ВСТУП

При видобутку нафти її завжди супроводжує пластова вода. В пластових водах розчинені різні солі , частіше всього хлориди і бікарбонати натрію, кальцію,магнію , рідше карбонати і сульфати. Вміст солей в цих нафтах коливається в широких межах , від незначного до 30%.

Присутність в нафті яка поступила на переробку води і солей шкідливо впливає на роботу нафтопереробного заводу. При великому вмісті води підвищується тиск в обладнанні установок переробки нафти , знижується їх продуктивність , витрачається надлишкове тепло на підігрів і випаровування води.

Ще більш негативною дією володіють хлориди. Вони відкладаються в трубах теплообмінників і печах , що призводить до необхідності частої очистки труб , знижує коефіцієнт теплопередачі. Хлориди , особливо кальцію і магнію , гідролізуються з утворенням соляної кислоти при низьких температурах. Під дією соляної кислоти проходить руйнування (корозія) метала обладнання технологічних установок. Особливо швидко роз’їдається під дією гідролізованих хлоридів кондинсаційно-холодильне обладнання переробних установок. Солі , накопичуючись в залишкових нафтопродуктах - мазуті і гудроні , погіршують їх якість.

Як наслідок, перед подачею нафти на переробку її необхідно відділити від води і солей.

Воду і солі видаляють безпосередньо після видобутки нафти з надр землі (на промислах) і на нафтопереробних заводах. Існує два типи технологічних процесів видалення води і солей − зневоднення і знесолення. В основі обох процесів лежить руйнування нафтових емульсій.

Якість нафти в основному залежить від властивостей вуглеводнів ,а також від вмісту в них домішок , які в значній степені впливають на технологію переробки , якість і вихід одержаних нафтопродуктів , сприяють корозії обладнанню і отруюють дорогі каталізатори. Все це в кінцевому приводить до збільшення вартості нафтопереробки і собівартості нафтопродуктів. Тому перед поступленням на переробку нафту необхідно підготовити , максимально видалити з неї такі забруднення , як воду, солі , механічні домішки і ін. Особливо сильну корозійну дію чинять хлориди , хлорорганічні і сірчисті сполуки в присутності води.

Для зневоднення і знесолення нафти , що добувається застосовують спеціальні установки підготовки нафти на промислах і електрознесолюючі установки на нафтопереробних підприємствах. На промислах використовують спеціальні реагенти – деемульгатори , руйнують водо нафтову емульсію і максимально видаляють із нафти пластову солену воду; попутно частково видаляють солі , газоподібні вуглеводні і механічні домішки.

На заводських ЕЛЗУ нафту промивають прісною водою при 80-140 ⁰С , а потім направляють в електродегідратори , в яких під дією електричного поля високої напруги , деемульгатора і температури водо нафтова емульсія руйнується.

Основною задачею підготовки нафти до переробки на ЕЛЗУ є: максимальне видалення з неї забруднень не вуглеводневих домішок (води , солей) , які служать джерелом корозії обладнання.

Збитки народного господарства від корозії обладнання нафтопереробних підприємств складає велику величину. Тому повне видалення із нафти , що поступила на переробку , хлоридів і хлорорганічних сполук – потенціальних агентів хлористоводневої корозії , має велике народногосподарське значення.

1 Літературний огляд

Суть процеса електрознесолення нафти полягає в її змішуванні з промивною водою і деемульгатором з наступним відділенням соленої води в електродегідраторах , де під дією змінного перемінного поля високої напруги

в поєднанні з деемульгатором і підвищеній температурі руйнується водонафтова емульсія.

В загальному випадку емульсія – це система із двох взаємно нерозчинних рідин , в якій одна розподілена в другій в звішеному стані і в виді дрібних капель. Та рідина , що утворить звішені каплі , називається дисперсною фазою , а та , в яких звішені каплі – дисперсним середовищем.

При цьому в результаті відстоювання із нафти видаляється вода разом з розчиненими в ній хлористими солями. Для досягнення необхідної глибини знесолювання нафту піддають багатократній промивці водою на ЕЛЗУ , яка складається з декількох ступенів (зазвичай – дві, інколи – три) послідовно з’єднаних електродегідраторів.

