ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УTT

АННОТАЦИЯ

Ультразвук с деэмульгатором эффективен для разрушения водо-нефтяных эмульсий. Условия проведения процесса деэмульгации с использованием ультразвуковых волн и синтезированных деэмульгаторов: частота УТТ для деэмульгирования водо-нефтяных эмульсий - 15 кГц (время 3 минуты), расход деэмульгатора - 80 г/т, время - 120 минут, температура - 45⁰С, частота УТТ - для тяжелых водо-нефтяных эмульсий 15 кГц (время 3 минуты), расход деэмульгатора 120 г/т, время 120 минут, температура 45⁰С.

ABSTRACT

Ultrasound with a demulsifier is effective for breaking water-oil emulsions. Conditions for carrying out the demulsification process using ultrasonic waves and synthesized demulsifiers: UTT frequency for demulsification of water-oil emulsions - 15 kHz (time 3 minutes), demulsifier consumption - 80 g/t, time - 120 minutes, temperature - 45⁰C, UTT frequency - for heavy water-oil emulsions 15 kHz (time 3 minutes), demulsifier consumption 120 g/t, time 120 minutes, temperature 45⁰C.

Ключевые слова: обезвоживания и обессоливания, месторождения, нефтепродукт, сепаратор, разрушения эмульсий, ультразвуковой волно, кавитации, интенсивность, олигамер.

Keywords: dehydration and desalting, deposits, petroleum product, separator, destruction of emulsions, ultrasonic wave, cavitation, intensity, cavitation, oligamer.

Высокие экологические требования к окружающей среде повышают требования к ассортименту и качеству нефти и нефтепродуктов, а также требуют совершенствования производственных процессов. По этой причине качество товарного масла постоянно контролируется в процессе переработки.

Организация контроля нефтепродуктов и методов их испытаний невозможна без ряда стандартов. Вопросы стандарта являются междисциплинарными. Выполнение и удовлетворение требований к транспортировке и технологии производства выпускаемой продукции защищает интересы потребителей и производителей - от необоснованных возражений.

Как мы знаем, нефть и газ берется из-под земли путем бурения на определенных месторождениях под собственным давлением или с помощью насосов. Мировые ученые считают, что нефть рассматривается как продукт органического вещества.

Нефть не является однородной жидкостью, а состоит из смеси углеводородов с разной молекулярной массой. Состав также разнообразен и отличается количеством сернистых, азотистых, кислородсодержащих и смолистых веществ.

Нефть, добываемая из месторождений, вместе с собой удаляет попутные газы, кристаллы песка или соли и воду. Попутные и растворенные газы в нефти отделяются понижением газоотделителя (сепаратора) от скважинного давления до атмосферного. Газ, отделенный от верхней части сепаратора, частично отделяется от конденсата и перекачивается обратно на газовые установки или в скважину для поддержания пластового давления.

При извлечении смеси нефти и пластовых вод из скважины образуется эмульсия, которую следует рассматривать как механическую смесь двух нерастворимых жидкостей, одна из которых распределяется в другом объеме в виде капель разного размера [1, с.120]. Наличие в составе нефтей 0,1% воды приводит к их интенсивному вспениванию в ректификационных колоннах в НПЗ и, кроме того, загрязняет линию конденсации [2, с.8-10].

Поэтому для рациональной транспортировки и переработки нефти их максимально обезвоживают, а также дегазируют и стабилизируют.

Вода сегодняшние методы разрушения эмульсий масла не всегда дают хороший эффект. По этой причине он требует применения новых методов. Одним из таких методов считается воздействие ультразвуковой волной при разрушении эмульсий.

Ультразвуковое воздействие широко используется в различных сферах производства.Ускоряет протекание химических процессов, вызывая разрушение молекул полимера под воздействием ультразвука, кроме того, оказывает диспергирующее и коллоидно-химическое действие.

В настоящее время широко изучается возможность использования УТТ для нужд нефтяной промышленности:

• скважины и резервуары УTT;
• повышение коэффициента извлечения нефти УTT;
• при очистке резервуаров, сосуде, деталей нефтяного оборудования на месторождениях;
• используется в ряде установок, используемых для транспортировки нефти.

УТТ ведет к изменению физических и химических свойств нефтей, направлена на изменение как физических, так и химических свойств нефтей, что позволяет осуществлять более глубокую переработку нефти, извлечение легких фракций, содержащихся в нефти. Под воздействием ультразвука понимается состояние акустических колебаний (F>20 кгс). В результате различ-ного частотного распределения ультразвукового воздействия наблюдаются изменения окружающей среды, энергетического состояния и неизменного состава вещества. УTT состав веществ т. е. физические и химические свойства возникают в результате симметричного действия, т. е. явления кавитации         [3, с.105-107].

Воздействие ультразвука приводит к высокой плотности энергии, основной причиной которой является энергия поля и низкая объемная концентрация. Это одно из важных свойств кавитации. Основной причиной разрыва пузырьков в жидкой среде является воздействие слабого давления в результате кавитации. Основными причинами возникновения в жидкостях и твердых телах пустот, а также изменения их структуры и проникновения в них жидких паров и растворенных газов являются образование в них определенного давления и подчинение растяжению. Основная причина, по которой жидкости характеризуются высокой прочностью, - это валентное напряжение.Известно, что теоретически при давлении 1,5•10⁹ па наблюдается образование отрицательного давления.При образовании пустот в водной среде кинетический радиус молекулы воды должен быть близок (10^-8).

Я.B. Зельдович считал, что образование колебаний в одной и той же жидкости приводит к ее разрыву в “пассивных” местах, и прочность на разрыв уменьшается на величину по отношению к конечной прочности.

