Най эмульсияларын бұзу әдістері: гравитациялық салқын бөлу, құбыр ішіндегі деэмульгация, центрифугалау, фильтрациялау, электродегидрация.

Қазіргі кезде М/С түріндегі мұнай эмульсияларын бұзудың негізгі әдістеріне: гравитациялық суық бөлу (қыздырусыз тұндыру), құбыр ішіндегі деэмульсация, центрифугалау, сүзгіден өткізу, термохимиялық әсер ету, электрлі әсер ету, сондай-ақ осы әдістердің үйлесімді біріккен түрі жатады.

Мұнай эмульсияларын бұзу, сонымен қатар, олардың түзілуін болдырмау үшін деэмульгаторлар - беттік әрекетті заттар (БӘЗ) - қолданылады, олардың әрекеттілігі - эмульгаторларға қарағанда жоғары.

Деэмульгаторлардың негізгі міндеті – су тамшыларының беткі қабатынан эмульгаторларды, яғни мұнай құрамындағы (асфальтендер, нафтендер, шайырлар, парафин және механикалық қоспаларды) және су құрамында болатын (тұздарды, қышқылдарды) табиғи беттік әрекетті заттарды, ығыстырып шығару.

Су тамшыларының беткі қабатынан табиғи эмульсиялаушы (яғни, эмульгатор болып табылатын) заттарды ығыстырып, деэмульгаторлар өз кезегінде гидрофильді адсорбциялы қабат түзеді. Нәтижесінде су тамшылары соқтығысқанда ірі тамшыларға бірігіп тұнады. Деэмульгатор тиімді болған сайын ол жабын қабықшаларының, яғни «бронның» беріктігін соғұрлым азайтып, эмульсиялардың жедел бұзылуына әсер етеді.

Эмульсиялардың бұзылуын жақсарту үшін және олардың “ескіруін” (ұзақ уақыт сақталуын) тоқтату үшін деэмульгаторларды ұңғы түбіне жіберіп, ұңғы ішінде деэмульсация жүргізу керек. Деэмульгаторларды ұңғы түбіне жіберген кезде негізінен эмульсиялардың инверсиясы жүреді, яғни М/С түріндегі эмульсия С/М түріндегі эмульсияға айналады, оның тұтқырлығы 1 мПа*с, себебі оның сыртқы фазасы су болғандықтан үйкеліске кететін қысымның төмендеуі азаяды.

Теория бойынша, деэмульгатор белгілі бір фазалық қатынасы және дисперстік дәрежесі, сондай-ақ су тамшыларында адсорбциялық қабат түзетін эмульгатордың мөлшері мен құрамы бар, қандай да болмасын бір эмульсия үшін тиімді. Демек, теория бойынша, кен орнын игеру процесінде эмульсиялардың құрамы мен физикалық қасиеттерінің өзгеруіне байланысты деэмульгаторлар ауыстырылып тұру керек, бірақ іс жүзінде бұл сирек болатын жағдай.

Деэмульгаторлардың тиімділігін оның шығынымен, дайындалған мұнайдың сапасымен, минималды температурамен және мұнайдың тұну ұзақтығымен сипатталатын эмульсиясыздандыру қабілеттілігі деп түсіну керек. Тиімділік келесі формуламен анықталады:

(12.1)

мұндағы, N – сусыздану дәрежесі, % масса;

W_бас және W_қал – бастапқы эмульсиядағы су құрамы және тұндырылған мұнайдағы судың қалдық құрамы, % масса. Мұнайдың құрамындағы су мөлшері Дин–Старк аппаратымен анықталады.

Құбыр ішіндегі (жолдық) деэмульсация - тиімділігі жоғары деэмульгаторлардың пайда болуымен байланысты кең қолданыс тапты және мұнайды дайындаудың басқа тәсілдерімен бірге қолданылады. Бұл тәсіл бойынша, деэмульгаторды дозалық сораппен мұнай-су қоспасына ұңғы сағасында құбыраралық кеңістікке немесе ТӨҚ (топтық өлшеу қондырғылары) жинау коллекторының басында енгізеді (1 тонна мұнай эмульсиясына 15-20 грамм). Мұнай-су эмульсиясы көтергіш құбырлар бойымен, жеткізу желілерімен және жинау коллекторларымен қозғалуы барысында қарқынды араласып, эмульсияның бұзылуына әкеледі.

Құбыр ішіндегі деэмульсация суды алдын-ала бөліп шығарып алуды (ТӨҚ-да, ССС-да) ұйымдастыруға мүмкіндік береді, бұл ұңғы өніміндегі судың құрамы 30%-дан асқанда тиімді.