На НПЗ Російської Федерації експлуатується біля 100 ЕЛЗУ трьох основних типів ( в залежності від типа електродегідраторів і характеру їх зв’язку з нафтопереробними установками АТ, АВТ): від застарілих окремих ЕЛЗУ з вертикальними електродегідраторами , побудованими в 1940-1951-х роках, і більш досконалих з кульові електродегідраторами (поєднаних з АТ, АВТ) до багатотонажних ЕЛЗУ з горизонтальними електродегідраторами

вбудованих в АТ (АВТ).

Незалежно від типа електродегідраторів і схеми ЕЛЗУ , принцип дії змінного електричного поля на нафтову емульсію залишається однаковим. Між електродами напруга переважно складає 27, 30 або 33 кВ.

Перший тип – окремі електрознесолюючі установки, побудовані в 40-50-х роках. На цих установках потужністю 0,6-1,2 млн.т/год знесолювання нафти відбувається переважно в одну (рідше в дві ) електричну ступінь в 12-ти вертикальних електродегідраторах об’ємом по 30 м³ кожний. Нагрів нафти відбувається водяним паром. Як правило, такі ЕЛЗУ не зв’язані міцно з АВТ, тому після ЕЛЗУ нафту охолоджують, скидають в проміжний резервуар, звідки вона сировинним насосом АВТ подається на переробку.

Другий тип – в основному двохступінчаті ЕЛЗУ потужністю 2-3 млн. т/год., переважно комбіновані з АТ або АВТ. В склад ЕЛЗУ входять кулеві електродегідратори об’ємом 600 м³ , по одному апараті в ступені. На більшості таких установок нагрів нафти відбувається не водяним паром , а за рахунок тепла продуктів переробки нафти. Знесолена нафта після ЕЛЗУ не охолоджується , а минувши проміжний резервуар , поступає на прийом сировинного насоса АВТ.

Третій тип – двохступінчаті ( інколи трьох ступінчаті ) блоки ЕЛЗУ , комбіновані з АТ або АВТ , в склад яких входять створені в кінці 60-х років горизонтальні електродегідратори , розраховані на тиск до 1,8 МПа і температуру до160 С⁰. Тут нагрів нафти здійснюється також за рахунок тепла продуктів перегонки. Крім того , відсутній проміжний сировинний насос. Такі сучасні блоки ЕЛЗУ входять в склад установок ЕЛЗУ-АВТ або АТ потужністю 3-9 млн. т/год.

Таблиця 1.1 - Характеристика електродегідраторів

Показники	Тип електродегідратора
	Верти-кальний	Куле- вий	горизонтальний
			2 ЕГ160 (1 ЕГ160)	2 ЕГ160/3	2 ЕГ160-2	2 ЕГ200-2Р
Обєм , м^3	30	600	160	160	160	200
Діаметр , м	3	10,5	3,4	3,4	3,4	3,4
Довжина (висота) , м	5	-	18,6	18,6	18,6	23,4
Розрахунковий тиск , МПа	0,4 і 0,6	0,6 і 0,7	1,8 (1,0)	1,8	1,8	1,8
Робоча температура , ^0С	90	100	160	160	160	160
Число електродів	2	3 пари	2	3	3	3
Система ввода нафти	В зону між електро-дами	В зону між елек-тро-дами	В піделек-тродну зону	В зону між нижнім і середнім електро-дами	Разом в зону між нижнім і середнім електро-дами і піделек-тродну зону	Окремо в зону між нижнім і середнім електро-дами і піделек-тродну зону

Вертикальні електродегідратори , що входять в склад ЕЛЗУ невеликої потужності (1,0-1,5 млн. т/год.) , внаслідок їх малого об’єму , встановлюють паралельно в кожній ступені по 6-12 апаратів , що погіршує рівномірне розподілення потоків нафти і води і ускладнює їх обслуговування.

Недоліком кульових електродегідраторів , не дивлячись на їх високу продуктивність , є неможливість здійснювати їх міцний зв'язок з переробними установками , так як вони розраховані на порівняно низький тиск (0,6-0,7 МПа). Будувати їх на більш високому тиску складно і дорого. Навіть при низькому тиску товщина стінки електродегідратора із-за великого їх діаметру складає 24 мм. При більш високому тиску товщина стінки повинна бути ще більшою. Крім того , кульові електродегідратори із-за свого великого діаметра не можуть доставлятися жилізнодорожніми і іншими видами транспорту в зібраному виді до місця їх встановлення і вимагають по-детального збору сегментів на місці їх монтажу.

