ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ПРОЦЕССЕ ДЕЭМУЛЬСАЦИИ С ВЫБРАННЫМИ РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

АННОТАЦИЯ

В статье приводится результаты исследования соответствующие снимки нефти, где отсутствует глобулы воды после процесса деэмульсации. В работе исследовался сам процесс разрушения эмульсии с использованием оптического микроскопа. Были зафиксированы процессы разрушения оболочки глобул воды с дальнейшей коалесценцией их между собой. С использованием микроскопа была рассчитана обводненность, а также доказана эффективность композиционного деэмульгатора. Приведены результаты исследований влияния, разработанного композиционного деэмульгатора «МК-ДЭМ-4» в зависимости от времени выдержки обработанной нефти при температуре 100 ℃. Разработанный композиционный химический деэмульгатор по истине оказался универсальным для большинства нефтей. В ходе исследований была определена обводненность данной эмульсии, которая равно 4%. Даже такой небольшой процент воды получилось выделить из эмульсии с помощью разработанного композиционного деэмульгатора.

ABSTRACT

The article presents the results of the study of the corresponding images of oil, where there are no water globules after the demulsification process. The work investigated the process of emulsion destruction using an optical microscope. The processes of destruction of the shell of water globules with their further coalescence among themselves were recorded. The water content was calculated using a microscope, and the effectiveness of a composite demulsifier was proved. The results of studies of the effect of the developed composite demulsifier MK-DEM-4 depending on the holding time of the treated oil at a temperature of 100 ℃ are presented. The developed composite chemical demulsifier has truly proved to be universal for most oils. During the research, the water content of this emulsion was determined, which is equal to 4%. Even such a small percentage of water was isolated from the emulsion using the developed composite demulsifier.

Ключевые слова: Поверхностное-активное вещество, состав, химический реагент, нефть, обезвоживание, обессоливание, эмульсия, поверхностное натяжение, деэмульгатор, плотность, водородный показатель.

Keywords: Surface-active substance, composition, chemical reagent, oil, dehydration, desalination, emulsion, surface tension, demulsifier, density, hydrogen index.

Введение. В мире нефтяная промышленность является одной из важнейших отраслей экономики стран. Развитие нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности напрямую связано с совершенствованием технологии нефтепереработки, разработкой и внедрением прогрессивных процессов, обеспечивающих улучшение технико-экономических показателей и качества нефтепродуктов [1, 2, 3].

Немаловажное значение в решении поставленных перед нефтеперерабатывающей промышленностью задач имеет подготовка нефти к переработке, заключающаяся в очистке нефти от вредных примесей. Поэтому важное значения имеет разработка технологии производства эффективных химических реагентов для обезвоживания и обессоливания нефтеэмульсий, а также создание и усовершенствование энергосберегающей и экологически безопасной технологии переработки сырой нефти [4-5].

В связи с этим для разрушения водонефтяных эмульсий разработан новый состав композиционного химического деэмульгатора марки «МК-ДЭМ-4», которые представляет собой раствор композиций на основе многоатомных спиртов, неорганических ингредиентов и отходов органических растворителей.

Результаты исследования и их обсуждение. Первым этапом методики исследования было микроскопическое исследование нефтяной эмульсии месторождении Совлигор, Киянли, Чордарбоза и Ширкент с помощью оптического микроскопа Nicolette Continuum (рис. 1-5).

Рисунок 1. Оптический микроскоп Nicolette Continuum

Результаты и их обсуждения. В этом работе приведены соответствующие снимки нефти, где отсутствует глобулы воды после процесса деэмульсации.

Испытания проводились при обезвоживании и обессоливании нефтеэмульсии месторождения «Совлигар» физико-механические свойства, которых приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Показатели нефти с месторождения Совлигар

Исследования проводились по нижеследующим методикам:

