1.6.3.Способы деэмульгирования

Деэмульгирование нефтяных эмульсий лежит в основе обоих процессов подготовки нефти к переработке – её обезвоживания и обессоливания. При обезвоживании деэмульгированию подвергают исходную нефть, при обессоливании – искусственно созданную эмульсию, создаваемую при перемешивании нефти с промывной водой.

Механизм разрушения нефтяных эмульсий можно разбить на три элементарные стадии: столкновение глобул воды; слияние их в более крупные капли; выпадение капель или выделение в виде сплошной водной фазы. Чтобы обеспечить максимальную возможность столкновения глобул воды, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в смесителях, мешалках, при помощи подогрева, ультразвука, электрического поля и других. Для слияния капель воды одного столкновения недостаточно, нужно при помощи деэмульгаторов или другим способом ослабить структурно – механическую прочность слоёв, обволакивающих глобулы воды, и сделать их гидрофильными [4].

Необходимо так же создать наилучшие условия для быстрого и полного отстоя крупных капель воды от нефти.

Согласно закону Стокса, скорость движения выпадающих частиц прямо пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей диспергированных частиц и среды, ускорению силы тяжести и обратно пропорциональна вязкости среды, окружающей частицы. При достаточно малом размере частиц скорость их осаждения настолько мала, что практически в течение времени не наблюдается значительного расслоения эмульсии. Следовательно, ускорить выпадение капелек воды можно, увеличив их размер, разность плотностей воды и нефти и уменьшив вязкость нефти.

Разность плотностей можно увеличить, повысив температуру, так как температурный коэффициент расширения воды при температуре примерно до 100⁰С меньше коэффициента расширения нефти. На практике при разности температур, применяемых в процессах обезвоживания и обессоливания, можно увеличить разность плотностей на 10 – 20%. Вязкость нефти с повышением температуры уменьшается. Это уменьшение вязкости для разных нефтей различно и зависит от их состава.

Способы деэмульгирования нефтяных эмульсий условно можно разделить на следующие группы:

1) механические – фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком и др.;

2) термические – подогрев и отстаивание при атмосферном давлении и под избыточным давлением; промывка нефти горячей водой;

3) электрические – обработка в электрическом поле переменного или постоянного тока;

4) химические – обработка эмульсии различными реагентами – деэмульгаторами.

В промышленности наибольшее применение нашли комбинированные способы разрушения нефтяных эмульсий, которые нельзя отнести только к одной из указанных выше групп. Основным способом деэмульгирования и обезвоживания нефти на месторождениях является термохимический отстой под давлением с обработкой эмульсии в электрическом поле высокой напряженности.

1.6.3.1. Центрифугирование

Сущность этого способа заключается в следующем. Нефтяная эмульсия подается в центрифугу, в которой размещается быстро вращающийся направляющий аппарат, придающий ей определенное направление движения. Благодаря центробежной силе вода, как более тяжелая, приобретает большую скорость и стремится выйти из связанного состояния, концентрируясь и укрупняясь вдоль стенок аппарата и стекая вниз. Обезвоженная нефть и вода отводятся по самостоятельным трубам. Основной частью аппарата является вращающийся барабан, снабженный пакетом с большим числом конических перегородок (тарелок) из тонкого листового металла. Эти конические тарелки собраны таким образом, что имеющиеся в них отверстия совпадают и образуют сквозные каналы, в которые поступает эмульсия из центрального патрубка. Сначала эмульсия поступает в нижнюю полость (дно) барабана, затем распределяется между перегородками и поднимается вверх. При перемещении эмульсии снизу вверх под действием центробежной силы происходит разделение ее на нефть и воду.