Кульовий електродегідратор представляє собою сферичну ємкість діаметром 10,5 м. В кульових електродегідраторах є три сировинних вводів , розташованих рівномірно навколо вертикальної осі електродегідратора на відстані трьох метрів від неї ,і відповідно , три пари електродів. Відстань між верхнім і нижнім електродом кожної пари 150 мм.

Принципова схема ЕЛЗУ , обладнана кульовими електродегідраторами , приводиться на рис.1.1. Сира нафта забирається з резервуара насосом 1 і прокачується через теплообмінник 3 , де нагрівається теплом знесоленої нафти , яка виходить з установки на первинну переробку, і далі підігрівається до температури 70-100 ⁰С гострим паром в теплообміннику 4. Знесолення нафти проходить в дві (або три) ступені в кульових електродегідраторах 6 і 7. Перед входом на першу ступінь насосом 9 в нафту подається вода і змішується з нафтою в трубопроводі за рахунок створення клапанами-регуляторами тиску 5 і 8 перепаду тиску 0,005-0,07 МПа. Кількість води, що подається залежить від ряду факторів і складає від 10 до 25%. Вода утворює з нафтою емульсію і розчиняє солі , що знаходяться в нерозчиненому стані.

Частина знесоленої нафти з першої ступені поступає на другу , по шляху змішуючись з водяною промивкою , що вводиться. На другій ступені проходить кінцеве знесолення і зневоднення. Для знесолення важких нафтей використовують третю ступінь.

1, 2, 9 – насоси ; 3 – теплообмінник; 4 – підігрівач; 6, 7 – електродегідратори;

5, 8 – змішувальні клапани.

І – сира нафта ; ІІ – деемульгатор ; ІІІ – вода ; IV – знесолена нафта.

Рис. 1.1 - Принципова схема ЕЛЗУ – 10/6

Вода виділена з нафти , накопичується в нижній частині електродегідратора і скидається по регулюючому рівні в каналізаційну систему. Між дзеркалом води і нижнім електродом виникає також електричне поле. При нормальній роботі сила струму не повинна перевищувати 10-20 А , в випадку підвищення рівня води струм буде рости і при досягненні значення 90 А напруга на електродах відключиться автоматично. Таке явище може виникнути і в випадку , якщо в простір між електродами подавати сильно емульговану нафту з великим вмістом води.

Сучасні блоки ЕЛЗУ комплектуються високоефективними горизонтальними електродегідраторами , розрахованими на тиск 1,8 МПа , що дозволяє комбінувати їх з установками АТ або АВТ. Електричне поле в них створюється між горизонтальними електродами , підведеними на ізоляторах на середині висоти електродегідратора. В залежності від величини напруги , що подається на електроди (22,33 або 44 кВ) і відстані між електродами (120-400 мм) напруга електричного поля змінюється в межах 100-300 кВ/м. Водо-нафтову емульсію вводять в між електродну або під електродну зони , або одночасно в дві зони.

В останньому випадку електродегідратор обладнаний додатковим (третім) електродом.

В наш час на НПЗ експлуатуються 3 модифікації горизонтальних електродегідраторів :

2ЕГ160 – двохелектродний з вводом нафти в під електродну зону ;

2ЕГ160/3 – трьохелектродний з вводом нафти в зону між нижнім і середнім електродами ;

2ЕГ160-2 – трьохелектродний з вводом нафти одночасно в зону між нижнім і середнім електродами і в під електродну зону.

ЕЛЗУ комбінуються з установками АТ або АВТ , що дозволяє досягнути значної економії енергоресурсів , необхідних для нагріву нафти в процесі знесолення , за рахунок використання тепла вихідних потоків нафтопродуктів з АТ або АВТ і тепла циркуляційного зрошення колони. На рис. 1.2 представлена принципова схема блока ЕЛЗУ.

1 – теплообмінник ; 2 , 3 – електродегідратори ; 4 , 5 – інжекторні змішувачі.

І –сира нафта ; ІІ – деемульгатор ; ІІІ – содово-лужний розчин ; ІV – свіжа вода ; V - знесолена нафта ; VI – солена вода.

