Tehnologija desalinizacije ulja: opis i principi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Rafinerije nafte primaju proizvode iz ležišta bušotina kao sirovinu. U osnovi, to su resursi nafte i plina koji se ekstrahiraju u obliku emulzije s nečistoćama i mineralnim solima. Bez prethodnog tretmana, takve mješavine mogu oštetiti procesnu opremu čak i u ranim fazama prerade sirovina, pa se koriste metode dehidratacije ulja i desalinizacije, koje se po efektima mogu uporediti sa filtracijom.

Opći principi tehnologije odvodnjavanja i odsoljavanja

Mješavina ulja i pripadajućih nečistoća, po pravilu, nastaje iz nekoliko vrsta tekućina, koje mogu uključivati i čvrste čestice. U najjednostavnijim emulzijama, vodena komponenta se miješa sa sirovim uljem u tankim kapima duž molekularne strukture. Treba napomenuti da se procesi dehidracije i odsoljavanja nafte mogu povezati ne samo s prirodnim zagađenjem i razrjeđivanjem mete.proizvoda u bušotini i tokom proizvodnje. Tehnologija vazdušnog rada bušotina omogućava namjerno razrjeđivanje resursa kako bi se izvukao na površinu pod pritiskom u bušotini. Kao aktivni podizni medij mogu djelovati zrak ili ugljovodonični plinovi, pa je daljnja prerada nafte obavezna tehnološka mjera za pripremu resursa. Druga stvar je da nizak sadržaj kiseonika u airlift tehnici olakšava proces odvajanja sirovina.

Najčešća primjena tehnologija prerade nafte uključuje odvajanje soli i vode na molekularnom nivou. Konkretno, najjednostavnije tehnologije za desalinizaciju ulja uključuju efekat elektrostatičkog polja koje stvaraju elektrode s transformatorskim napajanjem na naponu od 12-25 kV. Elektrostatičko polje uzrokuje pomicanje molekula vode, sudaranje i lijepljenje. Kako se tečnost akumulira, postaje moguće istaložiti je uz naknadno odvajanje od uljne faze. Ovo je jedan od općih principa rada metoda dehidracije i desalinizacije, ali se široko koriste i tehnologije koje uključuju dodavanje različitih aktivnih komponenti koje ubrzavaju i optimiziraju procese separacije.

Sirova nafta i njene karakteristike

Sirovo proizvedeno ulje takođe sadrži prirodne emulgatore sa dispergovanim nečistoćama i mineralizovanim hloridima. U nekim slučajevima, ovisno o tehnologiji razvoja bušotine, mogu se očuvati i plinske komponente - isparljive ineorganski. Sve ove komponente su aktivne i mogu se smatrati obaveznim za konzervaciju ili nepoželjnim - njihov status je određen zahtjevima za krajnji proizvod i u fazama prerade određuje listu prihvatljivih metoda za dehidraciju i odsoljavanje ulja, što će uticati i na izbor opreme za rafinerije nafte. Odnosno, čak i neke od korisnih komponenti mogu štetiti tehnološkim jedinicama, pa se u određenim fazama obrade i one isključuju, a zatim ponovo uvode.

Proces dehidracije se smatra jednim od osnovnih. Realizuje se uništavanjem vodeno-uljne sredine uz dodatak demulgatora, koji prilikom adsorpcije na granici razdvajanja faza odvajaju kapljice tečnosti u ulju. Kao aktivnu komponentu treba koristiti kompoziciju koja će se sama po sebi lako odvojiti od ciljanog proizvoda. Na primjer, demulgatori koji se koriste za dehidraciju i odsoljavanje ulja ne utiču na svojstva sirovine koja se pročišćava i ne reagiraju s vodom. To su sintetizirana jedinjenja koja su također inertna na opremu i ekološki prihvatljiva. Demulgatori iz grupe topivih u ulju lako se miješaju s emulzijama koje sadrže ulje i istovremeno se slabo ispiru vodom. Postoje i organski neelektrolitski demulgatori, čije karakteristike uključuju funkciju rastvaranja u odnosu na uljne emulgatore. Kao rezultat hemijskog djelovanja, smanjuje se i viskozitet sirovine.

