Сусыздандыру технологиясы және мұнайдағы су мөлшерін анықтау
1 Әдеби шолу
1.1 Мұнайды сусыздандырудың негізгі әдістерін талдау
1.2 Су.мұнай эмульсиясы
1.2.1 Су.мұнай эмульсиясын бұзу тәсілдері
1.3 Мұнайды сусыздандыруға арналған белгілі реагенттер
1.3.1 Қазіргі кездегі жаңа деэмульгаторлар
1.4 Мұнайды судан бөлудің негізгі тәсілдері
1.5 Мұнайды сусыздандыру технологиясы
2 Зерттеу әдістемесі мен материалдар
2.1 Мұнайдағы суды анықтау әдістері
2.1.1 Жарықшақтануға сынама
2.1.2 Су мөлшерін Дин мен Старк тәсілімен анықтау әдістемесі
2.2 Деэмульгатор тиімділігін «бөтелкелік» әдіспен анықтау әдістемесі
3 Тәжірибелік бөлім
3.1 Мұнай үлгілерін зерттеу
3.1.1 Мұнайдың физика.химиялық қасиеттерін анықтау
3.1.2 Мұнай құрамындағы су мөлшерін анықтау
3.2 Деэмульгаторлардың тиімділіктерін талдау
3.3 Сусыздандырудың комбинирленген әдісі
3.3.1 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге еріткіш этил
спиртінің әсері
3.3.2 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге натрий хлоридінің
әсері
3.3.3 Таза деэмульгатор мен комбинирленген деэмульгаторларды
қолдану нәтижелерін салыстыру
4 Экономикалық және экологиялық бөлім
5 Технологиялық бөлім
Қорытынды
Пайдалынған әдебиеттер тізімі
Қосымша
1.1 Мұнайды сусыздандырудың негізгі әдістерін талдау
1.2 Су.мұнай эмульсиясы
1.2.1 Су.мұнай эмульсиясын бұзу тәсілдері
1.3 Мұнайды сусыздандыруға арналған белгілі реагенттер
1.3.1 Қазіргі кездегі жаңа деэмульгаторлар
1.4 Мұнайды судан бөлудің негізгі тәсілдері
1.5 Мұнайды сусыздандыру технологиясы
2 Зерттеу әдістемесі мен материалдар
2.1 Мұнайдағы суды анықтау әдістері
2.1.1 Жарықшақтануға сынама
2.1.2 Су мөлшерін Дин мен Старк тәсілімен анықтау әдістемесі
2.2 Деэмульгатор тиімділігін «бөтелкелік» әдіспен анықтау әдістемесі
3 Тәжірибелік бөлім
3.1 Мұнай үлгілерін зерттеу
3.1.1 Мұнайдың физика.химиялық қасиеттерін анықтау
3.1.2 Мұнай құрамындағы су мөлшерін анықтау
3.2 Деэмульгаторлардың тиімділіктерін талдау
3.3 Сусыздандырудың комбинирленген әдісі
3.3.1 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге еріткіш этил
спиртінің әсері
3.3.2 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге натрий хлоридінің
әсері
3.3.3 Таза деэмульгатор мен комбинирленген деэмульгаторларды
қолдану нәтижелерін салыстыру
4 Экономикалық және экологиялық бөлім
5 Технологиялық бөлім
Қорытынды
Пайдалынған әдебиеттер тізімі
Қосымша
Зерттеудің өзектілігі. Әлемдегі 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.
Мұнай құрамындағы еріген тұздары бар (көбіне хлоридтер) пласт суы, тек қана қажетсіз қоспа ғана емес, сонымен қатар мұнай өңдейтін жабдықтарда күшті қақ түзіп, күлсіз кокс алу үшін арналған каталитикалық процестердегі шикізат болып табылатын қалдықты газ турбиналы және қазандық отындардың сапасын төмендетеді.
Мұнайда болатын судың мөлшері ерітілген, ұсақталған және бос күйінде болуы мүмкін. Еріген судың мөлшері негізінен мұнай және мұнай өнімдерінің химиялық құрамына және температураға тәуелді болып келеді. Температураның жоғарылауымен барлық көмірсутектердегі (солардың ішіндегі ең жақсы ерігіштік қасиет көрсететіні ароматтық көмірсутектер) судың ерігіштігі ұлғаяды. Температураның төмендеуімен мұнайдағы судың ерігіштігі азайып, су дисперстік бөлшектер күйінде бөлініп, мұнаймен сулы мұнай тұрақты эмульсиясын түзеді.
Қазақстанның мұнай шығаратын өнеркәсіптері, іс жүзінде алынатын мұнайдың 100 % су-мұнай эмульсиясынан тұрады. Сондықтан кеннен алынатын мұнайды, әуелі мұнай өңдейтін зауыттарда алдын ала тазартуға ұшыратады.
Су мөлшерінің көп болуы келесі техника-экономикалық жағдайларды: мұнай айдау құрылғыларынының қысымын жоғарлатады; өнімділіктің кенеттен төмендеуіне әкеледі, оның булануы мен конденсациясына кететін энергия шығыны көбейеді, ректификация анықтығын нашарлатады және т.б. тудырады.
Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физика – химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және жоғарда аталған 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 нәтижелі ыдырату нәтижесінде, мұнай мен мұнай өнімдерінің қасиеттері жақсарып, мұнай өңдейтін құрылғылардың қызмет ету мезгілі ұзарады. Мұнайдың физикалық және судың физика – химиялық қасиеттерін қолдануға негізделген бөлу және анықтау әдістері одан әрі жетілдіруді қажет етеді.
Жұмыстың мақсаты. Мұнайды сусыздандырудың қазіргі заманғы жаңа технологиялары мен әдістерін талдау нәтижесінде Батыс Қазақстан аймағындағы мұнай кен орындарынан алынған мұнай үлгілерінен суды бөліп алудың химиялық комбинирленген тәсілдерін пайдалану мүмкіндігін анықтау.
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.
Мұнай құрамындағы еріген тұздары бар (көбіне хлоридтер) пласт суы, тек қана қажетсіз қоспа ғана емес, сонымен қатар мұнай өңдейтін жабдықтарда күшті қақ түзіп, күлсіз кокс алу үшін арналған каталитикалық процестердегі шикізат болып табылатын қалдықты газ турбиналы және қазандық отындардың сапасын төмендетеді.
Мұнайда болатын судың мөлшері ерітілген, ұсақталған және бос күйінде болуы мүмкін. Еріген судың мөлшері негізінен мұнай және мұнай өнімдерінің химиялық құрамына және температураға тәуелді болып келеді. Температураның жоғарылауымен барлық көмірсутектердегі (солардың ішіндегі ең жақсы ерігіштік қасиет көрсететіні ароматтық көмірсутектер) судың ерігіштігі ұлғаяды. Температураның төмендеуімен мұнайдағы судың ерігіштігі азайып, су дисперстік бөлшектер күйінде бөлініп, мұнаймен сулы мұнай тұрақты эмульсиясын түзеді.
Қазақстанның мұнай шығаратын өнеркәсіптері, іс жүзінде алынатын мұнайдың 100 % су-мұнай эмульсиясынан тұрады. Сондықтан кеннен алынатын мұнайды, әуелі мұнай өңдейтін зауыттарда алдын ала тазартуға ұшыратады.
Су мөлшерінің көп болуы келесі техника-экономикалық жағдайларды: мұнай айдау құрылғыларынының қысымын жоғарлатады; өнімділіктің кенеттен төмендеуіне әкеледі, оның булануы мен конденсациясына кететін энергия шығыны көбейеді, ректификация анықтығын нашарлатады және т.б. тудырады.
Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физика – химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және жоғарда аталған 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 нәтижелі ыдырату нәтижесінде, мұнай мен мұнай өнімдерінің қасиеттері жақсарып, мұнай өңдейтін құрылғылардың қызмет ету мезгілі ұзарады. Мұнайдың физикалық және судың физика – химиялық қасиеттерін қолдануға негізделген бөлу және анықтау әдістері одан әрі жетілдіруді қажет етеді.
Жұмыстың мақсаты. Мұнайды сусыздандырудың қазіргі заманғы жаңа технологиялары мен әдістерін талдау нәтижесінде Батыс Қазақстан аймағындағы мұнай кен орындарынан алынған мұнай үлгілерінен суды бөліп алудың химиялық комбинирленген тәсілдерін пайдалану мүмкіндігін анықтау.
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Тронов В. П. Разрушение эмульсий при добыче нефти. – М.: Недра, 1991. – 269 с.
2. Левченко Д. М., Бергштейн Н.В. – Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – 1995, № 4. – С.15-21.
3. Тронов В. П., Грайфер В. И. Обезвоживание и обессоливание нефти – Казань: Тат. издательство, 1989. – 271с.
4. Логинов В, И. Обезвоживание и обессоливание нефтей. – М.: Химия, 1993. – 214 с.
5. Бергштейн Н. В., Пинковский Я. И. Обезвоживание нефти на нефтеперерабатывающих заводах. – СПб.: Мысль, 2000. – 426 с.
6. Максимова Е. Н. Геохимия нефти и нефтяных месторождении. – М.: Наука, 1997. – 242 с. примесей нефтей на технологические процессы и эксплуатационные свойства нефте¬продуктов //В кн.: Обзор. – М.: ЦНИИТЭНефтехим. – 1991.С.3-21.
8. Гершуни С.Ш., Лейбовская М. Г. Оборудование для обессоливания нефти в электрическом поле // Нефтяное хозяйство. – М.– 2002. № 7. – С.32.
9. Пахомов Е.В. Электрообезвоживание нефти. – М.: Высшая школа, 2001.
– 361 с.
10. Мышкин Е.А. Подготовка нефтей и мазутов и переработка. – М.: Химия, 1999. – 289 с.
11. Клейтон В. Эмульсии, их теории и техническое применение / Под ред. П. А. Ребиндера. – М.: Высшая школа, 1998. – 679 с.
12. Митрофанов Г. Л., Гиниятулин И. П. - Нефтепромысловое дело, 1996. № 12. – 30 с.
13. Левченко Д.И. и др. Технология обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях. – М.: Химия, 1999. – 374 с.
14. Левченко Д.И. и др.- Обессоливание нефти на нефтеперерабатывающих заводах. – М.: Нефтяное хозяйство, 1973. № 13. С. 51-55
15. Чефранов К. А. Электрообезвоживание и электрообессоливание нефти. – М.: Химия, 2003. – 523 с.
16. Антоненко В. А., Ильин Р. С. Процессы и аппараты обезвоживания и обессоливания нефти и нефтепродуктов. – М.: Нефть, 2004. – 421 с.
17. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. –М: Химия, 1992.-300с.
18. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газ өңдеу химиясы және технологиясы. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері 1 бөлім.-Алматы.: Білім, 2001.-450 б.
19. Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти и газа.- Уфа.: Гилем, 2002. -320с
20. Кусаков М. М. Методы определения физико-химических характеристик нефтяных продуктов. – М.: Высшая школа, 1996. – 745 с.
21. Панченко Т. И., Андреев Н. А. Технология обезвоживания нефти и нефтепродуктов. – СПб.: Мысль, 2000. – 372 с.
22. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. -Алматы.: Ғылым, 2001. 1-5т.
23. Бойко Г. И., Хуторянская О. В., Жубанов Б. А., Кульжанов М.К. О технологии обессоливания и обезвоживания нефтей месторождения Коныс .//Проблемы катализа 21 века: Памяти академика Д. В. Сокольского: Тез. докл. Междунар. конф., г. Алматы, 12-15 июня 2000 г. – Алматы: ИОКЭ, 2000. – С.96.
24. Ахметкалиева Р. Б., Мералиев С. А. Изучение коалесцентного фактора в механизме разделения водонефтяных эмульсий // Нефть и газ Казахстана. – 1997. – № 2. - С.51-55.
25. Муталиева Ж. Т., Мадыбекова Г.М. Деэмульгирование нефтяных эмульсий // Проблемы химической технологии неорганических, органических материалов и подготовки инженерных кадров: Тр. Между нар. науч.конф., г. Шымкент, 28-29 окт. 2002 г. - Т. 3. - С. 62-65.
26. Джакиев К.Т., Шотикбаев С.К. Подготовка нефти на месторождениях ОАО «Казахойл-Эмба» // Современные проблемы освоения, переработки углеводородного сырья: Матер.1 Междунар. науч.-техн. конф., 20-летию образования Атырауского ин-та нефти и газа. г. Атырау: Атырауский ин-т нефти и газа. 2001.- Т. 1.- С.217-220.
27. Деэмульгирующие свойства водорастворимых полимеров с ПАВ Муталиева Ж.Т.,Мадыбекова Г.М., Материалы 3-го Междунар. Беремжановского съезда по хим. и хим. технол., г, Усть-Каменогорск, 10 -11 сент. 2001 г.Усть-Каменогорск: ВКГУ, 2001. – 329 с.
28. Мустапаева Ж. Т., Капралова В. И., Джусипбеков У.Ж. Исследование процессов обессоливания и обезвоживания амбарных нефтей Мангистау // Проблемы химической технологии неорганических, органических, силикатных и строительных материалов и подготовки инженерных кадров: Тр. Междунар. науч.-практ. конф., г. Шымкент, 25-28 окт. 2002 г. – Шымкент: ЮКГУ им. М. Ауезова, 2002. - Т:3 – С. 62-65.
29. Умирзак М.Л., Сериков Т. П., Ахметов С. М., Уразов Т. Р. Особенности термохимической подготовки нефти //Инновационная технология развития нефтяной и газовой промышленности: Матер. Междунар. семинара-совещ., г. Атырау, 19-22 февр. 2003 г. –Атырау: АИНГ, 2003. - С.13-16.
30. Кузорова И.Е., Турова А.В., Томин В.П. Обезвоживание нефтепродуктов с использованием гидрофобных коалесцирующих насадок // Нефтепереработка и нефтехимия: ИС. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005, № 2, С. 22–28.
31. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Новые деэмульгаторы для процессов подготовки нефти // Химия и технология топлив и масел, 2000, № 2, С. 25–27.
32. Галяутдинов А.А., Басимова Р.А., Рахимов Х.Х. и другие. Новый деэмульгатор для обезвоживания и обессоливания нефти // Нефтепереработка и нефтехимия: ИС. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2003, № 10, С. 73–75.
33. Хуснутдинов И.Ш., Копылов А.Ю., Заббаров Р.Р. Разрушение высокоустойчивых эмульсий комбинированным методом // Известия ВУЗ: химия и химическая технология. – Иваново:, 2003, Т.50, № 6, С.80–84.
34. Патент № 2076134. РФ. Деэмульгатор для обезвоживания и обессоливания нефти. Опубл.: 27.03.1997.
35. Патент № 2126029. РФ. Состав для обезвоживания и обессоливания нефти и защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии. Опубл.: 10.02.1999.
36. Патент № 2024580. РФ. Деэмульгатор для разделения нефтяных эмульсий. Опубл.: 15.12.1994.
37. Ситдикова С.Р. Применение химических реагентов для совершенствования процессов подготовки нефти. Автореф. канд.техн.наук: 02.00.13 – нефтехимия Уфа: УГНТУ, 2003. – 16с.
38. «ФЛЭК» — предприятие группы «Нефтьсервисхолдинг» 2 февраля 2008 года на нефтедобывающем предприятии ТОО "Каракудукмунай" (Республика Казахстан) промышленные испытания одного из деэмульгаторов марки "ФЛЭК-Д".