Рис. 1.2 – Принципова схема блока ЕЛЗУ

Суміш сирої нафти , деемульгатора і содово-лужного розчину (останній вводиться для приниження сірководневої корозії ) нагрівається в теплообмінниках 1 до оптимальної температури , змішується в інжекторному змішувачі з промивною водою із електродегідратора другої ступені і подається в два послідовно працюючих електродегідратора 2 і 3. На вході в електродегідратор 2 в потік частково знесоленої нафти подається свіжа вода ( річна , оборотна або паровий конденсат ) в кількості 5-10% мас. на нафту. А зневоднена нафта з електродегідратора 3 подається на переробку.

Вітчизняний і закордонний досвід показує , що нафта яка поступає на дистиляцію в відповідності з сучасними вимоги повинна містити хлоридів не більше 3 мг/дм³ , води не більше 0,2% об. і механічними домішками не вище 0,005% мас.

Аналіз експлуатації вітчизняних ЕЛЗУ показує , що основними причинами недостатньої глибини знесолювання нафти и високих затрат на його здійснення на деяких ЕЛЗУ являється:

• недостатня якість підготовки нафти на нафтопромислах;

• експлуатація ряду ЕЛЗУ з морально і фізично застарілих обладнань (перш за все електродегідратори);

• відсутність на більшості ЕЛЗУ ефективних регулюючих змішуючи пристроїв для змішення промивної води з нафтою;

• використання надійних систем контролю і регулювання рівня розділу фаз в електродегідраторах;

• експлуатація багатьох ЕЛЗУ при неоптимальних технологічних параметрах процесу;

• застосування на деяких ЕЛЗУ застарівши малоефективних ( в тому числі водорозчинних) деемульгаторів;

• неефективне і недостатнє використання промивної води.

Проаналізуємо деякі найбільш важливі елементи технологічної схеми ЕЛЗУ , основне обладнання , параметри процесу електрознесолювання нафти і шляхи їх оптимізації з метою підвищення ефективності процесу при мінімальних затратах.

Якість сирої нафти , яка поступає на НПЗ. Велике значення для досягнення глибокого знесолювання має підвищення якості поступленої на російські заводи нафти за рахунок покращення її підготовки на родовищах і збільшення долі слабоемульсійних нафтей , які містять пластову воду , що відрізняється порівняно низькою мінералізацією (біля 200 мг хлоридів на 1% води).

В результаті якісної підготовки нафти на родовищах з використанням високоефективних нафто розчинних деемульгаторів максимально видаляється пластова вода , а , як наслідок , значно понижується вміст солей , що значно спрощує роботу електрознесолюючих установок заводів. Така нафта відрізняється невисокою емульсійністю , так як основна частина поданого на родовище нафто розчинного деемульгатора залишається в нафті , запобігаючи старінню водо-нафтової емульсії при її транспортуванні на НПЗ.

Досвід експлуатації свідчить , що на існуючих двохступінчатих ЕЛЗУ при поступленні сирої нафти з вмістом хлористих солей до 100 мг/дм³ , в основному , досягається глибоке знесолювання нафти залишкового вмісту хлоридів не вище 5 мг/дм³.

Необхідно відмітити , що крім ускладнення роботи ЕЛЗУ НПЗ поступлення з родовищ нафти з високим вмістом солей приводить до забруднення навколишнього середовища , так як соляні дренажні води з ЕЛЗУ після механічної і біологічної очистки переважно скидають в відкриті прісні водойми , засолюючи їх.

На ряді НПЗ РФ і країн СНГ до сьогоднішнього часу експлуатуються застарілі ( 50-і – 60-і роки минулого століття ) окремо побудовані ЕЛЗУ , які характеризуються більш високими питомими експлуатаційними і капітальними затратами , ніж блоки ЕЛЗУ , вбудовані в технологічну схему переробних установок АТ (АВТ).

Тому однією з важливіших задач по технічному переозброєнні установок підготовки нафти є заміна експлуатуючих на ряду заводів окремо побудованих ЕЛЗУ на блоки ЕЛЗУ , вбудовані в установки первинної перегонки нафти.

Коротка характеристика електродегідраторів приведена в таблиці 1.1.