Opravdanje potrebe za desalinizacijom nafte

Korisnost smanjenja koncentracije soli u sirovoj nafti daleko prevazilazi štetu koju procesi korozije uzrokuju na opremi. Treba imati u vidu da se naftni derivati sa određenim skupovima fizičkih i hemijskih svojstava utvrđenih strogim propisima koriste u proizvodnim procesima i snabdevanju transportne infrastrukture. Dakle, desalinizacija nafte je u principu potpuno racionalna procedura - druga stvar je što se za ovaj zadatak mogu koristiti različite tehnologije, a da ne govorimo o razlikama u stupnju smanjenja koncentracije. Na primjer, u područjima gdje se planira očuvanje vode, može se uvesti dvostepeni proces desalinacije.

Na koje se načine razlikuju pristupi upravljanja solju? Zavisi od osnovne tehnike. Dakle, u električnim metodama bit će bitni trenutni parametri, a u okviru hemijskog tretmana za dehidraciju i odsoljavanje ulja koristi se širok spektar aktivnih supstanci koje u početku na različite načine utiču na sadržaj pojedinih elemenata. Uglavnom su to iste hemikalije iz opšte grupe demulgatora koje se pod određenim uslovima unose u emulziju. Na primjer, da bi se osiguralo gusto miješanje tvari sa uljnim sirovinama, ona mora biti usmjerena uzvodno na standardnoj udaljenosti od rezervoara za ispiranje ili zone odvajanja.

Grijanje sirove nafte

Jedna od pripremnih mjera, čija je svrha stvaranje dovoljnog temperaturnog režima za efikasno provođenje procesa desalinizacije.čemu služi? Grijanje ima dva osnovna zadatka:

• U uslovima visoke temperature, čestice vode se kreću većom brzinom, što proces spajanja molekula u jednu strukturu čini aktivnijim. Shodno tome, povećava se proces desalinizacije nafte iz kojeg se uklanjaju velika jedinjenja vode.
• Smanjenje viskoznosti je takođe posledica regulacije temperature. Viskoznost kao takva ukazuje na sposobnost tečnosti da se odupre protoku. Ako se ovaj indikator smanji, strane komponente se lakše uklanjaju, jer im se suprotstavlja manja sila prepreke.

Ali koji će temperaturni režim biti optimalan za uljnu emulziju u smislu pozitivnog uticaja na dalje procese separacije? Određeni indikator se postavlja uzimajući u obzir karakteristike određenog uzorka. Na primjer, za lagane emulzije niske viskoznosti koriste se umjerene prosječne temperature da bi se spriječilo ključanje uljne faze, a za mješavine teških ugljovodonika, ima smisla povećati temperaturni učinak. U većini slučajeva, temperatura grijanja od 100 do 120 °C uzima se kao optimalni način za desalinizaciju. Način rada do 140 °C smatra se povišenim.

Hemijski tretman ulja

Obrada ili uništavanje strukture emulzije na ovaj način takođe zahteva posebnu obuku. Konkretno, hemijske metode dehidracije i odsoljavanja ulja izvode se pod sljedećim fizičkim uvjetima:

• Zakako bi se osigurao kontakt između uljne komponente i aktivne tvari, međufazni film se mora prethodno uništiti. Ovo će omogućiti dodavanje demulgatora neophodnog za dalji proces u emulziju.
• Mora se obezbijediti dovoljan broj sudara raspršenih čestica vode za određeni vremenski period. Drugim riječima, miješanjem ili rotacijom sadržaja emulzije, umjetno se povećava aktivnost destabiliziranih čestica vode.
• Održano je vrijeme taloženja tokom kojeg će velike čestice vode formirati talog na pozadini koagulacije.

Od ovog trenutka možete početi pripremati emulziju za proces desalinizacije ulja zagrijavanjem. Sva pozitivna svojstva povećanja temperature uljne faze djeluju na metodu kemijske separacije, ali je važno uzeti u obzir ograničenja, jer pretjerano povećanje temperature može dovesti do negativnih posljedica. U nekim postrojenjima za separaciju, kada je temperatura pogrešno procijenjena, ulje isparava u pozadini smanjenja gustoće tvari i gubitka volumena. Kako bi se spriječili takvi efekti, mnoga preduzeća koriste niže temperature grijanja kao sigurnosnu mrežu. Da bi se nadoknadio nedostatak toplotne energije, koristi se veći volumen demulgatora i opreme veće snage.

Električni dehidratori za desalinizaciju ulja

U najjednostavnijim shemama za implementaciju elektromehaničkih procesa za odvajanje soli i vode iz naftnog proizvoda koriste se električni dehidratori. Multifunkcionalan jeoprema koja obavlja nekoliko faznih zadataka, uključujući grijanje, električni udar, odvajanje i jamu. Horizontalni električni dehidratori za dehidraciju i odsoljavanje ulja baziraju se na rezervoaru u kojem se odvijaju jednostepeni ili dvostepeni procesi separacije. Modeli sa funkcijom grijanja (termoseparatori) također sadrže spremnik u srcu dizajna, ali dopunjen ulaznim dijelom za grijanje.

