Tehnologia de desalinizare a uleiului: descriere și principii

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Rafinăriile de petrol primesc produse din zăcăminte de puțuri ca materie primă. Practic, acestea sunt resurse de petrol și gaze care sunt extrase sub formă de emulsie cu impurități și săruri minerale. Fără pretratare, astfel de amestecuri pot dăuna echipamentelor de proces chiar și în etapele incipiente ale prelucrării materiilor prime, așa că sunt utilizate metode de deshidratare și desalinizare a uleiului, care pot fi comparate cu filtrarea din punct de vedere al efectelor.

Principii generale ale tehnologiilor de deshidratare și desalinizare

Un amestec de ulei și impurități asociate, de regulă, se formează din mai multe tipuri de lichide, care pot include particule solide. În cele mai simple emulsii, componenta de apă este amestecată cu țiței în picături subțiri de-a lungul structurii moleculare. Trebuie remarcat faptul că procesele de deshidratare și desalinizare a petrolului pot fi asociate nu numai cu poluarea naturală și diluarea țintei.produs în puț și în timpul producției. Tehnologia de operare prin transport aerian a puțurilor prevede diluarea intenționată a resursei pentru a o extrage la suprafață sub presiunea de fund. Aerul sau gazele de hidrocarburi pot acționa ca medii active de ridicare, astfel încât rafinarea ulterioară a petrolului este o măsură tehnologică obligatorie pentru pregătirea resurselor. Un alt lucru este că conținutul scăzut de oxigen din tehnica transportului aerian facilitează procesul de separare a materiilor prime.

Cea mai comună aplicație a tehnologiilor de rafinare a petrolului implică separarea sării și apei la nivel molecular. În special, cele mai simple tehnologii de desalinizare a uleiului includ efectul unui câmp electrostatic creat de electrozi cu alimentare cu transformator la o tensiune de 12-25 kV. Câmpul electrostatic face ca moleculele de apă să se miște, să se ciocnească și să se lipească. Pe măsură ce volumul de lichid se acumulează, devine posibilă decantarea acestuia cu separarea ulterioară de faza uleioasă. Acesta este unul dintre principiile generale de funcționare a metodelor de deshidratare și desalinizare, dar sunt utilizate pe scară largă și tehnologiile care implică adăugarea diferitelor componente active care accelerează și optimizează procesele de separare.

Țiței și caracteristicile acestuia

Uleiul brut conține, de asemenea, emulgatori naturali cu impurități dispersate și cloruri mineralizate. În unele cazuri, în funcție de tehnologia de dezvoltare a sondei, componentele de gaz pot fi, de asemenea, conservate - volatile șianorganic. Toate aceste componente sunt active și pot fi considerate obligatorii pentru conservare sau nedorite - starea lor este determinată de cerințele pentru produsul final și în etapele de procesare determină lista metodelor acceptabile de deshidratare și desalinizare a uleiului, care va afecta și alegerea echipamentelor pentru rafinăriile de petrol. Adică, chiar și unele dintre componentele utile pot dăuna unităților tehnologice, prin urmare, în anumite etape de prelucrare, acestea sunt și ele excluse, iar apoi reintroduse.

Procesul de deshidratare este considerat unul dintre cele de bază. Se realizează prin distrugerea mediului apă-ulei cu adăugarea de demulgatori, care, în timpul adsorbției la limita de separare a fazelor, separă picăturile de lichid din ulei. Ca componentă activă, trebuie utilizată o compoziție, care în sine va fi ușor separată de produsul țintă. De exemplu, demulgatorii utilizați pentru deshidratarea și desalinizarea uleiului nu afectează proprietățile materiei prime care se epurează și nu reacţionează cu apa. Aceștia sunt compuși sintetizați care sunt, de asemenea, inerți pentru echipamente și ecologici. Demulgatorii din grupul solubil în ulei sunt ușor de amestecat cu emulsii care conțin ulei și, în același timp, sunt puțin spălați cu apă. Există, de asemenea, demulgatori organici non-electroliți, ale căror caracteristici includ o funcție de dizolvare în raport cu emulgatorii de ulei. Ca urmare a acțiunii chimice, vâscozitatea materiei prime scade și ea.