Ефективність , надійність і економічність експлуатуючих електродегідраторів може бути підвищена за рахунок їх реконструкції. В деякій частині шляхом модернізації електродної системи і системи вводу сировини в кульових електродегідраторах. Ця розробка ВНИИНефтамаша успішно реалізована з участю ОАО «ВНИИ НП» на ЕЛЗУ ряда НПЗ (Орського , Рязанського , Ярославського). Є розробки по більш досконалих системах вводу сировини , електродної системи і підвісним і прохідним фторпластовим ізоляторам для горизонтальних електродегідраторів (ОАО « ТАНЕКО»).

Для стійкості і ефективної роботи електродегідратора необхідно чітко підтримувати в ньому певний рівень фаз нафта-вода. Це забезпечується безперервним скидом відстояної в електродегідраторі води з допомогою різних засобів автоматизації. Аналіз застосованих на ЕЛЗУ регуляторів розділу фаз показав , що само надійним , працюючим , який дозволяє одержати достовірну інформацію про розділ фаз в електродегідраторі і оперативно впливати є комплекс фірми «АГАР» (США) , оснований на вимірюванні вмісту води в різних зонах електродегідратора з допомогою мікрохвильових датчиків (антен). Він уже успішно експлуатується в Росії на НПЗ в г.м. Ачинське , Когаліме і Ваніно. Широке застосування комплекса «АГАР» затримує його досить висока вартість.

За кордоном , такі ведучі в світі фірми , як Petreco і NATCO (США) , розробили і ввели цілий ряд електродегідраторів , реалізуючи принципово нове технологічне рішення.

Фірма Petreco (США) постачає на НПЗ ефективні і продуктивні електродегідратори з системою двійного (горизонтального) розподілення водяної емульсії: електродегідратори «Bilectric» (експлуатуються на ЕЛЗУ Куйбишевського НПЗ і Астраханського ГПЗ).

Фірмою NATCO (США) розроблений і широко вводиться в світі сучасний електродегідратор , що реалізує принципово нову технологію ЕДД (електродинамічний електродегідратор подвійної полярності) , в якому відбувається двохступінчата промивка нафти в одному апараті , а обробка водяної емульсії – послідовно в полі змінного і постійного струму. Застосування цього запатентованого принципу , а також таких вдосконалень , як композитні електроди , регулювання оптимальної величини електричного струму, ефективного змішування води з нафтою (в тому числі і всередині апарата) , дозволяє підвищити ефективність електродегідратора і його питому продуктивність в 2-3 рази , в порівнянні з електродегідраторами традиційної конструкції , які застосовуються на ЕЛЗУ російських НПЗ. В частковості про це свідчать технології пропозицій фірми NATCO для проектування блоків ЕЛЗУ Туапсинського , Нижнекамського , Туркменбашинського і Антіпінського НПЗ потужністю відповідно 12,0, 7,0, 4,0, і 2,5 млн т в год (табл. 1.2).

Таблиця 1.2 - Порівняння електродегідраторів традиційної і нової конструкції

Проект	Електродегідратор
	Традиційний (ВНИИНефтемаш)			Електродинамічний ЕДД (пропозиція фірми NATCO)
	Число ступе- нів	Обєм електро- дегідра- торів, м^3	Число електро- дегідрато- рів	Число ступе- нів	Обєм електро- дегідра- торів, м^3	Число електро- дегідрато- рів
ЕЛЗУ-АВТ-12, 12 млн. т/рік (Туапсе)	2	200	8	1	300	2
ЕЛЗУ-АВТ-7, 7 млн. т/рік (Ніжнекамськ)	3	160	12	2	200	4
ЕЛЗУ-АТ-7, 4 млн. т /рік (Туркменбаши)	3	160	6	2	200	2
ЕЛЗУ-АТ-2, 2,5 млн. т/рік (Антіпіно)	2	160	2	1	120	1

