Oljeavs altingsteknologi: beskrivelse og prinsipper

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Oljeraffinerier mottar produkter fra brønnforekomster som råstoff. I utgangspunktet er dette olje- og gassressurser som utvinnes i form av en emulsjon med urenheter og minerals alter. Uten forbehandling kan slike blandinger skade prosessutstyr selv i de tidlige stadiene av råvarebehandlingen, så oljedehydrering og avs altingsmetoder brukes, som kan sammenlignes med filtrering når det gjelder effekter.

Generelle prinsipper for avvannings- og avs altingsteknologier

En blanding av olje og tilhørende urenheter dannes som regel av flere typer væsker, som kan inneholde faste partikler. I de enkleste emulsjonene blandes vannkomponenten med råolje i tynne dråper langs molekylstrukturen. Det skal bemerkes at prosessene med dehydrering og avs alting av olje kan være assosiert ikke bare med naturlig forurensning og fortynning av måletprodukt i brønnen og under produksjon. Teknologien for luftløftdrift av brønner sørger for tilsiktet fortynning av ressursen for å trekke den ut til overflaten under nedihullstrykk. Luft- eller hydrokarbongasser kan fungere som aktive løftemedier, så videre oljeraffinering er et obligatorisk teknologisk tiltak for ressursforberedelse. En annen ting er at det lave oksygeninnholdet i luftløftteknikken letter prosessen med separering av råvarer.

Den vanligste bruken av oljeraffineringsteknologier innebærer separasjon av s alt og vann på molekylært nivå. Spesielt inkluderer de enkleste teknologiene for oljeavs alting effekten av et elektrostatisk felt skapt av elektroder med transformatorstrømforsyning ved en spenning på 12-25 kV. Det elektrostatiske feltet får vannmolekylene til å bevege seg, kollidere og feste seg sammen. Ettersom væskevolumet akkumuleres, blir det mulig å sedimentere det med påfølgende separasjon fra oljefasen. Dette er et av de generelle prinsippene for drift av dehydrerings- og avs altingsmetoder, men teknologier som involverer tilsetning av ulike aktive komponenter som fremskynder og optimaliserer separasjonsprosesser er også mye brukt.

Råolje og dens egenskaper

Råprodusert olje inneholder også naturlige emulgatorer med dispergerte urenheter og mineraliserte klorider. I noen tilfeller, avhengig av brønnutviklingsteknologien, kan gasskomponenter også bevares - flyktige oguorganisk. Alle disse komponentene er aktive og kan betraktes som obligatoriske for bevaring eller uønskede - deres status bestemmes av kravene til sluttproduktet og bestemmer i prosesseringsstadiene listen over akseptable metoder for dehydrering og avs alting av olje, som også vil påvirke valg av utstyr for oljeraffinerier. Det vil si at til og med noen av de nyttige komponentene kan skade teknologiske enheter, derfor blir de i visse stadier av behandlingen også ekskludert, og deretter gjeninnført.

Dehydreringsprosessen regnes som en av de grunnleggende. Det implementeres ved å ødelegge vann-olje-mediet med tilsetning av demulgatorer, som under adsorpsjon ved faseseparasjonsgrensen skiller væskedråpene i oljen. Som en aktiv komponent bør det brukes en sammensetning som i seg selv lett kan skilles fra målproduktet. For eksempel påvirker demulgeringsmidler som brukes til dehydrering og avs alting av olje ikke egenskapene til råvaren som renses og reagerer ikke med vann. Dette er syntetiserte forbindelser som også er inerte overfor utstyr og miljøvennlige. Demulgeringsmidler fra den oljeløselige gruppen blandes lett med oljeholdige emulsjoner og vaskes samtidig dårlig ut med vann. Det finnes også organiske ikke-elektrolyttdemulgatorer, hvis funksjoner inkluderer en oppløsende funksjon i forhold til oljeemulgatorer. Som et resultat av kjemisk påvirkning reduseres også viskositeten til råvaren.

Begrunnelse for behovet for oljeavs alting

Nytten av å redusere s altkonsentrasjonen i råolje går langt utover skadene som korrosjonsprosesser forårsaker på utstyr. Det bør tas i betraktning at oljeprodukter med visse sett av fysiske og kjemiske egenskaper etablert av strenge forskrifter brukes i produksjonsprosesser og i forsyning av transportinfrastruktur. Derfor er oljeavs alting i prinsippet en helt rasjonell prosedyre – en annen ting er at ulike teknologier kan brukes til å utføre denne oppgaven, for ikke å snakke om forskjeller i graden av konsentrasjonsreduksjon. For eksempel, i områder der vannsparing er planlagt, kan en to-trinns avs altingsprosess innføres.