Justificarea necesității desalinizării uleiului

Utilitatea reducerii concentrației de sare din țiței depășește cu mult daunele pe care procesele de coroziune le provoacă echipamentelor. Trebuie avut în vedere faptul că produsele petroliere cu anumite seturi de proprietăți fizice și chimice stabilite prin reglementări stricte sunt utilizate în procesele de producție și în furnizarea infrastructurii de transport. Prin urmare, desalinizarea uleiului este, în principiu, o procedură complet rațională - un alt lucru este că diferite tehnologii pot fi folosite pentru a îndeplini această sarcină, ca să nu mai vorbim de diferențele în gradul de reducere a concentrației. De exemplu, în zonele în care este planificată conservarea apei, poate fi introdus un proces de desalinizare în două etape.

În ce fel variază abordările de gestionare a sării? Depinde de tehnica de bază. Deci, în metodele electrice, parametrii actuali vor conta, iar în cadrul tratamentului chimic pentru deshidratarea și desalinizarea uleiului, se utilizează o gamă largă de substanțe active, care afectează inițial conținutul anumitor elemente în moduri diferite. De cele mai multe ori acestea sunt aceleași substanțe chimice din grupul general de demulgatori care sunt introduse în emulsie în anumite condiții. De exemplu, pentru a asigura amestecarea densă a unei substanțe cu materii prime uleioase, aceasta trebuie direcționată în amonte, la o distanță standard față de rezervorul de spălare sau zona de separare.

Încălzire țiței

Una dintre măsurile pregătitoare, al cărei scop este crearea unui regim de temperatură suficient pentru implementarea eficientă a procesului de desalinizare. Pentru ce este? Încălzirea are două sarcini de bază:

• În condiții de temperatură ridicată, particulele de apă se mișcă cu o viteză mai mare, ceea ce face procesul de îmbinare a moleculelor într-o singură structură mai activ. În consecință, crește procesul de desalinizare a uleiului, din care sunt îndepărtați compușii mari de apă.
• Reducerea vâscozității este, de asemenea, o consecință a reglării temperaturii. Vâscozitatea ca atare indică capacitatea unui fluid de a rezista curgerii. Dacă acest indicator scade, componentele străine sunt mai ușor de îndepărtat, deoarece sunt contracarate de o forță mai mică a obstacolului.

Dar ce fel de regim de temperatură va fi optim pentru emulsia uleioasă în ceea ce privește impactul pozitiv asupra proceselor ulterioare de separare? Un indicator specific este stabilit luând în considerare caracteristicile unui anumit eșantion. De exemplu, pentru emulsii ușoare, cu vâscozitate scăzută, se folosesc temperaturi medii moderate pentru a preveni fierberea fazei uleioase, iar pentru amestecurile grele de hidrocarburi, este logic să se mărească bara efectului termic. În cele mai multe cazuri, temperatura de încălzire de la 100 la 120 °C este considerată modul optim pentru desalinizare. Modul de până la 140 °C este considerat ridicat.

Tratament cu ulei chimic

Procesarea sau distrugerea structurii emulsiei în acest mod necesită, de asemenea, o pregătire specială. În special, metodele chimice de deshidratare și desalinizare a uleiului sunt efectuate în următoarele condiții fizice:

• Pentrupentru a asigura contactul dintre componenta uleioasă și substanța activă, filmul interfacial trebuie distrus în prealabil. Acest lucru va face posibilă adăugarea în emulsie a demulgatorului necesar procesului ulterioar.
• Trebuie asigurat un număr suficient de ciocniri de particule de apă dispersate pentru o anumită perioadă de timp. Cu alte cuvinte, prin agitare sau prin rotirea conținutului emulsiei, activitatea particulelor de apă destabilizate este crescută artificial.
• Timpul de decantare a fost menținut, timp în care particulele mari de apă vor forma un precipitat pe fondul coagulării.

Din acest moment, puteți începe prepararea emulsiei pentru procesul de desalinizare a uleiului prin încălzire. Toate proprietățile pozitive ale creșterii temperaturii fazei uleioase funcționează cu o metodă de separare chimică, dar este important să se țină cont de limitări, deoarece o creștere excesivă a temperaturii poate duce la consecințe negative. În unele instalații de separare, când temperatura este estimată incorect, uleiul se evaporă pe fondul scăderii densității substanței și al pierderii de volum. Pentru a preveni astfel de efecte, multe întreprinderi folosesc temperaturi mai scăzute de încălzire ca plasă de siguranță. Pentru a compensa lipsa de energie termică, se utilizează un volum mai mare de demulgator și echipamente cu putere mai mare.