Використання промивної води. Досвід роботи УЛЗУ показує , що при глибокому знесолюванні нафти необхідно застосовувати значну кількість промивної води:біля 10-15% на нафту. При цьому утвориться така ж кількість стоків , які із-за високого вмісту солей не можуть бути використані в оборотному водопостачанні і тому після дороговартісної механічної і біологічної очистки скидаються в відкриті водойми. В зв’язку з підвищеними вимогами до охорони навколишнього середовища в наш час більшу увагу приділяється удосконаленні технології знесолювання , забезпечуючи максимальне видалення з нафти хлоридів і мінімальним використанням прісної води. Особливо велике значення це має для заводів , працюючих або в умовах обмеженої кількості прісної води , або при обмежуваному скиді стоків на очистку. Для зменшення витрати прісної води і кількості стоків на ряді ЕЛЗУ прісну воду подають тільки на останню ступінь , а потім повторно використовують дренажну воду з попередньої ступені для промивки нафти. Така схема промивки нафти з поверненням води з ступені на ступінь дозволяє значно (в 2-3 рази) знизити використання прісної води і кількість забруднених стоків без збитку для якості знесолювання. Подальше скорочення витрати прісної води і кількість стоків на ЕЛЗУ може бути досягнуто при умові повторного використання не тільки з ступені на ступень , але і всередині ступені , при рециркуляції дренажної води.

Застосування дренажної води всередині ступені , на ряду з поверненням води з ступені на ступінь , можна забезпечити глибоке знесолювання нафти до залишкового вмісту солей 1-3 мг/дм³ при загальній витраті прісної води всього 1-2% (для важко знесолюючих нафтей з високим вмістом солей – до 5%). Така схема представляє значний інтерес для заводів , на ЕЛЗУ яких не досягається необхідної глибини знесолювання нафти із-за неможливості подавати необхідну кількість прісної води в якості обмеження її ресурсів.

Змішування нафти з промивною водою. В процесі знесолення нафти велике значення для повноти вимивання солей має оптимальне змішування нафти з промивною водою і деемульгатором. Для досягнення глибокого знесолювання необхідне досить інтенсивне перемішування промивної води з нафтою , забезпечуючи необхідний контакт між капельками прісної промивної і соленої пластової води. В той же час інтенсивне змішування нафти з промивною водою може привести до утворення досить стійкої , погано руйнуючої емульсії. Як наслідок , для керування процесом зневоднення необхідно мати регулюючий змішувач нафти з водою , що дозволило б для кожного окремого випадку встановлювати оптимальну степінь змішування.

В наш час для змішування нафти з промивною водою на електрознесолюючих установках використовуються змішувальні клапани , інжектори , регулюючі змішувачі нафти з водою типа РСНВ , вахлярні змішувачі , змішувачі з форсунками і з тангентальним вводом промивної води.

Найбільш поширеним регулюючим змішувачем є змішувальний клапан – в порівнянні простий пристрій , що дозволяє регулювати інтенсивність змішування води з нафтою в широких межах. До недоліку змішую чого клапана відносять те , що змішування відбувається за рахунок перепаду тиску на потоці води , який міняється на діючих ЕЛЗУ в межах від 0,5 до 1,5 кгс/см² , що зв’язано з значними енергетичними затратами для забезпечення необхідної продуктивності електрознесолювальних установок по нафті , причому гідравлічні втрати суттєво збільшуються при промивці тяжких і в’язких нафт.

Цього недоліку немає змішувальний комплекс: змішувальний клапан плюс статистичний змішувач фірми «Зульцер Хемтех». Проведені досліди показали , що при однаковому перепаді тиску , рівному 0,6 кгс/см² , при застосування змішувального комплексу досягається більш глибокого знесолювання нафти ̴ 3,7 мг/дм³ (після першої ступені) проти 7,1 мг/дм³ при застосуванні тільки змішувального клапана.

Статистичні змішувальні клапани , прості в монтажі , не потребують обслуговування із-за відсутності нерухомих частин , забезпечують стабільну якість змішування при змінних навантаженнях по нафті і промивній воді. Із введенням дозволяє , як показали результати дослідів і промислового застосування , знизити витрату енергії на процес за рахунок зменшення необхідного перепаду тиску на змішувачах , а також забезпечити більш стабільне глибоке знесолювання нафти. В наш час змішувальні комплекси вводяться (рекомендовані до введення) на ЕЛЗУ ряду НПЗ (Рязанського , Туркменбашинського, Орського , Лисичанського і ін.).

Деемульгатори. Роль деемульгатора в процесі знесолювання полягає в руйнуванні захисних оболонок , які знаходяться навколо глобули пластової води і утворенні навколо глобул промивної води , що подається на ЕЛЗУ. Як показали досліди деемульгатори характеризуються селективною дією по відношенню до різних типів нафтей.