På hvilke måter varierer tilnærmingene til s althåndtering? Det avhenger av den underliggende teknikken. Så i elektriske metoder vil gjeldende parametere ha betydning, og innenfor rammen av kjemisk behandling for dehydrering og avs alting av olje, brukes et bredt spekter av aktive stoffer, som i utgangspunktet påvirker innholdet av visse elementer på forskjellige måter. For det meste er dette de samme kjemikaliene fra den generelle gruppen av demulgeringsmidler som introduseres i emulsjonen under visse forhold. For å sikre tett blanding av et stoff med oljeholdige råvarer, må det for eksempel rettes oppstrøms i en standard avstand fra spyletanken eller separasjonssonen.

Oppvarming av råolje

Et av de forberedende tiltakene, hvis formål er å skape et tilstrekkelig temperaturregime for effektiv gjennomføring av avs altingsprosessen. Hva er den til? Oppvarming har to grunnleggende oppgaver:

• I forhold med høy temperatur beveger vannpartikler seg med høyere hastighet, noe som gjør prosessen med å slå sammen molekyler til en enkelt struktur mer aktiv. Følgelig øker prosessen med avs alting av olje, hvorfra store vannforbindelser fjernes.
• Reduksjon av viskositeten er også en konsekvens av temperaturregulering. Viskositet som sådan indikerer en væskes evne til å motstå strømning. Hvis denne indikatoren avtar, fjernes fremmedkomponenter lettere, siden de motvirkes av en mindre kraft fra hindringen.

Men hva slags temperaturregime vil være optim alt for oljeemulsjonen med tanke på en positiv innvirkning på videre separasjonsprosesser? En spesifikk indikator er satt under hensyntagen til egenskapene til en bestemt prøve. For lette emulsjoner med lav viskositet brukes for eksempel moderate gjennomsnittstemperaturer for å forhindre koking av oljefasen, og for tunge hydrokarbonblandinger er det fornuftig å øke den termiske effektstangen. I de fleste tilfeller er oppvarmingstemperaturen fra 100 til 120 °C tatt som den optimale modusen for avs alting. Modus opptil 140 °C regnes som forhøyet.

Kjemisk oljebehandling

Behandling eller ødeleggelse av emulsjonsstrukturen på denne måten krever også spesiell opplæring. Spesielt utføres kjemiske metoder for oljedehydrering og avs alting under følgende fysiske forhold:

• ForFor å sikre kontakt mellom oljekomponenten og virkestoffet, må grensesnittfilmen destrueres på forhånd. Dette vil gjøre det mulig å tilsette demulgatoren som er nødvendig for den videre prosessen til emulsjonen.
• Tilstrekkelig antall kollisjoner av spredte vannpartikler må gis for en viss tidsperiode. Med andre ord, ved omrøring eller ved å rotere innholdet i emulsjonen økes aktiviteten til destabiliserte vannpartikler kunstig.
• Sedimenteringstiden er opprettholdt, hvor store vannpartikler vil danne et bunnfall mot bakgrunn av koagulasjon.

Fra dette øyeblikket kan du begynne å forberede emulsjonen for prosessen med oljeavs alting ved oppvarming. Alle de positive egenskapene til å øke temperaturen i oljefasen opererer med en kjemisk separasjonsmetode, men det er viktig å ta hensyn til begrensningene, siden en overdreven økning i temperaturen kan føre til negative konsekvenser. I noen separasjonsanlegg, når temperaturen er feil estimert, fordamper oljen på bakgrunn av en reduksjon i stoffets tetthet og tap av volum. For å forhindre slike effekter bruker mange virksomheter lavere oppvarmingstemperaturer som et sikkerhetsnett. For å kompensere for mangelen på termisk energi, brukes et større volum av demulgator og utstyr med høyere effekt.

Elektriske dehydratorer for oljeavs alting

I de enkleste ordningene for implementering av elektromekaniske prosesser for å separere s alt og vann fra et oljeprodukt, brukes elektriske dehydratorer. Den er multifunksjonellutstyr som utfører flere fasede oppgaver, inkludert oppvarming, elektrisk påvirkning, separasjon og kum. Horisontale elektriske dehydratorer for dehydrering og avs alting av olje er basert på en tank hvor en- eller to-trinns separasjonsprosesser foregår. Modeller med varmefunksjon (termoseparatorer) inneholder også en beholder i hjertet av designet, men supplert med en innløpsvarmeseksjon.

