Принципиальная схема осаждения под действием переменного электрического поля

Нефтяные эмульсии типа В,М разрушаются в электрическом поле, что можно объяснить следующим образом.

Если безводную и обессоленную нефть налить между двумя плоскими параллельными электродами, находящимися под вы­соким напряжением, то возникает однородное электрическое поле, силовые линии которого параллельны друг другу (рис. а). При замене безводной нефти эмульсией В/М расположение силовых линий совершенно меняется и однородность электрического поля нарушается (см. рис. 83, б, в). В ре­зультате индукции диспергирован­ные капли воды поляризуются и вы­тягиваются вдоль линий поля с об­разованием в вершинах капель воды электрических зарядов, противопо­ложных по знаку зарядам на элек­тродах. Под действием основного и до­полнительного электрических полей

Рис. Расположение полярных капель воды (б, в) в неполярной нефти (а), помещенных в электрическое поле

происходит сначала упорядоченное движение, а затем столкнове­ние капель воды, обусловленное силами, определяемыми по формуле

где k — коэффициент пропорциональности; ε — напряженность электрического поля; r —радиус капли; l —расстояние между центрами капель.

Из приведенной формулы видно, что если расстояние между каплями незначительно, а размеры капель сравнительно велики, то сила притяжения становится настолько большой, что адсорби­рованные на поверхности капель воды «бронированные» оболочки, отделяющие их от нефти, сдавливаются и разрушаются, в резуль­тате чего происходит коалесценция капель воды.

Эффективность разрушения эмульсий в поле переменного тока значительно выше, чем в поле постоянного тока. В поле перемен­ного тока происходит циклическое изменение движения тока и напряженности поля, в результате чего капли воды изменяют направление своего движения синхронно основному полю и поэтому все время находятся в состоянии колебания. Под воздей­ствием сил электрического поля форма капель постоянно ме­няется, и капли воды испытывают непрерывную деформацию, что способствует разрушению адсорбированных оболочек на каплях воды и их слиянию.

Деэ.мульеанпонные установки с использованием электрического поля строятся в основном на переменном токе промышленной частоты (50 Гц).

56 Принципиальная схема осаждения под действием центробежных сил. Рассмотрим на примере:

Гидроциклонные сепараторы.На рис. приведен общий вид гидроциклонного двухъемкостного сепаратора. Сепараторы этого типа широко применяются на нефтяных месторождениях страны. Принцип их работы следующий.

Нефтегазовая смесь сначала поступает в гидроциклонную головку 1, сечение которой в увеличенном масштабе показано на том же рисунке. В гидроциклонной головке за счет центробежной силы газ отделяется от нефти. Они движутся раздельно как в самой головке, так и в верхней емкости 2. Нефть по сливной полке 14 самотеком направляется на разбрызгиватель 13, в патрубок 7, а затем на сливную полку 6 и стекает с левой стороны успокоителя уровня 4. Затем она перетекает через верхнюю кромку последнего, где и накапливается. Как только уровень нефти достигнет определенной величины, сработает регулятор уровня 8, приоткрыв исполнительный механизм 5 на нефтяной линии и призакрыв исполнительный механизм 9 (заслонку) на газовой линии.

Рис.3.9. Принципиальная схема двухъемкостного гидроциклонного сепаратора: 1 – гидроциклонная головка; 2, 3 – верхняя и нижняя емкости;
4 – успокоитель уровня; 5, 9 – исполнительные механизмы на нефтяной и газовой линии; 6, 14 – сливные полки; 7 – сливной патрубок; 8 – регулятор уровня;
10 – каплеотбойник жалюзийного типа; 11 – вертикальные и горизонтальные отбойники; 12, 13 – уголковые разбрызгиватели; 15 – пленка жидкости, стекающая вниз

Газ проходит в верхней емкости 2 три зоны – 12, 11 и 10, где очищается от капельной жидкости и направляется в газовую линию, ведущую на ГПЗ.

Гидроциклонными сепараторами оборудованы все Спутники-А и Спутники-Б, после которых газ направляется снова в сборный коллектор, перемешивается с нефтью и транспортируется с ней по коллектору до первой ступени сепарации.

На основе данногоаппарата с одной емкостью институтом «Гипровостокнефть» разработан ряд гидроциклонов предназначенных для использования в качестве сепараторов первой ступени (ГС – 4 – 1600 – 10; ГС – 6 – 1600 – 10; ГС – 8 – 1600 – 0,6(1,6; 4), где ГС – гидроциклонный сепаратор; первая цифра – число циклонов; вторая – диаметр емкости в мм; третья – рабочие давление в МПа).

Электродегидраторы

Электродегп.драторы применяют для глубокого обессоливания средних и тяжелых нефтей. Для этого такие нефти в специальных смесителях интенсивно перемешивают с пресной горячей водой и эту смесь через маточник, а затем водяную «подушку» вводят

в межэлектродное про­странство электродегидратора.

Электродегпдраторы устанавливают после блоч­ных печей нагрева БН-5,4 (или других нагревателей) и после отстойников (см. рис. 80, 17).

Опыт работы отече­ственных и зарубежных электрообессоливающих установок (ЭЛОУ) пока­зал, что наиболее эффек­тивными и экономичными являются горизонтальные электродегидраторы.

Рис.. Электродегидратор типа 1ЭГ-160 с вводом эмульсии под водяную подушку:

/ и 2 — электроды; 3 — раздаточ­ный коллектор (маточник)

В настоящее время разработаны две конструкции типовых горизонтальных электродегидраторов: 1ЭГ-160 и 2ЭГ-160/3, отли­чающихся лишь количеством электродов. Первый электродегидра­тор, представленный на рис. 84, имеет два электрода. Второй электродегидратор имеет три электрода. Как в первом, так и во втором аппарате электроды подвешены горизонтально друг над другом, имеют форму прямоугольных рам, занимающих все продольное сечение электродегидратора.

Эмульсия подается в электродегидратор через маточник 3, обеспечивающий равномерное поступление ее по всему горизон­тальному сечению аппарата. В горизонтальных электродегндра-торах нефтяная эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой зоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уро­вень которой поддерживается автоматически на 20—30 см выше маточника. В этой зоне нефтяная эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пла­стовой воды. Затем эмульсию, поднимающуюся в вертикальном направлении с небольшой скоростью, последовательно обрабатывают сначала в зоне электрическим полем слабой напряженности между уровнем отстоявшейся соды и нижним электродом 2, а затем в зоне сильной напряженности между обоими электро­дами 2 и 1.

Равномерность поступления эмульсии по всему горизонталь­ному сечению аппарата при движении потока вертикально вверх и ступенчатое повышение напряженности электрического поля между электродами 2 и 1 от нуля до максимальной величины позволяют в данном электродегндраторе эффективно обрабаты­вать нефтяную эмульсию любой обводненности. При этом не создается опасения замыкания электродов и достигается высокая степень обезвоживания и обессоливания нефти.

В настоящее время для обессоливания тяжелых и особенно высокопарафинистых нефтей широкое применение находят за рубежом электростатические дегидраторы. Особенное распростра­нение эти аппараты получают там, где отсутствует пресная вода, добавляемая при обессоливании к нефти.

Сущность работы электростатических дегидраторов очень про­ста и сводится к созданию тем или иным способом статического заряда под высоким напряжением на электродах-диэлектриках, помещенных в обводненную нефть, или пузырьках газа, подни­мающихся в этой нефти.

Статические заряды диэлектриков и пузырьков газа взаимодей­ствуют с полярными каплями воды, в результате чего последние коалесцируют между собой и выпадают в дренаж на дно сосуда.

Электродегидраторы

Электродегидраторы бывают 3-ех типов: вертикальные, шаровые и горизонтальные. В нефтеподготовке используются горизонтальные.

1-электроды; 2-коллекторы для подачи нефтяной эмульсии; 1-нефтяная эмульсия; 11-нефть; 111-вода.

Схемы совмещенных аппаратов

Трехфазный сепаратор

1-эмульсия; 11-нефть; 111-вода;1V-газ; 1-корпус; 2-сепарационная секция; 3-перегородка;4-коллектор для перетока нефтяной эмульсии из сепарационной секции;5-коллектор для сбора нефти; 6-секция отстоя;

Трехфазный сепаратор с подогревателем

1-нефтегазоводная смесь; 11-нефть; 111-вода;1V-газ; V-газ для горелки;

1-корпус;2-жаровая труба;3-горелка;4-газосборник;5-коллектор для подачи нефтегазовой смеси; 6-гидрозатвор;7-перегородка;8-коллектор для подачи эмульсии из секции нагрева;9-коллектор для сбора нефти