Deshidratoare electrice pentru desalinizarea uleiului

În cele mai simple scheme de implementare a proceselor electromecanice de separare a sării și apei dintr-un produs petrolier se folosesc deshidratoare electrice. Este multifuncționalechipamente care efectuează mai multe sarcini în faze, inclusiv încălzire, impact electric, separare și bazin. Deshidratatoarele electrice orizontale pentru deshidratarea si desalinizarea uleiului au la baza un rezervor in care au loc procese de separare in una sau doua etape. Modelele cu funcție de încălzire (termoseparatoare) conțin și un recipient în centrul designului, dar completat de o secțiune de încălzire la intrare.

Deshidratatoarele electromecanice sunt proiectate cu unitati coalescente, grile electrostatice si acelasi echipament de incalzire. O trăsătură distinctivă a acestei modificări este implementarea dispozitivelor de coalescere concepute pentru a funcționa cu faze în format lichid/lichid. Acest tip de deshidrator electric pentru desalinizarea uleiului este utilizat în întreținerea emulsiilor problematice.

În tehnologia generală de utilizare a deshidratatoarelor electromecanice, etapa finală este procedura de precipitare. În cadrul acestuia este deservit un flux separat de ulei, în timpul mișcării căruia se asigură eliberarea de gaze și se normalizează indicatorii de temperatură.

Principiul de funcționare al deshidratorului electric

Când o componentă a țițeiului intră într-un câmp electric, moleculele de apă cu sarcină negativă încep să se miște, luând o picătură în formă de para, cu fața către electrodul pozitiv. Pe drumul către acesta din urmă, picăturile se ciocnesc și formează o fracțiune mare, gata pentru precipitații și separare ulterioară. Dificultatea constă în faptul că un ciclu de procesare a emulsieinu va fi suficient pentru a separa apa de sare. Deși sărurile se dizolvă în mod natural în mediul acvatic, ele nu pot fi eliminate complet la concentrații mari. Pentru o curățare mai eficientă, la amestec poate fi adăugată apă proaspătă, care, în mai multe cicluri de acțiune electrică, va spăla partea de sare. Pe lângă tratarea electrică, unitatea de desalinizare a uleiului cu deshidrator realizează sedimentarea (funcția de decantare). Pentru aceasta, se folosesc echipamente opționale, care pot avea diferite forme, dimensiuni și instrumente auxiliare de control al procesului.

Deși deshidratatoarele electrice sunt echipamente complexe și costisitoare din punct de vedere tehnologic, acestea sunt din ce în ce mai folosite nu doar de marile rafinării, ci și de micile rafinării. Această cerere se explică prin următoarele avantaje ale unităților:

• Economii. După cum arată practica, atât în ceea ce privește costul consumabilelor, cât și consumul de energie, deshidratatoarele electrice sunt cea mai profitabilă soluție pentru separarea uleiului din clasa lor.
• Ergonomie. Acesta este un echipament relativ nou, astfel încât designul său a fost dezvoltat deja în primele generații, cu accent pe formele moderne de control cu automatizare și panouri de control electronice de dispecer.
• Calitatea procesării. Un sistem de proiectare bine gândit, cuplat cu o gamă largă de catalizatori chimici, oferă practic tratarea uleiului de calitate de laborator pentru o varietate de procese tehnologice din industriile critice.
• Grad ridicat de fiabilitate a tehnologiei. LACompoziția prevede dispozitive de protecție cu automatizare, care, conform algoritmilor încorporați, controlează operațiunile tehnologice cu un mic risc de eroare. În același timp, funcțiile personalului sunt reduse la minimum, iar în versiunile high-tech sunt înlocuite cu sisteme de control inteligente.

Separare emulsie ulei complex

Dacă deshidratatoarele electrice sunt folosite special pentru sarcinile de separare a uleiului curat de apă și săruri, atunci separatoarele industriale din complex implementează funcția de separare a emulsiei în componente. De exemplu, la testarea unui puț, este necesar să se obțină o analiză generală a stratului dur din gaura de fund din proba extrasă. În aceste activități, desalinizarea uleiului poate fi considerată o sarcină indirectă împreună cu determinarea concentrației de fier sau magneziu, dar acest lucru nu reduce utilitatea separatorului. Faptul este că, în practică, rafinăriile de petrol înseși sunt interesate nu atât de retragerea punctuală a sării din produsul țintă, cât de pregătirea sa completă pentru utilizare ulterioară. În acest sens, excluderea impurităților solide împreună cu deshidratarea și desalinizarea este binevenită.