Elektromekaniske dehydratorer er designet med koalesceringsenheter, elektrostatiske gitter og samme varmeutstyr. Et særtrekk ved denne modifikasjonen er implementeringen av koalescerende enheter designet for å fungere med faser i væske/væske-format. Denne typen elektrisk dehydrator for oljeavs alting brukes til vedlikehold av problematiske emulsjoner.

I den generelle teknologien for bruk av elektromekaniske dehydratorer, er det siste trinnet nedbørsprosedyren. Innenfor dens ramme betjenes en separert oljestrøm, under bevegelsen sikres gassutslipp og temperaturindikatorer normaliseres.

Prinsippet for drift av den elektriske dehydratoren

Når en råoljekomponent kommer inn i et elektrisk felt, begynner vannmolekyler med negativ ladning å bevege seg og tar på seg en pæreformet dråpe, vendt mot den positive elektroden. På vei til sistnevnte kolliderer dråpene og danner en stor fraksjon, klar for videre nedbør og separasjon. Vanskeligheten ligger i det faktum at en syklus for å behandle emulsjonenvil ikke være nok til å skille vann og s alt. Selv om s alter oppløses naturlig i vannmiljøet, kan de ikke elimineres fullstendig ved høye konsentrasjoner. For mer effektiv rengjøring kan det i tillegg tilsettes ferskvann til blandingen, som over flere sykluser med elektrisk virkning vil vaske ut s altdelen. I tillegg til elektrisk behandling utfører oljeavs altingsenheten med dehydrator sedimentering (setningsfunksjon). Til dette benyttes tilleggsutstyr som kan ha ulike former, dimensjoner og hjelpeprosesskontrollverktøy.

Selv om elektriske dehydratorer er teknologisk komplekst og dyrt utstyr, brukes de i økende grad ikke bare av store, men også av små raffinerier. Denne etterspørselen forklares av følgende fordeler med enhetene:

• Sparinger. Som praksis viser, både når det gjelder kostnadene for forbruksvarer og energiforbruk, er elektriske dehydratorer den mest lønnsomme løsningen for oljeseparering i sin klasse.
• Ergonomi. Dette er et relativt nytt utstyr, så designet ble utviklet allerede i de første generasjonene med vekt på moderne styringsformer med automatisering og elektroniske ekspedisjonskontrollpaneler.
• Behandlingskvalitet. Et gjennomtenkt designsystem, kombinert med et bredt utvalg av kjemiske katalysatorer, gir praktisk t alt laboratoriekvalitet oljebehandling for en rekke teknologiske prosesser i kritiske industrier.
• Høy grad av pålitelighet av teknologi. PÅSammensetningen sørger for beskyttelsesenheter med automatisering, som i henhold til de innebygde algoritmene kontrollerer teknologiske operasjoner med en liten risiko for feil. Samtidig reduseres personalfunksjonene til et minimum, og i høyteknologiske versjoner erstattes de av intelligente kontrollsystemer.

Kompleks oljeemulsjonseparasjon

Hvis elektriske dehydratorer brukes spesifikt for oppgavene med å skille ren olje fra vann og s alter, implementerer industrielle separatorer i komplekset funksjonen å separere emulsjonen i komponenter. For eksempel, når du tester en brønn, er det nødvendig å få en generell analyse av det harde laget i bunnhullet fra den ekstraherte prøven. I disse aktivitetene kan oljeavs alting betraktes som en indirekte oppgave sammen med bestemmelse av konsentrasjonen av jern eller magnesium, men dette reduserer ikke nytten av separatoren. Faktum er at i praksis er oljeraffinerier selv ikke så mye interessert i punktuttak av s alt fra målproduktet, men i dets omfattende forberedelse for videre bruk. Slik sett er utelukkelse av faste urenheter sammen med dehydrering og avs alting bare velkommen.

