Интенсификация процессов подготовки нефти с использованием ультразвукового воздействия

Аннотация

Актуальность н востребованность темы диссертации. С ростом мирового производства и переработки нефтей расширяются сферы применения их продуктов, совершенствуются технологии их подготовки, процессы и аппараты, используемые в данной отрасли с учетом состава и свойств добываемых углеводородов. В настоящее время примерно 2/3 всей нефти в мире добывается в обводненном состоянии. Поэтому приходится их разделять от пластовых вод, хлористых солей и механических примесей. При этом используются типовые установки подготовки нефти УПН и различные водо- и маслорастворимые деэмульгаторы при добыче и переработке водонефтяных эмульсий (ВНЭ) сложным многокомпонентным составам. В мировой практике организация технологии в УПН осуществляется исходя из качественного состава и свойств добываемых нефтей. Высокое содержание эмульгирующих веществ (парафина, смол, асфальтенов, минеральных солей и т.п.) в нефти обусловливает образование устойчивых ВНЭ, которых сложно разрушить традиционными способами. При интенсификации процессов подготовки нефти с использованием нетрадиционных методов необходимо обосновывать ряд существующих научных решений, в том числе по следующим направлениям: разработка нетрадиционных способов для процессов обезвоживания и обессоливания; изучение влияния ультразвука в обезвоживании и обессоливании местных ВНЭ; изучение термохимических закономерностей влияния ультразвука при обезвоживании; разработка термохимических оптимальных условий для обезвоживания и обессоливания с применением ультразвука. На сегодняшний день в республике по разработке новых видов топлив в нефтегазовой промышленности достигнуты теоретические и практические результаты. В этом направлении на основе проведенных работ по разработке нефтепродуктов и применение нетрадиционных способов для интенсификации процессов переработки достигнуты важные результаты. В третьем направлении Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан намечены важные задачи « дальнейшая модернизация и диверсификация промышленности путем перевода ее на качественно новый уровень, направленные на опережающее развитие высокотехнологичных обрабатывающих отраслей, прежде всего по производству готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов»2 В связи с этим, научные исследования по интенсификации процессов обезвоживания и обезеоливания с применением нетрадиционных методов явлеется весьма актуальной. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указах Президента Республики Узбекистан №4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы» и № У П-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах», а также в других нормативно - правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является интенсификация процессов обезвоживания и обессоливания ВНЭ с использованием новых композиций из деэмульгатора К-1 и доомыленного хлопкового соапстока, а также ультразвукового воздействия. Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: доказано чем сложнее состав ВНЭ, особенно эмульгирующими веществами, тем устойчива бронирующая оболочка глобул воды за счет образования термохимические стойких ассоциатов и комплексов; установлено возможность применения в качестве флокулянта доомыленный хлопкового соапсток, который снижает остаточное содержание механических примесей и солей в нефти; доказано эффективность магнитосрукционного преобразователя ультразвука 1,2-1,3 раза, чем гидродинамический в процессе обезвоживания и обессоливания устойчивых ВНЭ; создано возможность интенсификации процесса обезвоживания и обессоливания, устойчивых ВНЭ с применением разработанных композиций и ультразвука; разработан комбинированной способ интенсификации процессов обезвоживания устойчивой ВНЭ и обессоливания нефти с использованием композиции, состоящей из К-1 и ДХС, а также ультразвукового воздействия. Заключение 1. На основе исследования химического состава и коллоиднохимических свойств ВНЭ основных месторождений Узбекистана осуществлена классификация местных нефтей на «легкие», «средние», «парафинистые» и «высокосмолистые» группы, последние из которых (кроме «легких») образуют устойчивые эмульсии. 2. Рекомендованы композиции на основе деэмульгатора с добавкой местного моющего и флоккулирующего реагента (ДХС) для термохимического обезвоживания, обессоливания устойчивых ВНЭ и удаления из них механических примесей (глины, песка и т.п.). 3. Выявлены сложные ассоциаты из молекул асфальтенов и смол, повышающие прочность бронирующих оболочек глобул (капель) воды в ВНЭ. 4. Показано изменения в локализации и размеров глобул воды в местных ВНЭ при их термохимической обработке с использованием разработанных композиций. 5. Разработан способ интенсификации процесса разрушения устойчивых ВНЭ с совместным использованием термохимического и УЗВ с частотой колебаний до 20 кГц и интенсивностью до 20 Вт/см" в течение до 60 секунд (в зависимости от степени устойчивости ВНЭ). 6. Разработан способ промывки остаточных солей в обезвоженных нефтях с использованием пресной воды и УЗВ действия с частотой колебаний до 10 кГц и интенсивностью до 20 Вт/см" в течение до 40 секунд (в зависимости от остаточного содержания хлористых солей в обезвоженной нефти). 7. Установлено, что для эффективного УЗВ на устойчивые ВНЭ в резервуарах УПН целесообразно использовать магнитострикционные преобразователи УЗ, вместо гидродинамических, которые направленно передают «эффект» кавитации на бронирующие оболочки глобул (капель) воды и тем самым ускоряют их разрушение и коагуляцию последних. 8. Разработаны адекватные математические модели процессов обезвоживания ВНЭ и обессоливания нефти, на основе которых выявлены следующих оптимальные режимы: : Xj =20 кГц; Х2 =60 сек; Хз =50 г/т; Х4 =75 г/т; Х5 =20%; Х6=60°С; Х7=10кГц; Х8=40сек; 9. Экономический эффект от внедрения разработанных способов интенсификации процессов обезвоживания и обессоливания устойчивых ВНЭ составляет на УПН 300,0 млн. сум в год.