close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...критериев метаболического синдрома у больных;pdf

код для вставкиСкачать
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
ISSN 2079-8490
Электронное научное издание
«Ученые заметки ТОГУ»
2013, Том 4, № 4, С. 1221 – 1226
Свидетельство
Эл № ФС 77-39676 от 05.05.2010
http://ejournal.khstu.ru/
[email protected]
УДК 665.622.43
© 2013 г. Н. А. Гречихина
(Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРВИЧНОЙ
ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ
Рассмотрен вопрос о повышении качества процесса первичной переработки
нефти на базе применения ультразвуковых волн в процессе обессоливания
и обезвоживания нефти.
Ключевые слова: нефть, электродегидратор, ультразвуковые волны
N. A. Grechihina
IMPROVING THE PROCESS OF INITIAL OIL REFINING
Considered the question of improving the quality of primary oil refining process
based on the use of ultrasonic waves in the oil desalting and dehydration.
Keywords: oil, electric dehydrators, ultrasonic waves.
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_225.pdf
1221
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
Добываемая из недр земли нефть, помимо растворенных в ней газов, содержит
некоторое количество примесей — частицы песка, глины, кристаллы солей и воду.
Содержание твердых частиц в неочищенной нефти обычно не превышает 1,5%, а
количество воды может изменяться в широких пределах. Обычно в начальный период
эксплуатации месторождения добывается безводная или малообводненная нефть, но с
увеличением продолжительности эксплуатации месторождения возрастает обводнение
нефтяного пласта и содержание воды в добываемой нефти. В некоторых старых
скважинах жидкость, получаемая из пласта, содержит 90% воды и только 10% нефти.
Для перекачки же по магистральным нефтепроводам принимают нефть, содержащую
не более 1% воды. В нефти, поступающей на переработку, должно быть не более 0,3%
воды.
Присутствие в нефти механических примесей затрудняет ее транспортирование
по трубопроводам и переработку, вызывает эрозию внутренних поверхностей труб
нефтепроводов и образование отложений в теплообменниках, печах и холодильниках,
что приводит к снижению коэффициента теплопередачи, повышает зольность остатков
от перегонки нефти (мазутов и гудронов), содействует образованию стойких эмульсий.
Растворенные в воде и находящиеся в виде кристаллов в нефти соли ведут себя
различно. Хлористый натрий почти не гидролизуется. Хлористый кальций в
соответствующих условиях может гидролизоваться в количестве до 10% с образованием
НCl. Хлористый магний гидролизуется на 90%, причем гидролиз протекает и при
низких температурах. Поэтому соли могут быть причиной коррозии нефтяной
аппаратуры. Гидролиз хлористого магния
MgCI2+H20 –> MgOHCl + HCl
может происходить под действием воды, содержащейся в нефти, а также за счет
кристаллизационной воды хлористого магния. Разъедание аппаратуры продуктами
гидролиза происходит как в зонах высокой температуры (трубы печей, испарители,
ректификационной колонны), так и в аппаратах с низкой температурой (конденсаторы
и холодильники).
При перегонке нефти в результате разложения сернистых соединений образуется
сероводород, который (особенно в сочетании с хлористым водородом) является
причиной наиболее сильной коррозии аппаратуры. Сероводород в присутствии воды или
при повышенных температурах реагирует с металлом аппаратов, образуя сернистое
железо:
Fe+H2S —> FeS + H2
Покрывающая поверхность металла защитная пленка из FeS частично
предохраняет металл от дальнейшей коррозии, но при наличии хлористого водорода
защитная пленка разрушается, так как сернистое железо вступает в реакцию:
FeS + 2HCl —> FeC12+H2S
Хлористое железо переходит в водный раствор, а освобождающийся сероводород
вновь реагирует с железом.
Таким образом, при совместном присутствии в нефтях хлоридов металлов и сероводорода во влажной среде происходит взаимно инициируемая цепная реакция разъедания металла. При отсутствии или малом содержании в нефтях хлористых солей интенсивность коррозии значительно ниже, поскольку образующаяся защитная пленка из
сульфида железа частично предохраняет металл от дальнейшей коррозии.
От основного количества воды и твердых частиц нефть освобождают путем
отстаивания в резервуарах или при подогреве. Окончательно их обезвоживают и
обессоливают на специальных установках.
