Обезвоживание и обессоливание нефти

При добыче нефти ее всегда сопровождает пластовая вода, в которой растворены различные соли, хлориды, сульфаты, карбонаты, натрий, кальций, магний. Содержание этих солей может достигать 30 %. Наличие воды и солей очень вредно сказывается на работе НПЗ. При повышенном содержании воды увеличивается давление в установках перегонки нефти, возрастает расход тепла, и снижается производительность оборудования. Еще больший вред оказывают хлориды кальция и магния. При высоких температурах в присутствии воды эти соли гидролизируются с образованием летучего хлористого водорода (HCl) по схеме:

CaCl₂ + 2H₂O ↔ Ca(OH)₂ + 2 HCl

MgCl₂ + 2H₂O ↔ Mg(OH)₂ + 2 HCl.

Хлористый водород при дальнейшем охлаждении растворяется в воде с образованием соляной кислоты, которая вызывает сильную коррозию. Поэтому воду и соли начинают удалять из нефти сначала на нефтепромыслах, а завершают на НПЗ.

Существует два типа процессов удаления воды и солей: обезвоживание и обессоливание. В их основе лежат процессы разрушения водонефтяных эмульсий.

При обезвоживании разрушаются только природные эмульсии, которые образуются при интенсивном перемешивании нефти с буровой водой. При обессоливании предварительно обезвоженную нефть дополнительно смешивают с пресной водой, создавая тем самым исскуственную эмульсию, которую затем разрушают.

Нефтяные эмульсии представляют собой эмульсию типа «вода в нефти», которая практически не разрушается в естественных условиях (длительное отстаивание достигает один год и более). По внешнему виду они представляют густые мазеобразные смеси, вязкость которых значительно выше вязкости самой нефти.

Существуют следующие способы разрушения нефтяных эмульсий:

1. Механические – фильтрование, применение ультразвука и др.

2. Термические – подогрев и отстаивание нефти от воды, промывка нефти горячей

водой и др.

3. Электрические – обработка сырой нефти в электрическом поле переменного или

постоянного напряжения.

4. Химические – обработка сырой нефти специальными ПАВ (деэмульсаторами).

На практике эти методы часто комбинируют друг с другом. Перемешивание и воздействие э/поля создаёт благоприятные условия для увеличения вероятности столкновения мельчайших частиц воды. Отрицательно заряженные частицы воды начинают передвигаться внутри капли, которая при этом приобретает грушевидную форму, обращённую острым концом к положительно заряженному электроду. При смене полярности происходит изменение конфигурации капли. Отдельные капли стремятся перемещаться к катоду, сталкиваются друг с другом, укрупняются и осаждаются.

Для повышения эффективности укрупнения (коалесценции)в сырую нефть добавляютдеэмульсаторы. Принцип действия деэмульсаторов (ПАВ) заключается в ослаблении структурно-механической прочности слоёв, обволакивающих капли воды. Наилучшими деэмульсаторами являются неионогенные ПАВы (ОЖК, ОП-10 и др.).

За счет обезвоживания на нефтепромыслах содержание воды в нефти снижается до 0,5 – 1 %. Одновременно с этим удаляется и основное количество растворенных солей. Однако на НПЗ производится дополнительное более глубокое обезвоживание и обессоливание путем сочетания термохимического отстаивания с обработкой в электрическом поле переменного напряжения. Эти установки называются электрообессоливающими (ЭЛОУ).