Обессоливание и обезвоживание нефти.
Рисунок 13.2. Схема сбора нефти, газа и воды на нефтяных промыслах.
1 — скважины, 2 — групповая замерная установка, 3 — коллектор, 4 — дожимная насосная станция, 5 — газоперерабатывающий завод, 6 — установка подготовки нефти, 7 — установка очистки воды, 8 — насосы, 9— нагнетательные скважины, 10— герметизированные резервуары, 11 — установка для определения качества нефти («Рубин»), 12 — товарные резервуары, 13 — магистральный нефтепровод.
Сырая нефть из скважин 1 под собственным давлением направляется к групповым замерным установкам (ГЗУ) 2, в которых нефтяной газ отделяется от жидкости и замеряются количества этих продуктов. Затем газ вновь смешивается с нефтью и водой и полученная смесь подается по коллектору (длиной до 8 км) 3 в дожимную насосную станцию 4, где газ отделяется от нефти. Газ поступает на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) 5, а частично дегазированная нефть направляется на установку подготовки нефти (УПН) 6. На УПН проводятся операции окончательной дегазации, обессоливания и обезвоживания нефти. Газ далее направляется на ГПЗ, а вода — на установку очистки 7. Очищенная вода закачивается насосами 8 в нефтяной пласт через нагнетательные скважины 9. Обессоленная и обезвоженная нефть из УПН поступает в герметизированные резервуары 10, из которых насосами перекачивается в установку «Рубин» 11 для определения качества и количества нефти. При удовлетворительном результате нефть подается в товарные резервуары 12 и из них в магистральный нефтепровод 13, транспортирующий нефть на нефтеперерабатывающие заводы. При неудовлетворительном качестве подготовки нефти она возвращается из установки «Рубин» в УПН.
В настоящее время разрабатываются методы магистральной транспортировки газонасыщенных нефтей, то есть доставки потребителю нефти и газа по одному трубопроводу. Это позволяет уменьшить расход энергии на перекачку продукта за счет снижения его вязкости и более полно утилизировать попутные нефтяные газы.
Стабилизация нефти. Сырая нефть содержит значительное количество растворенных в ней легких углеводородов C1—C4. При транспортировке и хранении нефти они могут выделяться, вследствие чего состав нефти будет меняться. Чтобы избежать потери газа и вместе с ним легких бензиновых фракций и предотвратить загрязнение атмосферы, эти продукты должны быть извлечены из нефти до ее переработки. Подобный процесс выделения легких углеводородов из нефти в виде попутного газа называется стабилизацией нефти. В зависимости от условий стабилизацию нефти осуществляют методом сепарации непосредственно в районе ее добычи на замерных установках, дожимных станциях и УПН (рис. 2), или на газоперерабатывающих заводах (рисунок 3).
В первом случае попутный газ отделяют от нефти многоступенчатой сепарацией в сепараторах-газоотделителях (траппах), в которых последовательно снижаются давление и скорость потока нефти. В результате происходит десорбция газов, совместно с которыми удаляются и затем конденсируются летучие жидкие углеводороды, образуя «газовый конденсат». При сепарационном методе стабилизации в нефти остается до 2% углеводородов состава С1—С4.
Прежде, чем подвергнуть нефть перегонке, её из скважин направляют по трубопроводам в сепараторы-газоотделители (траппы) – стальные вертикальные цилиндры, в которых попутный газ отделяют от нефти многоступенчатой сепарацией путём последовательного снижения давления до атмосферного и скорости потока нефти.
В результате происходит десорбция газов, совместно с которыми удаляются и затем конденсируются летучие жидкие углеводороды, образуя «газовый»конденсат.
Одновременно отстаиванием частично удаляются механические примеси (песок и глина) и буровые воды.
Минеральные соли удаляются промывкой нефти тёплой умягчённой (обессоленной) водой, отделяемой длительным отстаиванием.
Удаление из нефти солей и воды происходит на промысловых установках подготовки нефти и непосредственно на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). В обоих случаях процессы обессоливания и обезвоживания нефти связаны с необходимостью разрушения эмульсий, которые образует с нефтью вода. При этом, на промыслах разрушаются эмульсии естественного происхождения, образовавшиеся в процессе добычи нефти, а на заводе — искусственные эмульсии, полученные при многократной промывке нефти водой для удаления из нее солей. После обработки содержание воды и хлоридов металлов в нефти снижается на первой стадии до 0,5— 1,0% и 100—1800 мг/л соответственно, и на второй стадии до 0,05—0,1% и 3—5 мг/л.
Для разрушения нефтяных эмульсий используются
· механические (отстаивание),
· термические (нагревание),
· химические
· электрические методы.
При химическом методе обезвоживания нагретую нефтяную эмульсию обрабатывают деэмульгаторами. В качестве последних используются различные неиногенные ПАВ (оксиэтилированные жирные кислоты, метил- и карбоксиметилцеллюлоза, лигносульфоно-вые кислоты и др).
Электрообессоливающая установка(ЭЛОУ).
Наиболее эффективное удаление солей и воды достигается при электротермохимическом методе обессоливания, в котором сочетаются термохимическое отстаивание и разрушение эмульсии в электрическом поле.
1. Нагретую до 110-150ºС нефть смешивают с раствором едкого натра (электролит) и деэмульгатора, например со смесью оксиэтилированных жирных кислот:
RCOО(CH2CH2O)nH,
где R > С20, n = 8-10.
2. Затем нефть пропускают через два электродегидратора – горизонтальные сосуды, в которых она проходит тонким слоем между электродами и подвергается действию переменного электрического тока (20-45 тыс. в).
3. Это приводит к слиянию мелких капелек воды в крупные, которые отделяются в отстойнике.
Установки электротермохимического удаления солей и воды или электрообессоливающие установки (ЭЛОУ) используются как на промыслах, так и на нефтеперегонных заводах. В этом методе разрушение нефтяной эмульсии происходит в аппаратах — электродегидрататорах под воздействием переменного тока напряжением 20—45 кВ, что вызывает передвижение и слипание капель воды, содержащих соли, и ее отделение от нефти. На рисунке 13.3 представлена принципиальная схема ЭЛОУ.
Рис. 13.3. Принципиальная схема электрообессоливающей установки ЭЛОУ.
1 — резервуар нефти, 2 — теплообменник, 3 — подогреватель, 4— смеситель, 5 — электродегидрататор I ступени, 6 — электродегидрататор II cтупени, 7 — холодильник, 8 — сборник обессоленной нефти, 9 — нефтеотделитель
Нефть из сырьевого резервуара 1 с добавками деэмульгатора и слабого щелочного или содового раствора проходит через теплообменник 2, подогревается в подогревателе 3 и поступает в смеситель 4, в котором к нефти добавляется вода. Образовавшаяся эмульсия последовательно проходит электродегидраторы 5 и 6, в которых под действием электрического поля высокого напряжения эмульсия разрушается и от нефти отделяется основная масса воды и растворенных в ней солей (содержание их снижается в 8—10 раз). Обессоленная нефть проходит теплообменник 2 и после охлаждения в холодильнике 7 поступает в сборнике 8. Отделившаяся в электродегидрататорах вода отстаивается в нефтеотделителе 9 и направляется на очистку, а отделившаяся нефть присоединяется к нефти, подаваемой в ЭЛОУ.
Обессоливание и обезвоживание нефти увеличивает сроки межремонтной работы установок гонки нефти и снижает расход тепла, а также уменьшает расход реагентов и катализаторов в процессах вторичной переработки нефтепродуктов.