Подготовка нефти к переработке

Подготовка нефти к переработке заключается в удалении из сырой нефти, добытой на промыслах, растворенных газов, минеральных солей, воды и механических примесей – песка и

глины. Удаление примесей производится на промыслах и на нефтеперерабатывающих заводах.

Отделение газов осуществляется в аппаратах, называемых трапами, в которых снижается давление и скорость движения нефти, при этом из нее десорбируются попутные газы. Наряду с попутными газами в ряде случаев удаляются смеси легчайших углеводородов, называемых газовым бензином. Газовый бензин отделяется от попутных газов абсорбцией его соляровым маслом или адсорбцией активированным углем.

Минеральные соли удаляются при обессоливании, которое заключается в том, что нефть для

растворения солей промывается теплой водой. Образующиеся при промывке эмульсии отделяются от нефти при обезвоживании.

Обезвоживание может производиться длительным отстаиванием нефти, причем наряду с водой отделяются механические примеси. Чистая нефть, не содержащая неуглеводородных примесей, осо­бенно солей металлов, и пресная вода взаимно нерастворимы, и при отстаивании эта смесь легко расслаивается. Однако при наличии в нефти таковых примесей система нефть-вода образует труднораз­делимую нефтяную эмульсию.

Эмульсии представляют собой дисперсные системы из двух вза­имно мало- или нерастворимых жидкостей, в которых одна диспер­гирована в другой в виде мельчайших капель (глобул). Жидкость, в которой распределены глобулы, является дисперсионной средой, а диспергированная жидкость - дисперсной фазой.

Различают два типа нефтяных эмульсий: нефть в воде (Н/В) - гид­рофильная и вода в нефти (В/Н) - гидрофобная. В первом случае не­фтяные капли образуют дисперсную фазу внутри водной среды, во втором - капли воды образуют дисперсную фазу в нефтяной среде.

Образование эмульсий связано с поверхностными явлениями на границе раздела фаз дисперсной системы, прежде всего поверхност­ным натяжением - силой, с которой жидкость сопротивляется уве­личению своей поверхности. Известно, что поверхностно-активные вещества (ПАВ) обладают способностью понижать поверхностное натяжение. Это свойство обусловливается тем, что добавленное ПАВ избирательно растворяется в одной из фаз дисперсной системы, кон­центрируется и образует адсорбционный слой - пленку ПАВ на гра­нице раздела фаз. Снижение поверхностного натяжения способствует увеличению дисперсности дисперсной фазы, а образование адсорб­ционного слоя - своеобразного панциря на поверхности глобул -препятствует их коалесценции при отстаивании.

Вещества, способствующие образованию и стабилизации эмуль­сий, называются эмульгаторами; вещества, разрушающие поверхно­стную адсорбционную пленку стойких эмульсий - деэмульгаторами.

Эмульгаторами обычно являются полярные вещества нефти, та­кие, как смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидри­ды, соли нафтеновых кислот, а также различные органические при­меси. Установлено, что в образовании стойких эмульсий принимают участие также различные твердые углеводороды - парафины и цере­зины нефтей. Тип образующейся эмульсии в значительной степени зависит от свойств эмульгатора: эмульгаторы, обладающие гидрофоб­ными свойствами, образуют эмульсию типа В/Н, то есть гидрофоб­ную, а эмульгаторы гидрофильные - гидрофильную эмульсию типа Н/В. Следовательно, эмульгаторы способствуют образованию эмуль­сии того же типа, что и тип эмульгатора. В промысловой практике чаще всего образуется гидрофобная эмульсия, так как эмульгаторами в этом случае являются растворимые в нефти смолисто-асфальтено-вые вещества, соли органических кислот, а также тонкоизмельчен-ные частицы глины, окислов металлов и др. Эти вещества, адсорбиру-ясь на поверхности раздела нефть-вода, попадают в поверхностный слой со стороны нефти и создают прочную оболочку вокруг частиц воды. Наоборот, хорошо растворимые в воде и хуже в углеводородах гидрофильные эмульгаторы типа щелочных металлов нефтяных кис­лот (продукт реакции при щелочной очистке) адсорбируются в повер­хностном слое со стороны водной фазы, обволакивают капельки не­фти и таким образом способствуют образованию гидрофильной не­фтяной эмульсии. При наличии эмульгаторов обоих типов возможно обращение эмульсий, то есть переход из одного типа в другой. Этим явлением пользуются иногда при разрушении эмульсий.

Разрушение нефтяных эмульсий применением деэмульгато ров. представляющих собой синтетические ПАВ, обладающих по срав­нению с содержащимися в нефтях природными эмульгаторами бо­лее высокой поверхностной активностью, может быть результатом:

1) адсорбционного вытеснения с поверхности глобул воды эмуль-
гатора, стабилизирующего эмульсию;

2)образования нестабильных эмульсий противоположного типа;

3)химического растворения адсорбционной пленки.

В результате на поверхности глобул воды образуется гидро­фильный адсорбционный слой со слабой структурно-механической прочностью, то есть происходит дестабилизация водонефтяной эмульсии. Образовавшиеся из стойких нестойкие эмульсии затем легко коалесцируют в крупные глобулы воды и осаждаются из дис­персионной среды (нефти). Именно стадия дестабилизации являет­ся лимитирующей суммарный процесс обезвоживания и обессоли-вания нефти. Она состоит, в свою очередь, из двух этапов: а) достав­ки деэмульгатора на поверхность эмульсии, то есть транспортной стадии, являющейся диффузионным процессом; б) разрушения бро­нирующей оболочки, образованной эмульгатором нефти, или кинетической стадии.

На установках обезвоживания и обессоливания нефти широко применяются водорастворимые, водонефтерастворимые и нефтера-створимые деэмульгаторы.

К современным деэмульгаторам предъявляются следующие ос­новные требования:

-- они должны обладать максимально высокой деэмульгирующей активностью, быть биологически легко разлагаемы (если водораство­римые), нетоксичными, дешевыми, доступными;

- не должны обладать бактерицидной активностью (от которой зависит эффективность биологической очистки сточных вод) и кор­родировать металлы.

Этим требованиям более полно удовлетворяют и потому нашли преобладающее применение неионогенные деэмульгаторы. Они почти полностью вытеснили ранее широко применявшиеся ионоактивные (в основном анионоактивные) деэмульгаторы, такие, как отечествен­ные НЧК. Их расход на установках обессоливания нефти составлял де­сятки кг/т. К тому же они биологически не разлагаются, и применение их приводило к значительным загрязнениям водоемов. Неионогенные ПАВ в водных растворах не распадаются на ионы. Их получают присо­единением окиси алкилена (этилена или пропилена) к органическим соединениям с подвижным атомом водорода, то есть содержащим раз­личные функциональные группы, такие как карбоксильная, гидроксиль-ная, аминная, амидная и др. В качестве таковых соединений наиболь­шее применение нашли органические кислоты, спирты, фенолы, слож­ные эфиры, амины и амиды кислот.

Оксиэтилированные жирные кислоты ОЖК. Для синтеза ОЖК используется кубовый остаток синтетических жирных кислот (СЖК) с числом углеродных атомов более 20 или 25. Оксиэтилированные алкилфенолы (ОП- 10). Представляют со­бой продукты оксиэтилирования моно- и диалкилфенолов:

где R - алкильный остаток, содержащий 9- 10 атомов углерода, п=10-12.

По сравнению с ОЖК деэмульгатор ОП-10 менее универсален и применяется для деэмульгирования ограниченного числа нефтей.

Промышленный процесс обезвоживания и обессоливания неф­тей осуществляется на установках ЭЛОУ, который основан на при­менении методов не только химической, но и электрической, тепло­вой и механической обработок нефтяных эмульсий, направленных на разрушение сольватной оболочки и снижение структурно- меха­нической прочности эмульсий, создание более благоприятных усло­вий для коалесценции и укрупнения капель и ускорения процессов осаждения крупных глобул воды.