Гравитациялық суық бөлу (суық тұндыру) – шикізат резервуарларында мұнай құрамындағы қабат суларының мөлшері 60%-дан асқанда және мұнай құрамында табиғи эмульгаторлар болмай, сондай-ақ эмульсиялар тұрақты болмаған жағдайда жүзеге асады. Гравитациялық тұндыру қабат суы мен мұнайдың тығыздықтарының айырмашылығы әсерінен жүзеге асырылады. Гравитациялық бөлу деэмульгаторларды енгізу арқылы немесе енгізбей-ақ жүргізіледі. Мұнайдың резервуарлардағы қыздырусыз бөлінуі бірнеше сағатта өтеді. Эмульсия резервуарларға қабат суының деңгейінен төмен орналасқан арнайы тарату құрылғысы арқылы резервуардың барлық ауданы бойынша тепе-тең жіберіледі, бұл су қабатымен әсерлесетін эмульсияның бетін үлкейтеді және эмульсияның ыдырау процесін жеделдете түседі.

Тұндырғыштар - оларға толықтай немесе бір бөлігі ғана бұзылған эмульсиялар түскен кезде мұнайдан суды бөлуге арналған. Тұндырғыштар қатты суланған мұнайды өндіру кезінде оның суын алдын-ала бөліп алу үшін немесе мұнай эмульсияларын блокты не тұрақты пештерде қыздырғаннан соң мұнайды толық сусыздандыру үшін қолданылады. Олар (тұндырғыштар) аппараттан шығар кездегі өнім құрамындағы су мен тұздың мөлшері тауарлық мұнайдың сапасына қойылатын стандарттарға сәйкес болуын қамтамасыз етуі керек.

Қазіргі кезде үздіксіз және жартылай үздіксіз жұмыс істейтін цилиндр пішінді саңылаусыз тұндырғыштар көп қолданылады. Тұндырғыштарда эмульсиялардың бөліну процесі статикалық немесе ламинарлық режим жағдайында жүреді (Re=1¸2).

МДҚ-да тұндырғыштарды параллель жалғау олардың мұнаймен және сумен ретсіз жүктелуіне әкеліп соғады, нәтижесінде МДҚ-ның технологиялық жұмыс режимі бұзылып, олардың жұмысының тиімділігі азаяды.

Центрифугалау - арнайы құрылғыларда (центрифугаларда) жүргізіледі, бұл жерде тығыздықтары әр түрлі мұнай мен суды айыру үшін оларда пайда болатын инерция күшін қолданады. Центрифугада су-мұнай эмульсияларын бөлу - өте тиімді әдіс, бірақ әлі практикада қолданыс таппаған.

Фильтрация – бұл қиыршықтас, сынған әйнек, ағаш және металл қиындылары және т.б. материалдардан тұратын фильтрлеуші (коалесцирлеуші) қабат арқылы тұрақсыз эмульсияларды өткізіп біріктіру үшін қолданылады.

Фильтрлер көмегімен мұнайды деэмульсациялау селективті (таңдамалы) суландыру принципіне негізделген.

Конструкциясы жағынан фильтрлер коалесцирлеуші элементпен толтырылған колонналы аппарат болып табылады, оның өлшемдері айдалатын эмульсияның көлеміне байланысты. Қыздырылған эмульсия колоннаның төменгі жағынан, ал мұнай колоннаның жоғарғы жағынан шығарылады, ал су төменнен шығарылады. Фильтрация әдісі өздігінен жүретін процесс ретінде қолданылмайды, оны жылухимиялық әдістермен бірге үйлесімді қолданады.

Қазіргі кезде құбыр ішіндегі деэмульсациямен қатар мұнайды газдан бөлу, оны сусыздандыру және тұзсыздандыру процестері қатар жүретін блокты термохимиялық қондырғыларды қолдану кең тараған.

Жылухимиялық (термохимиялық) деэмульсация. Жылусыз және беттік әрекетті заттарсыз (БӘЗ) мұнайды деэмульсациялаудың қазіргі бар әдістері тиімсіз болып табылады. Сондықтан, қазіргі кезде барлық өндірілген суланған мұнайдың 80% термохимиялық қондырғыларда өңделеді, бұл қондырғылардың келесідей артықшылықтары бар:

· қондырғы барынша қарапайым (жылуалмастырғыштан, тұндырғыштан және сораптан тұрады);

· салыстырмалы түрде қондырғының жұмыс режиміне мұнайдағы су мөлшерінің өзгеруі көп әсер етпейді;

· эмульсия сипаттамасының өзгеруіне байланысты қондырғы мен аппаратураны ауыстырмай-ақ деэмульгаторларды ауыстыру мүмкіндігі.

