Oljeavs altningsteknik: beskrivning och principer

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Oljeraffinaderier tar emot produkter från brunnar som råvara. I grund och botten handlar det om olje- och gasresurser som utvinns i form av en emulsion med föroreningar och minerals alter. Utan förbehandling kan sådana blandningar skada processutrustning även i de tidiga stadierna av råvarubearbetningen, så oljeuttorkning och avs altningsmetoder används, vilket kan jämföras med filtrering vad gäller effekter.

Allmänna principer för avvattnings- och avs altningsteknik

En blandning av olja och tillhörande föroreningar bildas som regel av flera typer av vätskor, som kan innehålla fasta partiklar. I de enklaste emulsionerna blandas vattenkomponenten med råolja i tunna droppar längs molekylstrukturen. Det bör noteras att processerna för uttorkning och avs altning av olja inte bara kan associeras med naturlig förorening och utspädning av måletprodukt i brunnen och under produktionen. Tekniken för luftliftdrift av brunnar tillhandahåller avsiktlig utspädning av resursen för att extrahera den till ytan under tryck nere i hålet. Luft- eller kolvätegaser kan fungera som aktiva lyftmedel, så ytterligare oljeraffinering är en obligatorisk teknisk åtgärd för resursberedning. En annan sak är att den låga syreh alten i luftlyftstekniken underlättar processen för separation av råmaterial.

Den vanligaste tillämpningen av oljeraffineringstekniker innebär separation av s alt och vatten på molekylär nivå. I synnerhet inkluderar de enklaste teknikerna för oljeavs altning effekten av ett elektrostatiskt fält skapat av elektroder med transformatorströmförsörjning vid en spänning på 12-25 kV. Det elektrostatiska fältet gör att vattenmolekylerna rör sig, kolliderar och klibbar ihop. När vätskevolymen ackumuleras blir det möjligt att sedimentera den med efterföljande separation från oljefasen. Detta är en av de allmänna principerna för dehydrering och avs altningsmetoder, men tekniker som involverar tillsats av olika aktiva komponenter som påskyndar och optimerar separationsprocesser används också i stor utsträckning.

Råolja och dess egenskaper

Råproducerad olja innehåller också naturliga emulgeringsmedel med dispergerade föroreningar och mineraliserade klorider. I vissa fall, beroende på brunnsutvecklingstekniken, kan även gaskomponenter bevaras - flyktiga ochoorganisk. Alla dessa komponenter är aktiva och kan betraktas som obligatoriska för bevarande eller oönskade - deras status bestäms av kraven för slutprodukten och bestämmer vid bearbetningsstadierna listan över acceptabla metoder för att torka och avs alta olja, vilket också kommer att påverka val av utrustning för oljeraffinaderier. Det vill säga att även några av de användbara komponenterna kan skada tekniska enheter, därför utesluts de även i vissa stadier av bearbetningen och återinförs sedan.

Uttorkningsprocessen anses vara en av de grundläggande. Det implementeras genom att förstöra vatten-oljemediet med tillsats av demulgeringsmedel, som under adsorption vid fasseparationsgränsen separerar vätskedropparna i oljan. Som en aktiv komponent bör en komposition användas, som i sig lätt kan separeras från målprodukten. Till exempel påverkar demulgeringsmedel som används för uttorkning och avs altning av olja inte egenskaperna hos den råvara som renas och reagerar inte med vatten. Dessa är syntetiserade föreningar som också är inerta mot utrustning och miljövänliga. Demulgeringsmedel från den oljelösliga gruppen blandas lätt med oljeh altiga emulsioner och tvättas samtidigt dåligt med vatten. Det finns också organiska icke-elektrolytdemulgeringsmedel, vars egenskaper inkluderar en upplösningsfunktion i förhållande till oljeemulgeringsmedel. Som ett resultat av kemisk verkan minskar även råmaterialets viskositet.

Motivering för behovet av oljeavs altning

Nyttan av att minska s altkoncentrationen i råolja går långt utöver den skada som korrosionsprocesser orsakar på utrustning. Det bör beaktas att oljeprodukter med vissa uppsättningar av fysikaliska och kemiska egenskaper som fastställts av strikta regler används i produktionsprocesser och vid leverans av transportinfrastruktur. Därför är oljeavs altning i princip en helt rationell procedur – en annan sak är att olika tekniker kan användas för att utföra denna uppgift, för att inte tala om skillnader i graden av koncentrationsminskning. Till exempel, i områden där vattenvård planeras, kan en tvåstegs avs altningsprocess införas.

