Параметрические зависимости процесса обезвоживания

Процесс обезвоживания нефти можно условно разделить на два этапа:

1. Первый — укрупнение капель, т. е. сближение и флокуляция капель, разрушение бронирующей оболочки на каплях воды и их коагуляция до размеров, достаточных для их дальнейшего слияния.

2. Второй — осаждение укрупненных капель.

Скорость оседания взвешенных частиц может быть определена по формуле Стокса:

(1)

Формула Стокса не учитывает влияние стенок отстойника, а также вязкости осаждаемых частиц и характеризует осаждение или всплытие капель в неподвижной бесконечной среде.

Адамар и Бонд предложили поправку, учитывающую влияние вязкости жидкости внутренней фазы:

(2)

(3)

Приведенные формулы применимы для движущейся капли с Re ≤ 2. Скорость осаждения при режимах 2 <Re< 500 можно определять по формуле:

(4)

при Re> 500:

(5)

Из приведенных формул очевидно, что скорость осаждения капель возрастает:

· с увеличением диаметра частиц;

· со снижением вязкости жидкостей, составляющих эмульсию;

· с увеличением вязкости и плотности воды и нефти;

· с увеличением диаметра частиц;

· с увеличением ускорения движения частиц, которое в поле естественного тяготения равно ускорению свободного падения.

 

Методы обезвоживания нефти

Чаще всего не скорость осаждения капель воды играет решающее значение при обезвоживании нефти, а время разрушения защитных оболочек и слияния капель в крупные, способные преодолеть вязкость внешней среды и осаждаться с образованием слоя свободной воды.

Выявление указанных факторов и характера их влияния позволяет наметить технические приемы повышения эффективности разделения эмульсий. Принципиальными основами этих приемов являются:

· Повышение температуры обрабатываемых эмульсий, которое снижает вязкость жидкостей, составляющих эмульсию, и уменьшает поверхностное натяжение на границе раздела фаз (на этом принципе основаны термические методы обезвоживания нефти);

· Увеличение размеров частиц выделяемой диспергированной жидкости за счет различных приемов деэмульсации, в частности, деэмульсации при помощи химических реагентов и электрического поля (на этом принципе основаны химические и электрические методы обезвоживания нефти);

· Увеличение скорости движения частиц дисперсной фазы путем замены естественной силы тяжести более мощной центробежной силой; плотность воды и механических примесей выше плотности нефти, и частицы под действием центробежной силы прижимаются к стенке и, коагулируя, стекают вниз; метод центрифугирования низко произвдителен, сложен, дорог и широкого применения на промыслах не нашел;

· Уменьшение высоты отстаивания без увеличения общей площадки отстойника; на этом основано применение параллельных пластин в горизонтальных отстойниках н разделительных дисков в сепараторах.

Эффективность разделения эмульсий снижается при наличии в них взвешенных частиц, плотность которых мало отличается от плотности сплошной фазы. Не поддаются очистке механическими методами стойкие стабилизированные мелкодисперсные эмульсии. Отрицательное влияние на разделение эмульсий оказывают неблагоприятные гидравлические условия отстаивания, такие, как турбулентность, конвекция потоков, перемешивание и др. Значительное повышение эффективности разделения нефтяных эмульсий достигается путем комбинированного использования гравитационного отстаивания в сочетании с термическими, химическими и электрическими методами обработки нефти в процессе ее обезвоживания.

При проектировании сооружений обезвоживания нефти для конкретных производственных условий необходимо иметь экспериментальные данные об обводненности, качественном и количественном составе примесей, ожидаемомсостоянии эмульсии. Одновременно с обезвоживанием нефти происходит и ее обессоливание, поскольку вода отделяется от нефти вместе с растворенными в ней минеральными примесями. При необходимости, для более полного обессоливания, можно дополнительно в нефть подавать пресную воду, которая растворяет кристаллы минеральных солей, и при последующем отделении минерализованной воды происходит углубленное обессоливание нефти.

Выделяют следующие основные методы обезвоживания нефти:

§ механическое обезвоживание нефти;

§ термическое обезвоживание нефти;

§ химическое обезвоживание нефти;

§ фильтрация;

§ теплохимическое деэмульгирование;

§ электрическое обезвоживание.