Elektromehanički dehidratori su dizajnirani sa koalescentnim jedinicama, elektrostatičkim mrežama i istom opremom za grijanje. Posebnost ove modifikacije je implementacija koalescentnih uređaja dizajniranih za rad sa fazama u formatu tečnost/tečnost. Ovaj tip električnog dehidratora za desalinizaciju ulja koristi se za održavanje problematičnih emulzija.

U opštoj tehnologiji upotrebe elektromehaničkih dehidratora, završna faza je postupak precipitacije. U njegovom okviru se servisira odvojeni tok ulja, tokom čijeg kretanja je osigurano oslobađanje gasa i normalizovani indikatori temperature.

Princip rada električnog dehidratora

Kada komponenta sirove nafte uđe u električno polje, molekuli vode sa negativnim nabojem počinju da se kreću, uzimajući kapljicu u obliku kruške, okrenute prema pozitivnoj elektrodi. Na putu do potonjeg, kapi se sudaraju i formiraju veliku frakciju, spremnu za dalje taloženje i odvajanje. Poteškoća leži u činjenici da je jedan ciklus obrade emulzijeneće biti dovoljno za odvajanje vode i soli. Iako se soli prirodno otapaju u vodenoj sredini, ne mogu se potpuno eliminirati pri visokim koncentracijama. Za efikasnije čišćenje smjesi se može dodati svježa voda, koja će u nekoliko ciklusa električnog djelovanja isprati solni dio. Pored električnog tretmana, jedinica za desalinizaciju ulja sa dehidratorom vrši sedimentaciju (funkcija taloženja). Za to se koristi opciona oprema koja može imati različite oblike, dimenzije i pomoćne alate za kontrolu procesa.

Iako su električni dehidratori tehnološki složena i skupa oprema, sve više ih koriste ne samo velike, već i male rafinerije. Ova potražnja se objašnjava sljedećim prednostima jedinica:

• Ušteda. Kao što praksa pokazuje, i po pitanju troškova potrošnog materijala i potrošnje energije, električni dehidratori su najisplativije rješenje za odvajanje ulja u svojoj klasi.
• Ergonomija. Radi se o relativno novoj opremi, tako da je njen dizajn razvijen već u prvim generacijama sa naglaskom na modernim oblicima upravljanja sa automatizacijom i elektronskim dispečerskim centralama.
• Kvalitet obrade. Dobro osmišljen sistem dizajna, zajedno sa širokim spektrom hemijskih katalizatora, obezbeđuje tretman ulja praktično laboratorijskog kvaliteta za različite tehnološke procese u kritičnim industrijama.
• Visoki stepen pouzdanosti tehnologije. ATSastav predviđa zaštitne uređaje sa automatizacijom, koji, prema ugrađenim algoritmima, kontrolišu tehnološke operacije sa malim rizikom od greške. Istovremeno, kadrovske funkcije su svedene na minimum, au high-tech verzijama su zamijenjene inteligentnim sistemima upravljanja.

Složeno odvajanje uljne emulzije

Ako se električni dehidratori koriste posebno za poslove odvajanja čistog ulja od vode i soli, onda industrijski separatori u kompleksu implementiraju funkciju razdvajanja emulzije na komponente. Na primjer, prilikom ispitivanja bušotine, potrebno je dobiti opštu analizu tvrdog sloja u dnu rupe iz ekstrahovanog uzorka. U ovim aktivnostima desalinizacija ulja se može smatrati indirektnim zadatkom uz određivanje koncentracije željeza ili magnezija, ali to ne umanjuje korisnost separatora. Činjenica je da su u praksi same rafinerije nafte zainteresirane ne toliko za točkasto povlačenje soli iz ciljnog proizvoda, koliko za njenu sveobuhvatnu pripremu za dalju upotrebu. U tom smislu, isključenje čvrstih nečistoća uz dehidraciju i odsoljavanje je samo dobrodošlo.

Separatori visokih performansi takođe rade sa obezbeđivanjem ulaznog mulja i gasnog mulja. Ovakve instalacije se koriste za desalinizaciju vode u postrojenjima za prečišćavanje ulja za preduzeća potrošača sa završnim proizvodnim ciklusom. Odnosno, izlaz bi trebao biti komercijalno čisto ulje, čije karakteristike omogućavaju da se koristi kao gorivo ili drugi materijal. Na primjer, separator priprema uljeemulzija sa karakteristikama koje omogućavaju proizvodnju bitumena, maziva, sintetičke gume itd. Ovako visok kvalitet ulja se dobija prolaskom kroz nekoliko faza prerade, uključujući čistače, koalescere, rezervoare za pranje, termičke separatore i druge funkcionalne jedinice u različitim konfiguracije.

Tehnologija duboke desalinizacije

Nedovoljna desalinizacija uljne emulzije također utiče na stanje procesne opreme i kvalitetu finalnog proizvoda. Stoga, za zahtjevne proizvođače, pogoni za preradu proizvode proizvode koji su prošli duboku separaciju. U tom slučaju oprema za desalinizaciju ulja smanjuje količinu soli na 3-5 mg/l. Kako se postiže takav rezultat? Mogu se koristiti različite tehnologije, ali kombinovana elektrotermohemijska metoda se smatra optimalnom.

Moguće je postići visoke stope dubokog odvajanja uz kompleksno čišćenje uz povezivanje različitih metoda za uklanjanje soli u vodenoj sredini. U tom slučaju, intenzivno taloženje u tečnosti za pranje treba osigurati jakom električnom strujom. Što se tiče hemijske metode, ona je takođe povezana u vidu dodavanja aktivnih demulgatora.

Drugi način da se osigura duboka desalinizacija je hidromehanički. U ovom slučaju se ne primjenjuju kemijski i električni utjecaji. Naglasak je stavljen na gravitacijsku funkciju, koja doprinosi prirodnom ljuštenju vodenog okoliša od ulja. Jedinica za desalinizaciju u ovoj shemi je cilindrični tank za taloženje kapaciteta 100 - 150 m3. Obezbeđuje zone za odvajanje frakcija, u kojima tečnosti teku pod pritiskom do 1,5 MPa. Održava se i temperaturni režim od 120 do 140 °C, što doprinosi procesima separacije medija.

AC-Tehnologija direktnog udara u polje

Ova metoda se također naziva DC/AC polje. To jest, potpuno se zasniva na električnom djelovanju koje pruža ispravljač u transformatoru. U uslovima jednosmerne struje, elektrostatička rešetka dobija polaritet (negativan ili pozitivan), što doprinosi kretanju molekula vode u pravcu elektrode. Kao rezultat međusobnog privlačenja molekula jedni prema drugima, formira se sloj vode, koji se prikazuje prema najpovoljnijoj shemi.

Složenost upotrebe električne instalacije za dehidraciju i odsoljavanje nafte leži u činjenici da proces spajanja vodene sredine uključuje rizike od kratkog spoja. To je zbog činjenice da negativne i pozitivne elektrode mogu doći u kontakt jedna s drugom zbog mostova koji nastaju tijekom kretanja čestica vode. Ovaj negativni faktor eliminira triodni tiristor, ali samo u obliku djelomičnog smanjenja vjerojatnosti kratkog spoja. U preradi frakcija teških ulja, AC-Direct tehnologija nije dozvoljena ili ograničena iz drugih razloga. U takvim medijima, čak i pod termičkom ekspozicijom, aktivnost molekula vode nije toliko aktivna, što u principu smanjuje intenzitet i ukupnu kvalitetu procesa.razdvajanje.

Na ovaj ili onaj način, sama metoda električnog djelovanja ima prednost u odnosu na druge metode kao najpraktičnija, laka za korištenje i nezahtjevna u tehničkom smislu. Poteškoće stvaraju samo zahtjevi za osiguranjem sigurnosti procesa, koji se izražavaju u potrebi upotrebe sigurnosnih blokova, jedinica za sprječavanje kratkih spojeva, stabilizatora napona itd.

Dodatna funkcionalnost des altera

Budući da rafinerije nafte i rafinerije obično kombinuju rafinaciju nafte s nizom drugih koraka procesa, oprema za separaciju također je opremljena nizom pomoćnih karakteristika, uključujući:

• Kontrolne i mjerne funkcije. Koriste se i obavezni i sekundarni opcioni mjerni instrumenti. Na primjer, manometri, hidrostatički uređaji, multimetri, dozimetri, itd. U postrojenjima za desalinizaciju hemijskog ulja, posebni uređaji se također koriste za određivanje vrste i količine demulgatora.
• Operacije ispiranja i čišćenja. Funkcija se odnosi na samouslužne sisteme - nakon ispumpavanja prerađenog ulja aktivira se ispiranje rezervoara i kanala koji obezbeđuju transport emulzije.
• Alati za upravljanje napajanjem. U električnim instalacijama, kao što je već spomenuto, promjena parametara struje utiče na kvalitet procesa desalinizacije ulja, pa se korekcija izvora napajanja može smatrati kaoregulatorna funkcija. Za to se koriste posebne kontrolne table povezane na ampermetre, voltmetre i strujni pretvarač.

Kompletno postrojenje za desalinizaciju

U velikim rafinerijama nafte, gde se procesi čišćenja i separacije provode sa sirovinama koje se kreću u toku, koriste se specijalne jedinice na flotacionim i centrifugalnim principima rada. Kapaciteti UPON in-line postrojenja za desalinizaciju ulja omogućavaju preradu do 500 m3/h sirovine, uz nivo saliniteta do 3 g/m3. Međutim, da bi se održale visoke stope odvajanja, potreban je odgovarajući pritisak u krugu za dovod ulja. Za to se koriste odvojene ili ugrađene kompresorske jedinice. Dakle, prosječni pritisak na ulazu u procesnu liniju je 1,1-1,5 MPa.

U uslovima implementacije pojednostavljene šeme sa jednostepenim mešanjem, emulzija se prethodno razblaži vodom, nakon čega se smeša šalje u ventil za mešanje i ulazi u jedinicu za odvajanje. Kroz usisni cevovod, in-line jedinica za desalinizaciju ulja distribuira pripremljeni rastvor po celoj dužini separacione posude, što omogućava efikasno odvajanje frakcija. Prilikom mehaničkog odvajanja može doći i do elektrostatičkog djelovanja. U završnoj fazi, već pročišćeno ulje se pušta u zajednički cirkulacijski kanal sa usmjeravanjem na sljedeću tehnološku fazu prerade ili privremenog skladištenja. Treba napomenuti da je kvalitet in-line desalinizacije prilično nizak zbog isključenja funkcijesump, međutim, u nekim oblastima, zahtevi za visokim performansama u pripremi naftnog proizvoda stavljaju brzinu prerade na prvo mesto.

Pomoćni sistemi za tretman mulja

Većina postrojenja za dehidrataciju i separator po zadanom se postavljaju na korak grube filtracije sa drenažom komponente kaše. Ovaj postupak ne treba brkati sa uklanjanjem nečistoća, jer je mulj nuspojava proizvodnje nafte i može štetiti sistemima finog prečišćavanja sirovina u prvim fazama prerade. Stoga se teške nečistoće uklanjaju i prije procesa desalinizacije ulja. Pod muljem se u ovom slučaju podrazumijeva sediment kamenja, pijeska i drugih krupnih čestica koji su dospjeli u emulziju u različitim fazama rada bušotine polja.

Kako se vrši čišćenje mulja? Predviđeno je nekoliko procesa uklanjanja, ali se svi baziraju na mehaničkim metodama filtracije sa drenažom i pranjem. U industrijskim instalacijama za dehidraciju i odsoljavanje ulja, na ove procese je priključeno puhalo pod pritiskom od 4 bara ili više. U rijetkim slučajevima, mulj se podvrgava termičkoj i hemijskoj obradi - to se odnosi na posebne stabilne smjese čiji je tretman drenaže neučinkovit.

Zaključak

Problemi pripreme ulja za glavne procese tehnološke prerade za naknadnu upotrebu u proizvodnom sektoru rješavaju se različitim sredstvima i metodama. Tehnologije dehidracije i desalinizacije su daleko od najvažnijegoperacije ovog spektra, ali bez njih je nemoguće. Moderna industrija nastoji primijeniti optimizovanije i energetski efikasnije metode za rješavanje problema separacije, što se očituje u povezivanju novih visokotehnoloških instalacija. Konkretno, moderne generacije aparata za dehidraciju i odslađivanje ulja aktivno se razvijaju u pravcu povećanja funkcionalnosti i ergonomije. O tome svjedoči pojava samoregulirajućih transformatora i visoko preciznih mjernih senzora, koji vam omogućavaju da držite pod kontrolom sve glavne parametre procesa čišćenja. Sigurnosni sistemi ne ostaju bez nadzora. I u metodama hemijske separacije i u upotrebi električnih dehidratora koriste se izolaciona i zaštitna sredstva kako za samu opremu tako i za operatere uključene u tehnološku preradu ulja.