På vilka sätt varierar tillvägagångssätten för s althantering? Det beror på den underliggande tekniken. Så i elektriska metoder kommer de nuvarande parametrarna att spela roll, och inom ramen för kemisk behandling för uttorkning och avs altning av olja används ett brett utbud av aktiva ämnen, som initi alt påverkar innehållet av vissa element på olika sätt. Oftast är det samma kemikalier från den allmänna gruppen av demulgeringsmedel som införs i emulsionen under vissa förhållanden. Till exempel, för att säkerställa tät blandning av ett ämne med oljiga råvaror, måste det riktas uppströms på ett standardavstånd från spoltanken eller separationszonen.

Uppvärmning av råolja

En av de förberedande åtgärderna, vars syfte är att skapa en tillräcklig temperaturregim för ett effektivt genomförande av avs altningsprocessen. Vad är det för? Uppvärmning har två grundläggande uppgifter:

• I förhållanden med hög temperatur rör sig vattenpartiklar med högre hastighet, vilket gör processen att slå samman molekyler till en enda struktur mer aktiv. Följaktligen ökar processen för avs altning av olja, varifrån stora vattenföreningar avlägsnas.
• Reducering av viskositeten är också en konsekvens av temperaturreglering. Viskositeten som sådan indikerar förmågan hos en vätska att motstå flöde. Om denna indikator minskar, är främmande komponenter lättare att avlägsna, eftersom de motverkas av en mindre kraft från hindret.

Men vilken typ av temperaturregim kommer att vara optimal för oljeemulsionen när det gäller en positiv inverkan på ytterligare separationsprocesser? En specifik indikator ställs in med hänsyn till egenskaperna hos ett visst prov. Till exempel, för lätta, lågviskösa emulsioner, används måttliga medeltemperaturer för att förhindra kokning av oljefasen, och för tunga kolväteblandningar är det vettigt att öka den termiska effektstaven. I de flesta fall tas uppvärmningstemperaturen från 100 till 120 °C som det optimala läget för avs altning. Läge upp till 140 °C anses vara förhöjt.

Kemisk oljebehandling

Bearbetning eller destruktion av emulsionsstrukturen på detta sätt kräver också särskild utbildning. I synnerhet utförs kemiska metoder för oljeuttorkning och avs altning under följande fysikaliska förhållanden:

• FörFör att säkerställa kontakt mellan oljekomponenten och den aktiva substansen måste gränssnittsfilmen förstöras i förväg. Detta gör det möjligt att tillsätta det demulgeringsmedel som behövs för den fortsatta processen till emulsionen.
• Tillräckligt antal kollisioner av spridda vattenpartiklar måste tillhandahållas under en viss tidsperiod. Med andra ord, genom omrörning eller genom att rotera innehållet i emulsionen, ökas aktiviteten hos destabiliserade vattenpartiklar på konstgjord väg.
• Sedimenteringstiden har bibehållits, under vilken stora vattenpartiklar kommer att bilda en fällning mot bakgrund av koagulering.

Från och med detta ögonblick kan du börja förbereda emulsionen för processen för oljeavs altning genom uppvärmning. Alla positiva egenskaper för att öka temperaturen i oljefasen fungerar med en kemisk separationsmetod, men det är viktigt att ta hänsyn till begränsningarna, eftersom en överdriven temperaturökning kan leda till negativa konsekvenser. I vissa separationsanläggningar, när temperaturen är felaktigt uppskattad, avdunstar olja mot bakgrund av en minskning av ämnets densitet och förlust av volym. För att förhindra sådana effekter använder många företag lägre uppvärmningstemperaturer som skyddsnät. För att kompensera för bristen på värmeenergi används en större volym demulgator och utrustning med högre effekt.