До деемульгаторів нафтових емульсій згідно умов їх використання на ЕЛЗУ НПЗ пред’являється цілий комплекс спеціальних вимог , основними з яких є: висока деемульгуюча схильність , відсутність впливу на якість одержаних нафтопродуктів , а також обмежений перехід в водяну фазу , деемульгатор повинний бути нафторозчинний , що забезпечує мінімальне забруднення навколишнього середовища. Нафторозчинні деемульгатори застосовують в товарному виді , добавляючи їх без розбавлення в нафту при допомозі дозуючих насосів. Така подача менш трудомістка , більш технологічна , так як не вимагає наявність масштабного вузла приготовлення розчина і забезпечує безперебійну і точну подачу заданої кількістю деемульгатора.

За останні 25 років витрата деемульгаторів на ЕЛЗУ НПЗ різко знизилась (в 2-8раз) , що можна пояснити двома основними причинами:

• широким застосуванням при промисловій підготовці нафтей високоефективних неіоногенний нафторозчинних деемульгаторів , які залишаючись в нафтовій фазі , запобігали старінню водо нафтової емульсії і тим самим понижують схильність нафтей , які поступили на НПЗ утворювати при знесолювання на ЕЛЗУ стійкі водо нафтові емульсії;

• застосуванням на ЕЛЗУ НПЗ нафто розчинних деемульгаторів нового покоління (типа «Кемеликс» , «Диссольван» , «Геркулес» і ін.) , що відрізняються більш високою ефективністю.

В деякій частині , першочерговими напрямками вдосконалення ЕЛЗУ є :

• Заміна окремо стоячих ЕЛЗУ , оснащених , як правило , морально і фізично застарілими електродегідраторами , на блоки ЕЛЗУ , вбудовані в схеми АТ (АВТ).

• Підвищення ефективності , надійності і економічності експлуатуючих електродегідраторів , в тому числі:

• Модернізація внутрішніх пристроїв (електродна система , розподільники сировини);

• Заміна ненадійних фарфорових ізоляторів на сучасні фторпластові;

• Введення вибухозахисних , більш економічних систем електроживлення;

• Введення сучасних систем контролю рівня розділу фаз і автоматичного скиду з електродегідраторів соленої води.

• Розробка електродегідраторів нового покоління.

• Вдосконалення схеми промивки нафти водою. Введення повторного використання промивної води з ступені на ступень і всередині ступенів.

• Оптимізація степені змішення промивної води з нафтою. Введення ефективних змішувачів.

• Застосування сучасних високоефективних екологічних нафто розчинних деемульгаторів , визначення найбільш підходящого деемульгатора і необхідної витрати його для нафти, що поступила на ЕЛЗУ.

• Оптимізація параметрів технологічного режиму (температура , витрата промивної води , що подається на електроди електродигідратора високої напруги і т. д.).

Hа установках обезводнення і знесолювання нафти широко застосовуються водорозчинні, водонафторозчинні і нафторозчинні деемульгатори. Останні кращі, оскільки:

— вони легко змішуються (навіть при слабкому перемішуванні) з нафтою, у меншій мірі вимиваються водою і не забруднюють стічні води;

— їх витрата практично не залежить від тієї, що обводнює нафти;

— залишаючись в нафті, попереджають утворення стійких емульсій і їх «старіння»;

— володіють такими властивостями , що інгібірують корозію металів;

– є легкорухомими рідинами з низькою температурою застивання і можуть застосовуватися без розчинника, зручні для транспортування і дозування.

Як розчинники нафтрозчинного деемульгатора застосовуються низькомолекулярні спирти (метиловий, ізопропіловий і ін.), ароматичні вуглеводні і їх суміші в різних відношеннях.

Водорозчинні деемульгатори застосовують у вигляді 1–2%-х водних

розчинів. Вони частково вимиваються дренажною водою, що увеличи-

вает їх витрата на знесолювання.

До сучасних деемульгаторів пред'являються наступні основні вимоги:

— вони повинні володіти максимально високою деемульгуючою активністю, бути біологічно легко разкладаючими (якщо водорозчинні), нетоксичними, дешевими, доступними;

— не повинні володіти бактерицидною активністю (від якої залежить ефективність біологічного очищення стічних вод) і кородування металів.