Мұнайды деэмульсациялауға арналған термохимиялық қондырғылардың атмосфералық қысымда (яғни қалыпты қысымда) және үлкен қысымда жұмыс істейтін түрлері бар. Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін қондырғылар өздігінен ағатын арынсыз мұнай дайындау жүйесі бар ескі кен орындарында әлі күнге дейін жұмыс істеуде және олардың бірқатар кемшіліктері бар.

Тік деэмульсаторлар кәсіпшілікте мұнайды дайындаудың дүниежүзілік тәжірибесінде ұсақ кен орындары мен жеке бөлшектенген учаскелерді жабдықтауда кең қолданылады. Тік жасалған мұнайды дайындау аппараттары мұнай жинау пункттерінің ауданын қысқартуға қатаң талаптар қойылған кезде (әсіресе, теңіз кен орындарында, батпақты аудандарда және т.б.), мұнайды дайындау және жинауда артықшылықтары бар. Көптеген шетел, соның ішінде АҚШ фирмалары қазіргі кезде компоновкасымен, өлшемдерімен, қыздырғыштарының санымен және түрімен, жеделдету тәсілдерімен (коалесцерлеуші сүзгілер (фильтрлер), электродтар және т.б.) ерекшеленетін тік деэмульсаторлардың мол ассортиментін шығарады. Тік деэмульсаторлардың көлемі 5-80 м³ аралығында өзгереді. Бұл аппараттардың айыру, қыздыру және сусыздандыру бөліктері (зоналары) болады және тұндыру бөлігінде эмульсия ағынының қажетті таралуын қамтамасыз ететін қыздыру құбырының астындағы эмульсияларды таратқыштар, тесігі бар бөгеттер, сөрелер және т.б. құрылғылармен жабдықталады.

Тік деэмульсаторлардың кейбір кемшіліктері бар: өнімділіктері төмен, қыздырылған мұнайдың қатты конвективті ағыны әсерінен тұндыру бөлігіндегі эмульсияның нашар таралуы.

Көлденеңді (горизонтальды) деэмульсаторлар. Келесі түрдегі блокты қондырғылар шығарылады: УДО-2М, УДО-3, УДО-1500/6, СП-1000, СП-2000, “Тайфун”1-400, ДГ-2500, ДГ-6300, БН-М және т.б. Осы аппараттардың ішінде ең көп таралғаны - УДО-3 түріндегі деэмульсаторлар.

УДО-3 деэмульсаторы (13.1-сурет) қыздыру блогы (І), тұндыру блогы (ІІ) және бақылау-өлшеу блогынан тұрады. Қыздыру және тұндыру блоктары тік бөгеттермен бөлінген, диаметрі 3, 4 м көлденең цилиндрлі тұрықта орналасқан.

Электродегидратация (электрлік деэмульгация). М/С түріндегі мұнай эмульсияларын электр өрісінде де бұзуға болады. Бұл әдіс негізінен орташа, ауыр және тұтқыр мұнайларды тұзсыздандыруға арналған. Электр өрісіндегі эмульсияларды бұзу механизмі былайша түсіндіріледі.

Электр өрісінің индукциясы нәтижесінде судың диспергирленген (ұсақталған) тамшылары поляризацияланады және су тамшыларының төбелерінде электрод зарядтарына қарама-қарсы электр зарядтары бар су тамшыларынан тұратын тізбек түзіп, күш сызықтарының бойында созылып жиналады. Негізгі және қосымша электр өрістерінің әсерінен алдымен реттелген қозғалыс өтеді, сонан соң су тамшылары төмендегі формуламен анықталатын күштер әсерінен соқтығысады:

(13.1)

мұндағы K – пропорционалдық коэффициент; ε – электр өрісінің кернеулігі; r – тамшы радиусы; l – тамшы центрлерінің арақашықтығы.

Жоғарыдағы формуладан көріп отырғандай, егер тамшылардың арақашықтығы аз болып, ал тамшы өлшемдері салыстырмалы түрде үлкен болса, онда тартылыс күші соншалықты үлкен болып, су тамшыларының бетінде адсорбцияланған және осы су тамшыларын мұнайдан бөліп тұратын жабын (яғни бронды) қабықшалары сығылып бұзылады, нәтижесінде су тамшыларының коалесценциясы жүреді.

Эмульсиялардың бұзылуы тұрақты ток өрісіне қарағанда айнымалы ток өрісінде жақсы жүреді, себебі айнымалы ток өрісінде ток пен кернеу қозғалысы циклді өзгереді, нәтижесінде су тамшылары өз қозғалыс бағытын өзгертіп отырады және үнемі тербеліс жағдайында болады, сонымен қатар осы кезде электр өрісінің әсерінен тамшылардың пішіні үнемі өзгереді, яғни тамшылар үнемі деформация әсерінде болады, бұл адсорбциялық қабықшалардың бұзылуына және тамшылардың қосылуына әсер етеді.