

Турбулентное движение нефтешламов в устройствах их получения и транспортировки повышает устойчивость эмульсий, за счет образования сложных комплексных соединений (ассоциатов, кластеров и т.п.). Кроме того, на предприятиях переработки нефти, большое количество нефтешламов образуются при хранении, переработке нефти и нефтепродуктов, мойке технологического оборудования, пропарки железнодорожных и автоцистерн.

По составу нефтешламы разделяют на следующие группы: - грунтовые, придонные и резервуарного типа.

Первые образуются при поливе на грунт нефтепродуктов из   резервуара, водой, кислородом и механическими примесями. Кроме того, во время хранения нефть расслаивается и на дне резервуаров оседают густые нефтяные осадки. На практике нефтепродукты откачиваются в резервуары, где происходит разделение смеси под действием гравиметрических сил при температуре 60 -70 ⁰С. [2; C. 52-55]

Чаще нефтешлам называют нефтегрязью, состоящей из остатков нефтепродуктов, воды и др. Поэтому, нефтегрязь вывозится на утилизацию и   образуется в среднем 0,5-1,0 кг на 1 тонну перерабатываемой нефти. Они собираются в специальных сборниках – накопителях нефтешламов (шламонакопителях). 

Анализ показывает, чем длительно хранится нефтешлам, тем его устойчивость   повышается за счет «старения» образованной эмульсии.

Нефтешламы это достаточно сильно обводненная (содержание воды 30-75 %), густая вязкая пастообразная масса. Она содержит в среднем 30-70 % нефтепродуктов и 10-15 % механических примесей в виде дисперсных частиц глины, песка и т.п.

Нами изучен состав местных нефтешламов, полученных из месторождений нефти и УПН. Полученные результаты представлены в табл.1.

Таблица 1.

Основной состав нефтешламов местных нефтей

Из табл.1 видно, что при высоком содержании воды, твердой и углеводородной фазы в местных нефтешламах образуются устойчивые эмульсии, разрушение которых требует применения высокоактивных деэмульгаторов или их композиций. Сегодня переработка нефтешламов, направлена на использование рентабельных и экологически безопасных технологий, включающих безотходные решения вопросов очистки и утилизации. Поэтому, применение нефтешламов как вторичного сырья, представляется одним из основных направлений в их переработке. Конечно, сегодня отсутствует универсальная технология переработки устойчивых нефтешламовых эмульсий. Это продиктовано пригодностью нефтешламов для использования в качестве вторичного сырья с учетом их состава, свойств и экологической опасности.

В литературе появились работы [3;С. 267-288], посвященные раздельной переработке нефтешламов в зависимости от способа их образования. Поэтому, выбор метода переработки зависит от консистенции нефтяного шлама и состава, находящихся в нем органической части, механических примесей, воды и др.

В табл.2 показаны области применения нефтешламов, полученных из местных УПН.

Таблица 2.

Состав и области применения нефтяных отходов

Как видно табл.2 нефтяные шламы с высоким содержанием органической части, применяют в производствах топлива, а с минеральной частью – в дорожном строительстве, производствах материала и битума. Последние, применяются в составах нефти и цементогрунта, асфальта - и газобетона, для повышения механической прочности, морозостойкости, водоустойчивости, снижения водопоглощения, набухания, слеживаемости  и др. [4; С.26-33].

Анализ гранулометрического состава дисперсных частиц устойчивой нефтешламовой эмульсии показывает, важность их размера в оседании    и разрушении.

В табл.3 показан гранулометрический состав частиц шламовой эмульсии местных нефтей.

Таблица 3.

Гранулометрический состав дисперсных частиц местных нефтешламов

Из табл.3 видно, что наибольшее содержание частиц в местных нефтешламах колеблется в пределах (57-80 %) среди размеров от 0,14 до 1,25 мм. И наоборот, наименьшее в пределах 1,25-5,0 мм, от 10 до 20 % от массы местной нефти.

Для образования в нефтешламах устойчивых эмульсий, необходимы природные поверхностно - активные вещества ПАВ типа асфальтенов, смол, парафиновых и нафтеновых углеводородов [5; С.77-81].

Эти вещества образуют бронирующие оболочки для частиц воды, путем блокировки гидрофобными соединениями и комплексами.

Список литературы:

1. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. Казань: Фэн, 2000/-414 с.
2. Колобова Е.А. Утилизация нефтешламов резервуарного типа в изоляционный композит на основе серы для полигонов хранения промышленных и бытовых отходов // Дис. к.т.н., 03.02.08 – экология (в химии и нефтехимии). Пенза – 2015, 138 с.
3. Krawczyk, M.A., D.T. Wasan and C.S. Shetty, 1991. Fundamentals of emulsions. Ind. Eng. Chem. Res., 30: C. 367.
4. Хамидуллин Р.Ф. Исследование процессов разрушения нефтешламовой эмульсии // Р.Ф. Хамидуллин, Р.Х. Фассахов, Н.С. Гараева, О.Н. Шибаева // Нефть и газ. 2001. - № 1. - С. 26-33.
5. Очилов, А. А., Абдурахимов, С. А., & Адизов, Б. З. (2019). Тяжелые нефти Узбекистана и их устойчивые водонефтяные эмульсии. Universum: технические науки, (9 (66)).