Separatoarele de în altă performanță funcționează, de asemenea, cu furnizarea de nămol de intrare și nămol de gaz. Astfel de instalații sunt utilizate pentru desalinizarea apei la instalațiile de tratare a uleiului pentru întreprinderile consumatoare cu ciclu final de producție. Adică, rezultatul ar trebui să fie ulei pur comercial, ale cărui caracteristici îi permit să fie folosit ca combustibil sau alte materiale. De exemplu, un separator pregătește uleiulo emulsie cu caracteristici care permit producerea de bitum, lubrifianți, cauciuc sintetic etc. O astfel de calitate superioară a uleiului se obține prin trecerea prin mai multe etape de prelucrare, inclusiv scrubere, coalescere, rezervoare de spălare, separatoare termice și alte unități funcționale în diferite configurații.

Tehnologie de desalinizare profundă

Desalinizarea insuficientă a emulsiei de ulei afectează, de asemenea, starea echipamentului de proces și calitatea produsului final. Prin urmare, pentru producătorii pretențioși, fabricile de procesare produc produse care au suferit o separare profundă. În acest caz, echipamentele de desalinizare a uleiului reduc cantitatea de săruri la 3-5 mg/l. Cum se ajunge la un astfel de rezultat? Pot fi utilizate diferite tehnologii, dar metoda electrotermochimică combinată este considerată optimă.

Este posibil să se obțină rate ridicate de separare profundă cu curățare complexă prin conectarea diverselor metode de îndepărtare a sărurilor din mediul acvatic. În acest caz, depunerea intensivă în lichidul de spălare trebuie asigurată cu un curent electric puternic. În ceea ce privește metoda chimică, aceasta este conectată și sub formă de adăugare de demulgatori activi.

Un alt mod de a asigura desalinizarea profundă este hidromecanic. În acest caz, influențele chimice și electrice nu sunt aplicate. Se pune accent pe funcția gravitațională, care contribuie la exfolierea naturală a mediului acvatic din petrol. Unitatea de desalinizare din această schemă este un rezervor de decantare cilindric cu o capacitate de 100 - 150 mc. Acesta prevede zone pentru separarea fracțiilor, în care lichidele curg sub presiune de până la 1,5 MPa. Se menține și regimul de temperatură de la 120 la 140 °C, ceea ce contribuie la procesele de separare a mediilor.

AC-Tehnologie de impact direct pe câmp

Această metodă se mai numește și câmp DC/AC. Adică se bazează complet pe acțiunea electrică furnizată de redresorul din transformator. În condiții de curent continuu, rețeaua electrostatică capătă polaritate (negativă sau pozitivă), ceea ce contribuie la mișcarea moleculelor de apă în direcția electrodului. Ca urmare a atracției reciproce a moleculelor între ele, se formează un strat de apă, care este afișat conform celei mai convenabile scheme.

Complexitatea utilizării unei instalații electrice pentru deshidratarea și desalinizarea petrolului constă în faptul că procesul de coalescență a mediului acvatic implică riscurile unui scurtcircuit. Acest lucru se datorează faptului că electrozii negativi și pozitivi pot intra în contact unul cu altul datorită punților formate în timpul mișcării particulelor de apă. Acest factor negativ este eliminat de un tiristor triodă, dar numai sub forma unei reduceri parțiale a probabilității unui scurtcircuit. În prelucrarea fracțiilor petroliere grele, tehnologia AC-Direct nu este permisă sau limitată din alte motive. În astfel de medii, chiar și sub expunere termică, activitatea moleculelor de apă nu este atât de activă, ceea ce reduce, în principiu, intensitatea și calitatea generală a procesului.separare.

Într-un fel sau altul, metoda de acțiune electrică în sine are un avantaj față de alte metode ca fiind cea mai practică, ușor de utilizat și nepretențioasă din punct de vedere al organizării tehnice. Dificultățile sunt cauzate doar de cerințele de asigurare a siguranței procesului, care se exprimă în necesitatea utilizării blocurilor de siguranță, unităților de prevenire a scurtcircuitelor, stabilizatorilor de tensiune etc.

Funcționalități suplimentare ale dezalaritorilor

Deoarece rafinăriile și rafinăriile de petrol combină de obicei rafinarea petrolului cu o serie de alte etape ale procesului, echipamentele de separare sunt, de asemenea, prevăzute cu o serie de caracteristici auxiliare, inclusiv:

• Funcții de control și măsurare. Sunt utilizate atât instrumente de măsurare obligatorii, cât și secundare opționale. De exemplu, manometre, dispozitive hidrostatice, multimetre, dozimetre etc. În instalațiile de desalinizare chimică a uleiului se folosesc și dispozitive speciale pentru a determina tipul și cantitatea de demulgatori.
• Operațiuni de spălare și curățare. Funcția se referă la sisteme de autoservire - după pomparea uleiului procesat, se activează spălarea rezervorului și a canalelor care asigură transportul emulsiei.
• Unelte de gestionare a energiei. În instalațiile electrice, așa cum sa menționat deja, o modificare a parametrilor de curent afectează calitatea proceselor de desalinizare a uleiului, astfel încât corectarea sursei de alimentare poate fi considerată cafunctie de reglementare. Pentru aceasta se folosesc panouri de control speciale, conectate la ampermetre, voltmetre și un convertor de curent.