В ёмкость объёмом 1000 мл наливали нефтеэмульсию привезенную с месторождения «Совлигар». Содержимое ёмкости перемешивали, встряхивая в течение 10 минут. Приготовленную эмульсию разливали в разделительные колбы по 90 мл (всего 4 колбы). Приготовили 1%, 2%, 3% растворы деэмульгатора «МК-ДЭМ-4», а также 3% используемые в практике деэмульгатора дипроксамина 157 [9]. Последовательно, начиная с первой пробирки, вводили расчетное количество деэмульгатора марки «МК-ДЭМ-4» 0,1% (10 мл из 100%) и перемешивали эмульсию в течение 1 минуты. Во второй и третьей пробирки вводили расчетное количество деэмульгатора марки «МК-ДЭМ-4» 0,2% (10 мл из 2%) и 0,3% (10 мл из 3%). В четвертую пробирку также ввели используемый на практике 0,3% дипроксамин 157 (10 мл из 3%) для сравнения с данными полученными при использовании разработанного деэмульгатора. Приготовленные растворы поместили в водяную баню при 90-100 ⁰С. Затем каждую 30 минут в течение 2 часов измеряли разделивщуюся воду от нефтеэмульсии [5, 10].

В таблице 2 приведены результаты исследований влияния, разработанного композиционного деэмульгатора «МК-ДЭМ-4» в зависимости от времени выдержки обработанной нефти при температуре 100⁰С.

Таблица 2.

Количество выделившейся воды (мл) из нефтеэмульсии при её разрушении под воздействием разработанного «МК-ДЭМ-4» деэмульгатора и дипроксамина 157 за определенное время при 100 ⁰ С

После испытания определили количество остатка воды в составе нефти после воздействия, разработанного «МК-ДЭМ-4» и дипроксамина 157, результаты которых приведены в таблице 3. Определение содержания остаточной воды в нефти проводили в соответствии с ГОСТ 2477 методом Дина-Старка [6].

Таблица 3.

Количество остатка воды в составе нефти после воздействия, разработанного «МК-ДЭМ-4» и дипроксамина

Как видно из таблицы 2 и 3 результаты характеристики разработанного композиционного деэмульгатора «МК-ДЭМ-4» аналогично с результатами испытание с дипроксамином 157 почти одинаково.

Для определения размеров глобул воды с пересчетом на определение обводненности в эмульсии отбирался шлиф, который наблюдался под десятикратным и двадцатикратным увеличением микроскопа. Снимки шлифа эмульсии при разных увеличениях микроскопа приведены на рисунке 6.

Первым был сделан снимок на рис. 6 – (б), на котором еще видны глобулы воды, в которых начинают образовываться кристаллы соли, за счет высокой минерализованности нефтяной эмульсии месторождения Совлигор.

После добавления деэмульгатора, сразу брался шлиф для исследования процесса разделения водонефтяной эмульсии под микроскопом. Было зафиксировано насколько толщина стенок глобул воды уменьшилась, и как скоалисцировались глобул воды после разрушения поверхностной оболочки.

Следом был сделан снимок на рис. 6 – (а) после настройки фокуса микроскопа. За этот промежуток времени кристаллы соли успели достаточно укрупниться, за счет чего было сложно разглядеть глобулы воды. Для расчетов был выбран снимок (б). Для определения диаметра глобул воды с дальнейшим перерасчетом обводненности использовалась программа ToupView рис. 7.

Средний размер глобул воды оказался равным 1,93 мкм, что характерно для тяжелых нефтей, эмульсии которых достаточно сложно разрушить. При подсчете обводненности выяснилось, что рассматриваемая нефтяная эмульсия имеет обводненность примерно 4%.

Рисунок 7. Программа ToupView для определения диаметра глобул воды с дальнейшим перерасчетом обводненности

Следующим этапом было разрушение данной эмульсии с выделением из нее максимального количества воды. Для этого мы использовали композиционный химический деэмульгатор собственного производства “МК-ДЭМ-4”, раннее испытанный на месторождении «Совлигор», где он зарекомендовал себя высокоэффективным реагентом для деэмульсации. Снимок шлифа после добавления деэмульгатора приведен ниже (рис. 8).

Рисунок 8. Снимок шлифа после добавления композиционного химического деэмульгатора «МК-ДЭМ-4»

На рис. 8 видно, что деэмульгатор активно растворил соли в составе нефтяной эмульсии благодаря воде в составе композиционного химического деэмульгатора. После добавления деэмульгатора эмульсия тщательно размешивалась для распределения реагента по всему объему.

Для точного титрования деэмульгатора использовался дозатор пипеточный марки ДПОФ-1-200 мкл Лайт, приведенный на рисунке 9.

Рисунок 9. Прибор для точного титрования дозатор пипеточный марки ДПОФ-1-200 мкл Лайт

Результат эффективности композиционного химического деэмульгатора приведен на рис. 10.

Рисунок 10. Снимок шлифа нефти после разрушения водонефтяной эмульсии разработанным композиционным деэмульгатором «МК-ДЭМ-4»

По снимку можно сделать вывод о том, что композиционный деэмульгатор «МК-ДЭМ-4» отлично справился с работой деэмульсации. Под микроскопом сложно было найти глобулы воды, это в свою очередь говорит о том, что в нефти совершенно не осталось воды, либо ее содержание ничтожно мало.

Микроскопический анализ показал, что дисперсная фаза эмульсий может находиться в следующих состояниях: диспергированном, коагулированном, коалесцированном и пленочном (седиментированном). Это объясняется агрегацией частиц дисперсной фазы нефти в ходе её эксплуатации. Интенсивность этого процесса зависит от внутренних (избыточная поверхностная энергия) и внешних (температура, примеси и т. д.) факторов. Каждое состояние дисперсной фазы соответствует определенному положению на кривые распределения массовой концентрации частиц по размерам. Изменение массовой концентрации с частиц размера дисперсной фазы характеризует изменение физико-химических свойств нефти, определяющих её технологическую эффективность и срок эксплуатации [7-8].

Следовательно, можно сделать вывод, что разработанный деэмульгатор по истине оказался универсальным для большинства нефтей. В ходе исследований была определена обводненность данной эмульсии, которая равно 4%. Даже такой небольшой процент воды получилось выделить из эмульсии с помощью разработанного композиционного деэмульгатора. В этой работе исследовался сам процесс разрушения эмульсии с использованием оптического микроскопа. Были сделаны снимки, а также видеозаписи процесса деэмульсации. Были зафиксированы процессы разрушения оболочки глобул воды с дальнейшей коалесценцией их между собой. С использованием микроскопа была рассчитана обводненность, а также доказана эффективность композиционного деэмульгатора.

Таким образом, можно сделать вывод «МК-ДЭМ-4» на основе местного сырья и отходов производств успешно может заменить импортные деэмульгаторы.

Список литературы:

1. Назарбеков М.К. Переработка технологии нефти и газа. Учеб. пособия. Ташкент -2016. -100 с.
2. Левченко Д.Н и др. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. – М.:Химия, 1967. – 200 с.
3. Климова Л. З. Получение, исследование свойств и применение новых деэмульгаторов водонефтяных эмульсий. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. – М., 2002 г. -231 с.
4. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978. -С. 165.
5. Негматов С.С., Негматова К.С., Рахимов Ю.К., Раупова Д.Н., Анварова М.Т., Рахимов Х.Ю. Исследование физико-химических свойств разработанного композиционного деэмульгатора из местного сырья // «Махаллий хом ашёлар ва иккиламчи ресурслар асосидаги инновацион технологиялар» Республика илмий-техник анжумани, -Урганч, 2-жилд. 19-20 апрель, 2021 г. - С. 212-213.
6. ГОСТ 2477. Методы определение содержание воды.
7. Пащенко А.П. Анализ воздействия деэмульгатора водонефтяных эмульсий методом оптической микроскопии. Геология в развивающемся мире: Сборник научных трудов по материалам 8 Научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, Пермь, 23-26 апр., 2015. Т. 1. - Пермь, 2015. - С. 479-483.
8. Башкирцева Н.Ю. Композиции на основе неионогенных ПАВ для комплексного решения задач повышения нефтеотдачи, подготовки и транспортирования высоковязких нефтей. Диссертация доктора технических наук: 02.00.13 / Башкирцева Наталья Юрьевна. - г. Казань. КГТУ, 2009. -360 c.
9. Источник: Дипроксамин 157. Компания ООО «Катион» (Казань). https://bizorg.su/ diproksamin-157.
10. Негматов С.С., Негматова К.С., Рахимов Ю.К., Раупова Д.Н., Анварова М.Т. Исследование разработанного композиционного деэмульгатора для обезвоживания и обессоливания нефти. Ферганский политехнический институт международная научно-техническая конференция «Совершенствование и внедрение инновационных идей в области химии и химической технологии» Фергана. 23-24 октября 2020 года. -С. 235-236.