Цим вимогам більш повно відповідають і тому знайшли переважаюче вживання неіоногенні деемульгатори. Вони майже повністю витіснили раніше широко іоноактивні, що застосовувалися (в основному аніоноактивні) деемульгатори, такі як вітчизняні 385 НЧК. Їх витрата на установках знесолювання нафти складала десятки кг/т. До того ж вони біологічно не розкладаються, і вживання їх приводило до значних забруднень водоймищ. Неіоногенні ЛІГШИ у водних розчинах не розпадаються на іони. Їх отримують при приєднанні окислі алкілену (етилену або пропілену) до органічних сполук з рухливим атомом водню, тобто що містить різні функціональні групи, такі як карбоксильна, гідроксильна амін, амідна і ін. Як такі з'єднання найбільше вживання знайшли органічні кислоти, спирти, феноли, складні ефіри, аміни і аміди кислот.

Гідрофобні властивості ПАР регулюють приєднанням до нього

поліоксипропиленового ланцюга. При подовженні її розчинність ЛІГШИ у воді знижується, і при молекулярній масі більше 1000 воно практично у воді не розчиняється.

Промислові деемульгатори є зазвичай не індивідуальними речовинами, а сумішшю полімерів різної молекулярної маси тобто полімолекулярними. Як промислові неіоногенні деемульгатори в нашій країні і за кордоном використовуються наступні оксіалкеновані органічні сполуки.

Оксіетиловані жирні кислоти (ОЖК). Для синтезу ОЖК використовується кубовий залишок синтетичних жирних кислот (СЖК) з числом вуглецевих атомів більше 20 (Сn > 20) або 25 (Сn > 25). Деактивність, що емульгує, і фізичні властивості (температура застивання, в'язкість, щільність і ін.) зразків ОЖК залежать від числа груп ОЕ (в межах 14.25 на одну молекулу ОЖК), в'язкість і температура застигання ПАВ знижуються, а щільність , що деемульгує його здатність підвищуються. Серед ОЖК ефективніший деэмульгатор, синтезований з кислот > С25, з вмістом окислу етилену

65.67 % (не поступається по ефективності диссольвану 4411).

Оксиетильовані алкілфеноли (ОП-10). Є продукти оксиетилювання моно- і диалкилфенолов. В порівнянні з ОЖК деемульгатор ОП-10 менш універсальний і застосовується для деемульгування обмеженого числа нафт.

Вітчизняні блоксополімери поліоксіалкіленів є найбільш ефективними і універсальними деемульгаторами. Висока їх деемульгуюча ефективність обумовлюється, мабуть тим, що гідрофобна частина (оксіпропіленовая ланцюг) ЛІГШИ не направлена углиб нафтової фази, як в звичайних деемульгаторів типа ОЖК , а частково поширена уздовж міжфазної поверхні емульсії.

Саме цим пояснюється дуже мала витрата деемульгаторів з блоксополимеров в процесах обезводнення і знесолювання нафт (10.30 г/т). У нашій країні для промислового вживання рекомендовані наступні типи блоксополимеров: 186 і 305 – на основі пропіленгліколя; 157, 385 — на основі етилендіаміну (дипроксамин 157); 116 і 226 — на основі синтетичних жирних кислот і 145 і 295 —на основі двоатомних фенолів. Деемульгуюча активність і фізико-хімічні властивості блоксополімерів оксиалкіленів істотно залежать від величини і співвідношення гідрофільних і гідрофобних частин молекули, а також від складу і будови вихідних речовин. Так, розташування оксіпропіленових груп на кінцях молекули робить ПАР більш гідрофобними, з нижчою температурою застигання, що в порівнянні з ПАР такого складу і молекулярної маси, але з розташуванням оксіпропіленових груп в центрі молекули.

Синтезовано у нас і за кордоном велике число високоеффективних деемульгаторів. З деемульгаторів ФРН, вживаних в нашій країні, високою деемульгуючою активністю володіють диссольвани 4400, 4411, 4422 і 4433, що є 65 %-е розчини ЛІГШИ у воді або метиловому спирті з молекулярною масою 2500.3000, які синтезовані на основі алкиленгліколей, а також сепарол

бескол, прохалит і ін. Характерний, що деемульгатори американських і англійських фірм «Петроліт», «Третолит» і інших в більшості випадків.