Многие исследования показали, что реальные жидкости имеют сопротивление растрескиванию в 30-40 раз ниже теоретически рассчитанного. В некоторых случаях кавитация происходит при амплитуде звукового давления 10 кПа. Для специальных проб воды кавитационная консистенция достигает 28 МПа [4; С.208-217].

В зависимости от природы веществ в жидкости, объема и концентрации газов образуются валентная и кавитационная силы. Основная причина, по которой большая часть микропузырьков распространяется в жидкостях, заключается в том, что жидкости подвергаются статическому давлению. Мы можем видеть, что граница раздела между большинством наблюдаемых жидкостей и кавитационных пузырьков резко увеличилась, чему способствует рост пузырьков микрочастиц в жидкости.

Именно низкая интенсивность ультразвукового воздействия способствует образованию большинства кавитационных пузырьков в жидкостях. Судя по большинству проведенных экспериментов и определений, физическая природа явления кавитации практически не отражается. G.Блином предложил понимать кавитацию как совокупность явлений, связанных с движением микропузырь-ков, образующихся в акустическом поле, которые приводят к различным физико-химическим эффектам, таким как эрозия и т. д. Он основан на изучении ряда эффектов, которые происходят в различных условиях и независимо друг от друга, и на самом деле отражает процессы, наблюдаемые в большей степени, чем предположения о разрыве однородной структуры жидкостей [5, с.107-114 ].

Разница между кавитационными пузырьками и обычными пузырьками, которые образуются при кипении и пузырьках газа, заключается в их способности расширяться, когда давление внутри них превышает давление в жидкости. Когда в жидкости создается акустическое поле, простые пузырьки размером, близким к резонансу, начинают пульсировать в фазе с полем и приобретают свойство кавитации. Снижение давления, приводящее к образованию кавитации, осуществляется различными методами.

В отличие от кавитации, описанной выше, ультразвуковые эффекты при прохождении через жидкости изменяют знак давления с удвоенной частотой создаваемой площади, поэтому размеры таких пузырьков очень малы (~10^-5 - 10^-1см).

Вязкость частично изменяется после прекращения воздействия ультразвука. Помимо разрыва связей, вызванного уменьшением Ван-Дер-Ваальсовых сил на изменение вязкости жидкостей, ультразвуковые эффекты вызывают разрушение макромолекул. Кроме того, снижение структурной вязкости проявилось и у растворов синтетических полимеров. Например, после длительной обработки полистирола ультразвуковым воздействием при различных начальных значениях его величина составляет 30000 мА наблюдается приближение к минимальному значению.

При деструкции макромолекул олигамеров основными факторами кавитации являются интенсивность УT. Более высокое количество кавитационных пузырьков и более высокая скорость распада будут зависеть от более высокого воздействия УT [5, с.107-114].

Научные исследования показали, что скорость распада полимеров зависит от длины их макромолекулярной цепи, из чего следует, что скорость распада макромолекул линейно связана с ММ, и было обнаружено, что порог распада уменьшается с увеличением УTT.

В последнее время применяются нетрадиционные способы воздействия высоковязких нефтей на застойные эмульсии в сочетании с термохимическими методами разрушения эмульсий, требующие взрывопожарной и противопожарной защиты, которая может возникнуть на их основе. Среди механических способов воздействия на высоковязкие стабильные эмульсии выделяют: вибрацию, турбулентное движение эмульсии и др.

Учитывая это, мы рассмотрим ультразвуковое воздействие термохимических методов разрушения эмульсий. Ультразвуковые колебания-это высокочастотные механические колебания, которые могут распространяться в любой эмульсии. Высокая частота (более 20 000 Гц) ультразвукового воздействия (УТ) на любые эмульсии может быть распределена механическими колебаниями 1-рис.

Рисунок 1. Лабораторное оборудование УУТ (марки УЗДН-2Т) внешний вид описание оборудования УЗДН-2Т

Основными преимуществами эффекта УT являются:

• рассеяние ультразвуковых колебаний будет связано с энергетическим воздействием на разлагающиеся эмульсии нефть-вода (до 100 Вт/см²) и созданием местных (локальных) капель давления (до 100 атм), а также с образованием гидродинамических потоков;
• свойства ультразвуковых волн близки к свойствам световых волн, которые позволяют им генерировать лучи и, кроме того, направлять большую энергию на водные шарики меньшего размера и локализованные области;
• только вода-масло ультразвуковые колебания при диффузии в эмульсиях могут вызывать локальные трещины и образовывать кавитационные пузырьки, которые при сборке создают большое давление (до 10 000 атм) и силу волны.

Список литературы:

1. Капустин В.М., Рудин М.Г. Химия и технология переработки нефти.- М: Химия, 2013.-495.
2. Ситенков В,Т, Перевозченко В.И., Осипов Е.Г. Обеспечение качества товарной нефти на промыслах.// Ж.Нефтегазовые технологии, 2001. №1. 8-10 с.
3. Адизов Б.З. Разрушение высоко минерализованных эмульсий местных нефтей разработанными деэмульгаторами в сочетании с микроволновым излучением // Дисс. к.т.н. - Ташкент, ИОНХ АН РУз, 2009. - 126 с.
4. Звукохимические реакции и сонолюминесценция /М.А.Маргулис.–М.: Химия, 1986. – 288 с.
5. Mason,T.J.Sonochemistry: theorie, application, and uses of ultrasound in chemistry / T.J.Mason, P.J.Larimer.–New-York: Ellis Harwood. – 1988. – 155 p.