Elektriska dehydratorer för oljeavs altning

I de enklaste systemen för implementering av elektromekaniska processer för att separera s alt och vatten från en oljeprodukt, används elektriska dehydratorer. Det är multifunktionelltutrustning som utför flera faser, inklusive uppvärmning, elpåverkan, separation och sump. Horisontella elektriska dehydratorer för uttorkning och avs altning av olja är baserade på en tank i vilken en- eller tvåstegsseparationsprocesser äger rum. Modeller med värmefunktion (termoseparatorer) innehåller också en behållare i hjärtat av designen, men kompletterad med en inloppsvärmesektion.

Elektromekaniska dehydratorer är designade med koalescerande enheter, elektrostatiska galler och samma värmeutrustning. Ett utmärkande kännetecken för denna modifiering är implementeringen av koalesceringsanordningar utformade för att arbeta med faser i vätske/vätskeformat. Denna typ av elektrisk dehydrator för oljeavs altning används för att underhålla problematiska emulsioner.

I den allmänna tekniken för att använda elektromekaniska dehydratorer är det sista steget fällningsproceduren. Inom dess ram servas ett separerat oljeflöde, under vilket gasutsläpp säkerställs och temperaturindikatorer normaliseras.

Principen för den elektriska dehydratorns funktion

När en råoljekomponent kommer in i ett elektriskt fält, börjar vattenmolekyler med en negativ laddning att röra sig och tar på sig en päronformad droppe, vänd mot den positiva elektroden. På vägen till den senare kolliderar dropparna och bildar en stor fraktion, redo för ytterligare nederbörd och separation. Svårigheten ligger i det faktum att en cykel för att bearbeta emulsionenkommer inte att räcka för att separera vatten och s alt. Även om s alter löser sig naturligt i vattenmiljön kan de inte elimineras helt vid höga koncentrationer. För mer effektiv rengöring kan färskvatten tillsättas till blandningen, vilket under flera elektriska cykler kommer att tvätta ut s altdelen. Utöver elbehandling utför oljeavs altningsenheten med dehydrator sedimentering (sättningsfunktion). Till detta används tillvalsutrustning som kan ha olika former, dimensioner och hjälpverktyg för processkontroll.

Även om elektriska dehydratorer är tekniskt komplicerad och dyr utrustning, används de i allt högre grad inte bara av stora, utan också av små raffinaderier. Denna efterfrågan förklaras av följande fördelar med enheterna:

• Spara. Som praxis visar, både vad gäller kostnaden för förbrukningsvaror och energiförbrukning, är elektriska dehydratorer den mest lönsamma lösningen för oljeseparering i sin klass.
• Ergonomi. Detta är en relativt ny utrustning, så dess design utvecklades redan i de första generationerna med tonvikt på moderna styrformer med automation och elektroniska kontrollpaneler för utskick.
• Bearbetningskvalitet. Ett genomtänkt designsystem, tillsammans med ett brett utbud av kemiska katalysatorer, ger praktiskt taget laboratoriekvalitet oljebehandling för en mängd olika tekniska processer i kritiska industrier.
• Hög grad av tillförlitlighet för teknik. PÅSammansättningen tillhandahåller skyddsanordningar med automatisering, som, enligt de inbäddade algoritmerna, kontrollerar tekniska operationer med en liten risk för fel. Samtidigt reduceras personalfunktionerna till ett minimum och i högteknologiska versioner ersätts de av intelligenta styrsystem.

Komplex oljeemulsionseparation

Om elektriska dehydratorer används specifikt för uppgifterna att separera ren olja från vatten och s alter, så implementerar industriella separatorer i komplexet funktionen att separera emulsionen i komponenter. Till exempel, när man testar en brunn, är det nödvändigt att få en allmän analys av det hårda lagret i bottenhålet från det extraherade provet. I dessa aktiviteter kan oljeavs altning betraktas som en indirekt uppgift tillsammans med bestämning av koncentrationen av järn eller magnesium, men detta minskar inte användbarheten av separatorn. Faktum är att i praktiken är oljeraffinaderierna själva inte så mycket intresserade av punktuttag av s alt från målprodukten, utan av dess omfattande förberedelse för vidare användning. I denna mening är uteslutningen av fasta föroreningar tillsammans med uttorkning och avs altning bara välkommen.

