Деэмульгирование под действием электрического поля.

Таблица 1.2 – Длительность оседания капель под действием сил тяжести

Под действием электрического поля капли воды поляризуются, вытягиваются вдоль силовых линий поля и начинают направленно двигаться.

Радиус капли воды, мкм	Время оседания капли при естественном отстое	Время оседания капли в электрическом поле
1	38 суток	2 часа
10	10 часов	45 минут
20	2.5 часа	15 минут

Эмульсия – масса мельчайших частиц воды, диспергированных в нефти.

Рисунок 1.1 – Глобулы воды в электрическом поле

Если электрическое поле будет переменным, то направление движения капель будет постоянно изменяться, капли будут испытывать деформацию – т.к. постоянно будут изменяться полярность, направление движения и форма капель. Под действием сил электрического поля происходит сближение капель на такое расстояние, когда начинают действовать межмолекулярные силы притяжения, достигающие при малых расстояниях между каплями значительной величины.

Зависимость силы притяжения между диполями от их размера и расстояния между ними описываются уравнением:

F=6E²r⁶ / l⁴

где  - диэлектрическая проницаемость среды;

Е – напряженность электрического поля, В/см;

r – радиус капли, м;

l – расстояние между центрами капель, м.

Под действием сил притяжения защитные адсорбционные оболочки капель воды сдавливаются и разрушаются, частицы сливаются (коалесцируют), укрупняются и оседают под действием сил тяжести (рис.1.3).

Электрическое поле можно использовать, когда требуется разделить две фазы, одна из которых – дисперсионная среда – не проводит электрический ток, а другая – дисперсная фаза – электропроводная, т.е оно применимо только к эмульсиям типа «вода в нефти». Электрическое поле позволяет преодолеть сопротивление коалесценции, обусловленное бронирующими оболочками на каплях воды, и мелкодиспергированные капли быстро укрупляются до размеров 150-200мкм и оседают под действием силы тяжести.

Для эффективного обезвоживания, обессоливания нефти пропускают через электродегидраторы.

Существуют различные конструкции электродегидраторов, различающиеся по форме, габаритам и внутреннему устройству.

Электродегидратор (ЭДГ) применяют для глубокого обессоливания средних и тяжелых нефтей. Устанавливают его после блочных печей нагрева или других нагревателей и после отстойников.

В горизонтальных цилиндрических ЭДГ электроды (1, 2 на рис.1.4) подвешены горизонтально друг над другом, имеют форму прямоугольных занимающих все сечение рам. Расстояние между электродами – 25-40 см, питаются они от двух трансформаторов мощностью по 50 кВт.

1 – верхний электрод, 2 – нижний электрод

Рисунок 1.2 – Горизонтальный электродегидратор

Подача сырья в ЭДГ осуществляется снизу – через раздаточный коллектор с ответвлениями, обеспечивающий равномерное поступление эмульсии по всему горизонтальному сечению аппарата под водяную подушку.

В ЭДГ эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой зоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уровень которой поддерживается автоматически на 20-30 см выше раздаточного коллектора. В этой зоне эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды. Обезвоженная эмульсия, двигаясь в вертикальном направлении с небольшой скоростью, последовательно подвергается обработке сначала в зоне слабой напряженности электрического поля (вторая зона), между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом, а затем в зоне сильной напряженности, между обоими электродами.

Для разрушения эмульсии и обессоливания нефтей, содержащих парафин, применяются ЭДГ, имеющие три электрода. В этих аппаратах эмульсию вводят через распределительные головки, помещенные между нижним и средним электродами.

Таблица 1.3 - Технические характеристики ЭДГ

Параметр	Значение
Рабочее давление, МПа	1
Температура эмульсии, оС	110
Диаметр аппарата, м	3,4
Длина аппарата, м	16,4
Объем аппарата, м3	160 - 200
Напряжение на электродах, в	11500 – 16500
Производительность по товарной нефти, т/сут	От 2000-5000 до 8000-11500

Применение двухступенчатой схемы блока ЭЛОУ обеспечивает

высокую степень обессоливания и обезвоживания.

Атмосферная перегонка

Для разделения нефти на фракции (смесь углеводородов с температурой кипения в определенном интервале) применяется процесс ректификации. Он осуществляется за счет многократного контактирования восходящих паров и стекающего вниз конденсата в аппаратах колонного типа, оборудованных контактными устройствами ‑ тарелками.

При ректификации пары продукта, поднимаясь на вышележащую тарелку (где температура ниже), частично конденсируются, а жидкость на

этой тарелке частично испаряется. При этом конденсируются высококипящие (ВК) компоненты, а испаряются из жидкости низкокипящие (НК) компоненты. Этот процесс испарения и конденсации повторяется на каждой тарелке. Чем выше по колонне поднимаются пары продукта, тем более высокая концентрация в них НК компонента, чем ниже по колонне стекает жидкость, тем более высокая концентрация в ней ВК компонента.

Для ведения ректификации необходимы следующие условия:

1. В любом сечении колонны должны быть восходящий поток паров и нисходящий поток жидкости, контактирующие между собой на тарелках.

Восходящий поток паров создается путем частичного испарения жидкости в низу колонны (за счет нагревания в печи, рибойлере или подачи пара).

Нисходящий поток жидкости создается за счет конденсации паров вверху колонны и подачи орошения.

2. На двух смежных тарелках должны быть разные температуры, как жидкости, так и паровой фазы.

3. Чтобы пары, поднимающиеся на данную тарелку, имели (при постоянном давлении) более высокую температуру, чем жидкость, стекающая с этой тарелки. То есть, чтобы жидкость на данной тарелке содержала больше НК компонента, чем на соседней нижележащей тарелке.

Ректификационная колонна для разделения смеси на два компонента называется простой колонной. Часть колонны, где происходит концентрация НК компонента до необходимой степени чистоты, расположена выше ввода сырья и называется концентрационной.

Нижняя часть колонны, где происходит отпарка ВК компонента от легких фракций до необходимой степени чистоты, называется отгонной.

Для ректификации нефти применяются и сложные колонны, в которых кроме нижнего и верхнего продукта (бензин, мазут) получают промежуточные фракции: керосин, дизельное топливо, газойль.

Промежуточные фракции выводятся с соответствующих тарелок, расположенных по высоте колонны. То есть сложная колонна как бы разделена на несколько простых колонн по составу выводимых фракций.

Отпарные секции (так называемые стриппинг‑секции) для боковых фракций выполнены отдельно.

Процесс ректификации может производиться при атмосферном давлении, повышенном давлении, под вакуумом, с подачей пара и без подачи пара.

Подача водяного пара образует смесь с разгоняемыми нефтепродуктами, которая кипит при более низкой температуре, чем без водяного пара. Это позволяет проводить ректификацию при более низкой температуре.