Høyytelsesseparatorer fungerer også med tilførsel av innløpsslam og gassslam. Slike installasjoner brukes til avs alting av vann ved oljebehandlingsanlegg for konsumerende virksomheter med en endelig produksjonssyklus. Det vil si at utgangen skal være kommersiell ren olje, hvis egenskaper gjør at den kan brukes som drivstoff eller andre materialer. For eksempel forbereder en separator oljeen emulsjon med egenskaper som tillater produksjon av bitumen, smøremidler, syntetisk gummi, etc. En så høy kvalitet på olje oppnås ved å passere gjennom flere prosesstrinn, inkludert skrubbere, koalescerere, vasketanker, termiske separatorer og andre funksjonelle enheter i forskjellige konfigurasjoner.

Dyp avs altingsteknologi

Utilstrekkelig avs alting av oljeemulsjon påvirker også tilstanden til prosessutstyret og kvaliteten på sluttproduktet. Derfor, for krevende produsenter, produserer prosessanlegg produkter som har gjennomgått dyp separasjon. I dette tilfellet reduserer oljeavs altingsutstyr mengden s alter til 3-5 mg/l. Hvordan oppnås et slikt resultat? Ulike teknologier kan brukes, men den kombinerte elektrotermokjemiske metoden anses som optimal.

Det er mulig å oppnå høye grader av dyp separasjon med kompleks rengjøring ved å koble til ulike metoder for fjerning av s alter i vannmiljøet. I dette tilfellet bør intensiv avsetning i vaskevæsken sikres med sterk elektrisk strøm. Når det gjelder den kjemiske metoden, er den også koblet sammen i form av tilsetning av aktive demulgatorer.

En annen måte å sikre dyp avs alting på er hydromekanisk. I dette tilfellet brukes ikke kjemiske og elektriske påvirkninger. Det legges vekt på gravitasjonsfunksjonen, som bidrar til naturlig eksfoliering av vannmiljøet fra olje. Avs altingsenheten i denne ordningen er en sylindrisk bunnfellingstank med en kapasitet på 100 - 150 m3. Den sørger for soner for å separere fraksjoner, der væsker strømmer under trykk opp til 1,5 MPa. Temperaturregimet fra 120 til 140 °C opprettholdes også, noe som bidrar til prosessene med medieseparering.

AC-Direct field impact technology

Denne metoden kalles også DC/AC-felt. Det vil si at den er helt basert på den elektriske handlingen fra likeretteren i transformatoren. Under likestrømsforhold får det elektrostatiske gitteret polaritet (negativ eller positiv), noe som bidrar til bevegelse av vannmolekyler i retning av elektroden. Som et resultat av den gjensidige tiltrekningen av molekyler til hverandre, dannes et vannlag, som vises i henhold til det mest praktiske skjemaet.

Kompleksiteten ved å bruke en elektrisk installasjon for dehydrering og avs alting av olje ligger i at prosessen med sammensmelting av vannmiljøet innebærer risiko for kortslutning. Dette skyldes det faktum at negative og positive elektroder kan komme i kontakt med hverandre på grunn av broene som dannes under bevegelsen av vannpartikler. Denne negative faktoren elimineres av en triode tyristor, men bare i form av en delvis reduksjon i sannsynligheten for en kortslutning. Ved prosessering av tungoljefraksjoner er AC-Direct-teknologi ikke tillatt eller begrenset av andre grunner. I slike medier, selv under termisk eksponering, er aktiviteten til vannmolekyler ikke så aktiv, noe som i prinsippet reduserer intensiteten og den generelle kvaliteten på prosessen.separasjon.

På en eller annen måte har selve metoden for elektrisk handling en fordel fremfor andre metoder som den mest praktiske, enkle å bruke og lite krevende med tanke på teknisk organisering. Vanskeligheter forårsakes kun av kravene for å sikre prosesssikkerhet, som kommer til uttrykk i behovet for å bruke sikkerhetsblokker, kortslutningsforebyggende enheter, spenningsstabilisatorer osv.

Ytterligere funksjonalitet for avs altere

Fordi oljeraffinerier og raffinerier vanligvis kombinerer oljeraffinering med en rekke andre prosesstrinn, er separasjonsutstyr også utstyrt med en rekke tilleggsfunksjoner, inkludert:

• Kontroll- og målefunksjoner. Både obligatoriske og sekundære valgfrie måleinstrumenter brukes. For eksempel trykkmålere, hydrostatiske enheter, multimetre, dosimetre osv. I kjemiske oljeavs altingsanlegg brukes også spesielle enheter for å bestemme type og mengde demulgatorer.
• Spyling og rengjøring. Funksjonen refererer til selvbetjeningssystemer - etter utpumping av den bearbeidede oljen, spyling av tank og kanaler som sikrer at transporten av emulsjonen aktiveres.
• Strømstyringsverktøy. I elektriske installasjoner, som allerede nevnt, påvirker en endring i nåværende parametere kvaliteten på oljeavs altingsprosesser, så korrigeringen av strømforsyningskilden kan betraktes somregulatorisk funksjon. Til dette brukes spesielle kontrollpaneler, koblet til amperemeter, voltmeter og en strømomformer.