Högpresterande separatorer fungerar också med tillförsel av inloppsslam och gasslam. Sådana installationer används för avs altning av vatten vid oljebehandlingsanläggningar för konsumerande företag med en slutlig produktionscykel. Det vill säga att utgången ska vara kommersiell ren olja, vars egenskaper gör att den kan användas som bränsle eller andra material. Till exempel förbereder en separator oljaen emulsion med egenskaper som tillåter framställning av bitumen, smörjmedel, syntetiskt gummi etc. En sådan hög kvalitet på olja erhålls genom att passera flera steg av bearbetningen, inklusive skrubbers, koalescerar, tvätttankar, termiska separatorer och andra funktionella enheter i olika konfigurationer.

Djup avs altningsteknik

Otillräcklig oljeemulsionsavs altning påverkar också processutrustningens tillstånd och kvaliteten på slutprodukten. Därför, för krävande producenter, producerar bearbetningsanläggningar produkter som har genomgått djup separation. I detta fall minskar oljeavs altningsutrustning mängden s alter till 3-5 mg/l. Hur uppnås ett sådant resultat? Olika tekniker kan användas, men den kombinerade elektrotermokemiska metoden anses vara optimal.

Det är möjligt att uppnå höga nivåer av djupseparering med komplex rengöring med koppling av olika metoder för att avlägsna s alter i vattenmiljön. I detta fall bör intensiv avsättning i tvättvätskan säkerställas med en stark elektrisk ström. När det gäller den kemiska metoden är den också kopplad i form av tillsats av aktiva demulgeringsmedel.

Ett annat sätt att säkerställa djup avs altning är hydromekaniskt. I detta fall tillämpas inte kemisk och elektrisk påverkan. Tonvikten läggs på gravitationsfunktionen, som bidrar till den naturliga exfolieringen av vattenmiljön från olja. Avs altningsenheten i detta schema är en cylindrisk sedimenteringstank med en kapacitet på 100 - 150 m3. Det tillhandahåller zoner för separering av fraktioner, i vilka vätskor strömmar under tryck upp till 1,5 MPa. Temperaturregimen från 120 till 140 °C bibehålls också, vilket bidrar till processerna för mediaseparering.

AC-Direct field impact technology

Denna metod kallas också DC/AC-fält. Det vill säga, det är helt baserat på den elektriska verkan som tillhandahålls av likriktaren i transformatorn. Under likströmsförhållanden får det elektrostatiska gittret polaritet (negativ eller positiv), vilket bidrar till rörelsen av vattenmolekyler i elektrodens riktning. Som ett resultat av den ömsesidiga attraktionen av molekyler till varandra bildas ett vattenskikt, som visas enligt det mest bekväma schemat.

Komplexiteten med att använda en elektrisk installation för uttorkning och avs altning av olja ligger i det faktum att processen med sammansmältning av vattenmiljön innebär risker för kortslutning. Detta beror på det faktum att negativa och positiva elektroder kan komma i kontakt med varandra på grund av de broar som bildas under rörelsen av vattenpartiklar. Denna negativa faktor elimineras av en triodtyristor, men bara i form av en partiell minskning av sannolikheten för en kortslutning. Vid bearbetning av tungoljefraktioner är AC-Direct-teknik inte tillåten eller begränsad av andra skäl. I sådana medier, även under termisk exponering, är aktiviteten hos vattenmolekyler inte så aktiv, vilket i princip minskar intensiteten och den totala kvaliteten på processen.separation.

På ett eller annat sätt har själva metoden för elektrisk åtgärd en fördel framför andra metoder som den mest praktiska, lättanvända och kravlösa när det gäller teknisk organisation. Svårigheter orsakas endast av kraven för att säkerställa processsäkerhet, vilket uttrycks i behovet av att använda säkerhetsblock, kortslutningsförebyggande enheter, spänningsstabilisatorer, etc.

Ytterligare funktioner för avs altare

Eftersom oljeraffinaderier och raffinaderier vanligtvis kombinerar oljeraffinering med en rad andra processsteg, är separationsutrustningen också försedd med en rad hjälpfunktioner, inklusive:

• Kontroll- och mätfunktioner. Både obligatoriska och sekundära valfria mätinstrument används. Till exempel tryckmätare, hydrostatiska anordningar, multimetrar, dosimetrar, etc. I anläggningar för avs altning av kemisk olja används även speciella anordningar för att bestämma typ och mängd av demulgatorer.
• Spolning och rengöring. Funktionen avser självbetjäningssystem - efter utpumpning av den processade oljan, spolning av tank och kanaler som säkerställer att transporten av emulsionen aktiveras.
• Strömhanteringsverktyg. I elektriska installationer, som redan nämnts, påverkar en förändring av nuvarande parametrar kvaliteten på oljeavs altningsprocesser, så korrigeringen av strömförsörjningskällan kan betraktas somreglerande funktion. För detta används speciella kontrollpaneler, kopplade till amperemetrar, voltmetrar och en strömomvandlare.

Fullständig avs altningsanläggning

Vid stora oljeraffinaderier, där renings- och separationsprocesser utförs med råmaterial som rör sig i strömmen, används speciella enheter för flotations- och centrifugalprinciper. Kapaciteten hos UPONs in-line oljeavs altningsenhet tillåter bearbetning av upp till 500 m3/h råmaterial, vilket ger en s alth alt på upp till 3 g/m3. För att upprätthålla höga separationshastigheter är dock tillräckligt tryck i oljeförsörjningskretsen nödvändigt. För detta används separata eller inbyggda kompressorenheter. Sålunda är medeltrycket vid inloppet till processledningen 1,1-1,5 MPa.

Under villkoren för att implementera ett förenklat schema med enstegsblandning späds emulsionen preliminärt ut med vatten, varefter blandningen skickas till blandningsventilen och går in i separationsenheten. Genom inloppsröret fördelar oljeavs altningsenheten den beredda lösningen längs hela längden av separationskärlet, vilket gör det möjligt att effektivt separera fraktionerna. Vid mekanisk separation kan även elektrostatisk påverkan inträffa. I slutskedet släpps redan renad olja ut i den gemensamma cirkulationskanalen med riktning till nästa tekniska steg av bearbetning eller tillfällig lagring. Det bör noteras att kvaliteten på in-line avs altning är ganska låg på grund av uteslutningen av funktionensump, men i vissa områden sätter kraven på hög prestanda vid framställning av en oljeprodukt hastigheten på bearbetningen i första hand.

Hjälpslambehandlingssystem

De flesta dehydrator- och separatoranläggningar använder som standard ett grovfiltreringssteg med dränering av slurrykomponenten. Denna procedur bör inte förväxlas med avlägsnande av föroreningar, eftersom slam är en bieffekt av oljeproduktion och kan skada systemen för finrening av råvaror i de allra första stadierna av bearbetningen. Därför avlägsnas tunga föroreningar redan innan oljeavs altningsprocesser. I detta fall förstås slam som sediment av stenar, sand och andra grova partiklar som kommit in i emulsionen vid olika stadier av fältets brunnsdrift.

Hur går slamrengöring till? Flera borttagningsprocesser är tänkta, men alla är baserade på mekaniska metoder för filtrering med dränering och tvättning. I industrianläggningar för uttorkning och avs altning av olja kopplas en tryckfläkt på 4 bar eller mer till dessa processer. I sällsynta fall utsätts slammet för termisk och kemisk behandling - detta gäller speciella stabila föreningar, vars dräneringsbehandling är ineffektiv.

Slutsats

Problem med att förbereda olja för de viktigaste processerna för teknisk bearbetning för efterföljande användning inom tillverkningssektorn löses med olika medel och metoder. Dehydrerings- och avs altningstekniker fungerar långt ifrån de viktigasteoperationer av detta spektrum, men det är omöjligt att klara sig utan dem. Modern industri försöker tillämpa mer optimerade och energieffektiva metoder för att lösa separationsproblem, vilket manifesteras i anslutningen av nya högteknologiska installationer. I synnerhet moderna generationer av oljeuttorknings- och avs altningsapparater utvecklas aktivt mot att öka funktionalitet och ergonomi. Detta bevisas av utseendet på självreglerande transformatorer och högprecisionsmätsensorer, som låter dig hålla kontroll över alla huvudparametrar i rengöringsprocessen. Säkerhetssystem lämnas inte utan uppsikt. Både i kemiska separationsmetoder och vid användning av elektriska dehydratorer används isolerande och skyddande skyddsmedel både för själva utrustningen och för operatörer som är involverade i den tekniska bearbetningen av olja.