39. Оксана ДОЛЖИКОВА, эксперт Института мировой экономики и политики при Фонде первого Президента Республики Казахстан г. Алматы. Нефтехимия: используя все возможности для развития
40. «Нефтегаз» ГНКАР. «Новый композиционный деэмульгатор» выступит Исмаилов Фахреддин Саттар оглы директор НИПИ «Нефтегаз» ГНКАР. Техническая конференция «OilTech Kazakhstan» Атырау 6-7 апреля
41. Мералиев С. А., Ахметкалиев Р. Б., Айшуаков К. А. Механизм разделения водонефтяной эмульсии // Нефть и газ Казахстана. Приложение к Докл. МОНАН РК. – 1996. - № 1. – С. 62-65
42. Позднышев Г. Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. – М.: Недра, 1999. – 224 с.
43. Петров А.А. Гетерогенные деэмульгаторы для обезвоживания нефтей. – М.: Недра, 1965. – 143 с.
44. Панченков Г. М., Виноградов В. М., Папко В. В.// Нефтепереработка и нефтехимия. – 1997. №10. С.1-3.
45. Марданенко В. П., Емельянченко В. Г., Беньковский В. Г. - В кн.: Физико-химия нефти и нефтехимический синтез. Т.1. –Алматы: Наука, 1996. – С. 27.
46. Логвиненко А. И., Машуков Н. У. Процессы обезвоживания и обессоливания нефти. – М.: Недра, 2004. – 361 с.
47. Большаков М. И., Николаев В. Ю. Основные методы обезвоживания нефти. – М.: Высшая школа, 2001. – 248 с.
48. Андреев А. Н., Николаев В. Ю. Методы глубокого обезвоживания нефти и нефтепродуктов. - М.: Недра, 2004. – 307с.
49. Н. Н. Абрютина, В. В. Абушава, Т. А. Арефьев и др.Современные методы исследовании нефтей. // Справочно-методическое пособие / Под ред. А. И. Богомолова, М. Б. Темянко, Л. И. Хотыпцевой. – М.: Недра, 1989. – 431с.
50. Справочник по технологии переработки природного газа и конденсата: в 2 ч. Ч.1. / А.И. Афанасьев, Ю.М. Афанасьев, Т.М. Бекиров и др. // – М.: Недра-Бизнесцентр, 2002. – 517 с. Автореферат
51. Заббаров Р.Р. новые методы разрушения высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий. Автореф. канд.техн.наук: 02.00.13 – нефтехимия Казань: Офсетная лаборатория КГТУ, 2009. – 16с.
1. Тронов В. П. Разрушение эмульсий при добыче нефти. – М.: Недра, 1991. – 269 с.
2. Левченко Д. М., Бергштейн Н.В. – Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – 1995, № 4. – С.15-21.
3. Тронов В. П., Грайфер В. И. Обезвоживание и обессоливание нефти – Казань: Тат. издательство, 1989. – 271с.
4. Логинов В, И. Обезвоживание и обессоливание нефтей. – М.: Химия, 1993. – 214 с.
5. Бергштейн Н. В., Пинковский Я. И. Обезвоживание нефти на нефтеперерабатывающих заводах. – СПб.: Мысль, 2000. – 426 с.
6. Максимова Е. Н. Геохимия нефти и нефтяных месторождении. – М.: Наука, 1997. – 242 с. примесей нефтей на технологические процессы и эксплуатационные свойства нефте¬продуктов //В кн.: Обзор. – М.: ЦНИИТЭНефтехим. – 1991.С.3-21.
8. Гершуни С.Ш., Лейбовская М. Г. Оборудование для обессоливания нефти в электрическом поле // Нефтяное хозяйство. – М.– 2002. № 7. – С.32.
9. Пахомов Е.В. Электрообезвоживание нефти. – М.: Высшая школа, 2001.
– 361 с.
10. Мышкин Е.А. Подготовка нефтей и мазутов и переработка. – М.: Химия, 1999. – 289 с.
11. Клейтон В. Эмульсии, их теории и техническое применение / Под ред. П. А. Ребиндера. – М.: Высшая школа, 1998. – 679 с.
12. Митрофанов Г. Л., Гиниятулин И. П. - Нефтепромысловое дело, 1996. № 12. – 30 с.
13. Левченко Д.И. и др. Технология обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях. – М.: Химия, 1999. – 374 с.
14. Левченко Д.И. и др.- Обессоливание нефти на нефтеперерабатывающих заводах. – М.: Нефтяное хозяйство, 1973. № 13. С. 51-55
15. Чефранов К. А. Электрообезвоживание и электрообессоливание нефти. – М.: Химия, 2003. – 523 с.
16. Антоненко В. А., Ильин Р. С. Процессы и аппараты обезвоживания и обессоливания нефти и нефтепродуктов. – М.: Нефть, 2004. – 421 с.
17. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. –М: Химия, 1992.-300с.
18. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газ өңдеу химиясы және технологиясы. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері 1 бөлім.-Алматы.: Білім, 2001.-450 б.
19. Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти и газа.- Уфа.: Гилем, 2002. -320с
20. Кусаков М. М. Методы определения физико-химических характеристик нефтяных продуктов. – М.: Высшая школа, 1996. – 745 с.
21. Панченко Т. И., Андреев Н. А. Технология обезвоживания нефти и нефтепродуктов. – СПб.: Мысль, 2000. – 372 с.
22. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. -Алматы.: Ғылым, 2001. 1-5т.
23. Бойко Г. И., Хуторянская О. В., Жубанов Б. А., Кульжанов М.К. О технологии обессоливания и обезвоживания нефтей месторождения Коныс .//Проблемы катализа 21 века: Памяти академика Д. В. Сокольского: Тез. докл. Междунар. конф., г. Алматы, 12-15 июня 2000 г. – Алматы: ИОКЭ, 2000. – С.96.
24. Ахметкалиева Р. Б., Мералиев С. А. Изучение коалесцентного фактора в механизме разделения водонефтяных эмульсий // Нефть и газ Казахстана. – 1997. – № 2. - С.51-55.
25. Муталиева Ж. Т., Мадыбекова Г.М. Деэмульгирование нефтяных эмульсий // Проблемы химической технологии неорганических, органических материалов и подготовки инженерных кадров: Тр. Между нар. науч.конф., г. Шымкент, 28-29 окт. 2002 г. - Т. 3. - С. 62-65.
26. Джакиев К.Т., Шотикбаев С.К. Подготовка нефти на месторождениях ОАО «Казахойл-Эмба» // Современные проблемы освоения, переработки углеводородного сырья: Матер.1 Междунар. науч.-техн. конф., 20-летию образования Атырауского ин-та нефти и газа. г. Атырау: Атырауский ин-т нефти и газа. 2001.- Т. 1.- С.217-220.
27. Деэмульгирующие свойства водорастворимых полимеров с ПАВ Муталиева Ж.Т.,Мадыбекова Г.М., Материалы 3-го Междунар. Беремжановского съезда по хим. и хим. технол., г, Усть-Каменогорск, 10 -11 сент. 2001 г.Усть-Каменогорск: ВКГУ, 2001. – 329 с.
28. Мустапаева Ж. Т., Капралова В. И., Джусипбеков У.Ж. Исследование процессов обессоливания и обезвоживания амбарных нефтей Мангистау // Проблемы химической технологии неорганических, органических, силикатных и строительных материалов и подготовки инженерных кадров: Тр. Междунар. науч.-практ. конф., г. Шымкент, 25-28 окт. 2002 г. – Шымкент: ЮКГУ им. М. Ауезова, 2002. - Т:3 – С. 62-65.
29. Умирзак М.Л., Сериков Т. П., Ахметов С. М., Уразов Т. Р. Особенности термохимической подготовки нефти //Инновационная технология развития нефтяной и газовой промышленности: Матер. Междунар. семинара-совещ., г. Атырау, 19-22 февр. 2003 г. –Атырау: АИНГ, 2003. - С.13-16.
30. Кузорова И.Е., Турова А.В., Томин В.П. Обезвоживание нефтепродуктов с использованием гидрофобных коалесцирующих насадок // Нефтепереработка и нефтехимия: ИС. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005, № 2, С. 22–28.
31. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Новые деэмульгаторы для процессов подготовки нефти // Химия и технология топлив и масел, 2000, № 2, С. 25–27.
32. Галяутдинов А.А., Басимова Р.А., Рахимов Х.Х. и другие. Новый деэмульгатор для обезвоживания и обессоливания нефти // Нефтепереработка и нефтехимия: ИС. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2003, № 10, С. 73–75.
33. Хуснутдинов И.Ш., Копылов А.Ю., Заббаров Р.Р. Разрушение высокоустойчивых эмульсий комбинированным методом // Известия ВУЗ: химия и химическая технология. – Иваново:, 2003, Т.50, № 6, С.80–84.
34. Патент № 2076134. РФ. Деэмульгатор для обезвоживания и обессоливания нефти. Опубл.: 27.03.1997.
35. Патент № 2126029. РФ. Состав для обезвоживания и обессоливания нефти и защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии. Опубл.: 10.02.1999.
36. Патент № 2024580. РФ. Деэмульгатор для разделения нефтяных эмульсий. Опубл.: 15.12.1994.
37. Ситдикова С.Р. Применение химических реагентов для совершенствования процессов подготовки нефти. Автореф. канд.техн.наук: 02.00.13 – нефтехимия Уфа: УГНТУ, 2003. – 16с.
38. «ФЛЭК» — предприятие группы «Нефтьсервисхолдинг» 2 февраля 2008 года на нефтедобывающем предприятии ТОО "Каракудукмунай" (Республика Казахстан) промышленные испытания одного из деэмульгаторов марки "ФЛЭК-Д".
39. Оксана ДОЛЖИКОВА, эксперт Института мировой экономики и политики при Фонде первого Президента Республики Казахстан г. Алматы. Нефтехимия: используя все возможности для развития
40. «Нефтегаз» ГНКАР. «Новый композиционный деэмульгатор» выступит Исмаилов Фахреддин Саттар оглы директор НИПИ «Нефтегаз» ГНКАР. Техническая конференция «OilTech Kazakhstan» Атырау 6-7 апреля
41. Мералиев С. А., Ахметкалиев Р. Б., Айшуаков К. А. Механизм разделения водонефтяной эмульсии // Нефть и газ Казахстана. Приложение к Докл. МОНАН РК. – 1996. - № 1. – С. 62-65
42. Позднышев Г. Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. – М.: Недра, 1999. – 224 с.
43. Петров А.А. Гетерогенные деэмульгаторы для обезвоживания нефтей. – М.: Недра, 1965. – 143 с.
44. Панченков Г. М., Виноградов В. М., Папко В. В.// Нефтепереработка и нефтехимия. – 1997. №10. С.1-3.
45. Марданенко В. П., Емельянченко В. Г., Беньковский В. Г. - В кн.: Физико-химия нефти и нефтехимический синтез. Т.1. –Алматы: Наука, 1996. – С. 27.
46. Логвиненко А. И., Машуков Н. У. Процессы обезвоживания и обессоливания нефти. – М.: Недра, 2004. – 361 с.
47. Большаков М. И., Николаев В. Ю. Основные методы обезвоживания нефти. – М.: Высшая школа, 2001. – 248 с.
48. Андреев А. Н., Николаев В. Ю. Методы глубокого обезвоживания нефти и нефтепродуктов. - М.: Недра, 2004. – 307с.
49. Н. Н. Абрютина, В. В. Абушава, Т. А. Арефьев и др.Современные методы исследовании нефтей. // Справочно-методическое пособие / Под ред. А. И. Богомолова, М. Б. Темянко, Л. И. Хотыпцевой. – М.: Недра, 1989. – 431с.
50. Справочник по технологии переработки природного газа и конденсата: в 2 ч. Ч.1. / А.И. Афанасьев, Ю.М. Афанасьев, Т.М. Бекиров и др. // – М.: Недра-Бизнесцентр, 2002. – 517 с. Автореферат
51. Заббаров Р.Р. новые методы разрушения высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий. Автореф. канд.техн.наук: 02.00.13 – нефтехимия Казань: Офсетная лаборатория КГТУ, 2009. – 16с.
Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан аграрлық – техникалық университеті
БЕГАЛИЕВА РАЙХАН САБИТОВНА
Сусыздандыру технологиясы және мұнайдағы су мөлшерін анықтау
6N0721 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы
Органикалық заттардың химиялық технологиясы магистрі академиялық дәрежесін
алу үшін дайындалған диссертация
Ғылыми жетекші: х.ғ.к. Кунашева З.Х.
Орал, 2010
Мазмұны
Нормативтік сілтемелер
Анықтамалар, белгіленуі және қысқартулар
Кіріспе
1 Әдеби шолу
1.1 Мұнайды сусыздандырудың негізгі әдістерін талдау
1.2 Су-мұнай эмульсиясы
1.2.1 Су-мұнай эмульсиясын бұзу тәсілдері
1.3 Мұнайды сусыздандыруға арналған белгілі реагенттер
1.3.1 Қазіргі кездегі жаңа деэмульгаторлар
1.4 Мұнайды судан бөлудің негізгі тәсілдері
1.5 Мұнайды сусыздандыру технологиясы
2 Зерттеу әдістемесі мен материалдар
2.1 Мұнайдағы суды анықтау әдістері
2.1.1 Жарықшақтануға сынама
2.1.2 Су мөлшерін Дин мен Старк тәсілімен анықтау әдістемесі
2.2 Деэмульгатор тиімділігін бөтелкелік әдіспен анықтау әдістемесі
3 Тәжірибелік бөлім
3.1 Мұнай үлгілерін зерттеу
3.1.1 Мұнайдың физика-химиялық қасиеттерін анықтау
3.1.2 Мұнай құрамындағы су мөлшерін анықтау
3.2 Деэмульгаторлардың тиімділіктерін талдау
3.3 Сусыздандырудың комбинирленген әдісі
3.3.1 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге еріткіш этил
спиртінің әсері
3.3.2 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге натрий хлоридінің
әсері
3.3.3 Таза деэмульгатор мен комбинирленген деэмульгаторларды
қолдану нәтижелерін салыстыру
4 Экономикалық және экологиялық бөлім
5 Технологиялық бөлім
Қорытынды
Пайдалынған әдебиеттер тізімі
Қосымша
Нормативтік сілтемелер
1. ГОСТ 2477 – 65 – Мұнай және мұнай өнімдері. Су мөлшерін анықтау әдісі.
2. ҚР СТ 1314 – 2004 – Шикі мұнай. Су құрамын анықтау. Дистилляттау
әдісі.
3. ГОСТ 1594 – 69 – Мұнай өнімдеріндегі су мөлшерін сандық анықтау
аппараты.
4. ИСО 3170 – 88 – Мұнай өнімдері. Жеңіл көмірсутектер. Сынамалар алу
әдісі.
5. ҚР СТ 1347 – 2005 – Мұнай. Жалпы техникалық шарттар.
6. ГОСТ 9965 – 76 – Мұнай өңдеу мекемелеріне арналған мұнай. Техникалық
шарттар
7. МСТ 3900 – 85 Мұнай және мұнай өнімдері. Тығыздықты анықтау әдістері.
8. МСТ 31072 –2002 – Мұнай және мұнай өнімдері. Тығыздықты, салыстырмалы
тығыздықты және АРІ градусындағы тығыздықты анықтау.
Анықтамалар, белгіленуі және қысқартулар
МСТ – мемлекеттік стандарт
БАЗ – беттік активті заттар
ДПА – дипроксамин
РП – реопон
ОАЭФ – оксиэтилирленген алкилфенолдар
СЕП – суда еритін полимерлер
МПа – мегапаскаль
Мас.% - массалық үлес пайыз есебімен
ЭЛТҚ – электртұзсыздандыру құрылғысы
сСт – сантиСтокс
ТШ – техникалық шарттар
Кіріспе
Зерттеудің өзектілігі. Әлемдегі 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.