Fullfør avs altningsanlegg

Ved store oljeraffinerier, hvor rense- og separasjonsprosesser utføres med råvarer som beveger seg i strømmen, brukes spesialenheter på flotasjons- og sentrifugaldriftsprinsipper. Kapasitetene til UPON in-line oljeavs altingsenhet tillater prosessering av opptil 500 m3/t råmateriale, noe som gir et s altinnhold på opptil 3 g/m3. For å opprettholde høye separasjonshastigheter er det imidlertid nødvendig med tilstrekkelig trykk i oljetilførselskretsen. Til dette brukes separate eller innebygde kompressorenheter. Dermed er gjennomsnittstrykket ved innløpet til prosesseringslinjen 1,1-1,5 MPa.

Under betingelsene for å implementere et forenklet opplegg med ett-trinns blanding, blir emulsjonen fortynnet med vann, hvoretter blandingen sendes til blandeventilen og går inn i separasjonsenheten. Gjennom inntaksrørledningen distribuerer in-line oljeavs altingsenheten den tilberedte løsningen langs hele lengden av separasjonsbeholderen, noe som gjør det mulig å effektivt separere fraksjonene. Under mekanisk separasjon kan det også forekomme elektrostatisk virkning. På det siste stadiet slippes allerede renset olje ut i den vanlige sirkulasjonskanalen med retning til neste teknologiske stadium av prosessering eller midlertidig lagring. Det skal bemerkes at kvaliteten på in-line avs alting er ganske lav på grunn av utelukkelse av funksjonensump, men i noen områder setter kravene til høy ytelse ved tilberedning av et oljeprodukt hastigheten på prosesseringen i første rekke.

Hjelpesystemer for slambehandling

De fleste dehydrator- og separatoranlegg har som standard et grovfiltreringstrinn med drenering av slurrykomponenten. Denne prosedyren må ikke forveksles med fjerning av urenheter, siden slam er en bivirkning av oljeproduksjon og kan skade systemene for finrensing av råvarer i de aller første stadiene av behandlingen. Derfor fjernes tunge urenheter allerede før oljeavs altingsprosesser. I dette tilfellet forstås slam som sedimenter av stein, sand og andre grove partikler som har kommet inn i emulsjonen på forskjellige stadier av brønndriften av feltet.

Hvordan gjøres slamrensing? Det er sett for seg flere fjerningsprosesser, men alle er basert på mekaniske metoder for filtrering med drenering og vasking. I industrielle installasjoner for dehydrering og avs alting av olje kobles en trykkblåser på 4 bar eller mer til disse prosessene. I sjeldne tilfeller utsettes slammet for termisk og kjemisk behandling - dette gjelder spesielle stabile forbindelser, hvis dreneringsbehandling er ineffektiv.

Konklusjon

Problemer med å tilberede olje for hovedprosessene i teknologisk prosessering for senere bruk i produksjonssektoren løses på forskjellige måter og metoder. Dehydrerings- og avs altingsteknologier utfører langt fra de viktigsteoperasjoner av dette spekteret, men det er umulig å klare seg uten dem. Moderne industri prøver å bruke mer optimaliserte og energieffektive metoder for å løse separasjonsproblemer, noe som manifesteres i tilkobling av nye høyteknologiske installasjoner. Spesielt moderne generasjoner av oljedehydrerings- og avs altingsapparater utvikler seg aktivt mot å øke funksjonalitet og ergonomi. Dette er bevist av utseendet til selvregulerende transformatorer og høypresisjonsmålesensorer, som lar deg holde kontroll over alle hovedparametrene i rengjøringsprosessen. Sikkerhetssystemer etterlates ikke uten tilsyn. Både i kjemiske separeringsmetoder og ved bruk av elektriske dehydratorer, brukes isolerende og beskyttende beskyttelsesmidler både for selve utstyret og for operatører involvert i teknologisk prosessering av olje.