Uzină de desalinizare completă

La marile rafinării de petrol, unde se desfășoară procese de curățare și separare cu materii prime care se deplasează în flux, se folosesc unități speciale pe principiile de funcționare prin flotație și centrifugă. Capacitățile unității de desalinizare a uleiului în linie UPON permit prelucrarea a până la 500 m3/h de materie primă, oferind un nivel de salinitate de până la 3 g/m3. Cu toate acestea, pentru a menține rate mari de separare, este necesară o presiune adecvată în circuitul de alimentare cu ulei. Pentru aceasta, se folosesc unități compresoare separate sau încorporate. Astfel, presiunea medie la intrarea în linia de procesare este de 1,1-1,5 MPa.

În condițiile implementării unei scheme simplificate cu amestecare într-o singură etapă, emulsia este preliminar diluată cu apă, după care amestecul este trimis la supapa de amestec și intră în unitatea de separare. Prin conducta de admisie, unitatea de desalinizare a uleiului în linie distribuie soluția preparată pe toată lungimea vasului de separare, ceea ce face posibilă separarea eficientă a fracțiilor. În timpul separării mecanice, poate apărea și acțiunea electrostatică. În etapa finală, uleiul deja purificat este eliberat în canalul de circulație comun cu direcția către următoarea etapă tehnologică de prelucrare sau depozitare temporară. Trebuie remarcat faptul că calitatea desalinizării în linie este destul de scăzută din cauza excluderii funcțieitotuși, în unele zone, cerințele de în altă performanță în prepararea unui produs petrolier pun viteza de prelucrare pe primul loc.

Sisteme auxiliare de tratare a nămolului

Majoritatea instalațiilor de deshidratare și separatoare au o etapă de filtrare grosieră cu drenarea componentei de șlam. Această procedură nu trebuie confundată cu îndepărtarea impurităților, deoarece nămolul este un efect secundar al producției de ulei și poate dăuna sistemelor de purificare fină a materiilor prime în primele etape de procesare. Prin urmare, impuritățile grele sunt îndepărtate chiar înainte de procesele de desalinizare a uleiului. În acest caz, nămolul este înțeles ca sedimente de roci, nisip și alte particule grosiere care au intrat în emulsie în diferite etape ale funcționării sondei a câmpului.

Cum se face curățarea nămolului? Sunt avute în vedere mai multe procese de îndepărtare, dar toate se bazează pe metode mecanice de filtrare cu drenare și spălare. În instalațiile industriale pentru deshidratarea și desalinizarea uleiului, la aceste procese este conectată o suflantă sub presiune de 4 bari sau mai mult. În cazuri rare, nămolul este supus unui tratament termic și chimic - acest lucru se aplică compușilor speciali stabili, al căror tratament de drenaj este ineficient.

Concluzie

Problemele de preparare a uleiului pentru principalele procese de prelucrare tehnologică pentru utilizare ulterioară în sectorul prelucrător sunt rezolvate prin diferite mijloace și metode. Tehnologiile de deshidratare și desalinizare sunt departe de a fi cele mai importanteoperațiuni din acest spectru, dar este imposibil să faci fără ele. Industria modernă încearcă să aplice metode mai optimizate și mai eficiente din punct de vedere energetic pentru rezolvarea problemelor de separare, ceea ce se manifestă prin conectarea noilor instalații de în altă tehnologie. În special, generațiile moderne de aparate de deshidratare și desalinizare a uleiului se dezvoltă activ spre creșterea funcționalității și ergonomiei. Acest lucru este dovedit de apariția transformatoarelor cu autoreglare și a senzorilor de măsurare de în altă precizie, care vă permit să țineți sub control toți parametrii principali ai procesului de curățare. Sistemele de securitate nu sunt lăsate nesupravegheate. Atât în metodele de separare chimică cât și în utilizarea deshidratatoarelor electrice se folosesc mijloace de protecție izolatoare și de protecție atât pentru echipamentul propriu-zis, cât și pentru operatorii implicați în prelucrarea tehnologică a uleiului.