Мұнайды сусыздандыру технологиясы


Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3

1Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.1 Мұнайды тұрақтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
1.2 Мұнайды сусыздандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
1.2.1 Мұнай эмульсиялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1.2.2 Мұнай эмульсиясының жіктелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.2.3 Мұнай дисперсті жүйесінің агрегаттық күйлері ... ... ... ... ... ...7
1.2.4 Мұнай эмульсиясының физикалық және
химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
1.2.5 Эмульсияның тұтқырлығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...11
1.2.6 Эмульсияның тығыздығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
1.2.7 Мұнай эмульсияларының беріктігі және
олардың «ескіруі» ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .13
1.3 Мұнайды кен орындарында дайындау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
1.3.1 Эмульсияларды бұзу әдістерін жіктеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
1.4 Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар ... .18
1.4.1 Деэмульгаторлардың жіктемесі және
оларға қойылатын талаптар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
1.4.2 Негізгі деэмульгаторлардың қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
1.5 Мұнайды судан бөлудің негізгі әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22
1.6 Мұнайды сусыздандыру технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..25

2 Зерттеу әдістемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
2.1 Мұнайдағы суды анықтау әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..31
2.1.1 Жарықшақтануға сынама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
2.1.2 Су мөлшерін Дин мен Старк әдісімен анықтау ... ... ... ... ... ... ..35
2 .2 Деэмульгатор тиімділігін «бөтелкелік әдіспен» анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ..36

3 Тәжірибелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38
3.1 Мұнай үлгілерін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38

Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42

Пайдаланған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .43

Тірек сөздер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .44

Қысқартылған сөздер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .45
Кіріспе

Мұнайды өндірумен адамзат бұрынғы заманнан шұғылданып келе жатқаны белгілі және оны біздің эраға дейінгі VI ғасырдан бері өндіріледі. Алғашында ең қарапайым әдістер қолданылатын: су қоймаларының бетінен мұнайды жинап алу, құдықтардың көмегімен мұнай сіңген құмдықты немесе әктастарды өңдеу. Алынған мұнайды құрылыста қолданып немесе дәріге қосып, оталдырғыш қоспа алуға, жарық беруге және басқа да көптеген жағдайларда пайдаланған. Дегенмен, мұнай өндірісінің бастамасы ретінде 1859 жылы АҚШ-та ұңғымаларды мұнайға механикалық бұрғылау жасау кезеңі пайда болған уақытты есептеу қабылданған, қазіргі кезде дүниежүзінде өндірілетін мұнайдың барлығы бұрғылау ұңғымасының көмегімен алынады. Мұнай өнеркәсібінің қарқынды дамуына байланысты ұңғы өнімін кәсіпшілікте жинау, тасымалдау, дайындау және тұрақтандыру жүйесін жетілдіру мәселесі ең маңызды нысан болып келеді.
Курстық жұмыстың өзектілігі: әлемдік мұнайдың 70%-нен көбі «су мұнайда» типті жоғары тұрақты дисперстік жүйелерден тұратын мұнай эмульсияларынан алынады.
Мұнайды алу және кендік даярлау кезінде мұнай сумен екі қайтара: бірінші рет үлкен жылдамдықпен ұңғымадан ілеспе пласт суымен шыққан кезде, екінші рет хлорлы тұздардан арылу мақсатында тұщы сумен шаю, яғни тұзсыздандыру процесінде араласып эмульсия түзеді.
Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физикалық – химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және техника-экономикалық шығындарға әкеледі. Сол себепті мұнайдағы суды бөліп тастау маңызды және мұнайдан суды бөліп алу технологиясы мен мұнайдағы су мөлшерін анықтау өзекті мәселе болып табылады.
Өндірістік процестерде түзілетін мұнай эмульсияларын мақсатты ыдырату нәтижесінде, мұнай мен мұнай өнімдерінің қасиеттері жақсарып, мұнай өңдейтін құрылғылардың қызмет ету мезгілі ұзарады.
Курстық жұмыстың мақсаты: мұнайды сусыздандырудың қазіргі заманғы жаңа технологиялары және әдістерімен танысу.
Курстық жұмыстың міндеттері:
 мұнайды тұрақтандыру және сусыздандыруын қарастыру;
 мұнайды кен орындарында дайындау және мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлармен танысу;
 мұнайды судан бөлудің негізгі әдістері, мұнайды сусыздандыру технологиясына жалпы мәлімет беру.
Курстық жұмыстық құрылымы: кіріспе, 3 тарау, қорытынды, пайдаланылған әдебиеттер тізімі, тірек сөздер тізімі,қысқартылған сөздер тізімі.
Пайдаланған әдебиеттер тізімі

1 Г.Қ.Бишімбаева, А.Е.Букетова «Мұнай және газ химиясы мен технологиясы», Алматы, 2005, 267 бет.
2 Қ.І.Джиембаева, Б.М.Насибуллин «Мұнай кен орындарында ұңғы өнімдерін жинау және дайындау», Алматы, 2005, 288 бет.

Нормативтік сілтемелер

1. ГОСТ 2477 – 65 – Мұнай және мұнай өнімдері. Су мөлшерін анықтау әдісі.

Пән: Мұнай, Газ
Жұмыс түрі:  Курстық жұмыс
Көлемі: 42 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 5000 теңге
Таңдаулыға:   




Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3

1Әдеби
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ..4

1.1 Мұнайды
тұрақтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... .4

1.2 Мұнайды
сусыздандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 5

1.2.1 Мұнай
эмульсиялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
..5

1.2.2 Мұнай эмульсиясының
жіктелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7

1.2.3 Мұнай дисперсті жүйесінің агрегаттық
күйлері ... ... ... ... ... ...7

1.2.4 Мұнай эмульсиясының физикалық және

химиялық
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .1
0

1.2.5 Эмульсияның
тұтқырлығы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ..11

1.2.6 Эмульсияның
тығыздығы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...12

1.2.7 Мұнай эмульсияларының беріктігі және

олардың
ескіруі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
..13

1.3 Мұнайды кен орындарында
дайындау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15

1.3.1 Эмульсияларды бұзу әдістерін
жіктеу ... ... ... ... ... ... ... . ... ...15

1.4 Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар ... .18

1.4.1 Деэмульгаторлардың жіктемесі және

оларға қойылатын
талаптар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20

1.4.2 Негізгі деэмульгаторлардың
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ..20

1.5 Мұнайды судан бөлудің негізгі
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22

1.6 Мұнайды сусыздандыру
технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...25

2 Зерттеу
әдістемесі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..31

2.1 Мұнайдағы суды анықтау
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...31

2.1.1 Жарықшақтануға
сынама ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 34

2.1.2 Су мөлшерін Дин мен Старк әдісімен
анықтау ... ... ... ... ... ... ..35

2 .2 Деэмульгатор тиімділігін бөтелкелік әдіспен
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ..36

3 Тәжірибелік
бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ..38

3.1 Мұнай үлгілерін
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 38

Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...42

Пайдаланған әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ...43

Тірек
сөздер ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... 44

Қысқартылған
сөздер ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...45

Кіріспе

Мұнайды өндірумен адамзат бұрынғы заманнан шұғылданып келе жатқаны
белгілі және оны біздің эраға дейінгі VI ғасырдан бері өндіріледі.
Алғашында ең қарапайым әдістер қолданылатын: су қоймаларының бетінен
мұнайды жинап алу, құдықтардың көмегімен мұнай сіңген құмдықты немесе
әктастарды өңдеу. Алынған мұнайды құрылыста қолданып немесе дәріге қосып,
оталдырғыш қоспа алуға, жарық беруге және басқа да көптеген жағдайларда
пайдаланған. Дегенмен, мұнай өндірісінің бастамасы ретінде 1859 жылы АҚШ-
та ұңғымаларды мұнайға механикалық бұрғылау жасау кезеңі пайда болған
уақытты есептеу қабылданған, қазіргі кезде дүниежүзінде өндірілетін
мұнайдың барлығы бұрғылау ұңғымасының көмегімен алынады. Мұнай
өнеркәсібінің қарқынды дамуына байланысты ұңғы өнімін кәсіпшілікте жинау,
тасымалдау, дайындау және тұрақтандыру жүйесін жетілдіру мәселесі ең
маңызды нысан болып келеді.

Курстық жұмыстың өзектілігі: әлемдік мұнайдың 70%-нен көбі су мұнайда
типті жоғары тұрақты дисперстік жүйелерден тұратын мұнай эмульсияларынан
алынады.

Мұнайды алу және кендік даярлау кезінде мұнай сумен екі қайтара:
бірінші рет үлкен жылдамдықпен ұңғымадан ілеспе пласт суымен шыққан кезде,
екінші рет хлорлы тұздардан арылу мақсатында тұщы сумен шаю, яғни
тұзсыздандыру процесінде араласып эмульсия түзеді.

Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физикалық –
химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және
тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және техника-экономикалық шығындарға
әкеледі. Сол себепті мұнайдағы суды бөліп тастау маңызды және мұнайдан суды
бөліп алу технологиясы мен мұнайдағы су мөлшерін анықтау өзекті мәселе
болып табылады.

Өндірістік процестерде түзілетін мұнай эмульсияларын мақсатты ыдырату
нәтижесінде, мұнай мен мұнай өнімдерінің қасиеттері жақсарып, мұнай
өңдейтін құрылғылардың қызмет ету мезгілі ұзарады.

Курстық жұмыстың мақсаты: мұнайды сусыздандырудың қазіргі заманғы жаңа
технологиялары және әдістерімен танысу.

Курстық жұмыстың міндеттері:

– мұнайды тұрақтандыру және сусыздандыруын қарастыру;

– мұнайды кен орындарында дайындау және мұнай эмульсияларын бұзуда
қолданылатын деэмульгаторлармен танысу;

– мұнайды судан бөлудің негізгі әдістері, мұнайды сусыздандыру
технологиясына жалпы мәлімет беру.

Курстық жұмыстық құрылымы: кіріспе, 3 тарау, қорытынды, пайдаланылған
әдебиеттер тізімі, тірек сөздер тізімі,қысқартылған сөздер тізімі.

1. Әдеби шолу

1.1 Мұнайды даярлау

Ұңғымадан алынған мұнай – қара қоңыр түсті, өткір иісті, тез
оталатын май тәрізді сұйықтық. Мұнай ірі резервуарларда сақталады, өңдеу
зауыттарына танкерлер мен құбырлар арқылы жеткізіледі.

Әдетте, жер қойнауынан өндірілген мұнайдың құрамында:

– серіктес газдар;

– қаттық (жер қыртысы) сулары;

– минералды тұздар;

– әртүрлі механикалық қоспалар (құм, топырақ және т.б) кездеседі.

Мұнайдың құрамындағы газ, судың және қоспалардың болуы оның
тасымалдануын және өңдеуін айтарлықтай қиындатады. Механикалық қоспалар
мұнай құбырларының ішкі бетінде эрозияның пайда болуын күшейтеді.Олар өңдеу
барысында жылуалмастырғыштардың және пештердің құбырларында шөгіп, оларды
жиі тазалау қажеттігін туғызады, яғни артық энергия жұмсауға және
өнімділігін азайтады.

Мұнайда судың болуы олардың тотығуға бейімділігін күшейтіп,
технологиялық құрал-жабдықтардың коррозиясын туғызады және тұрақты су-мұнай
эмульсиясын түзуге әсерін тигізеді. Мұнайды өндіру және тасымалдау кезінде
100ºС-қа дейін қайнайтын жеңіл фракциялар (метан, этан, пропан, т.б. бензин
фракциясынмен бірге) біраз шығынға ұшырайды – шамамен фракцияның 5%-і.
Сондықтан мұнайды тасымалдау және өңдемес бұрын алдын-ала өңдеу – оны
даярлау жұмыстары жүргізіледі. Даярлау мынадай сатылардан тұрады:

– мұнайдан газды сепарация және тұрақтандыру арқылы бөлу;

– механикалық қоспалардан тазалау;

– сусыздандыру және жартылау тұзсыздандыру.

Тасымалдау алдында мұнай мен мұнай өнімдерінің сапасына қойылатын
ГОСТ-тың талабы мынадай:

– судың массалық үлесі, ;

– тұздың массалық үлесі,

Мұнайды ректификациялау алдында қойылатын келесі талап мынадай:

– судың массалық үлесі, ;

– тұздың массалық үлесі,

Соңғы өнімге өте қатаң талап қойылатындықтан кейде қосымша айдау
жүргізеді. Мұнайдың құрамындағы тұздарды толық еріту үшін, шикі мұнайға
таза су қосып, 2-3 сатымен сусыздандырады.

Өндірілетін мұнайдың әр тоннасына – 50-100 серіктес газдар,
құрамында еріген тұздар бар 200-300 кг су, 1,5 масс.%-ке дейін ерімеген
қатты қоспалар сәйкес келеді. Кейбір көп мезгіл жұмыс істеп жатқан
ұңғымаларда қаттарының аса суландыру нәтижесінде суларының мөлшері - 90%-ке
дейін жетеді, ал талап бойынша өңдеуге жіберілетін мұнайдың құрамында судың
үлесі 0,3%-тен төмен болу керек.

Мұнайды өңдеуде шығынды азайту үшін оны арнайы өңдеуден өткізеді.
Мұнайдағы газды бөлу үшін сепарациялау және тұрақтандыру процестері
жүргізіледі. Мұнайдағы механикалық қоспалар мен суларды тұзсыздандыру және
сусыздандыру процестер арқылы кетіреді.

2. Мұнайды сусыздандыру

1.2.1 Мұнай эмульсиялары

Мұнайда әрқашанда қаттық (қыртыс) сулар болады. Әдетте қаттық
судың құрамында 30-35% шамасында еріген тұздар – натрий, кальций, магний
хлоридтері мен бикарбонаттары, ал карбонаттары мен сульфаттары сирек
кездеседі. Оның ішінде хлоридтер өте зиянды. Суда еритін және ерімейтін
тұздар жылуалмастырғыштар мен пештер құбырларының қабырғаларына отырады да,
соның нәтижесінде олардың жылубергіш коэффициентінің шамасы кемиді. Суда
еритін хлоридтер (NaCl, KCl) гидролизденбейді, олар электрохимиялық
коррозияныңұйытқысы болып саналады. Керісінше, -ның 90%-ті гидролизге
ұшырайды:

О = MgOHCl + HCl.

Мұнай өңдейтін заводқа түсетін мұнай құрамындағы тұздың мөлшері 50
млг, судың мөлшері - 1% шамасында болуға тиіс. Бірінші өңдеуге түсетін
мұнайдың құрамындағы тұздың мөлшері – 5 млг аспауға, ал судың мөлшері 0,3%
аспауға тиіс.

Қаттық судың көбісі ерімейтін қатты қоспалар мен бірге мұнайдан
үлкен резервурларда тұндыру арқылы бөлінеді. Соңғы сусыздандыру процесі
арнайы қондырғыларда жүргізіледі. Оны процестің мәні – мұнай эмульсиясын
бұзу болып табылады [1].

Эмульсия – деп өзара ерімейтін сұйықтарды немесе ерітінділерді
араластырғанда түзілетін системаларды айтады. Эмульсияларда бар сұйық
(ерітінді) екіншісінде ұсақ тамшылар (коллоидтық бөлшектер) түрінде
таралған.

Теория бойынша эмульсия термодинамикалық тұрақсыз жүйелерге жатады. Су-
мұнай эмульсияларының тұрақтылығы мұнайдағы табиғи тұрақтандырғыштардың
болуына байланысты. Бұндай эмульсияның түзілуі су-мұнай қоспасының ұңғыма
бойымен турбулентті шығуына да байланысты болып табылады.

Тамшының бетінде адсорбцияланатын беттік активті заттар фазааралық
керілуді төмендетіп, серпімді және механикалық төзімді адсорбциялық
қабықшалар қос электр қабатын құрайды, нәтижесінде дисперстік фазаның одан
әрі ұсақтануы пайда болуы мүмкін [16].

Қабатта және ұңғыма түбінде эмульсия түзілмейді. Олар ұңғы ойпатында
түзіледі, сол себепті эмульсияның түзілу қарқынына ұңғыны пайдалану тиесілі
әсер етеді.

Фонтанды ұңғыларда, егер ұңғыма өнімде су болса, онда қысымның
төмендеуі әсерінен бөлінетін газдық көбіктер себебінен сұйықтардың қарқынды
араласуы байқалады, яғни неғұрлым тұрақты эмульсиялардың түзілуіне жағдай
жасайды.

Бұл процесс әсіресе, штуцер арқылы су аралас мұнай өткен кезде қатты
жүреді.

Газлифті ұңғымаларда эмульсиялардың түзілу жағдайы фонтанды
ұңғылардыкіне ұқсас, бipaқ та эрлифті (ауаны) қолданған кезде неғұрлым
тұрақты (яғни, берік) эмульсиялар түзіледі, бұл эмульгатор болып табылатын
нафтенді қышқылдың тотықтануымен түсіндіріледі (пафтенді қышқылдар aya
оттегісі тотығып эмульгаторлар түзеді).

Штангілі сораптарды колдана отырып ұңғыны терең сораптар мен пайдалану
кезінде эмульсиялардың түзілуіне жағдай жасайтын факторлар: плунжердің
жүріс ұзындығы, минуттағы жүріс саны, сорап клапандарының өлшемдері, epкiн
газдың болуы, сораптың динамикалық деңгейден төмен батырылуы, сораптың толу
дәрежесі және т.б.

Электрлі ортадан тепкіш сораптарды қолдану кезінде, сораптың әpбip
сатысында газдысұйық, қоспасының қарқынды араласуы жүреді, осының
нәтижесінде эмульсиялар түзіледі. Неғұрлым тұрақты эмульсиялар электрлі
ортадан тепкіш сорапты кондырғыны қолдану кезінде байқалса, ал тұрақсыз
эмульсиялар бұрандалы (винтті) сорапты колдану кезінде байқалады. Құбырлар
бойында эмульсиялардың түзілуіне турбулентті ағын энергиясы себеп болады.
Құбырлардағы кысымның үлкен өзгepici, газдыц бүлкілдеуі (пульсациясы),
ысырмалардың болуы, бұрылыстар мен басқа да жергілікті кедергілері
мұнайдағы су тамшыларының қарқынды ұсақталуына (диспергирленуіне) жағдай
жасайды.

Эмульсиялардың түзілуіне сондай-ақ парафиндерде әсер етеді. Өйткені
олар құбырлардың өту қимасыи тарылтып және ағу жылдамдығын арттырады,
осыған байланысты сұйықтардың араласуы күшейеді.

Осылайша, мынадай қорытынды жасауға болады, яғни мұнай эмульсиясы
келесі түрде көрінетін энергиялар әсерінен пайда болады:

– механикалық энергия;

– газдың ұлғаю энергиясы;

– ауырлық күші әсерінен пайда болатын энергия [17].

Мұнай эмульсиясындағы су тамшыларының өлшемі жұмсалған энергия
мөлшеріне кepi пропорционал. Ұңғы өнімінің сулануы 40-60%-ке жеткен кезде
эмульсияның түзілу процесі қарқынды жүреді, яғни жүйе жоғары тұтқырлық және
тиксотроптық қасиеттер әсерінен ағымдылығын жоғалтады.

Бұл жағдайларда жүйеге ертерек реагент – деэмульгаторды енгізу
ұсынылады.

1.2.2 Мұнай эмульсиясының жіктелуі

Эмульсияларды екі фазаға бөледі: ішкі және сыртқы. Құрамында басқа
сұйықтардың ұсақ тамшылары бар сұйықты дисперсті орта (сыртқы, жалпы фаза)
деп, ал дисперсті ортада ұсақ тамшылар түрінде орналасатын сұйықты
дисперсті фаза (ішкі, айрылған фаза) деп атайды.

Дисперсті орта мен дисперсті фазаның сипаты бойынша эмульсияларды екі
түрге бөледі:

I - тура түрдегі (судағы мұнай), оларды (МС) деп белгілейді.

II - кepi түрдегі (мұнайдағы су), оларды (СМ) деп белгілейді.

(МС) – эмульсиясында сыртқы фаза рөлін су атқарады, сондықтан олар кез-
келген арақатынастағы сумен жақсы араласады және жоғарғы
электрөткізгіштікке ие болады, ал СМ эмульсиясы тек қана көмірсутегі
сұйықтармен араласады және электрөткізгіш қасиеті болмайды.

Түзілетін эмульсия түpi мұнай мен су көлемдерінің арақатынасына
байланысты және қай сұйықтың көлемі көп болса, сол сыртқы орта болып
табылады.

Дегенмен, эмульгаторлардың ( яғни асфальтендер, нафтендер, шайырлар,
парафиндер, тұздар және механикалық қоспалар) қатыстырылуымен мұнай мен
судың араласуы кезінде түзілетін эмульсия түрлері өзгереді. Өйткені,
гидрофобтық қасиеттері бар эмульгаторлар (яғни суда ерімейтін, ал мұнайда
еритін) СМ – (мұнайдағы су) түріндегі эмульсиясы түзіледі, ал гидрофильді
қасиетке ие эмульгаторлар (суда epитін) (МС) (судағы мұнай) түріндегі
эмульсияны түзеді.

Көпшілік жағдайында, эмульсиядағы судың мөлшерін әдетте олардыың түci
бойынша шамалайды:

– құрамында 10%-ке дейін суы бар эмульсияның түci мұнайдан
ерекшеленбейді;

– 5-тен – 20% дейін суы бар эмульсияның түci қоңырдан сарыға дейін
өзгереді;

– 25% - астам су болса – сары түске ие болады [4].

1.2.3 Мұнай дисперсті жүйесінің агрегаттық күйлері

Кез-келген дисперсті жүйелердің, соның ішінде мұнайлы өнімдердің
классикалық белгісі – дисперсті фазаның және дисперсионды ортаның, яғни
гетерогенділіктің агрегаттық күйінің әр түрлілігі.

Мұнай дисперсті жүйесі – бұл олеодисперсті жүйелер, дисперсті орта
полярсыз немесе аз полярлы, дисперсті фаза ретінде парафиндер немесе жүйеге
арнайы қосылатын синтетикалық қоспалар, сонымен қатар технологиялық
жабдықтардың коррозиясының өнімдері, механикалық қоспалар болады.

Агрегаттық күйі бойынша дисперсті фаза және дисперсионды ортадан
тұратын екі фазалы мұнай дисперсті жүйесі 8 түрге бөлуге болады.(кесте 1).
Бірақ көптеген жағдайда реалды мұнай жүйелері көшіруде, өңдеуде және
қолдануда полигетерогенді болады, яғни үш және одан да көп фазадан тұрады.

Мысалы, мұнай атмосфералық айдау процестерінде екі дисперсті фазалы
болып келеді. Біріншісі – төмен қайнайтын компоненттердің қайнауы есебінен
түзілетін -газды, екіншісі – нафтенді асфальтендер қатысқандықтан-қатты.
Көшіру процесінде мұнайлы және газ конденсатты жүйелер бір мезгілде
дипергирленген күйде болатын қатты және газды фазалы мұнай дисперсті жүйесі
болып келеді.

Кестенің бірінші жолында гомогенді жүйенің мысалы келтірілген, бірақ
мұнда да газдар тығыздығының флуктуациясынан гетерогенді түзілістер бола
алады.

Мысалы, газдар флуктуациясы Мn·H2O құрамды газды гидраттардың
түзілуінен пайда болады, мұндағы М-газдардың немесе жеңіл қайнайтын
сұйықтардың молекуласы (СН4, С2Н6, С3Н8, Н2S, СНСl3, және тағы басқалары).
n – су буының молекула саны.

Кесте 1-де 2 және 3 жолдар газды дисперсиялық орталы-аэрозольдер және
тұмандарды сипаттайды. Аэрозольдер отын компоненттерінің толық емес жануы
нәтижесінде жүреді. Техникалық көміртегі аэрозольдердің айқын мысалы
болады. Сұйықтықтың тұман түріндегі тамшылық жайылуы көбікті мұнайдың
сепарациясы кезінде немесе ректификациялық бағананың технологиялық
режимінің үзілісінде болады. Ілеспе мұнай газдары тұмандардың түзілуімен
сипатталады. Мұнай және газды өңдеу кезінде газды эмульсиялардың кейде
көбіктердің фомирирленуі технологиялық аппараттарда жүреді.

1-кесте. Мұнай дисперсті жүйесінің агрегаттық күйлері

№ Агрегаттық күйі
МДЖ түрі Мысалдар
дисперсті дисперсионды
фаза орта
1 Газ Газ Гомофазды Табиғи газдар
система
2 Сұйық Газ Тұман Ауадағы органикалық
қосылыстардың өлшенген
тамшылары,ілеспе газдар
3 Қатты Газ Отындардың толық емес
жануындағы қатты
өнімдер,техникалық
Аэрозоль көміртегі


4 Газ Сұйық Газды Қыздыру немесе барботаж
эмульсия, процестегі сұйық МДЖ,
көбік динамикалық жағдайдағы
майлар
5 Сұйық Сұйық Эмульсиялар Су-мұнай, селективті
еріткіштердегі майлы
фракциялардың ерітінділері
6 Қатты Сұйық Зольдер, гель,Орта дисперсті отындар,
суспензиялар май фракциясы, мұнай
қалдықтары,май фракциясы,
битумдар
7 Газ Қатты Мұнай коксы
8 Сұйық Қатты Қатты Қатты көмірсутектер,
эмульсиялар петролатум
9 Қатты Қатты Қатты Мұнай коксы, көміртекті
дисперсті талшықтар

Су мұнай эмульсиясының құрылымын сызба ретінде сурет 1 көруге болады.
Мұнайдағы диспергирленген суы бар тамшылардың (глобулалардың) диаметрі dт
0,1-ден 1000-ға дейін мкм және олардың әрқайсысы тамшының бетінде сольватты
қабықшамен адсорбцияланған. Сольватты қабықшасы – мұнайдағы жоғары
молекулалық полярлы заттардың концентраты болып табылады. Оларды
эмульгаторлар деп атайды.

Сурет 1. Су мұнай эмульсиясының құрылымы

1.2.4 Мұнай эмульсиясының физикалық және химиялық қасиеттері

Мұнай эмульсиясы келесідей қасиеттермен сипатталады: дисперстігі,
тұтқырлығы, тығыздығы және электрлік қасиетімен.
Эмульсияның дисперстігі – бұл дисперсті ортада дисперсті фазаның бұзылу
дәрежесі. Көбінесе эмульсияның дисперстігі эмульсиялардың басқа да
қасиеттерін анықтайды.
Эмульсияның диспертігі әдетте үш шамамен сипатталады:
1) тамшылар диаметрімен d;
2) дисперстілік коэффициентімен D=1d;
3) меншікті бетімен (бөлшектің жалпы бетінің олардың жалпы
көлеміне қатынасы).
Тамшылар өлшемі кең аралықта 0,1 – 100 мкм өзгереді.
Диаметрі бірдей тамшылардан тұратын дисперсті жүйені монодисперсті деп
атайды, ал диаметрі әр түрлі тамшылардан тұратын дисперсті жүйені
полидисперсті деп атайды. Мұнай эмульсиялары полидисперсті жүйеге жатады.
Егерде дисперсті фазаның тамшылары микроскоп арқылы көрінбейтін болса, онда
мұндай жүйені ультрамикрогетерогенді деп атайды.
Әрбір дисперсті жүйенің меншікті беті - сол жүйенің жалпы
бетін – S сол жүйенің жалпы көлеміне – V бөлгенге тең. Дисперсті фазадағы
d – диаметрлі сфералы бөлшекті эмульсиялардың меншікті бетін мына формула
бойынша анықтауға болады:

= =

яғни, меншікті бет өлшемдеріне (размеріне) кері пропорционал.
Дисперсті фазаның бөлшектерінің өлшемі бойынша сурет 2 көрсетілген
келесі жүйелерді қарастырады.

Сурет 2. Меншікті бет пен бөлшек өлшемдері арасындағы тәуелділік

І – молекулярлы дисперсті;
ІІ – коллоидты;
ІІІ – микрогетерогенді;
IV – ірі дисперсті (мұнайлы).

1.2.5 Эмульсияның тұтқырлығы

Эмульсияның тұтқырлығын мұнай мен судың жалпы тұтқырлығы ретінде
қарастыруға болмайды , яғни ол мұнайдың тұтқырлығына, эмульсияның
түзілу температурасына, судың мөлшеріне, дисперсті ортадағы дисперсті
фазаның тамшылар диаметріне байланысты болады.

Мұнай эмульсиясының тұтқырлығы парафинді мұнайлардың тұтқырлығы сияқты
Ньютон заңына бағынбайды да, ал жылдамдық градиентіне – dwdx байланысты
өзгереді және мүмкін тұтқырлық µ - деп аталады (сурет 3).

Эмульсия тұтқырлығының аномальдығының негізгі себептері болып кернеу
ұлғайған кезде ұсақталған (дисперленген) бөлшектердің деформациясы болып
табылады. Берілген күш өскен сайын тамшылар ұзарады, яғни шарикті түрден
эллипсиоидты түрге айналады.

Мұнай эмульсиясындағы су құрамының көбеюі, мүмкін тұтқырлықтың
инверсия нүктесіне дейін ұлғаюына әкеледі, яғни эмульсияның бір түрден
екінші түрге өтуі.

Сурет 3. Ньютондық (а) және ньютондық емес (б) сұйықтар үшін қозғалыс
кернеуінің жылдамдық градиентінен тәуелділігі

Эйнштейн эмульсияның тұтқырлығын анықтау үшін келесі формуланы ұсынды:

= ŋ(1+2,5 φ)

- дисперсті жүйенің тұтқырлығы;

ŋ – дисперсті ортаның тұтқырлығы;

φ – ұсақталған (дисперленген) зат көлемінің жүйесінің жалпы көлеміне
қатынасы (мұнайдағы су (МС) түріндегі эмульсия үшін бұл сулану пайызын
көрсетеді). Тәжірибеде мұнай эмульсиясының тұтқырлығын вискозиметрдің
көмегі арқылы анықтауға болады.

Мұнайдағы су тамшыларының түзілуі эмульсия пайда болуымен тікелей
байланысты. Сондықтан эмульсия неғұрлым ұзақ уақыт сақталса, соғұрлым оны
бұзу қиындай түседі [18].

1.2.6 Эмульсияның тығыздығы

Эмульсияның тығыздығын сұйықтар үшін қабылданған әдістер арқылы
мұнайдағы судың пайыздық құрамын ескере отырып, олардың белгілі
тығыздықтары бойынша келесі формула арқылы анықтайды:

- эмульсияның, мұнайдың және судың сәйкес тығыздықтары;

q – эмульсиядағы судың және еріген тұздардың массалық үлесінің құрамы,
ол мына формула бойынша анықталады:

q =

мұнда, - эмульсиядағы таза судың құрамы;

x – судағы тұздардың пайыздық құрамы.

Эмульсияның электрлік қасиеті. Мұнай мен су таза күйінде – электр
тогын өткізбейді (диэлектрлі болады). Бірақта, судағы еріген тұздардың
немесе қышқылдардың елеусіз құрамының өзі, оның электрөткізгіштігін бірнеше
есеге арттырады. Сондықтан мұнай эмульсиясының электрөткізгіштігі: су
мөлшеріне, дисперстік дәрежесіне, қышқылдар мен тұздардың мөлшеріне
негізделеді. Күштік өріс бойында орналасқан мұнай эмульсияларындағы су
тамшылары күш сызығының бойында орналасып, осының әсерінен
электрөткізгіштіктің тез ұлғаюына әкелетіні экспериментальді дәлелденген.
Эмульсияның осы қасиеті оны бұзу үшін электр ісін қолдануға негізгі себеп
болады.

Мұнай эмульсияларының коагуляциясы, коалесценциясы және инверсиясы
болады.

Инверсия – бұл фазалардың, яғни эмульсияларының бір түрден екінші
түрге өтуі.

Коагуляция – дисперсті бөлшектерді молекулярлық күштер арқылы
жабыстырып, бірітіріп үлкейту және ірілендіру.

Коалесценция – су немесе мұнай тамшыларының бір бүтін болып қосылуы,
яғни бөлшектердің коагуляциясы ең терең түрде жүретін кезеңі, бұл кезде
беттердің жанасуы толығымен жойылады.

1.2.7 Мұнай эмульсияларының беріктігі және олардың ескіруі

Мұнай эмульсияларының ең маңызды көрсеткіштерінің бірі олардың
беріктігі (тұрақтығы), яғни ұзақ уақытқа дейін бұзылмай сақталу қабілетін
(мұнайға және суға бөлінбеуін) айтады.

Мұнай эмульсияларының беріктігіне келесі факторлар үлкен әсер етеді:

– жүйенің дисперстігі;

– адсорбциялы қорғау қабықшасында фазалардың бөлінген бетінде түзілген
эмульгаторлардың физико-химиялық қасиеттері;

– дисперсті фазалар тамшыларында қос электр зарядының болуы;

– эмульсияның температурасы;

– қабат суының рН-ы (сутегі иондарының концентрациялық көрсеткіші).

Эмульсия тамшыларының өлшемі (размері) 0,1-ден 100 мкм аралығына дейін
өзгереді. Олар:

– ұсақ дисперсті – тамшы өлшемі 0,2-20 мкм дейін;

– орта дисперсті – тамшы өлшемі 20 – 50 мкм дейін;

– ірі дисперсті – тамшы өлшемі 50 – 100 мкм дейін.

Мұнай эмульсиясы полидисперсті болып табылады, яғни құрамында
тамшылардың барлық өлшемдері бар. Эмульсияның дисперстігі неғұрлым жоғары
болса, яғни тамшылар кіші болса, соғұрлым эмульсия берік болады. Бірақ, S
бөлігінің беті ұлғайған кезде, жүйе еркін беттік энергияның үлкен қорына ие
болады, ол келесі формуламен анықталады:

F = σ·S

мұнда, σ – бірлік беттегі еркін энергия, жүйе термодинамикалық тұрғыдан
берік болмайды және S – ауданын азайту жолымен немесе σ – беттік керілісті
азайту есебінен берік (тұрақты) күйге ауыстыруға ұмтылады. Осы соңғы фактор
мұнай эмульсиясын бұзу кезінде кең қолданылады.

Жүйенің беріктігіне эмульгаторлар үлкен әсер етеді, олар тамшы
беттерінде адсорбциялық қорғаныс қабығын түзе отырып, тамшылардың қосылуына
кедергі келтіреді. Асфальтендер, нафтендер, шайырлар, парафиндер, металдар
(ванадий, никель, мырыш, темір); сондай-ақ мұнай мен қабат суларында
болатын жұқа дисперсті саздар, құмдар және басқа да тау жыныстары
адсорбциялық қабаттың түзілуіне қатысады.

Тамшы бетінде қос электрлі қабат түзіледі, ол адсорбциялы қабықшаға
ұқсас ұсақ тамшылардың қосылуынан сақтайды.

Температура эмульсияның беріктігіне келесі түрдегідей әсер етеді:
температура көтерілген кезде эмульсияның беріктігі төмендейді, өйткені
адсорбциялық қабықтың (әсіресе парафиндерден тұратын) механикалық
беріктігіазаяды. Осының нәтижесінде тамшылар бірігіп, эмульсиялар бұзылады.
Температура төмендеген кезде осындай эмульсиялардың адсорбциялық қабығының
беріктігі артып және олар неғұрлым тұрақты болады.

Сутегі факторының рН әсері беттік қабаттың серпімділік қасиетіне әсер
етеді. Эмульсиядағы рН-тың ұлғаюы, бұл сілтінің мұнай – су шекарасындағы
беттік қабаттың реологиялық қасиетін төмендетіп, қабықшаның механикалық
беріктігінің азаюына әкеледі, осының әсерінен эмульсиялар бұзылады.

Су – мұнай бетінде эмульгатордың адсобциялануы және қабықтың қалыңдауы
уақыт өте жүреді, сондықтан мұнайдағы су (СМ) түріндегі эмульсия уақыт өте
неғұрлым тұрақты болады, яғни оның ескіруі жүреді.

Кесте 2. Эмульсиялардың түзілуіне және тұрақтануына эмульгаторлар
әсерінің сипаттамасы

Эмульгаторлар – Эмулгаторлардың атауы Су-мұнай жүйесіне әсер
затының класы ету сипаты
Беттік әрекеттігі жоғарыНафтенді және майлы Жүйенің дисперленуі және
қышқылдар, төменгі фазалар бөлінген бетінде
айырлар құрылымдық емес
қабаттардың пайда болуы
Беттік әрекеттілігі Асфальтендер, Беттік қабаттардың
төмен асфальтенді қышқылдар құрылымдануымен
және ангидридтер, жоғарыэмульсиялардың
шайырлар тұрақтануы
Қатты минералды және Парафиндер, тұздар Су тамшыларымен
органикалық агрегация, берік
брондалған қабаттың
құрылуы

Мұнай эмульсиясының ескіруі бастапқы кезеңде қарқынды жүреді, одан соң
бұл үрдіс баяулайды және шамамен тәуліктен соң аяқталады. Жаңа эмульсиялар
ескірген эмульсияларға қарағанда неғұрлым жеңіл бұзылады.

3. Мұнайды кен орындарында дайындау

1.3.1 Эмульсияларды бұзу әдістерін жіктеу

Кен орындарындағы мұнайды дайындау қондырғыларында мұнайды тауарлық
дәрежеге дейін дайындаудың негізгі процестеріне мұнайды сусыздандыру
процестері жатады. Сусыздандыру технологиясының негізіне су-мұнай
эмульсияларын бұзу процесі жатады. Бұл процесс негізінде эмульсиялар
тұрақты ұсақ дисперсті күйден кинетикалық тұрғыдан тұрақсыз ірі дисперсті
жүйеге ауысады.

Мұнайды деэмульгациялау (эмульсиясыздандыру) тәсілдерінің шартты
жіктемелері бар:

– механикалық (сүзу, центрифугалау);

– термиялық (тұндырып қыздыру, ыстық сумен жуу);

– электрлік (электромагниттік өрісте өңдеу);

– химиялық (реагент – деэмульгаторлармен өңдеу).

Сонымен қатар, эмульсияларды бұзу үшін ультрадыбыстық және
акустикалық тербелістермен өңдеу әдісін де қолданады. Әр түрлі әдістерді
біріктіріп те пайдаланады.

Деэмульсация процесінің негізгі үш кезеңін былай көрсетуге болады:

І – сыртқы бронды қабықшаларды бұзу;

ІІ – тамшыларды ірілендіру;

ІІІ- фазаларды айыру.

Бірінші кезеңде, эмульсияны бұзудың негізгі және ең әмбебап түрі –
химиялық реагент – деэмульгаторлардың әсері болып табылады. Кейбір
жағдайларда қыздыру немесе қарқынды араластыру әсерінен сыртқы қабықшаларды
әлсіретуге немесе бір бөлігін бұзуға болады. Қабықшалардың бір бөлігін
электростатикалық және электромагниттік (өнеркәсіптік жиіліктегі) өрістерді
қолданып бұзуға болады.

Жоғары және аса жоғары жиіліктегі тербелістерді қолдану күрделі
қондырғыларды қажет етеді және ол қазіргі кезде әлі қолданыс тапқан жоқ.

Екінші кезеңде маңызды және болашағы бар тәсіл – электр өрісін
пайдалану (электродегидраторлар) арқылы су тамшыларын ірілендіру болып
табылады. Сондай-ақ эмульсияларды су қабатында шаю әдісі де кең тараған,
бұл процестің жақсы жүруі көбінесе тесілген құбырлар-маточниктер арқылы
сұйық ағынның біркелкі таралуымен анықталады. Магниттік өрісті (яғни,
импульсті аса күшті магниттерді) қолдану шарасы – қондырғылардың
күрделілігіне байланысты тежеліп тұр.

Үшінші кезеңдегі негізгі процесс – бұл гравитациялық тұндыру болып
табылады. Соңғы жылдары тұндырғыштардың жоғары өнімді конструкциялары
шықты, олар сыйымдылықтардың тиімді көлемін толық пайдалануға және
эмульсиялық жүйелердің физикалық-химиялық қасиеттерін ескеруге мүмкіндік
береді. Құрамында механикалық қоспалары едәуір мөлшерде көп болатын
эмльсияларды өңдеу үшін центрифуга әдісін қолдану тиімді болып табылады
[5].Мұнай эмульсиясына әсер ету әдістерін жіктеу кесте 3 келтірілген.

Кесте 3. Мұнай эмульсияларына әсер ету әдістерін жіктеу

Процесс Процесс кезеңінің Қолданылатын әдістер
кезеңдері сипаттамасы
І Сыртқы бронды химиялық реагенттерді қолдану
қабықшаларды бұзу эмульсияларды қыздыру
араластыру
электростатикалық өрістерді және
өндірістік жиіліктегі өрістерді қолдану
жоғары жиіліктегі және аса жоғары
жиіліктегі тербелістерді қолдану
ІІ Тамшыларды электрлік өрістер
ірілендіру ірілендіру насадкаларын қолдану
тұщы су қабатында шаю
акустикалық толқындарды қолдану
магнит өрісі
ІІІ Фазаларды айыру тұндыру
центрифугалау

Қазіргі кезде МС 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.

Сусыздандырудың қазіргі кездегі әдістері сулылығы 0,2%-дан төмен
тауарлы мұнайды алуға мүмкіндік бермейді, сондықтан қабат суларының
минерализациясы жоғары мұнайларды дайындауда, оны тереңірек сусыздандыру
сатысынан өткізгеннен кейін сусыздандырылған мұнайды тұщы сумен шаю арқылы
тұзсыздандыруға болады. Тұзсыздандыру кезінде химиялық реагенттер де
қолданылады. Тұзсыздандыру процесін сусыздандырумен бірге жүргізеді[41].

Дайындаудың қажетті тереңдігіне байланысты келесі қондырғылар
қолданылады:

– мұнайды термохимиялық сусыздандыру (ТХҚ);

– мұнайды электрлік тұзсыздандыру (ЭТҚ);

– мұнайды кешенді дайындау (МКДҚ) – сусыздандыру, тұзсыздандыру және
тұрақтандыру.

Термохимиялық қондырғыларда және МКДҚ-да мұнайды сусыздандыру
процестеріне ұқсас. МКДҚ-да тұзсыздандыру кезінде сусызданған мұнайға тұщы
су қосып, қарқынды түрде араластырады. Осы кезде түзілген эмульсия
тұндырғыштарға түсіп, су бөлінеді.

Судың бөліну процесін жеделдету үшін эмульсияны электродегидраторлар
(ЭДГҚ) арқылы өткізеді ( Сурет 4).

а) шар тәрізді; б) тік цилиндр тәрізді; в) горизонтальді

Сурет 4. Электродегидратор конструкциясы.

Қондырғының ең негізгі аппараты электрдегидратор-электродтармен
жабдықталған сыйымдылық, оларға жоғары кернеулі айнымалы ток қосылады. МӨЗ-
да үш түрлі конструкциялы ЭТҚ электрогидраторлары қолданылады.

1) ЭДГ шар тәрізді V=600 Р= 6÷7
атм;

2) ЭДГ цилиндрлі вертикальді V=30 Р= 16 атм;

3) ЭДГ цилиндрлі горизонтальді V=160 Р= 16 атм.

Тік цилиндр тәрізді электрогидраторлардың қуаты көп емес және
сондықтан оларды барлық жерлерде жаңа конструкциялы аппараттарымен
ауыстыруда.

Шар тәрізді электрогидраторлардағы есепті қысым – 1,0 МПа. Шар тәрізді
электрогидратор өте үлкен және оларды жасау көп металл шығымын талап етеді.

Горизонтальді электрогидраторлар экономикалық жағынан тиімді, сондықтан
ЭТҚ қазір барлығы тегіс осындай электрогидраторларды пайдалануда.

Горизонтальді электрогидраторларлардың жақсы жағы – мұнайдың жүру жолы
ұзындау, аппараттардағы мұнайдың болу уақыты көптеу, себебі шикізатты
өндіретін жер басқа конструкциялы жабдықтарға қарағанда төмен орналасқан.

МҚДҚ-да мұнайды тұрақтандандыру арнайы коллоналардағы ректификация
әдісіне негізделген, мұнда қысым мен жоғары температура әсерінен мұнайдан
жеңіл пропан-бутанды және амалап бензинді фракциялар бөлініп шығады. Жеңіл
фракцияларды тереңірек өңдеу үшін ГӨЗ-на өңдеуге айдайды, ал тұрақты мұнай
МӨЗ-на шығынсыз тасымалданады [1].

1.4 Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар

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

Беттік активті заттар дегеніміз – мұнай–су шекара беттерінде фазалық
және энергетикалық әсерлесуді өзгертетін оң адсорбциялауға қабілетті
болатын химиялық қосылыстар. Беттік активтілік белгілі жағдайда көптеген
органикалық заттарды көрсетуі мүмкін, бұл олардың химиялық құрылысына,
соның ішінде молекулаларының дифильдігіне (полярлығы мен поляризациялануы)
және сыртқы жағдайға: ортаның сипатына, әсерлесуші фазаларға, беттік
активті зат құрамына, температураға және тағы басқаға байланысты болады.
Бұндай қосылыстар барлық мұнай және пласттық суда аз не көп мөлшерде
кездеседі.

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.

Мұнай эмульсияларын деэмульгирлеу тәсілдерін, яғни сусыздандыруды
шартты түрде келесідей топтарға бөлуге болады: механикалық: фильтрлеу,
центрифугалау, ультрадыбыспен өңдеу және тағы басқалары; термиялық:
атмосфералық және артық қысымда қыздыру және тұндыру, мұнайды ыссы сумен
шаю; электрлік: бірқалыпты және айнымалы токпен электр өрісінде өңдеу;
химиялық: эмульсияларды әр түрлі реагенттермен – деэмульгаторлармен өңдеу
[10,11,12].

Өнеркәсіпте жоғарыда көрсетілген топтың біріне жатпайтын, мұнай
эмульсияларын бұзудың қиыстырылған (комбинирленген) тәсілдері кең
қолданылуын тапқан.

Қазіргі заманғы мұнайды кендік сусыздандыру мен деэмульгирлеудің ең
тиімді тәсілі ретінде нәтижелі реагенттерді – деэмульгаторларды қолдануға
негізделген, 15 атм қысымда өткізілетін термохимиялық тұндыру тәсілі болып
табылады. Бұл тәсіл жүзеге асыруы мен қызмет етуі қарапайым және
американдық мамандардың есептеуі бойынша арзан болып табылады [13].

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.

Химиялық реагенттерді қолдануды қарастыратын технология, бронды қабықша
құрамына кіретін табиғи эмульгаторларға қарағанда, жоғары беттік
активтілігі бар заттарды пайдалануға және олардың ығыстырушы, бөлшектеуші
және пептизирлеуші әсеріне негізделеді.

Мұнайды сусыздандыру үшін деэмульгаторды өңделетін эмульсияға қажетті
мөлшерде енгізеді. Араласу кезінде енген реагенттің тамшылары пласттық су
глобулаларымен бірнеше қайтара қағысып, оны бұзады және тамшылардың қағысу
кезінде өзара бірігуіне бөгет жасау үшін, брондаушы қабықшаның бетінен
ығыстырады.

Шикі мұнайды судан және тұздан тазарту тәсілдерінің жалпы
кемшіліктеріне бұл тәсілдер металл – және энергияны көп қажет етеді, бұдан
басқа ауыр, жоғары тұтқырлы және жоғары күкіртті мұнайды тазартуда
эффективтілігі төмен болып табылады. Ал химиялық реагенттерді пайдалану
қажеттілігі, мұнайды тазартудың қымбаттауына және кен орындарындағы
экологиялық жағдайды күрт төмендетеді [15].

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 СМ түріндегі
эмульсия МС 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 орынын 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, минимальді температурсымен және мұнайдың тұну ұзақтығымен
сипатталатын эмульсиясыздандыру қабілеттігі деп түсіну керек. Тиімділік
келесі формуламен анықталады:

N =

мұндағы, N – сусыздану дәрежесі, % масса;

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

1.4.1 Деэмульгаторлардың жіктемесі және оларға

қойылатын талаптар

Мұнай эмульсияларын бұзу үшін қолданылатын деэмульгаторлар екі топқа
бөлінеді:

І – ионогенді (су ерітінділерінде ион түзуші);

ІІ – ионогенсіз (су ерітінділерінде ион түзбейді).

Бірінші топқа аз деэмульгаторлар: НҚК (нейтралданған қара контакт) және
НҚГ (нейтралданған қышқылды гудрон) кіреді. 60-шы жылдарға дейін НҚК
базалық реагент болатын, бірақ оны қазіргі кезде одан да неғұрлым тиімдірек
саналатын ионогенсіз деэмульгаторлар ығыстырып шығарған, деэмульгаторлардың
артықшылығы: меншікті шығындары аз (яғни, тоннасына 20-30 грамм жұмсалса,
ал салыстырмалы түрде ионогенді деэмульгаторлардың шығыны тоннасына 5-7
кг), бірақ бағасы қымбаттырақ; қалдық сулануы төмен (1%); мұнай мен суда
жақсы ериді; қабат сулары мен мұнай құрамында болатын тұздар мен
қышқылдарға инертті; аппарат пен құбырлар жүйесінде шөкпейді.

Деэмульгаторлар келесі талаптарға сай болуы керек:

1) қандай да бір фазада жақсы еруі қажет (мұнай немесе суда);

2) мұнай-су шекарасынан табиғи эмульгаторларды ығыстыру үшін қажетті
беттік әрекеттілігі болу керек;

3) реагент аз жұмсалған кезде мұнай-су шекарасындағы фазалық
тартылыстың максимальді төмендеуін қамтамасыз ету керек;

4) қабат суларында коагуляцияланбауы керек;

5) металдарға қатысты инертті болу керек;

6) арзан болу керек;

7) температура өзгергенде қасиеттерін өзгертпеуі керек;

8) мұнай сапасын төмендетпеу керек;

9) әр түрлі құрамдағы эмульсияларды бұзу керек, яғни әмбебап
(универсальды) болу керек;

10) тасымалдануы жеңіл болу керек.

1.4.2 Негізгі деэмульгаторлардың қасиеттері

Қазіргі кезде жақсы нәтиже беретін деэмульгаторлардың түрлері көп және
мұнай өндіру кәсіпорындары оларды пайдалануда көп тәжірибе жинады. Мұнай
өндіру саласының дамуына байланысты деэмульгаторлардың жаңа түрлері пайда
болуда. Төменде кең қолданыс тапқан кейбір деэмульгаторлардың негізгі
қасиеттері көрсетілген.

Дипроксамин-57. Жоғары молекулярлы ионогенсіз БӘЗ класына жатады,
молекулярлық массасы 5000 этилендиамин негізді этилен мен пропилен
тотықтарының блоксополимері болып табылады. Бұл тұтқыр, мөлдір, қоңыр түсті
сұйықтық, жұмсақ және қатты суларда, сондай-ақ көмірсутектерде жақсы ериді.
Реагент минералды қышқылдар, сілтілер және тұздардың аралас ертінділерінен
тұнбаға түспейді.

Дипроксамин-157. Жоғары молекулярлы ионогенсіз БӘЗ класына жатады,
молекулярлық массасы 5000, құрамында азот бар этилендиамин негізді этилен
мен пропилен тотықтарының блоксополимері болып табылады. Бұл тұтқыр, сарғыш
қоңыр түсті мөлдір сұйықтық, мұнайда және ароматты көмірсутектерінде жақсы
ериді, бірақ суда ерімейді. 20ºС температурадағы тұтқырлығы 635 мПа*с
тығыздығы 1025-1050 кг, шығын нормасы 1 тонна мұнайға 40-60 г.
Метанолда 65% ерітінді түрінде қолданылады.

Диссолвандар – ең көп қолданылатын деэмульгаторлар. Кәсіпшілік
тәжірибеде Диссолван 4411, 4422, 4490 қолданылады. Олардың барлығы жоғары
молекулярлы ионогенсіз БӘЗ класына жатады, молекулалық массасы 2500-3000
полиалкилгликоль болып табылады. Диссолвандар суда жақсы ериді, қабат
сұйықтығының құрамында болатын тұздармен, әлсіз сілті және әлсіз
қышқылдармен әрекеттеспейді, тұндыру аппаратурасында тұнбалар түзбейді.
Диссолвандарды қолдану кезінде жылу алмастырғыш аппаратураның, құбырлар
желісінің және сыйымдылықтардың коррозиясы күшейеді, сондықтан олар
коррозия ингибиторларымен бірге қолданылады. Ұсынылатын меншікті шығыны
тоннасына 80-100 грамм [23].

СНПХ-41 реагентті ионогенсіз БӘЗ класына жатады, молекулярлық массасы
1870, фенол мен ацетонның өндірістік қалдығы – фенолды шайыр негізінде,
құрамында азоты бар этилен мен пропилен тотықтарының блоксополимері болып
табылады. Суда ерімейді, мұнайда жақсы ериді. Қою, тұтқыр қоңыр түсті
сұйықтық, 20ºс температурадағы тұтқырлығы 844 мПа*с, метанолдағы 65%
ерінді түрінде қолданылады, меншікті шығыны тоннасына 40-60 грамм.

СНПХ-4101 – тұтқырлығы СНПХ-41 қарағанда төмен (30 мПа*с) қоңыр түсті
мөлдір сұйықтық, ерітілмеген күйінде қолданылады.

СНПХ-44 бірнеше БӘЗ тобының қоспасы болып табылады, бұл тұтқырлықтың
төмендеуін және деэмульгациялық қабілеттерін күшейтуге мүмкіндік береді.

Прогалит НМ 2040 этилен мен пропилен тотықтарының блоксополимері
негізіндегі арнайы құрамды реагент. Ашық қоңыр түсті мөлдір сұйықтық,
тығыздығы 920 кг тұтқырлығы салыстырмалы түрде төмен (52 мПа*с),
спирт пен суда жақсы ериді, ароматты көмірсутектермен және керосинмен
араласады. Жай мұнайлар үшін шығын нормасы тоннасына 20-80 грамм, ал
тұтқырлығы жоғары мұнайлар үшін тоннасына 100-250 грамм. Прогалит тұрақты
аралық қабат түзбей мұнай мен суда жақсы айырылады. Қату температурасы
40ºС аязға төзімді сұйықтық, реагент тез от ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Мұнайдағы зиянды қоспалар. Мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру.Эмульсия типтері
Мұнайды қалдықсыз өңдеу технологиясы
Карналлитті сусыздандыру
Жаңажол мұнай газ кешенінінің № 4 зауытындағы шикі мұнайды сусыздандыру процесінің автоматтандырылуын жобалау
Жаңажол мұнай газ кешенінің секциясындағы мұнайды термохимиялық сусыздандыру процесінің автоматтандырылуын жобалау
Мұнайды біріншілік өңдеу
Мұнайды өңдеу технологиялары
Мұнайды жинау кезіндегі қауіпсіздік
Мұнайды дайындау туралы
Мұнайды өңдеу
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь