Нефтяные эмульсии. Свойства и способы разделения эмульсий. Обезвоживание и обессоливание нефтей

Нефтяные эмульсии. Свойства и  способы     разделения эмульсий.    Обезвоживание  и обессоливание нефтей.

 

 

  Кафедра «Химическая инженерия»

Дисциплина: «Технология переработки нефти и газа»

 

Содержание

 

1. НЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ И ИХ СВОЙСТВА

        1.1  Типы

        1.2 Физико-химические свойства

 

2. ЭМУЛЬГАТОРЫ

 

3.    МЕТОДЫ  РАЗРУШЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

         3.1 Химические методы

         3.2 Деэмульгаторы

 

4.   ОБЕЗВОЖИВАНИЯ  И ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ 
 

 

  

НЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ И ИХ СВОЙСТВА 

 

 

Эмульсией называется дисперсная система, состоящая из 2-х (или нескольких) жидких фаз, т.е. одна жидкость содержится в другой во взвешенном состоянии в виде огромного количества микроскопических капель .

 

При движении нефти по скважинам, она  интенсивно перемешивается с водой  и образует нефтяные эмульсии.

 

Движение эмульсии в капиллярной структуре микромодели (сверху, движение сверху вниз) и отдельном  капилляре (снизу). Цифрами обозначены:

          1 – эмульсия, 2 – вода, 3 – нефть.

Типы  нефтяных эмульсии

 

 

• 1. Первый тип – прямые эмульсии, когда капли нефти, являются дисперсной фазой и распределены в воде – дисперсионной среде. Такие эмульсии называются «нефть в воде» (Н/В). Такая эмульсия гидрофильна: в воде она равномерно распределяется, а в бензине тонет.
• 2. Второй тип – обратные эмульсии, когда капельки воды – дисперсная фаза – размещены в нефти, являющейся дисперсионной средой. Такие эмульсии называются «вода в нефти» (В/Н). Такая эмульсия гидрофобна: в воде она всплывает, а в бензине или в других растворителях равномерно распределяется.
• 3. Множественная эмульсия – это такая система, когда в сравнительно крупных каплях воды могут находиться мелкие глобулы нефти, или в крупных каплях нефти находятся мелкие глобулы воды. Дисперсная фаза сама является эмульсией, и может быть как прямого, так и обратного типа. Такие эмульсии обычно имеют повышенное содержание механических примесей. 

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 

 

Дисперсность:

Это степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде.

Мерой дисперсности является удельная межфазная  поверхность:

 

 -   отношение суммарной поверхности капелек к общему их объему (при диспергировании – поверхность S увеличивается, а объем системы V не изменяется).

 

 

 

Таким образом дисперсность – это величина обратная диаметру капли :

D~1/d, где d – диаметр капли.

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 

 

Вязкость:

Знание  вязкости необходимо при проектировании промысловых трубопроводов, по которым нефть со скважин перекачивается на установку ее подготовки, а также при выборе отстойной аппаратуры и режима ее работы.

 

                                                          Для оценки вязкости используются эмпирические уравнения. А.Эйнштейн предложил

следующую формулу:

  

 

где В – объемная доля воды в эмульсии

 

  Эта формула справедлива при низких         концентрациях диспергированного вещества (воды).

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 

 

Плотность:

  

 

 

где rЭ, rН, rВ – соответственно плотности эмульсии, нефти и воды;

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 

 

Устойчивость:

 

Способность в течение определенного времени не разделяться на нефть и воду.

 

Высокодисперсные системы кинетически устойчивы (для них характерно установление седиментационно-диффузионного равновесия), а грубодисперсные системы разрушаются (разделяются на нефть и воду) вследствие оседания (или всплытия) частиц дисперсной фазы.

  

 

Эмульгаторы

 

Вещества, стабилизирующие  эмульсии, называются  эмульгаторами.

Они содержатся в нефти, это:

• 1. Асфальтены;
• 2. Смолы;
• 3. Кристаллы парафина;
• 4. Нафтеновые кислоты;
• 5. Порфирины;
• 6. Твердые минеральные частицы: глина, сульфид железа.

 

МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 

 

Условно можно выделить 4 группы методов разрушения нефтяных эмульсий:

• - механические;
• - химические;
• - электрические;
• - термические.

 

 

Каждый из методов приводит к слиянию и укрупнению капель воды, что способствует более интенсивной потере агрегативной устойчивости и расслоению эмульсии.

ХИМИЧЕСКИЕ  МЕТОДЫ  

 

• Применение реагентов-деэмульгаторов является самым эффективным методом разрушения нефтяных эмульсий.
• Для разрушения нефтяных эмульсий необходимо разрушить структурно-механический барьер на поверхности капель. Разрушить такой барьер можно введением в систему более поверхностно-активных веществ, чем природные эмульгаторы. Такие вещества называются реагентами-деэмульгаторами.
• Деэмульгаторы вводят в отстойные резервуары в нефтяные скважины, в трубопроводы, соединяющие резервуары с обезвоживающими установками. Расход реэмульгатора – 5-50 г/т нефти (в зависимости от плотности и смолистости нефти, химического строения деэмульгатора).

 

  

Деэмульгаторы

 

ДЕЭМУЛЬГАТОРЫ

Электролиты

(H2SO4: CH3COOH; NaOH; CaCl2 и др.)

Неэлектролиты

(бензол, ацетон, бензин  и др.)

Коллоиды

Ионоактивные

Неионогенные

Деэмульгаторы

 

Деэмульгаторы должны отвечать следующим требованиям:

• растворяться хотя бы в одной из фаз, образующих эмульсию;
• обладать достаточной поверхностной активностью, чтобы вытеснить с водно-нефтяной границы раздела полярные компоненты, адсорбированные из нефти (смолы, асфальтены и др.);
• образовывать на границе раздела фаз адсорбционные слои с низкими структурно-механическими свойствами.

 

 

Таким образом, процесс  разрушения нефтяной эмульсии деэмульгатором зависит от:

 

• - компонентного состава и свойств защитных оболочек природных эмульгаторов  нефтяных эмульсий;
• - типа, коллоидно-химических свойств и удельного расхода применяемого деэмульгатора;
• - температуры, интенсивности и времени перемешивания нефтяных эмульсий с реагентом и т.д.  
  

ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И  ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ 

 

Подготовка нефти к переработке путем удаления из нее воды, минер.солей и мех. примесей.

 

На нефтяных месторождениях эксплуатируются следующие установки обезвоживания и обессоливания нефти:

• термохимические установки обезвоживания нефти (ТХУ);
• электрообессоливающие установки (ЭЛОУ).

 

ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И  ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ 

ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И  ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ 

      ССЫЛКИ И ЛИТЕРАТУРА:

 

1. http://www.mining-enc.ru/n/neftyanaya-emulsiya/
2. http://www.judywhiterealestate.com/podgotovka/oils260.htm
3. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/2983.html
4. «Химия и технология нефти и газа», Г.К.Бишимбаева, А.Е.Букетова, Н.К.Надиров., Алматы,2007.

 

Благодарю за внимание!!!