Мұнай құрамындағы еріген тұздары бар (көбіне хлоридтер) пласт суы, тек
қана қажетсіз қоспа ғана емес, сонымен қатар мұнай өңдейтін жабдықтарда
күшті қақ түзіп, күлсіз кокс алу үшін арналған каталитикалық процестердегі
шикізат болып табылатын қалдықты газ турбиналы және қазандық отындардың
сапасын төмендетеді.
Мұнайда болатын судың мөлшері ерітілген, ұсақталған және бос күйінде
болуы мүмкін. Еріген судың мөлшері негізінен мұнай және мұнай өнімдерінің
химиялық құрамына және температураға тәуелді болып келеді. Температураның
жоғарылауымен барлық көмірсутектердегі (солардың ішіндегі ең жақсы
ерігіштік қасиет көрсететіні ароматтық көмірсутектер) судың ерігіштігі
ұлғаяды. Температураның төмендеуімен мұнайдағы судың ерігіштігі азайып, су
дисперстік бөлшектер күйінде бөлініп, мұнаймен сулы мұнай тұрақты
эмульсиясын түзеді.
Қазақстанның мұнай шығаратын өнеркәсіптері, іс жүзінде алынатын
мұнайдың 100 % су-мұнай эмульсиясынан тұрады. Сондықтан кеннен алынатын
мұнайды, әуелі мұнай өңдейтін зауыттарда алдын ала тазартуға ұшыратады.
Су мөлшерінің көп болуы келесі техника-экономикалық жағдайларды: мұнай
айдау құрылғыларынының қысымын жоғарлатады; өнімділіктің кенеттен
төмендеуіне әкеледі, оның булануы мен конденсациясына кететін энергия
шығыны көбейеді, ректификация анықтығын нашарлатады және т.б. тудырады.
Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физика –
химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және
тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және жоғарда аталған 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 нәтижелі ыдырату
нәтижесінде, мұнай мен мұнай өнімдерінің қасиеттері жақсарып, мұнай
өңдейтін құрылғылардың қызмет ету мезгілі ұзарады. Мұнайдың физикалық және
судың физика – химиялық қасиеттерін қолдануға негізделген бөлу және анықтау
әдістері одан әрі жетілдіруді қажет етеді.
Жұмыстың мақсаты. Мұнайды сусыздандырудың қазіргі заманғы жаңа
технологиялары мен әдістерін талдау нәтижесінде Батыс Қазақстан аймағындағы
мұнай кен орындарынан алынған мұнай үлгілерінен суды бөліп алудың химиялық
комбинирленген тәсілдерін пайдалану мүмкіндігін анықтау.
Жұмыстың мақсатын орындау үшін келесі негізгі міндеттер қойылды:
– Батыс Қазақстан аймағындағы мұнай үлгілерінің физика-химиялық
қасиеттері, соның ішінде суды сандық және сапалық анықтау әдістері
талданып, жарықшақтануға сынама мен Дин және Старк әдісімен су мөлшері
анықтау;
– Мұнай эмульсияларын бұзуда қазіргі заманғы сусыздандырушы
технологиялары мен әдістері сарапталып, тиімдісі таңдалды. Жеңіл
мұнайға арналған деэмульгаторлар: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольді жетілдіру мақсатында жеке 70%-ті этил спирті және
38%-ті натрий хлоридінің сулы ерітіндісі комбинирленген әдіспен
талдау, сусыздандыру тиімділігін анықтау;
– Пайдаланылған таза және комбинирленген деэмульгаторларды қолдану
нәтижелерін салыстыру және оптималды комбинация деэмульгатор:реагент
қатынасын анықтау.
Зерттеу нысаны мен әдістері. Зерттеу нысаны болып, Батыс Қазақстан
аймағындағы мұнай кен орындарынан алынған мұнай үлгілері пайдаланылды.
Мұнай сынамаларындағы физика-химиялық қасиеттері, соның ішінде суды
анықтаудың сандық және сапалық әдістері қолданылды. Суды мұнайдан бөліп
алудың сусыздандыру тәсілдері және химиялық реагенттердің тиімділігін
анықтау әдістемелері талқыланды.
Зерттеу кезіндегі негізгі қағидалар
– мұнайдағы суды сандық және сапалық анықтау әдістерін жүйелі қолданып,
таңдалған мұнай үлгілеріндегі су мөлшерін сандық және сапалық әдістермен,
яғни зерттелетін Чинарево (БҚО), Ескене (Атырау облысы), Қарашығанақ (БҚО)
және Жаңаөзен (Маңғыстау облысы) мұнай кен орындарындағы мұнай
сынамаларындағы суды жарықшақтануға сынама арқылы және көлемдік мөлшерін
Дин және Старк әдісімен анықтау;
– мұнай эмульсияларын бұзуда қазіргі заманғы сусыздандырушы
технологиялары мен әдістерін сараптап, тиімдісін таңдау;
– мұнайдың физика – химиялық қасиеттерін зерттеу;
– таңдалған сусыздандырғыш реагенттерімен мұнай эмульсияларын бұзу
әдістемесін жасақтау;
– жеңіл мұнайға арналған деэмульгаторлар: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольдің мұнай эмульсияларын бұзу және оларды жетілдіру
мақсатында әрқайсысын 70%-ті этил спиртін және 38%-ті натрий хлоридінің
сулы ерітіндісін комбинирленген әдісін қолдану, сусыздандыру тиімділіктерін
анықтау;
– пайдаланылған таза және комбинирленген деэмульгаторларды қолдану
нәтижелерін салыстыру және оптималды комбинация деэмульгатор:реагент
қатынасын анықтау.
Зерттеудің жаңашылдығы
– Жеңіл мұнайға енгізген сусыздандырғыш реагенттер: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольді жетілдіру мақсатында әрқайсысын 70%-ті этил спиртін және
38%-ті натрий хлоридінің сулы ерітіндісін комбинирленген әдісін қолданып,
сусыздандыру тиімділігінің жоғарлайтындығы және 1 сағат тұндыру бойына
сусыздандыру тиімділігі 95%-дан артып, яғни жақсы жұмыс сипаттамасына ие
болатындығы анықталды;
– Тәжірибелер барысында мұнай үлгілерін диэтиленгликоль және
триэтиленгликоль деэмульгаторларын 70%-ті этил спиртін және 38%-ті натрий
хлоридінің сулы ерітіндісін комбинирленген әдістерімен сусыздандыру
тиімділігі зерттеліп, келесідей оптималды қатынаста болатындығы анықталды:
ДЭГ:этанол және ТЭГ:этанол=75:25; ДЭГ:NaCl және ТЭГ:NaCl =2:1;
– Жеңіл мұнайға диэтиленгликоль мен триэтиленгликольді жетілдіру
мақсатында 70%-ті этил спиртін және 38%-ті натрий хлоридінің сулы
ерітіндісін комбинирленген әдіспен енгізу және деэмульгатордың тиімділігін
анықтау әдістемесі жасақталды.
Жұмыстың практикалық маңыздылығы:
– мұнайдағы суды сандық және сапалық анықтау әдістері бір
жүйеге келтірілді;
– таңдалған мұнай үлгілеріндегі су мөлшерін сандық және
сапалық анықтаудың нақты әдістерімен, яғни зерттелетін Чинарево
(БҚО), Ескене (Атырау облысы), Қарашығанақ (БҚО) және Жаңаөзен
(Маңғыстау облысы) мұнай кен орындарындағы мұнай
сынамаларындағы суды жарықшақтануға сынама арқылы және
көлемдік мөлшерін Дин және Старк әдісімен анықталды;
– мұнай эмульсияларын бұзуда қазіргі заманғы сусыздандырушы
технологиялары мен әдіс-тәсілдері сарапталып, сусыздандырғыш реагенттерімен
мұнай эмульсияларын бұзудың ортақ әдістемесі жасақталды;
– жеңіл мұнайға арналған деэмульгаторлар: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольдің мұнай эмульсияларын бұзу және оларды жетілдіру
мақсатында әрқайсысын 70%-ті этил спирті және 38%-ті натрий хлоридінің сулы
ерітіндісі комбинирленген әдіспен қолданып, сусыздандыру тиімділіктері
анықталды;
– мұнай үлгілерінің физика – химиялық қасиеттері зерттелді;
– пайдаланылған таза және комбинирленген деэмульгаторларды қолдану
нәтижелерін салыстырылып, оптималды комбинациядағы деэмульгатор:реагент
қатынасы табылды.
Тәжірибелер барысында мұнай үлгілеріне енгізілген сусыздандырғыш
реагенттер: диэтиленгликоль мен триэтиленгликольді жетілдіру мақсатында
әрқайсысын 70%-ті этил спирті және 38%-ті натрий хлоридінің сулы ерітіндісі
комбинирленген әдісі қолданылып, сусыздандыру тиімділігінің жоғарлайтындығы
және 1 сағат тұндыру бойына сусыздандыру тиімділігі 95%-дан артып, яғни
жақсы жұмыс сипаттамасына ие болатындығы анықталды.
Осылайша комбинирленген әдістермен оптималды, әрі тиімді түрде мұнай
эмульсияларын бұзып сусыздандырушы реагенттер ретінде қолдануға мүмкіндік
береді және негізгі талаптарға жауап береді.
Зерттеу нәтижелері. Қазақстандағы мұнай өндіру мен өңдеу
зертханаларында, мұнай барлау және тасымалдауда және мұнай химиясы
өнеркәсібінде қолданудың тигізер пайдасы зор болмақ.
1 Әдеби шолу
1.1 Мұнайды сусыздандырудың әдістерін талдау
Қазақстанның мұнай шығаратын өнеркәсіптері, іс жүзінде алынатын
мұнайдың 100 % су-мұнай эмульсиясынан тұрады. Сондықтан кеннен алынатын
мұнайды, әуелі мұнай өңдейтін зауыттарда алдын ала тазартуға ұшыратады.
Су мөлшерінің көп болуы келесі техника-экономикалық жағдайларды:
– мұнай айдау құрылғыларынының қысымын жоғарлатады;
– өнімділіктің кенеттен төмендеуіне әкеледі;
– оның булануы мен конденсациясына кететін энергия шығыны көбейеді;
– ректификация анықтығын нашарлатады және тағы басқа жайттарға әкеледі.
Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физика –
химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және
тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және жоғарыда аталған техника-
экономикалық шығындарға әкеледі. Сол себепті мұнайдағы суды бөліп тастау
маңызды және мұнайдан суды бөліп алу технологиясы мен мұнайдағы су мөлшерін
анықтау маңызды болып табылады.
Сусызданудың қазіргі кездегі әдістері сулылығы 0-2%-дан төмен тауарлы
мұнайды алуға мүмкіндік бермейді. Сондықтан қабат суларының минерализациясы
жоғары дайындауда тереңірек сусыздандыру сатысынан өткізгеннен кейін
сусызданған мұнайды тұщы сумен шаю арқылы тұзсыздандыру сатысы
қарастырылған.
Сусыздандыру кезінде келесі процестерді бөлуге болады.
1. Қыздырылған мұнаймен тұщы суды эмульсиялау
2. Экстракция немесе тұздарды тең бөлу
3. Тамшыларды ірілендіру
4. Фазаларды бөлу
Сусыздандыру кезінде химиялық реагенттер де қолданылады. Тұзсыздандыру
процессін сусызданумен бірге жүргізеді. Дайындаудың қажетті тереңдігіне
байланысты келесі қондырғылар қолданылады.
1. Мұнайды термохимиялық сусыздандыру әдісі (ТХҚ)
2. Мұнайды әлектрлік тұзсыздандыру (ЭТҚ)
3. Мұнайды кешенді дайындау (МКДҚ)
Термохимиялық қондырғыларды және мұнайды кешенді дайындауда мұнайды
сусыздандыру процессі ұқсас. Мұнайды кешенді дайындауда тұзсыздандыру
кезінде сусызданған мұнайға тұщы су қосып қарқынды түрде араластырады.
Түзілген эмульсия тұндырғыштарға түсіп, бұл жерде су бөлінеді.
Судың бөліну процессін жеделдету үшін эмульсияда электродегидраторлар
арқылы өткізеді. Мұнайды кешенді дайындау құрылғысында мұнайды тұрақтандыру
арнайы коллонналардағы реакция әдісіне негізделген. Мұнда қысыммен жоғары
температура әсерінен мұнайда жеңіл пропан-бутанды және шамалап бензиннің
фракциялары бөлуініп шығады. Жеңіл фракцияларды тереңірек өңдеу үшін газ
өңдеу зауыттарына өңдеуге айдайды, ал тұрақты мұнайды мұнай өңдеу
зауыттарында шығынсыз тасымалданады.
Мұнай эмульсияларын бұзу сонымен қатар олардың түзілуін болдырмау үшін
деэмульгаторлар (беттік активті заттар) қолданылады. Олардың активтілігі
яғни эмульгаторларға қарағанда жоғары. Демульгаторлардың негізгі міндеті су
тамшыларының беткі қабатына эмульгаторларды яғни мұнай құрамындағы
асфальтендер, нафтендер, шайрлар, парафин және механикалық қоспаларын су
құрамында болатын тұздарды, қышқылдарды, табиғи беттік активті заттарды
ығыстырып шығару.
Мұнайды кендік даярлау екі кезеңнен тұрады. Бірінші кезең – мұнайды
өндіру кезінде және екінші кезең – мұнай өңдеу мекемелерінде даярлау.
Мұнайды кендік даярлауда мұнайдан өңдеуге жіберілетін ілеспе газдар, еріген
тұздары бар пласт суы, және механикалық қоспалар бөлініп алынады.
Мұнай өңдеу зауыттарына жеткізілетін мұнайдың кендік даярлау дәрежесі
МЕМСТ 9965-76 сәйкес анықталады.
Мұнай құрамында болатын судың және хлоридтердің мөлшеріне байланысты,
шикі мұнайдың үш тобы анықталған:
1-топ – су құрамы 0,5 % және тұздар 100 мгдм3 көп емес;
2-топ – су құрамы 1 % және тұздар 300 мгдм3 көп емес;
3-топ – су құрамы 1 % - дан артық және тұздар 900 мгдм3 көп емес.
Мұнай өңдеу зауыттарында қосымша тұзсыздандыруға да ұшыратады.
Мұнай кендерінен арылған пласт суы бастапқыда арнайы тұндырғыштарда, ал
оның диспергирленген бөлігі (су-мұнай эмульсиясы) арнайы аппаратта –
электродегидраторларда екі сатыда бөлінеді. Әуелі мұнай кенорында, ал
қалған бөлігі (судың мұнайдағы массалық үлесі 0,5-1,0 %) мұнай өңдеу
зауытында ажыратылады.
Авторлардың пікірі бойынша [1], мұнай және мұнай шикізатын сусыздандыру
әдістерін толық меңгеру үшін, мұнайдағы судың пайда болуын, сонымен қатар
судың мұнайды алу, өңдеу, тасымалдау және мұнай өнімдерін пайдалану кезінде
көрсететін зиянды әсерін білу қажет.
Су-мұнай эмульсиясының негізгі қасиеттерін, берілген мұнай түрін
сусыздандыру кезінде қандай әдісті қолданған жөн және бұл әдістерді мұнай
өңдеу мекемелерінде қолданбалы пайдалануын білу қажет.
Кен орнын қолданысы процесінде пласттық қысымды ұстап тұру үшін, өнімді
пластқа салқын немесе ыссы су құйылады. Құйылатын суға мұнайдан жыныстардың
жақсы шайылуына арналған әртүрлі химиялық өнімдерді қосады.
Алайда суды дайындау технологияларының төмен болуы себепті, өнімді
жыныстарға ауадан оттегі еніп, мұнайды тотықтырады; кейбір химиялық
реагенттер осы процестің қозғаушысы болып табылады немесе өздері әр түрлі
реакцияларға ұшырататын мұнайдың физика – химиялық құрамын өзгертіп,
тұрақты эмульсияларды түзеді.
Тәжірибе көрсеткендей, әр түрлі ұңғымалардың сулы мұнай эмульсиялары,
кенорнын игерудің бастапқы кезеңінің өзінде тұрақтылығы әр түрлі болады.
Бастапқыда мұндай ұңғымалардың саны аз (3-5%), алайда құйылатын су
көлемінің және кенорнын эксплуатациялау уақытының ұлғаюымен, оның саны
көбейеді. Мұндайда химиялық реагенттерді пайдаланумен өткізілетін мұнайды
дайындаудың дәстүрлі тәсілдері нәтижелі болмай қалады. Тауарлық мұнайды
жоғары минералданған судың көп пайызы құрайды; мұнайдың сапасы МЕМСТ
талаптарына сай келмей, зауыттар одан әрі өңдеуге қабылдамайды [2,3,4].
Бұл міндетті шешу үшін, ұңғымадан келіп жатқан мұнайдың барлық көлеміне
деэмульгирлеу температурасын және химиялық реагенттің пайыздық қатынасын
жоғарлату ұсынылады. Даярлаудың бұндай тәсілі көп уақыт пен қаражат
шығындарымен қарбаласады. Сонымен қатар, бұндай химиялық реагенттер
Қазақстанда өндірілмейді, шекараның ар жағынан табылады, ал бұл мұнайды
даярлау міндеттерін шешу кезінде қосымша қиындықтар туғызады.
Ұңғыма жалпы санының көбеюімен, тұрақты эмульсиялы мұнай көлемі
жоғарлайды, сәйкесінше мұнай сапасы төмендеп, дайындауға кететін
экономикалық шығындар кенеттен жоғарлайды [5,6].
Мұнайды дайындау мәселесін ұңғыманың аз саны туғызған кезде, игерудің
бастапқы кезеңі үшін мөлшерлеу тәсілі ұсынылған және сыналған. Ал ұңғыма
саны көбейіп, тұрақты эмульсиялар мөлшері көбейіп алына бастағанда,
игерудің соңғы сатыларында физикалық өрісін пайдаланумен өтетін турбулентті-
акустикалық тәсіл ұсынылады [7,8].
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
[9,10,11].
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].
Тұрақтылығы төмен мұнай эмульсияларын сусыздандыру үшін кен орын
резервуарларында деэмульгатор араласқан соң, 30-50°C дейін қыздырып не
қыздырмай, суды тұндырудың қарапайым тәсілін қолданылады.
Үлкен нәтижені мұнай эмульсиясын тұндырумен қатар, деэмульгаторы бар
пласттық сумен шаю кезінде береді. Бұл мақсат үшін бастапқы ерітіндісі
болатын (маточник) арнайы резервуарлар құрастырылған.
Тиімді деэмульгаторлар үйлесімінде, сұйықталған өздігінен жүгі
түсірілетін сепараторларында мұнай эмульсияларын бұзу тәсілі зауыт
жағдайларында сыналып, оң нәтижесін берді. Көбіне бұндай мұнай эмульсиялары
ұстағышта қалып, көп күйдегі түрде болып табылады. Сондықтан олар
термохимиялық және электрлік тәсілдермен қиын бұзылады. Сұйықталған
сепараторлар флоттық мазутты сусыздандыру мен тұзсыздандыру үшін
қолданылады [14].
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].
Жоғары нәтижелі, экологиялық таза, мұнайды тасымалдауға даярлаудың
қалдықсыз тәсілін жасау міндеті жаңашыл радиациялық электронды – сәулелік,
лазерлік технологияларды пайдалану арқылы шешіледі.
Көптоннажды өндіріс үшін үдеткіштермен генерирленетін электрондарды
иондаушы сәулелену ретінде қолдану нәтижелі болып табылады.
Бұл жағдайда техникалық нәтиже шикі мұнайды сусыздандыру мен
тұзсыздандыруда 200 °С – қа дейін қыздыру орнына, энергиясы 10 МэВ дейін
(одан жоғары болғанда сәулеленетін шикізатта радиоактивті изотоптар
түзіледі) болатын ионизирлеуші сәулеленумен өңдеу арқылы қыздырғыш пеште
жүзеге асырады.
Алайда ауыр тұтқыр мұнайды тазарту үшін бірнеше кезектес ұзақ уақыт
алатын (коагуляция, коалесценция, деэмульгирлеу) үрдістерді жүзеге асыру
қажет (деэмульгирлеу, тұндыру, буландыру, тұзсыздандыру). Ақырында
қыздырылатын құрылғылардың ПӘК 10 % - тен аспайды.
Осыған байланысты, жоғарыда көрсетілген көмірсутекті шикізатты кендік
даярлау аясында жақсартылған сипаттама мен қажетті, талапқа сай қасиеттері
бар химиялық реагенттерді жасап шығару және пайдалану қажет болып табылады.
Нәтижесінде тұрақтылығы жоғары эмульсияларды комбинирленген әдіспен
бұзу ең тиімді болып табылатындығы анықталды.
1.2 Су-мұнай эмульсиясы және оларды бұзу тәсілдері
Мұнай эмульсиясы деп – бip-бipінде ерімейтін және ұсақ дисперсті
бытыраңқы күйде болатын мұнай мен қабат суларының механикалық қоспасын
атайды.
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 ұңғыма 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 журеді.
Газлифті ұңғымаларда эмульсиялардың түзілу жағдайы фонтанды
ұңғылардыкыне ұқсас, бipaқ та әрлифті (ауаны) қолданған кезде неғұрлым
тұрақты (япш, берж) эмульсиялар түзіледі бұл эмульгатор болып табылатын
нафтенді қышқылдың тотықтапуымен түсіндіріледі (пафтенді қышқылдар aya
оттегісі тотығып эмульгаторлар тузеді.
Штапғы сораптарды колдана отырып ұңғыны терең сораптар мен пайдалану
кезінде эмульсиялардың түзілуіне жағдай жасайтын факторлар: плунжерден жүру
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 кушейеді.
Осылайша, мынадай қорытынды жасауға болады, яғни мұнай эмульсиясы
келесі түрде көрінетін эпергиялар 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 процесс қарқынды жүреді, яғни жүйе жоғары тұтқырлық және
тиксотроптық қасиеттер әсерінен ағымдылығын жоғалтады. Бұл жағдайларда
жүйеге ертерек реагент - деэмульгаторды енгізу ұсынылады.
Мұнай эмульсиясының жіктелуі. Эмульсияларды ішкі фазаға және сыртқы
бөлікке боледі. Құрамында басқа сұйықтардың ұсақ тамшылары бар сұйықты
дисперсті орта (сыртқы, жалпы фаза) деп, ал дисперсті ортада ұсақ тамшылар
түрінде орналасатын сұйықты дисперсті фаза (айрылған фаза) деп атайды.
Дисперсті орта мен дисперсті фазаныңц сипаты бойынша эмульсияларды екі
түрге боледі: I - тура түрдегі (судағы мұнай), оларды (МС) деп белгілейді.
II - Kepi түрдегі (мұнайдағы су), оларды (СМ) деп белгілейді.
Мұнай су эмульсиясында – эмульсиясында сыртқы фаза ролін су атқарады,
сондықтан олар кез-келген арақатынастағы сумен жақсы араласады және жоғарғы
электрөткізтікке 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 тузіледі, 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.
Кез келген дисперсті жүйелердің, соның ішінде мұнайлы өнімдердің
классикалық белгісі-дисперсті фазаның және дисперсионды ортаның, яғни
гетерогенділіктің агрегаттық күйінің әр түрлілігі.
Мұнай дисперсті жүйелер – бұл олеодисперсті жүйелер, дисперсті орта
полярсыз немесе аз полярлы, дисперсті фаза ретінде жасанды белсенді заттар,
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 жүйесін 8 түрге бөлуге болады.
Бірақ байқайтынымыз 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
мұнай дисперсті жүйе болып келеді. Біріншісі-төмен қайнайтын
компоненттердің қайнауы есебінен түзілетін-газды, екіншісі-нативті
асфальтендер қатысқандықтан – қатты. Көшіру процесінде мұнайлы және газ
конденсатты жүйелер бір мезгілде дипергирленген күйде болатын қатты және
газды фазалы мұнай дисперсті жүйе.
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.
Газды конденсаттарды күкірт құрамды қосылыстардан моноэтаноламинмен
тазалау кезінде газды дисперсиялардың түзілуі мүмкін. Селективті
еріткіштердігі сулы-мұнай эмульсиясы, майлы фракцияның ерітінділері, сұйық
эмульсияның классикалық мысалдары. Сұйық диперсиялық орталы МДЖ ішіндегі
көбі-зольдер, гельдер, супензялар. Оларға отынның, майдың барлық түрлері,
нативті мұнай және битумдар. Мұнай зольдері ретінде аз концентрленген МДЖ
қолданылады.
Мұнай суспензиялары – бұл орташа және ірідисперсті мұнай дисперсті
жүйе. Бос дисперсті күйдегі суспензия мысалы – құрамында дипергирленген
асфальтендерден басқа парафинді бөлшектері бар мұнай.
Су мен мұнай өзара ерімейді (лиофобты) және интенсивті араластыру
кезінде су-мұнай дисперстік қоспасын (су мұнайда эмульсиясын) түзеді.
Ал олардың қарапайым тұндырғыштарда бөлінуі диспергирленген су
бөлшектерінің кішігірім өлшеміне байланысты жүзеге аспайды.
Су мұнай эмульсиясының құрылымын сызба ретінде 1 – суреттен көруге
болады. Мұнайдағы диспергирленген суы бар тамшылардың (глобулалардың)
диаметрі dk 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.
Кесте 1. Мұнай дисперсті жүйелердің жіктелінуі
№ Агрегаттық күйі МДЖ түрі Мысалдар
пп
дисперсті дисперсиялық
фаза орта
1 Газ Газ Гомофазалы Табиғи газдар
жүйе
2 Сұйық Газ Тұман Ауадағы органикалық
қосылыстардың өлешенген
тамшылары,
ілеспе газдар
3 Қатты Газ Аэрозоль отындардың толық емес
жануындағы қатты
өнімдер, техникалық
көміртегі
4 Газ Сұйық Газды Қыздыру немесе барботаж
эмульсия, процестегі сұйық мұнай
көбік дисперсті жүйелер,
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
1 – сурет. Су мұнай эмульсиясының құрылымы
Қалыңдығы δ болатын сольватты қабат әр су тамшысының қорғаушы
қабықшасын түзеді. Сондықтан мұнайдағы су тамшыларының өзара қақтығысуы
коалесценцияға төтеп береді.
Белгілі жағдайда пластағы немесе құбырдағы мұнай, сонымен қатар
эксплуатация процесіндегі мұнай өнімдері жаңа реологилық және құрылым-
механикалық қасиет көрсетеді.
Мұнай дисперсті жүйелер бос күйден байланысты дисперсті күйге ауысқанда
берілген механикалық әсерге қарсы тұру мүмкіндігімен сипатталады, яғни
қатты материалдық қасиетіне ие болады.
Мұнайды көшіруді, өңдеуде және мұнай өнімдерін қолдануда мұнай
дисперсті жүйелерінің құрылымдық механикалық қасиеттерін реттеу бойынша әр
түрлі тапсырмаларды шешу қажет.
Мұнай дисперсті жүйелер физика-химиялық механизмінің негізгі міндеті –
реологиялық өзін ұстау заңдылықтарын үйрену және мұнай жүйелерінде
құрылымдардың түзілуі.
Макрореологиялық параметрлер мұнай дисперсті жүйелер микроқұрылысы
жөнінде ақпарат береді. Бұл қыздыру және қайнау кезінде мұнай шикізатының
әрі қарай өзін ұстауын анықтайды.
МДЖ реологиялық қасиеттерін анализдемес бұрын денелердің реологиялық
өзін ұстауының қарапайым модельдерін қарастырамыз.
Дисперсті жүйелердің физика-химиялық механикасының және математикалық
және түсінікті аппараты П.А. Ребиндер, М. Рейнер жұмыстарында жетілдірілді.
Ығысу күші, деформация күші арасындағы байланыс және олардыңуақыт бойынша
өзгеруі dτdt және S=dSdt реологиялық зерттеуді құрайды.
Ығысу деформациясы Гук заңымен сипатталады:
τ=C1S (1)
Бұндағы С1-ығысу модулі.
Мұнай эмульсиясы келесідей қасиеттерімен сипатталады: дисперстілігі,
тұтқырлығы, тығыздығы және электрлік қасиетімен.
Эмульсияның дисперстілігі - бұл диспсрсті ортада дисперсті фазаның
бұзылу дәрежесі.
Көбінесе эмульсияның дисперстілігі эмульсиялардың басқа да қасиеттерін
анықтайды.
Эмульсияның дисперстілігі әдетте үш шамамен сипатталады:
тамшылар диаметрімен d
дисперсілік коэффициентімен D=ld
3) меншікті бетімен S (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, ал көрінетін болса - микрогетерогенді деп
атайды.
Әpбip дисперсті жүйенің меншікті беті S сол жүйенің жалпы бетін - S сол
жүйенің жалпы көлеміне - V бөлгенге тең.
Эмульсияның тұтқырлығы. Эмульсияның тұтқырлығын мұнай мен судың жалпы
тұтқырлығы ретінде қарастыруға болмайды, яғни ол мұнайдың тұткырлыгына,
эмульсияның тузілу 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 байланысты өзгереді
және мүмкiн тұтқырлық - деп аталады.
Эмульсия тұтқырлығының апномальдылығының негізгі ссбептері болып кернеу
ұлгайған кезде ұсақталған (дисперленген) бөлшектердің деформациясы болып
табылады. Үйкеліс күш өскен сайын тамшылар ұзарады, яғни шаршы турден
эллипсоидты түрге айналады.
Мұнайдағы су тамшыларының түзілуі эмульсия пайда болуымен тікелей
байланысты. Сондықтан эмульсия неғұрлым ұзақ уақыт сақталса, соғұрлым оны
бұзу қиындай түседі [18].
1.2.1 Су-мұнай эмульсиясын бұзу тәсілдері
Мұнай эмульсияларын бұзудың негізгі әдістері: құбыр ішіндегі
демульсация, гравитациялық суық бөлу, центрифугалық фильтрация,
термохимиялық деэмульсация, электродегидротацияға жатады.
Құбыр ішінде деэмульгирлеу тиімділігі жоғары деэмульгаторлар да
қолданылуымен байланысты кең қолданыс тапты және мұнайды дайындаудың басқа
да тәсілдерімен кең қолданылады.
Бұл тәсіл бойынша деэмульгаторларды дозалық сораппен мұнай – су
қоспасына ұңғы сағасына құбыраралық кеңістікке ТӨҚ (токтық өлшеу
қондырғысы) жинау коллекторының басына енгізеді.
Гравитациялық суық бөлу. 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 суымен мұнай тығыздығының айырмашылығы
әсерінен жүзеге асырылады. Гравитациялық бөлу деэмульгаторлар енгізу арқылы
немесе енгізбей-ақ жүргізіледі. Мұнайдың резервуарлардағы қыздырусыз
бөлінуі бірнеше сағатта өтеді.
Эмульсия резервуарларға қабат суының деңгейінен төмен орналасқан арнайы
резервуардың барлық ауданы бойынша тепе-тең жүреді. Бұл су қабатымен
әсерлесетін эмульсиямен бетін үлкейтеді және эмульсияның ыдырау процессін
жеделдете түседі.
Центрифугалау. Центрифугалау арнайы құрылғыларда жүргізіледі. Бұл
жерде тығыздығын әр түрлі мұнай мен суды айыру үшін оларда пайда болған
инерция күшін қолданады. Сұйықтың ұсақ тамшыларының басқа сұйықта тұнуы
Стокс заңына бағынады. Центрифугада су-мұнай эмульсияларын бөлу өте тиімді
әдіс. Бірақ практикада қолданыс таппаған.
Фильтрация. Фильтрация – бұл қиыршық тас, әйнек, ағаш, металл
қиындылары және тағы басқа материалдардан тұратын фильтрлеуші
коалесцирлеуші қабат арқылы тұрақсыз эмульсияларын өткізіп, біріктіру үшін
қлданылады. Фильтрлер көмегімен мұнайды деэмульсациялау селективті
суландыру принципіне негізделген.
Фильтрлеуші заттар келесі талаптарға жауап беру керек:
1) Суланғыштығы жақсы болу керек. Соның нәтижесінде су глобулаларының
фильтрлеуші заттармен ілінісуі және су тамшыларының коалесценциясына
әсер ететін эмульсиялардың фазааралық қабырщақтарының жарылуы жүреді.
2) Ұзақ пайдалану мерзімінде жеткілікті берік болу керек.
3) Су тамшыларына қарағанда электр заряды теріс болу керек.
Бұл су глобулаларының қабықшаларына зарядты алуды және олардың
арасындағы тебу күшін жоюды қамтамасыз етеді. Конструкциясы жағынан
фильтрлер коалесцирлеуші элементпен толтырылған коллонналы аппарат болып
табылады. Оның өлшемдері айдалатын эмульсияның көлеміне байланысты.
Қыздырылған эмульсия коллонаның төмен жағынан, ал мұнай коллоннаның
жоғары жағынан шығарылады. Су төменнен шығарылады. Фильтрация әдісі
өздігінен жүретін процесс ретінде қолданылмайды. Оның термохимиялық
әдістермен бірге үйлесімді қолданады.
Термохимиялық деэмульсация. Мұнайды оның тығыздығына, тұтқырлы-
температуралы сипаттамасына, эмульсия типі мен электродегидратор немесе
тұндырғыштың қысымына байланысты 60 – 150 оС оптималды температураға дейін
қыздырады.
Температураның жоғарлауымен белгілі деңгейге дейін деэмульгирлеу
процесінің барлық сатыларының: біріншіден мұнайдағы табиғи эмульгаторлардың
ерігіштігін жоғарлатып, парафиндер мен асфальтендердің брондаушы
кристалдарын балқытады. Екіншіден мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығының
төмендеуі нәтижесінде су тамшыларының тұну жылдамдығы көбейеді. Аталған екі
сатыдан кейін деэмульгаторлардың шығымы анағұрлым азая түседі.
Көбіне дегидраторларда мұнай тұтқырлығы 2 – 4 сСт-қа тең болған
оптималды температураны таңдайды. Көптеген мұнай түрлері үшін бұл 70 – 90
оС болып табылады. Осыған орай мұнайды қыздыру температурасын, жүйедегі
сұйық фазалы күйді ұстап, мұнай шығыны мен өрт қауіпсіздігін реттеу үшін
қысымды да жоғарлатады. Қазіргі заманғы электродегидраторлар моделі 1,8 МПа
– ға дейін есептелген, сонымен қатар дегидратордың қылыңдығы да ескерілуі
қажет.
Жылусыз және беттік активті заттарсыз мұнайды деэмульгирлеудің қазіргі
бар әдістері тиімсіз болып табылады. Сондықтан қазіргі кезде барлық
өңделген суланған мұнайдың 80% термохимиялық қондырғыларда өңделеді.
Бұл қондырғылардың келесідей артықшылықтары бар:
1) Қондырғы барынша қарапайым (жылуалмастырғыштан,
тұндырғыштан,сораптан) тұрады.
2) Жылулық салыстырмалы түрде қондырғының жұмыс режиміне
мұнайдағы су мөлшерінің өзгеруі көп әсер етпейді.
3) Эмульсия сипатының өзгеруіне байланысты аппаратураны ауыстырмай-
ақ деэмульгатор ауыстыру мүмкіндігі мұнайды деэмульсациялауға
арналған термохимиялық қондырғылырдың атмосфералық қысымда
және үлкен қысымда жұмыс істейтін түрлері бар.
Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін қондырғылыр өздігінен ағатыны
орынсыз мұнай дайындау жүйесі бар ескі кен орындарында әлі күнге дейін
жұмыс істеуде және олардың бірқатар кемшіліктері бар.
Қазіргі кезде құбыр ішіндегі деэмульсациямен қатар мұнайды газдан бөлу,
оны сусыздандыру және тұзсыздандыру процессі қатар жүретін блокты
термохимиялық қондырғыларды қолдану кен таралған.
Электродегидратация. Су-мұнай түріндегі мұнай эмульсияларын электр
өрісінде де бұзуға болады. Бұл әдіс негізінен орташа, ауыр және тұтқыр
мұнайды сусыздандыру мен тұзсыздандыруға арналған.
Электр өрісіндегі эмульсияларды бұзу механизмі былайша түсіндіріледі.
Егер сусыз мұнайды жоғары кернеу мен жиіліктегі (15 – 44 кВ) екі жазық
параллельді электродтар арасына орналастырсақ, онда күш сызықтары бір-
біріне параллельді электрлі өріс пайда болады.
Электродтар арасында су-мұнай түріндегі эмульсиялар орналасса, күш
сызықтарының орналасуы өзгереді де, электр өрісінің біртектілігі бұзылады.
Электр өрісінің индукциясы нәтижесінде судың диспергирленген тамшылары
поляризацияланады және су тамшыларының төбелерінде электрозарядтарға қарама-
қарсы электр зарядртары бар су тамшыларынан тұратын тізбек түзіп, күш
сызықтарының бойында жиналады. Қалыпты жағдаймен салыстырғанда тамшылардың
біріне тартылып тізбек түзу мүмкіндігі секундына 50 есеге дейін жоғарлайды.
Мұнайдағы қалдық судың құрамы 0,1 % - дан және одан аз мөлшерде қалады.
Мұнайда қалған эмульгирленген судан арылу үшін (қатаң жағдайда) су мұнай
эмульсиясын бұзудың арнайы тәсілдерін пайдаланады [19].
Эмульсияны бұзудың нәтижелігіне және тұрақтылығына көптеген факторлар
әсер етеді. Солардың бірі құрылымдық – механикалық қасиеттері бар, мұнай
құрамында болатын әртүрлі типті эмульгаторлардың адсорбциясы нәтижесінде
пласттық су глобулаларының бетінде түзілетін брондаушы қабаттың күйі болып
табылады; брондаушы қабықшалар әсерлесу кезінде тамшылардың бірігіп кетуіне
бөгет жасайды.
Су тамшыларының брондаушы қабықшаларын үйкелетін және соққы әсерін
беретін механикалық бөлшектеу, эмульсияны қыздыру, деэмульгаторларды және
электр тогын қолдану арқылы бұзуға болады. Эмульсиялардың бұзылу
жылдамдығына мұнай мен судың химиялық құрамы, су глобулаларының өлшемі және
эмульсияның жасы - на байланысты әсер етеді [20].
Мұнай дисперстік жүйелердің тұрақтылығы, сәйкесінше барлық мұнай алу
технологиялық опреацияларының нәтижелігі мұнайды сусыздандыру мен
тұзсыздандыруға байланысты болатын көптеген себептерге, біріншіден жүйеде
беттік активті зат пен тұрақтандырғыштың болуына тәуелді болады.
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.
Эмульгаторлардың органикалық бөлігінде нафтен қышқылдары, шайырлар,
асфальтендер, парафиндер және церезиндер болады, ал бейорганикалық бөлігі
мұнайда не пласттық суда ірідисперсті күйде болатын сазбалшықтан, құмнан
және тау жыныстарынан тұрады. Мұнай құрамында коллоидты ерітінді немесе
жоғары дисперсті суспензия күйінде болатын барлық заттар СМ типті
эмульсияларының эмульгаторлары мен тұрақтандырғыштары бола алады.
Жоғары парафинді мұнай эмульсиялардың тұрақтандырғыштары ретінде
парафиннің монокристалдары болып табылады. Бұл заттар мұнайдың құрылымдық –
механикалық және реологиялық қасиеттерін анықтап қана қоймай, мұнайдағы
теңсіздік процестердің өтуіне өз ықпалын тигізеді.
Қазіргі уақытта тұндыру кезінде тамшылардың тұнуын үдету мақсатында
жылулық әсер ету мен деэмульгаторлар пайдалану кең таралған.
Мұнайды деэмульсациялау процестеріне температураның әсері жан – жақты
болып табылады. Оның жоғарлауы кезінде, мұнайдың тұтқырлығы азаяды;
пласттық суда тамшылардың тұнуы үдейеді; мұнай мен су тығыздықтарының
айырмашылығы өзгереді; деэмульгаторлардың нәтижелі әсері (молекулалардың
қозғалғыштығының артуы себепті) жоғарлайды; еру арқылы брондаушы қабықшалар
әлсірейді; жеке компоненттердің десорбциясы жүзеге асады; мұнайдың жіңішке
қабаттарының тұтқырлығы азаяды және тамшылардың жанасу кезіндегі әсер ету
жағдайы жақсарады.
Парафинді негіздегі мұнайдан құралған эмульсияларды қыздыру кезінде
глобула бетіндегі брондаушы қабықша эффективті бұзылады.
Мұнайдағы су глобулаларының тұну жылдамдығы келесі формуламен
анықталады:
W0= d2k (γc - γм)18η (2)
бұнда γc , γм – су мен мұнайдың тығыздықтары; η – мұнайдың тұтқырлығы.
Мұнайдағы тамшылардың қозғалысын басқару міндетін шешу үшін, мұнай
температурасының 20 – дан 100°С – қа дейін көтеру нәтижесінде тамшылардың
тұнуы 5 – 6 есеге жоғарлайды, алайда бұл аз. Сондықтан W0 – ға әсер етудің
қосымша жолы ретінде γм, η шамаларын өзгертеді. Ал бұл мұнайға жеңіл мұнай
өнімдерін немесе басқа тұтқырлығы аз болатын мұнайды ендіру арқылы мүмкін
болады. Мәселен, мұнайға қ.б.-100°С фракция көлемінің 15 %-ын қосу, тұндыру
процесінің температурасын 40 – тан 60 0С – қа дейін жоғарлатқанға
эквивалентті болып табылады.
1.3 Мұнайды сусыздандыруға арналған реагенттер
Тұрақты эмульсиялардың қабаттық адсорбциялық қабығын бұзатын заттарды –
деэмульгаторлар деп атайды.
Су-мұнай эмульсиясының бөліну процесі келесідей сызба арқылы
қарастыруға болады: су-мұнай эмульсиясын қыздыру деэмульгаторларды енгізу
және еріту → жасанды беттік активті заттардың (ЖБАЗ) адсорбциясы → табиғи
эмульгаторларды ығыстыру → су тамшыларының (глобулаларының) коалесценциясы
→ тамшылардың седиментациясы.
Су-мұнай эмульсиясын бұзудың тереңдігін жоғарлату үшін негізгі
параметрлерді анықтау берілген процеске тәуелді болатын барлық факторлармен
ескеріліп отыруы қажет. Сатылардың бірінің қанағаттандырарлықсыз жағдайда
өтуі барлық процеске кері әсерін тигізеді.
Мұнай эмульсиясының құрамындағы табиғи эмульгаторлармен салыстырғанда,
беттік белсенділігі жоғары болатын жасанды беттік активті зат негізіндегі
деэмульгаторларды пайдалану нәтижесінде мұнай эмульсияларын келесідей
бұзуға болады:
1) эмульсияны тұрақтандырушы эмульгаторы бар су тамшыларын адсорбциялық
ығыстыру арқылы бұзу;
2) қарама қарсы типтегі тұрақсыз эмульсияларды түзу арқылы;
3) адсорбциялық қабықты химиялық еріту арқылы;
Брондаушы қабықшаларының нәтижелі бұзылуы үшін деэмульгатор болып
табылатын беттік активті заттар пайдаланады.
Деэмульгаторлар үш топқа бөлінеді [21]:
1) сулы ерітінділерде иондарға диссоциацияланатын анионоактивті.
Көмірсутекті радикал аниондар құрамына кіреді (сульфонатрийлі және
сульфоамминді тұздар);
2) көмірсутекті радикал катион құрамына кіретін катионоактивті
(АИП-2);
3) суда не мұнайда молекулалық немесе коллоидты ерітінділер түзетін
ионогенді емес ("Дисольван", "Сепарол", ОП-10).
Жуғыш беттік активті заттың әсері олардың адсорбциялаушы қабілетіне
және беттік активтілігіне негізделген. Оң адсорбция мен әр түрлі фазалардың
бөліну бетінде бағытталу нәтижесінде, бұл дифильді органикалық қосылыстар
беттік және фазааралық керілуді химиялық құрамына байланысты төмендете
алады – гидрофильділерді гидрофобтап, және керісінше, гидрофобты беттерді
гидрофильдеп, дисперстік жүйелерді тұрақтандырып немесе оларды бұзуға
жағдай жасайды.
Мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру құрылғыларында суда еритін,
суда ерімейтін және мұнайда еритін деэмульгаторлар кең ауқымда
пайдаланылады. Соның ішінде ең тиімдісі суда ерімейтін ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
БЕГАЛИЕВА РАЙХАН САБИТОВНА
Сусыздандыру технологиясы және мұнайдағы су мөлшерін анықтау
6N0721 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы
Органикалық заттардың химиялық технологиясы магистрі академиялық дәрежесін
алу үшін дайындалған диссертация
Ғылыми жетекші: х.ғ.к. Кунашева З.Х.
Орал, 2010
Мазмұны
Нормативтік сілтемелер
Анықтамалар, белгіленуі және қысқартулар
Кіріспе
1 Әдеби шолу
1.1 Мұнайды сусыздандырудың негізгі әдістерін талдау
1.2 Су-мұнай эмульсиясы
1.2.1 Су-мұнай эмульсиясын бұзу тәсілдері
1.3 Мұнайды сусыздандыруға арналған белгілі реагенттер
1.3.1 Қазіргі кездегі жаңа деэмульгаторлар
1.4 Мұнайды судан бөлудің негізгі тәсілдері
1.5 Мұнайды сусыздандыру технологиясы
2 Зерттеу әдістемесі мен материалдар
2.1 Мұнайдағы суды анықтау әдістері
2.1.1 Жарықшақтануға сынама
2.1.2 Су мөлшерін Дин мен Старк тәсілімен анықтау әдістемесі
2.2 Деэмульгатор тиімділігін бөтелкелік әдіспен анықтау әдістемесі
3 Тәжірибелік бөлім
3.1 Мұнай үлгілерін зерттеу
3.1.1 Мұнайдың физика-химиялық қасиеттерін анықтау
3.1.2 Мұнай құрамындағы су мөлшерін анықтау
3.2 Деэмульгаторлардың тиімділіктерін талдау
3.3 Сусыздандырудың комбинирленген әдісі
3.3.1 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге еріткіш этил
спиртінің әсері
3.3.2 Диэтиленгликоль мен триэтиленгликольге натрий хлоридінің
әсері
3.3.3 Таза деэмульгатор мен комбинирленген деэмульгаторларды
қолдану нәтижелерін салыстыру
4 Экономикалық және экологиялық бөлім
5 Технологиялық бөлім
Қорытынды
Пайдалынған әдебиеттер тізімі
Қосымша
Нормативтік сілтемелер
1. ГОСТ 2477 – 65 – Мұнай және мұнай өнімдері. Су мөлшерін анықтау әдісі.
2. ҚР СТ 1314 – 2004 – Шикі мұнай. Су құрамын анықтау. Дистилляттау
әдісі.
3. ГОСТ 1594 – 69 – Мұнай өнімдеріндегі су мөлшерін сандық анықтау
аппараты.
4. ИСО 3170 – 88 – Мұнай өнімдері. Жеңіл көмірсутектер. Сынамалар алу
әдісі.
5. ҚР СТ 1347 – 2005 – Мұнай. Жалпы техникалық шарттар.
6. ГОСТ 9965 – 76 – Мұнай өңдеу мекемелеріне арналған мұнай. Техникалық
шарттар
7. МСТ 3900 – 85 Мұнай және мұнай өнімдері. Тығыздықты анықтау әдістері.
8. МСТ 31072 –2002 – Мұнай және мұнай өнімдері. Тығыздықты, салыстырмалы
тығыздықты және АРІ градусындағы тығыздықты анықтау.
Анықтамалар, белгіленуі және қысқартулар
МСТ – мемлекеттік стандарт
БАЗ – беттік активті заттар
ДПА – дипроксамин
РП – реопон
ОАЭФ – оксиэтилирленген алкилфенолдар
СЕП – суда еритін полимерлер
МПа – мегапаскаль
Мас.% - массалық үлес пайыз есебімен
ЭЛТҚ – электртұзсыздандыру құрылғысы
сСт – сантиСтокс
ТШ – техникалық шарттар
Кіріспе
Зерттеудің өзектілігі. Әлемдегі 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.
Мұнай құрамындағы еріген тұздары бар (көбіне хлоридтер) пласт суы, тек
қана қажетсіз қоспа ғана емес, сонымен қатар мұнай өңдейтін жабдықтарда
күшті қақ түзіп, күлсіз кокс алу үшін арналған каталитикалық процестердегі
шикізат болып табылатын қалдықты газ турбиналы және қазандық отындардың
сапасын төмендетеді.
Мұнайда болатын судың мөлшері ерітілген, ұсақталған және бос күйінде
болуы мүмкін. Еріген судың мөлшері негізінен мұнай және мұнай өнімдерінің
химиялық құрамына және температураға тәуелді болып келеді. Температураның
жоғарылауымен барлық көмірсутектердегі (солардың ішіндегі ең жақсы
ерігіштік қасиет көрсететіні ароматтық көмірсутектер) судың ерігіштігі
ұлғаяды. Температураның төмендеуімен мұнайдағы судың ерігіштігі азайып, су
дисперстік бөлшектер күйінде бөлініп, мұнаймен сулы мұнай тұрақты
эмульсиясын түзеді.
Қазақстанның мұнай шығаратын өнеркәсіптері, іс жүзінде алынатын
мұнайдың 100 % су-мұнай эмульсиясынан тұрады. Сондықтан кеннен алынатын
мұнайды, әуелі мұнай өңдейтін зауыттарда алдын ала тазартуға ұшыратады.
Су мөлшерінің көп болуы келесі техника-экономикалық жағдайларды: мұнай
айдау құрылғыларынының қысымын жоғарлатады; өнімділіктің кенеттен
төмендеуіне әкеледі, оның булануы мен конденсациясына кететін энергия
шығыны көбейеді, ректификация анықтығын нашарлатады және т.б. тудырады.
Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физика –
химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және
тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және жоғарда аталған 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 нәтижелі ыдырату
нәтижесінде, мұнай мен мұнай өнімдерінің қасиеттері жақсарып, мұнай
өңдейтін құрылғылардың қызмет ету мезгілі ұзарады. Мұнайдың физикалық және
судың физика – химиялық қасиеттерін қолдануға негізделген бөлу және анықтау
әдістері одан әрі жетілдіруді қажет етеді.
Жұмыстың мақсаты. Мұнайды сусыздандырудың қазіргі заманғы жаңа
технологиялары мен әдістерін талдау нәтижесінде Батыс Қазақстан аймағындағы
мұнай кен орындарынан алынған мұнай үлгілерінен суды бөліп алудың химиялық
комбинирленген тәсілдерін пайдалану мүмкіндігін анықтау.
Жұмыстың мақсатын орындау үшін келесі негізгі міндеттер қойылды:
– Батыс Қазақстан аймағындағы мұнай үлгілерінің физика-химиялық
қасиеттері, соның ішінде суды сандық және сапалық анықтау әдістері
талданып, жарықшақтануға сынама мен Дин және Старк әдісімен су мөлшері
анықтау;
– Мұнай эмульсияларын бұзуда қазіргі заманғы сусыздандырушы
технологиялары мен әдістері сарапталып, тиімдісі таңдалды. Жеңіл
мұнайға арналған деэмульгаторлар: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольді жетілдіру мақсатында жеке 70%-ті этил спирті және
38%-ті натрий хлоридінің сулы ерітіндісі комбинирленген әдіспен
талдау, сусыздандыру тиімділігін анықтау;
– Пайдаланылған таза және комбинирленген деэмульгаторларды қолдану
нәтижелерін салыстыру және оптималды комбинация деэмульгатор:реагент
қатынасын анықтау.
Зерттеу нысаны мен әдістері. Зерттеу нысаны болып, Батыс Қазақстан
аймағындағы мұнай кен орындарынан алынған мұнай үлгілері пайдаланылды.
Мұнай сынамаларындағы физика-химиялық қасиеттері, соның ішінде суды
анықтаудың сандық және сапалық әдістері қолданылды. Суды мұнайдан бөліп
алудың сусыздандыру тәсілдері және химиялық реагенттердің тиімділігін
анықтау әдістемелері талқыланды.
Зерттеу кезіндегі негізгі қағидалар
– мұнайдағы суды сандық және сапалық анықтау әдістерін жүйелі қолданып,
таңдалған мұнай үлгілеріндегі су мөлшерін сандық және сапалық әдістермен,
яғни зерттелетін Чинарево (БҚО), Ескене (Атырау облысы), Қарашығанақ (БҚО)
және Жаңаөзен (Маңғыстау облысы) мұнай кен орындарындағы мұнай
сынамаларындағы суды жарықшақтануға сынама арқылы және көлемдік мөлшерін
Дин және Старк әдісімен анықтау;
– мұнай эмульсияларын бұзуда қазіргі заманғы сусыздандырушы
технологиялары мен әдістерін сараптап, тиімдісін таңдау;
– мұнайдың физика – химиялық қасиеттерін зерттеу;
– таңдалған сусыздандырғыш реагенттерімен мұнай эмульсияларын бұзу
әдістемесін жасақтау;
– жеңіл мұнайға арналған деэмульгаторлар: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольдің мұнай эмульсияларын бұзу және оларды жетілдіру
мақсатында әрқайсысын 70%-ті этил спиртін және 38%-ті натрий хлоридінің
сулы ерітіндісін комбинирленген әдісін қолдану, сусыздандыру тиімділіктерін
анықтау;
– пайдаланылған таза және комбинирленген деэмульгаторларды қолдану
нәтижелерін салыстыру және оптималды комбинация деэмульгатор:реагент
қатынасын анықтау.
Зерттеудің жаңашылдығы
– Жеңіл мұнайға енгізген сусыздандырғыш реагенттер: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольді жетілдіру мақсатында әрқайсысын 70%-ті этил спиртін және
38%-ті натрий хлоридінің сулы ерітіндісін комбинирленген әдісін қолданып,
сусыздандыру тиімділігінің жоғарлайтындығы және 1 сағат тұндыру бойына
сусыздандыру тиімділігі 95%-дан артып, яғни жақсы жұмыс сипаттамасына ие
болатындығы анықталды;
– Тәжірибелер барысында мұнай үлгілерін диэтиленгликоль және
триэтиленгликоль деэмульгаторларын 70%-ті этил спиртін және 38%-ті натрий
хлоридінің сулы ерітіндісін комбинирленген әдістерімен сусыздандыру
тиімділігі зерттеліп, келесідей оптималды қатынаста болатындығы анықталды:
ДЭГ:этанол және ТЭГ:этанол=75:25; ДЭГ:NaCl және ТЭГ:NaCl =2:1;
– Жеңіл мұнайға диэтиленгликоль мен триэтиленгликольді жетілдіру
мақсатында 70%-ті этил спиртін және 38%-ті натрий хлоридінің сулы
ерітіндісін комбинирленген әдіспен енгізу және деэмульгатордың тиімділігін
анықтау әдістемесі жасақталды.
Жұмыстың практикалық маңыздылығы:
– мұнайдағы суды сандық және сапалық анықтау әдістері бір
жүйеге келтірілді;
– таңдалған мұнай үлгілеріндегі су мөлшерін сандық және
сапалық анықтаудың нақты әдістерімен, яғни зерттелетін Чинарево
(БҚО), Ескене (Атырау облысы), Қарашығанақ (БҚО) және Жаңаөзен
(Маңғыстау облысы) мұнай кен орындарындағы мұнай
сынамаларындағы суды жарықшақтануға сынама арқылы және
көлемдік мөлшерін Дин және Старк әдісімен анықталды;
– мұнай эмульсияларын бұзуда қазіргі заманғы сусыздандырушы
технологиялары мен әдіс-тәсілдері сарапталып, сусыздандырғыш реагенттерімен
мұнай эмульсияларын бұзудың ортақ әдістемесі жасақталды;
– жеңіл мұнайға арналған деэмульгаторлар: диэтиленгликоль мен
триэтиленгликольдің мұнай эмульсияларын бұзу және оларды жетілдіру
мақсатында әрқайсысын 70%-ті этил спирті және 38%-ті натрий хлоридінің сулы
ерітіндісі комбинирленген әдіспен қолданып, сусыздандыру тиімділіктері
анықталды;
– мұнай үлгілерінің физика – химиялық қасиеттері зерттелді;
– пайдаланылған таза және комбинирленген деэмульгаторларды қолдану
нәтижелерін салыстырылып, оптималды комбинациядағы деэмульгатор:реагент
қатынасы табылды.
Тәжірибелер барысында мұнай үлгілеріне енгізілген сусыздандырғыш
реагенттер: диэтиленгликоль мен триэтиленгликольді жетілдіру мақсатында
әрқайсысын 70%-ті этил спирті және 38%-ті натрий хлоридінің сулы ерітіндісі
комбинирленген әдісі қолданылып, сусыздандыру тиімділігінің жоғарлайтындығы
және 1 сағат тұндыру бойына сусыздандыру тиімділігі 95%-дан артып, яғни
жақсы жұмыс сипаттамасына ие болатындығы анықталды.
Осылайша комбинирленген әдістермен оптималды, әрі тиімді түрде мұнай
эмульсияларын бұзып сусыздандырушы реагенттер ретінде қолдануға мүмкіндік
береді және негізгі талаптарға жауап береді.
Зерттеу нәтижелері. Қазақстандағы мұнай өндіру мен өңдеу
зертханаларында, мұнай барлау және тасымалдауда және мұнай химиясы
өнеркәсібінде қолданудың тигізер пайдасы зор болмақ.
1 Әдеби шолу
1.1 Мұнайды сусыздандырудың әдістерін талдау
Қазақстанның мұнай шығаратын өнеркәсіптері, іс жүзінде алынатын
мұнайдың 100 % су-мұнай эмульсиясынан тұрады. Сондықтан кеннен алынатын
мұнайды, әуелі мұнай өңдейтін зауыттарда алдын ала тазартуға ұшыратады.
Су мөлшерінің көп болуы келесі техника-экономикалық жағдайларды:
– мұнай айдау құрылғыларынының қысымын жоғарлатады;
– өнімділіктің кенеттен төмендеуіне әкеледі;
– оның булануы мен конденсациясына кететін энергия шығыны көбейеді;
– ректификация анықтығын нашарлатады және тағы басқа жайттарға әкеледі.
Осыған байланысты мұнайдағы судың болуы мұнайдың құрамына, физика –
химиялық қасиеттеріне, одан әрі мұнай өнімдерін алу өндірісінде және
тасымалдауда зиянды әсерін тигізеді және жоғарыда аталған техника-
экономикалық шығындарға әкеледі. Сол себепті мұнайдағы суды бөліп тастау
маңызды және мұнайдан суды бөліп алу технологиясы мен мұнайдағы су мөлшерін
анықтау маңызды болып табылады.
Сусызданудың қазіргі кездегі әдістері сулылығы 0-2%-дан төмен тауарлы
мұнайды алуға мүмкіндік бермейді. Сондықтан қабат суларының минерализациясы
жоғары дайындауда тереңірек сусыздандыру сатысынан өткізгеннен кейін
сусызданған мұнайды тұщы сумен шаю арқылы тұзсыздандыру сатысы
қарастырылған.
Сусыздандыру кезінде келесі процестерді бөлуге болады.
1. Қыздырылған мұнаймен тұщы суды эмульсиялау
2. Экстракция немесе тұздарды тең бөлу
3. Тамшыларды ірілендіру
4. Фазаларды бөлу
Сусыздандыру кезінде химиялық реагенттер де қолданылады. Тұзсыздандыру
процессін сусызданумен бірге жүргізеді. Дайындаудың қажетті тереңдігіне
байланысты келесі қондырғылар қолданылады.
1. Мұнайды термохимиялық сусыздандыру әдісі (ТХҚ)
2. Мұнайды әлектрлік тұзсыздандыру (ЭТҚ)
3. Мұнайды кешенді дайындау (МКДҚ)
Термохимиялық қондырғыларды және мұнайды кешенді дайындауда мұнайды
сусыздандыру процессі ұқсас. Мұнайды кешенді дайындауда тұзсыздандыру
кезінде сусызданған мұнайға тұщы су қосып қарқынды түрде араластырады.
Түзілген эмульсия тұндырғыштарға түсіп, бұл жерде су бөлінеді.
Судың бөліну процессін жеделдету үшін эмульсияда электродегидраторлар
арқылы өткізеді. Мұнайды кешенді дайындау құрылғысында мұнайды тұрақтандыру
арнайы коллонналардағы реакция әдісіне негізделген. Мұнда қысыммен жоғары
температура әсерінен мұнайда жеңіл пропан-бутанды және шамалап бензиннің
фракциялары бөлуініп шығады. Жеңіл фракцияларды тереңірек өңдеу үшін газ
өңдеу зауыттарына өңдеуге айдайды, ал тұрақты мұнайды мұнай өңдеу
зауыттарында шығынсыз тасымалданады.
Мұнай эмульсияларын бұзу сонымен қатар олардың түзілуін болдырмау үшін
деэмульгаторлар (беттік активті заттар) қолданылады. Олардың активтілігі
яғни эмульгаторларға қарағанда жоғары. Демульгаторлардың негізгі міндеті су
тамшыларының беткі қабатына эмульгаторларды яғни мұнай құрамындағы
асфальтендер, нафтендер, шайрлар, парафин және механикалық қоспаларын су
құрамында болатын тұздарды, қышқылдарды, табиғи беттік активті заттарды
ығыстырып шығару.
Мұнайды кендік даярлау екі кезеңнен тұрады. Бірінші кезең – мұнайды
өндіру кезінде және екінші кезең – мұнай өңдеу мекемелерінде даярлау.
Мұнайды кендік даярлауда мұнайдан өңдеуге жіберілетін ілеспе газдар, еріген
тұздары бар пласт суы, және механикалық қоспалар бөлініп алынады.
Мұнай өңдеу зауыттарына жеткізілетін мұнайдың кендік даярлау дәрежесі
МЕМСТ 9965-76 сәйкес анықталады.
Мұнай құрамында болатын судың және хлоридтердің мөлшеріне байланысты,
шикі мұнайдың үш тобы анықталған:
1-топ – су құрамы 0,5 % және тұздар 100 мгдм3 көп емес;
2-топ – су құрамы 1 % және тұздар 300 мгдм3 көп емес;
3-топ – су құрамы 1 % - дан артық және тұздар 900 мгдм3 көп емес.
Мұнай өңдеу зауыттарында қосымша тұзсыздандыруға да ұшыратады.
Мұнай кендерінен арылған пласт суы бастапқыда арнайы тұндырғыштарда, ал
оның диспергирленген бөлігі (су-мұнай эмульсиясы) арнайы аппаратта –
электродегидраторларда екі сатыда бөлінеді. Әуелі мұнай кенорында, ал
қалған бөлігі (судың мұнайдағы массалық үлесі 0,5-1,0 %) мұнай өңдеу
зауытында ажыратылады.
Авторлардың пікірі бойынша [1], мұнай және мұнай шикізатын сусыздандыру
әдістерін толық меңгеру үшін, мұнайдағы судың пайда болуын, сонымен қатар
судың мұнайды алу, өңдеу, тасымалдау және мұнай өнімдерін пайдалану кезінде
көрсететін зиянды әсерін білу қажет.
Су-мұнай эмульсиясының негізгі қасиеттерін, берілген мұнай түрін
сусыздандыру кезінде қандай әдісті қолданған жөн және бұл әдістерді мұнай
өңдеу мекемелерінде қолданбалы пайдалануын білу қажет.
Кен орнын қолданысы процесінде пласттық қысымды ұстап тұру үшін, өнімді
пластқа салқын немесе ыссы су құйылады. Құйылатын суға мұнайдан жыныстардың
жақсы шайылуына арналған әртүрлі химиялық өнімдерді қосады.
Алайда суды дайындау технологияларының төмен болуы себепті, өнімді
жыныстарға ауадан оттегі еніп, мұнайды тотықтырады; кейбір химиялық
реагенттер осы процестің қозғаушысы болып табылады немесе өздері әр түрлі
реакцияларға ұшырататын мұнайдың физика – химиялық құрамын өзгертіп,
тұрақты эмульсияларды түзеді.
Тәжірибе көрсеткендей, әр түрлі ұңғымалардың сулы мұнай эмульсиялары,
кенорнын игерудің бастапқы кезеңінің өзінде тұрақтылығы әр түрлі болады.
Бастапқыда мұндай ұңғымалардың саны аз (3-5%), алайда құйылатын су
көлемінің және кенорнын эксплуатациялау уақытының ұлғаюымен, оның саны
көбейеді. Мұндайда химиялық реагенттерді пайдаланумен өткізілетін мұнайды
дайындаудың дәстүрлі тәсілдері нәтижелі болмай қалады. Тауарлық мұнайды
жоғары минералданған судың көп пайызы құрайды; мұнайдың сапасы МЕМСТ
талаптарына сай келмей, зауыттар одан әрі өңдеуге қабылдамайды [2,3,4].
Бұл міндетті шешу үшін, ұңғымадан келіп жатқан мұнайдың барлық көлеміне
деэмульгирлеу температурасын және химиялық реагенттің пайыздық қатынасын
жоғарлату ұсынылады. Даярлаудың бұндай тәсілі көп уақыт пен қаражат
шығындарымен қарбаласады. Сонымен қатар, бұндай химиялық реагенттер
Қазақстанда өндірілмейді, шекараның ар жағынан табылады, ал бұл мұнайды
даярлау міндеттерін шешу кезінде қосымша қиындықтар туғызады.
Ұңғыма жалпы санының көбеюімен, тұрақты эмульсиялы мұнай көлемі
жоғарлайды, сәйкесінше мұнай сапасы төмендеп, дайындауға кететін
экономикалық шығындар кенеттен жоғарлайды [5,6].
Мұнайды дайындау мәселесін ұңғыманың аз саны туғызған кезде, игерудің
бастапқы кезеңі үшін мөлшерлеу тәсілі ұсынылған және сыналған. Ал ұңғыма
саны көбейіп, тұрақты эмульсиялар мөлшері көбейіп алына бастағанда,
игерудің соңғы сатыларында физикалық өрісін пайдаланумен өтетін турбулентті-
акустикалық тәсіл ұсынылады [7,8].
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
[9,10,11].
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].
Тұрақтылығы төмен мұнай эмульсияларын сусыздандыру үшін кен орын
резервуарларында деэмульгатор араласқан соң, 30-50°C дейін қыздырып не
қыздырмай, суды тұндырудың қарапайым тәсілін қолданылады.
Үлкен нәтижені мұнай эмульсиясын тұндырумен қатар, деэмульгаторы бар
пласттық сумен шаю кезінде береді. Бұл мақсат үшін бастапқы ерітіндісі
болатын (маточник) арнайы резервуарлар құрастырылған.
Тиімді деэмульгаторлар үйлесімінде, сұйықталған өздігінен жүгі
түсірілетін сепараторларында мұнай эмульсияларын бұзу тәсілі зауыт
жағдайларында сыналып, оң нәтижесін берді. Көбіне бұндай мұнай эмульсиялары
ұстағышта қалып, көп күйдегі түрде болып табылады. Сондықтан олар
термохимиялық және электрлік тәсілдермен қиын бұзылады. Сұйықталған
сепараторлар флоттық мазутты сусыздандыру мен тұзсыздандыру үшін
қолданылады [14].
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].
Жоғары нәтижелі, экологиялық таза, мұнайды тасымалдауға даярлаудың
қалдықсыз тәсілін жасау міндеті жаңашыл радиациялық электронды – сәулелік,
лазерлік технологияларды пайдалану арқылы шешіледі.
Көптоннажды өндіріс үшін үдеткіштермен генерирленетін электрондарды
иондаушы сәулелену ретінде қолдану нәтижелі болып табылады.
Бұл жағдайда техникалық нәтиже шикі мұнайды сусыздандыру мен
тұзсыздандыруда 200 °С – қа дейін қыздыру орнына, энергиясы 10 МэВ дейін
(одан жоғары болғанда сәулеленетін шикізатта радиоактивті изотоптар
түзіледі) болатын ионизирлеуші сәулеленумен өңдеу арқылы қыздырғыш пеште
жүзеге асырады.
Алайда ауыр тұтқыр мұнайды тазарту үшін бірнеше кезектес ұзақ уақыт
алатын (коагуляция, коалесценция, деэмульгирлеу) үрдістерді жүзеге асыру
қажет (деэмульгирлеу, тұндыру, буландыру, тұзсыздандыру). Ақырында
қыздырылатын құрылғылардың ПӘК 10 % - тен аспайды.
Осыған байланысты, жоғарыда көрсетілген көмірсутекті шикізатты кендік
даярлау аясында жақсартылған сипаттама мен қажетті, талапқа сай қасиеттері
бар химиялық реагенттерді жасап шығару және пайдалану қажет болып табылады.
Нәтижесінде тұрақтылығы жоғары эмульсияларды комбинирленген әдіспен
бұзу ең тиімді болып табылатындығы анықталды.
1.2 Су-мұнай эмульсиясы және оларды бұзу тәсілдері
Мұнай эмульсиясы деп – бip-бipінде ерімейтін және ұсақ дисперсті
бытыраңқы күйде болатын мұнай мен қабат суларының механикалық қоспасын
атайды.
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 ұңғыма 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 журеді.
Газлифті ұңғымаларда эмульсиялардың түзілу жағдайы фонтанды
ұңғылардыкыне ұқсас, бipaқ та әрлифті (ауаны) қолданған кезде неғұрлым
тұрақты (япш, берж) эмульсиялар түзіледі бұл эмульгатор болып табылатын
нафтенді қышқылдың тотықтапуымен түсіндіріледі (пафтенді қышқылдар aya
оттегісі тотығып эмульгаторлар тузеді.
Штапғы сораптарды колдана отырып ұңғыны терең сораптар мен пайдалану
кезінде эмульсиялардың түзілуіне жағдай жасайтын факторлар: плунжерден жүру
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 кушейеді.
Осылайша, мынадай қорытынды жасауға болады, яғни мұнай эмульсиясы
келесі түрде көрінетін эпергиялар 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 процесс қарқынды жүреді, яғни жүйе жоғары тұтқырлық және
тиксотроптық қасиеттер әсерінен ағымдылығын жоғалтады. Бұл жағдайларда
жүйеге ертерек реагент - деэмульгаторды енгізу ұсынылады.
Мұнай эмульсиясының жіктелуі. Эмульсияларды ішкі фазаға және сыртқы
бөлікке боледі. Құрамында басқа сұйықтардың ұсақ тамшылары бар сұйықты
дисперсті орта (сыртқы, жалпы фаза) деп, ал дисперсті ортада ұсақ тамшылар
түрінде орналасатын сұйықты дисперсті фаза (айрылған фаза) деп атайды.
Дисперсті орта мен дисперсті фазаныңц сипаты бойынша эмульсияларды екі
түрге боледі: I - тура түрдегі (судағы мұнай), оларды (МС) деп белгілейді.
II - Kepi түрдегі (мұнайдағы су), оларды (СМ) деп белгілейді.
Мұнай су эмульсиясында – эмульсиясында сыртқы фаза ролін су атқарады,
сондықтан олар кез-келген арақатынастағы сумен жақсы араласады және жоғарғы
электрөткізтікке 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 тузіледі, 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.
Кез келген дисперсті жүйелердің, соның ішінде мұнайлы өнімдердің
классикалық белгісі-дисперсті фазаның және дисперсионды ортаның, яғни
гетерогенділіктің агрегаттық күйінің әр түрлілігі.
Мұнай дисперсті жүйелер – бұл олеодисперсті жүйелер, дисперсті орта
полярсыз немесе аз полярлы, дисперсті фаза ретінде жасанды белсенді заттар,
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 жүйесін 8 түрге бөлуге болады.
Бірақ байқайтынымыз 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
мұнай дисперсті жүйе болып келеді. Біріншісі-төмен қайнайтын
компоненттердің қайнауы есебінен түзілетін-газды, екіншісі-нативті
асфальтендер қатысқандықтан – қатты. Көшіру процесінде мұнайлы және газ
конденсатты жүйелер бір мезгілде дипергирленген күйде болатын қатты және
газды фазалы мұнай дисперсті жүйе.
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.
Газды конденсаттарды күкірт құрамды қосылыстардан моноэтаноламинмен
тазалау кезінде газды дисперсиялардың түзілуі мүмкін. Селективті
еріткіштердігі сулы-мұнай эмульсиясы, майлы фракцияның ерітінділері, сұйық
эмульсияның классикалық мысалдары. Сұйық диперсиялық орталы МДЖ ішіндегі
көбі-зольдер, гельдер, супензялар. Оларға отынның, майдың барлық түрлері,
нативті мұнай және битумдар. Мұнай зольдері ретінде аз концентрленген МДЖ
қолданылады.
Мұнай суспензиялары – бұл орташа және ірідисперсті мұнай дисперсті
жүйе. Бос дисперсті күйдегі суспензия мысалы – құрамында дипергирленген
асфальтендерден басқа парафинді бөлшектері бар мұнай.
Су мен мұнай өзара ерімейді (лиофобты) және интенсивті араластыру
кезінде су-мұнай дисперстік қоспасын (су мұнайда эмульсиясын) түзеді.
Ал олардың қарапайым тұндырғыштарда бөлінуі диспергирленген су
бөлшектерінің кішігірім өлшеміне байланысты жүзеге аспайды.
Су мұнай эмульсиясының құрылымын сызба ретінде 1 – суреттен көруге
болады. Мұнайдағы диспергирленген суы бар тамшылардың (глобулалардың)
диаметрі dk 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.
Кесте 1. Мұнай дисперсті жүйелердің жіктелінуі
№ Агрегаттық күйі МДЖ түрі Мысалдар
пп
дисперсті дисперсиялық
фаза орта
1 Газ Газ Гомофазалы Табиғи газдар
жүйе
2 Сұйық Газ Тұман Ауадағы органикалық
қосылыстардың өлешенген
тамшылары,
ілеспе газдар
3 Қатты Газ Аэрозоль отындардың толық емес
жануындағы қатты
өнімдер, техникалық
көміртегі
4 Газ Сұйық Газды Қыздыру немесе барботаж
эмульсия, процестегі сұйық мұнай
көбік дисперсті жүйелер,
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
1 – сурет. Су мұнай эмульсиясының құрылымы
Қалыңдығы δ болатын сольватты қабат әр су тамшысының қорғаушы
қабықшасын түзеді. Сондықтан мұнайдағы су тамшыларының өзара қақтығысуы
коалесценцияға төтеп береді.
Белгілі жағдайда пластағы немесе құбырдағы мұнай, сонымен қатар
эксплуатация процесіндегі мұнай өнімдері жаңа реологилық және құрылым-
механикалық қасиет көрсетеді.
Мұнай дисперсті жүйелер бос күйден байланысты дисперсті күйге ауысқанда
берілген механикалық әсерге қарсы тұру мүмкіндігімен сипатталады, яғни
қатты материалдық қасиетіне ие болады.
Мұнайды көшіруді, өңдеуде және мұнай өнімдерін қолдануда мұнай
дисперсті жүйелерінің құрылымдық механикалық қасиеттерін реттеу бойынша әр
түрлі тапсырмаларды шешу қажет.
Мұнай дисперсті жүйелер физика-химиялық механизмінің негізгі міндеті –
реологиялық өзін ұстау заңдылықтарын үйрену және мұнай жүйелерінде
құрылымдардың түзілуі.
Макрореологиялық параметрлер мұнай дисперсті жүйелер микроқұрылысы
жөнінде ақпарат береді. Бұл қыздыру және қайнау кезінде мұнай шикізатының
әрі қарай өзін ұстауын анықтайды.
МДЖ реологиялық қасиеттерін анализдемес бұрын денелердің реологиялық
өзін ұстауының қарапайым модельдерін қарастырамыз.
Дисперсті жүйелердің физика-химиялық механикасының және математикалық
және түсінікті аппараты П.А. Ребиндер, М. Рейнер жұмыстарында жетілдірілді.
Ығысу күші, деформация күші арасындағы байланыс және олардыңуақыт бойынша
өзгеруі dτdt және S=dSdt реологиялық зерттеуді құрайды.
Ығысу деформациясы Гук заңымен сипатталады:
τ=C1S (1)
Бұндағы С1-ығысу модулі.
Мұнай эмульсиясы келесідей қасиеттерімен сипатталады: дисперстілігі,
тұтқырлығы, тығыздығы және электрлік қасиетімен.
Эмульсияның дисперстілігі - бұл диспсрсті ортада дисперсті фазаның
бұзылу дәрежесі.
Көбінесе эмульсияның дисперстілігі эмульсиялардың басқа да қасиеттерін
анықтайды.
Эмульсияның дисперстілігі әдетте үш шамамен сипатталады:
тамшылар диаметрімен d
дисперсілік коэффициентімен D=ld
3) меншікті бетімен S (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, ал көрінетін болса - микрогетерогенді деп
атайды.
Әpбip дисперсті жүйенің меншікті беті S сол жүйенің жалпы бетін - S сол
жүйенің жалпы көлеміне - V бөлгенге тең.
Эмульсияның тұтқырлығы. Эмульсияның тұтқырлығын мұнай мен судың жалпы
тұтқырлығы ретінде қарастыруға болмайды, яғни ол мұнайдың тұткырлыгына,
эмульсияның тузілу 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 байланысты өзгереді
және мүмкiн тұтқырлық - деп аталады.
Эмульсия тұтқырлығының апномальдылығының негізгі ссбептері болып кернеу
ұлгайған кезде ұсақталған (дисперленген) бөлшектердің деформациясы болып
табылады. Үйкеліс күш өскен сайын тамшылар ұзарады, яғни шаршы турден
эллипсоидты түрге айналады.
Мұнайдағы су тамшыларының түзілуі эмульсия пайда болуымен тікелей
байланысты. Сондықтан эмульсия неғұрлым ұзақ уақыт сақталса, соғұрлым оны
бұзу қиындай түседі [18].
1.2.1 Су-мұнай эмульсиясын бұзу тәсілдері
Мұнай эмульсияларын бұзудың негізгі әдістері: құбыр ішіндегі
демульсация, гравитациялық суық бөлу, центрифугалық фильтрация,
термохимиялық деэмульсация, электродегидротацияға жатады.
Құбыр ішінде деэмульгирлеу тиімділігі жоғары деэмульгаторлар да
қолданылуымен байланысты кең қолданыс тапты және мұнайды дайындаудың басқа
да тәсілдерімен кең қолданылады.
Бұл тәсіл бойынша деэмульгаторларды дозалық сораппен мұнай – су
қоспасына ұңғы сағасына құбыраралық кеңістікке ТӨҚ (токтық өлшеу
қондырғысы) жинау коллекторының басына енгізеді.
Гравитациялық суық бөлу. 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 суымен мұнай тығыздығының айырмашылығы
әсерінен жүзеге асырылады. Гравитациялық бөлу деэмульгаторлар енгізу арқылы
немесе енгізбей-ақ жүргізіледі. Мұнайдың резервуарлардағы қыздырусыз
бөлінуі бірнеше сағатта өтеді.
Эмульсия резервуарларға қабат суының деңгейінен төмен орналасқан арнайы
резервуардың барлық ауданы бойынша тепе-тең жүреді. Бұл су қабатымен
әсерлесетін эмульсиямен бетін үлкейтеді және эмульсияның ыдырау процессін
жеделдете түседі.
Центрифугалау. Центрифугалау арнайы құрылғыларда жүргізіледі. Бұл
жерде тығыздығын әр түрлі мұнай мен суды айыру үшін оларда пайда болған
инерция күшін қолданады. Сұйықтың ұсақ тамшыларының басқа сұйықта тұнуы
Стокс заңына бағынады. Центрифугада су-мұнай эмульсияларын бөлу өте тиімді
әдіс. Бірақ практикада қолданыс таппаған.
Фильтрация. Фильтрация – бұл қиыршық тас, әйнек, ағаш, металл
қиындылары және тағы басқа материалдардан тұратын фильтрлеуші
коалесцирлеуші қабат арқылы тұрақсыз эмульсияларын өткізіп, біріктіру үшін
қлданылады. Фильтрлер көмегімен мұнайды деэмульсациялау селективті
суландыру принципіне негізделген.
Фильтрлеуші заттар келесі талаптарға жауап беру керек:
1) Суланғыштығы жақсы болу керек. Соның нәтижесінде су глобулаларының
фильтрлеуші заттармен ілінісуі және су тамшыларының коалесценциясына
әсер ететін эмульсиялардың фазааралық қабырщақтарының жарылуы жүреді.
2) Ұзақ пайдалану мерзімінде жеткілікті берік болу керек.
3) Су тамшыларына қарағанда электр заряды теріс болу керек.
Бұл су глобулаларының қабықшаларына зарядты алуды және олардың
арасындағы тебу күшін жоюды қамтамасыз етеді. Конструкциясы жағынан
фильтрлер коалесцирлеуші элементпен толтырылған коллонналы аппарат болып
табылады. Оның өлшемдері айдалатын эмульсияның көлеміне байланысты.
Қыздырылған эмульсия коллонаның төмен жағынан, ал мұнай коллоннаның
жоғары жағынан шығарылады. Су төменнен шығарылады. Фильтрация әдісі
өздігінен жүретін процесс ретінде қолданылмайды. Оның термохимиялық
әдістермен бірге үйлесімді қолданады.
Термохимиялық деэмульсация. Мұнайды оның тығыздығына, тұтқырлы-
температуралы сипаттамасына, эмульсия типі мен электродегидратор немесе
тұндырғыштың қысымына байланысты 60 – 150 оС оптималды температураға дейін
қыздырады.
Температураның жоғарлауымен белгілі деңгейге дейін деэмульгирлеу
процесінің барлық сатыларының: біріншіден мұнайдағы табиғи эмульгаторлардың
ерігіштігін жоғарлатып, парафиндер мен асфальтендердің брондаушы
кристалдарын балқытады. Екіншіден мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығының
төмендеуі нәтижесінде су тамшыларының тұну жылдамдығы көбейеді. Аталған екі
сатыдан кейін деэмульгаторлардың шығымы анағұрлым азая түседі.
Көбіне дегидраторларда мұнай тұтқырлығы 2 – 4 сСт-қа тең болған
оптималды температураны таңдайды. Көптеген мұнай түрлері үшін бұл 70 – 90
оС болып табылады. Осыған орай мұнайды қыздыру температурасын, жүйедегі
сұйық фазалы күйді ұстап, мұнай шығыны мен өрт қауіпсіздігін реттеу үшін
қысымды да жоғарлатады. Қазіргі заманғы электродегидраторлар моделі 1,8 МПа
– ға дейін есептелген, сонымен қатар дегидратордың қылыңдығы да ескерілуі
қажет.
Жылусыз және беттік активті заттарсыз мұнайды деэмульгирлеудің қазіргі
бар әдістері тиімсіз болып табылады. Сондықтан қазіргі кезде барлық
өңделген суланған мұнайдың 80% термохимиялық қондырғыларда өңделеді.
Бұл қондырғылардың келесідей артықшылықтары бар:
1) Қондырғы барынша қарапайым (жылуалмастырғыштан,
тұндырғыштан,сораптан) тұрады.
2) Жылулық салыстырмалы түрде қондырғының жұмыс режиміне
мұнайдағы су мөлшерінің өзгеруі көп әсер етпейді.
3) Эмульсия сипатының өзгеруіне байланысты аппаратураны ауыстырмай-
ақ деэмульгатор ауыстыру мүмкіндігі мұнайды деэмульсациялауға
арналған термохимиялық қондырғылырдың атмосфералық қысымда
және үлкен қысымда жұмыс істейтін түрлері бар.
Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін қондырғылыр өздігінен ағатыны
орынсыз мұнай дайындау жүйесі бар ескі кен орындарында әлі күнге дейін
жұмыс істеуде және олардың бірқатар кемшіліктері бар.
Қазіргі кезде құбыр ішіндегі деэмульсациямен қатар мұнайды газдан бөлу,
оны сусыздандыру және тұзсыздандыру процессі қатар жүретін блокты
термохимиялық қондырғыларды қолдану кен таралған.
Электродегидратация. Су-мұнай түріндегі мұнай эмульсияларын электр
өрісінде де бұзуға болады. Бұл әдіс негізінен орташа, ауыр және тұтқыр
мұнайды сусыздандыру мен тұзсыздандыруға арналған.
Электр өрісіндегі эмульсияларды бұзу механизмі былайша түсіндіріледі.
Егер сусыз мұнайды жоғары кернеу мен жиіліктегі (15 – 44 кВ) екі жазық
параллельді электродтар арасына орналастырсақ, онда күш сызықтары бір-
біріне параллельді электрлі өріс пайда болады.
Электродтар арасында су-мұнай түріндегі эмульсиялар орналасса, күш
сызықтарының орналасуы өзгереді де, электр өрісінің біртектілігі бұзылады.
Электр өрісінің индукциясы нәтижесінде судың диспергирленген тамшылары
поляризацияланады және су тамшыларының төбелерінде электрозарядтарға қарама-
қарсы электр зарядртары бар су тамшыларынан тұратын тізбек түзіп, күш
сызықтарының бойында жиналады. Қалыпты жағдаймен салыстырғанда тамшылардың
біріне тартылып тізбек түзу мүмкіндігі секундына 50 есеге дейін жоғарлайды.
Мұнайдағы қалдық судың құрамы 0,1 % - дан және одан аз мөлшерде қалады.
Мұнайда қалған эмульгирленген судан арылу үшін (қатаң жағдайда) су мұнай
эмульсиясын бұзудың арнайы тәсілдерін пайдаланады [19].
Эмульсияны бұзудың нәтижелігіне және тұрақтылығына көптеген факторлар
әсер етеді. Солардың бірі құрылымдық – механикалық қасиеттері бар, мұнай
құрамында болатын әртүрлі типті эмульгаторлардың адсорбциясы нәтижесінде
пласттық су глобулаларының бетінде түзілетін брондаушы қабаттың күйі болып
табылады; брондаушы қабықшалар әсерлесу кезінде тамшылардың бірігіп кетуіне
бөгет жасайды.
Су тамшыларының брондаушы қабықшаларын үйкелетін және соққы әсерін
беретін механикалық бөлшектеу, эмульсияны қыздыру, деэмульгаторларды және
электр тогын қолдану арқылы бұзуға болады. Эмульсиялардың бұзылу
жылдамдығына мұнай мен судың химиялық құрамы, су глобулаларының өлшемі және
эмульсияның жасы - на байланысты әсер етеді [20].
Мұнай дисперстік жүйелердің тұрақтылығы, сәйкесінше барлық мұнай алу
технологиялық опреацияларының нәтижелігі мұнайды сусыздандыру мен
тұзсыздандыруға байланысты болатын көптеген себептерге, біріншіден жүйеде
беттік активті зат пен тұрақтандырғыштың болуына тәуелді болады.
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.
Эмульгаторлардың органикалық бөлігінде нафтен қышқылдары, шайырлар,
асфальтендер, парафиндер және церезиндер болады, ал бейорганикалық бөлігі
мұнайда не пласттық суда ірідисперсті күйде болатын сазбалшықтан, құмнан
және тау жыныстарынан тұрады. Мұнай құрамында коллоидты ерітінді немесе
жоғары дисперсті суспензия күйінде болатын барлық заттар СМ типті
эмульсияларының эмульгаторлары мен тұрақтандырғыштары бола алады.
Жоғары парафинді мұнай эмульсиялардың тұрақтандырғыштары ретінде
парафиннің монокристалдары болып табылады. Бұл заттар мұнайдың құрылымдық –
механикалық және реологиялық қасиеттерін анықтап қана қоймай, мұнайдағы
теңсіздік процестердің өтуіне өз ықпалын тигізеді.
Қазіргі уақытта тұндыру кезінде тамшылардың тұнуын үдету мақсатында
жылулық әсер ету мен деэмульгаторлар пайдалану кең таралған.
Мұнайды деэмульсациялау процестеріне температураның әсері жан – жақты
болып табылады. Оның жоғарлауы кезінде, мұнайдың тұтқырлығы азаяды;
пласттық суда тамшылардың тұнуы үдейеді; мұнай мен су тығыздықтарының
айырмашылығы өзгереді; деэмульгаторлардың нәтижелі әсері (молекулалардың
қозғалғыштығының артуы себепті) жоғарлайды; еру арқылы брондаушы қабықшалар
әлсірейді; жеке компоненттердің десорбциясы жүзеге асады; мұнайдың жіңішке
қабаттарының тұтқырлығы азаяды және тамшылардың жанасу кезіндегі әсер ету
жағдайы жақсарады.
Парафинді негіздегі мұнайдан құралған эмульсияларды қыздыру кезінде
глобула бетіндегі брондаушы қабықша эффективті бұзылады.
Мұнайдағы су глобулаларының тұну жылдамдығы келесі формуламен
анықталады:
W0= d2k (γc - γм)18η (2)
бұнда γc , γм – су мен мұнайдың тығыздықтары; η – мұнайдың тұтқырлығы.
Мұнайдағы тамшылардың қозғалысын басқару міндетін шешу үшін, мұнай
температурасының 20 – дан 100°С – қа дейін көтеру нәтижесінде тамшылардың
тұнуы 5 – 6 есеге жоғарлайды, алайда бұл аз. Сондықтан W0 – ға әсер етудің
қосымша жолы ретінде γм, η шамаларын өзгертеді. Ал бұл мұнайға жеңіл мұнай
өнімдерін немесе басқа тұтқырлығы аз болатын мұнайды ендіру арқылы мүмкін
болады. Мәселен, мұнайға қ.б.-100°С фракция көлемінің 15 %-ын қосу, тұндыру
процесінің температурасын 40 – тан 60 0С – қа дейін жоғарлатқанға
эквивалентті болып табылады.
1.3 Мұнайды сусыздандыруға арналған реагенттер
Тұрақты эмульсиялардың қабаттық адсорбциялық қабығын бұзатын заттарды –
деэмульгаторлар деп атайды.
Су-мұнай эмульсиясының бөліну процесі келесідей сызба арқылы
қарастыруға болады: су-мұнай эмульсиясын қыздыру деэмульгаторларды енгізу
және еріту → жасанды беттік активті заттардың (ЖБАЗ) адсорбциясы → табиғи
эмульгаторларды ығыстыру → су тамшыларының (глобулаларының) коалесценциясы
→ тамшылардың седиментациясы.
Су-мұнай эмульсиясын бұзудың тереңдігін жоғарлату үшін негізгі
параметрлерді анықтау берілген процеске тәуелді болатын барлық факторлармен
ескеріліп отыруы қажет. Сатылардың бірінің қанағаттандырарлықсыз жағдайда
өтуі барлық процеске кері әсерін тигізеді.
Мұнай эмульсиясының құрамындағы табиғи эмульгаторлармен салыстырғанда,
беттік белсенділігі жоғары болатын жасанды беттік активті зат негізіндегі
деэмульгаторларды пайдалану нәтижесінде мұнай эмульсияларын келесідей
бұзуға болады:
1) эмульсияны тұрақтандырушы эмульгаторы бар су тамшыларын адсорбциялық
ығыстыру арқылы бұзу;
2) қарама қарсы типтегі тұрақсыз эмульсияларды түзу арқылы;
3) адсорбциялық қабықты химиялық еріту арқылы;
Брондаушы қабықшаларының нәтижелі бұзылуы үшін деэмульгатор болып
табылатын беттік активті заттар пайдаланады.
Деэмульгаторлар үш топқа бөлінеді [21]:
1) сулы ерітінділерде иондарға диссоциацияланатын анионоактивті.
Көмірсутекті радикал аниондар құрамына кіреді (сульфонатрийлі және
сульфоамминді тұздар);
2) көмірсутекті радикал катион құрамына кіретін катионоактивті
(АИП-2);
3) суда не мұнайда молекулалық немесе коллоидты ерітінділер түзетін
ионогенді емес ("Дисольван", "Сепарол", ОП-10).
Жуғыш беттік активті заттың әсері олардың адсорбциялаушы қабілетіне
және беттік активтілігіне негізделген. Оң адсорбция мен әр түрлі фазалардың
бөліну бетінде бағытталу нәтижесінде, бұл дифильді органикалық қосылыстар
беттік және фазааралық керілуді химиялық құрамына байланысты төмендете
алады – гидрофильділерді гидрофобтап, және керісінше, гидрофобты беттерді
гидрофильдеп, дисперстік жүйелерді тұрақтандырып немесе оларды бұзуға
жағдай жасайды.
Мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру құрылғыларында суда еритін,
суда ерімейтін және мұнайда еритін деэмульгаторлар кең ауқымда
пайдаланылады. Соның ішінде ең тиімдісі суда ерімейтін ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz