Нефтяная эмульсия
Нефтяная эмульсия – это однородная смесь двух или более несмешивающихся жидкостей, в которых иногда содержатся твердые частицы. В простейшей форме одна жидкость, например, вода, может быть тонко распылена на мелкие капли и рассеяна в другой несмешиваемой с ней жидкости, такой как нефть. Мелкие частицы воды называются дисперсной фазой, а нефть – дисперсионной средой.
Изредка нефть может быть дисперсной фазой в дисперсионной среде воды. Такую эмульсию называют обратной эмульсией, так как она относится к типу эмульсий, противоположному по свойствам к тем, что обычно находят на нефтяных месторождениях. Промысловые нефтяные эмульсии стабилизируются за счет твердых частиц, которые располагаются на границе раздела между каплями дисперсной фазы и дисперсионной среды. Роль твердых частиц могут играть глинистые минералы, кварц, сульфиды и пр.
Электростатическое поле. Коагуляция и Эмульгаторы.
Молекула воды состоит из центрального атома кислорода с отрицательной валентностью и двух атомов водорода с положительной валентностью. Обычно расположение молекул воды в жидкой фазе беспорядочное. Традиционное электростатическое поле представляет собой поле переменного тока. Электроды подвешиваются в нефтяной фазе электродегидратора при помощи изоляционных подвесок. Питание трансформаторов обеспечивается переключателями высокого напряжения 12/16/20/23/25 кВ.
Электростатическое поле, приводит молекулы воды в движение, за счет которого эти молекулы сталкиваются с другими молекулами воды, в результате чего они слипаются, и происходит увеличение размера частиц. С ростом размера водной молекулы она оседает в (соответствии с законом Стокса).
Если мелкие капли воды постоянно сливаются, образуя при этом более крупные капли, в конце концов произойдет разделение эмульсии. Однако, такое “саморазделение” редко происходит, и существует сила сопротивления, которую нужно преодолеть, чтобы началось слияние (коагуляция) капель.
Такое явление сопротивления является следствием присутствия третьей фазы, которую называют эмульгатором. Эмульгаторы – асфальтены, смолы, асфальтогеновые кислоты, соли нафтеновых кислот, органические примеси и др.
Добыча нефти. Содержание солей в сырой нефти. Деэмульгаторы.
При добыче нефти возникает пластовая вода которая, образует с нефтью эмульсию. Их формированию способствуют присутствующие в нефти природные эмульгаторы и диспергированные механические примеси (частицы глины, песка, известняка, металлов). Пластовая вода, минерализована хлоридами Na, Mg и Са, а также сульфатами и гидрокарбонатами и содержит механические примеси. Сырая нефть содержит в том числе органические легколетучие(CH4) и неорганические (CO2, H2S) газовые компоненты. Наличие в нефти указанных веществ и механических примесей оказывает вредное влияние на работу оборудования нефтеперерабатывающих заводов. При большом содержании воды повышается давление в оборудовании для перегонки нефти, существенно снижается их производительность, увеличивается энергоемкость. Отложение солей в трубах печей и теплообменников уменьшает коэффициент теплопередачи.
Обезвоживание нефти проводят путем разрушения (расслоения) водно-нефтяной эмульсии с применением деэмульгаторов, которые, адсорбируясь на границе раздела фаз, способствуют разрушению капель диспергированной в нефти воды.
Деэмульгаторы - это синтезированные химические соединения.
Характеристики деэмульгаторов:
способны не изменять свойства нефти и не реагировать с молекулами воды;
просто извлекаются из сточной воды, отделённой от нефти;
нетоксичны, инертны по отношению к оборудованию.
Типы деэмульгаторов: неэлектролитные и коллоидные.
Неэлектролитные деэмульгаторы - органические вещества (бензол, спирты, керосин), растворяющие эмульгаторы нефти и снижающие её вязкость.
Нефтерастворимые деэмульгаторы:
легко смешиваются с нефтью, в меньшей степени вымываются водой
являются легкоподвижными жидкостями с низкой температурой застывания
могут применяться без растворителя, удобны для транспортирования и дозировки.
Однако даже при глубоком обезвоживании нефти до содержания пластовой воды 0,1-0,3% из-за ее высокой минерализации остаточное содержание хлоридов довольно велико: 100-300 мг/л (в пересчете на NaCl). Поэтому одного только обезвоживания для подготовки к переработке нефти большинства месторождений недостаточно. Оставшиеся в нефти соли и воду удаляют с помощью процесса обессоливания. Последнее заключается в смешении нефти со свежей пресной водой, разрушении образовавшейся эмульсии и последующее отделении от нефти промывной воды с перешедшими в нее солями и механическими примесями.