На нефтеперерабатывающих заводах в связи с продолжающимся укрупнением
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_225.pdf
1222
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
комбинированием технологических установок и широким применением каталитических
процессов, требования к содержанию хлоридов металлов в нефтях, поступающих на переработку, неуклонно повышаются. При снижении содержания хлоридов до 5 мг/л из
нефти почти полностью удаляются такие металлы, как железо, кальций, магний,
натрий и соединения мышьяка, а содержание ванадия снижается более чем в 2 раза,
что исключительно важно с точки зрения качества реактивных и газотурбинных топлив, нефтяных коксов и др. нефтепродуктов. На современных отечественных нефтеперерабатывающих заводах считается вполне достаточным обессоливание нефтей до содержания хлоридов 3...5 мг/л и воды до 0,1 % мас.
Чистая нефть, не содержащая неуглеводных примесей, 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).
Промышленный процесс обезвоживания и обессоливания нефтей осуществляется
в электродегидраторах. Принцип их работы заключается в пропускании нефти через
электрическое поле, действие которого приводит молекулы воды в движение, за счет
которого эти молекулы сталкиваются с другими молекулами воды, в результате чего
они слипаются, и происходит увеличение размера частиц. С ростом размера водной молекулы она оседает, в результате чего происходит разделение эмульсии.
В связи с ежегодным увеличением объёма добычи и переработки нефтей и повышением их засолённости, перед нефтеперерабатывающими заводами встаёт задача
углубление обезвоживания эмульсий и сокращение длительности процесса[1, 2, 3, 4].
В химической технологии существует много способов для разделения эмульсий.
Одним из способов является обработка ультразвуковыми колебаниями.
Ультразвуковое воздействие широко применяется при эмульгировании и основано
на
благоприятном
воздействии
ультразвука,
способствующего
энергичному
деформированию (растягиванию) капель дисперсной фазы. При превышении
определенной критической длины происходит распадение жидких цилиндров на ряд
очень мелких капель, которые и создают стойкие эмульсии. Однако действие
ультразвука также может быть применено в обратных процессах: при разрушении
эмульсий, в частности, водонефтяных.
К достоинству применения ультразвука можно отнести следующее:
− простота оборудования;
− малое энергопотребление;
− экологическая чистота и безопасность применяемых ультразвуковых полей;
− при больших объемах обрабатываемой жидкости возможность использования
проточных установок.
В работе [5] представлены результаты по влиянию ультразвука на разделение
эмульсии на примере гептан-вода.
В работе был использован ультразвуковой генератор с емкостью (ультразвуковая
ванна) со следующими характеристиками: рабочая частота — 35 кГц; мощность
генератора – 50 Вт
Исследование действия ультразвуковой обработки в процессе разрушения
эмульсий проводилось на свежеприготовленных модельных эмульсиях «гептанвода». Для приготовления эмульсий использовалась вода дистиллированная в
объеме 50 мл и гептан – 50 мл. Модельные эмульсии готовились следующим
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_225.pdf
1223
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
образом: в ячейку вносили воду, гептан и определенное количество стабилизатора.
Затем содержимое ячейки перемешивали при помощи электромешалки в течение 5
мин.
Разрушение полученных эмульсий осуществлялось при температуре 50°С, в
качестве
деэмульгаторов
были
использованы
ЕС-2134А
и
СНПХ-4410.
Деэмульгаторы вносились в количествах 1 и 2 мл в виде 0,1% об. раствора в толуоле
на эмульсию с последующим перемешиванием в течение одной минуты. Затем
эмульсию помещали в емкость ультразвукового генератора. Обработка ультразвуком
проводили кратковременно (1 мин) с одновременным нагревом эмульсии до заданной
температуры.
Проведенные авторами опыты показали, что более длительная обработка
ультразвуком не только не способствует интенсификации процесса разрушения
эмульсий, а, напротив, тормозит его, а также ведет к образованию прямой эмульсии
типа «масло в воде».
Рис. 1. Динамика разрушения эмульсии под действием деэмульгатора ЕС2134А в количестве 1 мл (а) и 2 мл (б):
1 – без воздействия УЗ;
2 – после обработки УЗ
Рис. 2. Динамика разрушения эмульсии
под действием деэмульгатора СНПХ4410 в количестве 1 мл (а) и 2 мл (б):
1 – без воздействия УЗ;
2 – после обработки УЗ
Динамика разрушения эмульсий представлена на рис. 1 и 2. Для сравнения
приведены графики разрушения эмульсий, обработанных аналогичным образом, за
исключением ультразвукового воздействия. В случае эмульсий, обработанных
ультразвуком, начальная точка, на графиках соответствует состоянию сразу после
ультразвуковой обработки.
На рис. 1 показана динамика разрушения эмульсий под воздействием
деэмульгатора ЕС-2134А, на рис. 2 — СНПХ-4410.
Как видно из представленных графиков, воздействие ультразвука оказывает
ярко выраженный положительный эффект. Практически начальное минутное
воздействие заменило длительный процесс отстаивания, выделяя такое же количество
отделившейся воды (см. рис. 1б и 2а), а также значительно улучшая разделение (рис.
2б). Только в одном опыте было зафиксировано снижение количества отделившейся
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_225.pdf
1224
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
воды.
Исходя из важности первичной обработки нефти, необходимо улучшать процесс
обезвоживания и обессоливания нефти.
Как было указано выше, электродегидратор является обязательным оборудованием в процессе первичной переработки нефти. В данной работе представлена новая
конструкция электродегидратора, техническая сущность которого защищена патентом
на полезную модель № 132735 и заключаящаяся в том, что конструкция имеет дополнительное устройство – генератор ультразвуковых волн с двумя излучателями (рис. 3).
Электродегидратор содержит заземленный корпус 1, систему ввода и распределения сырья 2, штуцер вывода нефти 3, штуцер вывода воды 4 и электродную систему в
виде размещенных в вертикальной плоскости параллельных решеток 5 и 6, соединенных
через одну с соответствующими источниками питания 7 и 8. Параллельные решетки 5,6
оборудованы ультразвуковыми излучателями 9, соединённых с генератором ультразвуковых колебаний 10.
Рис. 3. Электродегидратор, оснащённый генератором ультразвуковых волн.
Предлагаемый аппарат работает следующим образом.
Нефть в смеси с водой подают в систему ввода и распределения сырья 2. Внутри
аппарата она проходит восходящим потоком, обрабатывается электрическим полем и
ультразвуковым излучением при прохождении электродной системы и выводится через
систему сбора и вывода нефти 3. В электрическом поле на капли воды, находящейся в
нефти, действуют силы взаимного притяжения, в результате чего капли укрупняются и
осаждаются в нижнюю часть аппарата, где с помощью автоматики поддерживает постоянный уровень воды, сбрасывая ее избыток. Электрическое поле существуют как
между соседними решетками, соединенными с источниками питания, подключенным к
разным фазам сети переменного тока, так и между нижерасположенной решеткой и
уровнем воды. Под действием ультразвуковых волн пузырьки, подходящие к границе
раздела сред, интенсивно колеблются. Такой пузырёк несёт с собой воду в виде окружающей его плёнки. В нефтяной среде эта плёнка измельчается и капельки воды рассеиваются в нефти, образуя обратную эмульсию.
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_225.pdf
1225
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
Таким образом, применение ультразвуковых волн дополняют действие электрического поля. Процесс укрупнения капель воды происходит намного быстрее и эффективнее. Это позволяет намного сократить время проведения процесса, увеличить глубину обессоливания и обезвоживания нефтей. Нововведение выгодно и с экономической
точки зрения, так как выгода с увеличения объёма обессоленной нефти намного превышает затраты на установку генератора ультразвуковых волн. Необходимы дальнейшие исследования в этом направлении и проверка эффективности метода на реальных
эмульсиях.
Список литературы
[1] Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа:
Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов; Под ред.
С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.
[2] Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. 2-е изд. – М.: Химия, 2001 – 568 с.
[3] Глаголева О. Ф. и др. Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая. Первичная переработка нефти / Под ред. О. Ф. Глаголевой, В. М. Капустина. – М: Химия,
КолоС, 2006. – 400 с.
[4] Новицкий Б. Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах (Процессы и аппараты химичской и нефтехимической технологии). – М.: Химия,
1983. – 192с.
[5] Афанасьев Е. С., Римаренко. Б. И., Ясьян Ю. П. Влияние ультразвукового воздействия
на процесс разрушения водонефтяных эмульсий // Нефтепереработка и нефтехимия. –
2009. – №9. С. 39-41.
E-mail: [email protected]
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_225.pdf
1226
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа