На чем основано электрическое обезвоживание

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

Электрическое обезвоживание и обессоливание нефти особенно широко распространено в заводской практике, реже применяется на нефтепромыслах. Возможность при­менения электрического способа в сочетании с другими способами (термическим, химическим) можно отнести к одному из основных его достоинств. Правильно выбранные режимы электрической обработки практически позволяют успешно провести обезвоживание и обессоливание любых эмульсий [36, 39].

Рассмотрим механизм обезвоживания нефтяных эмульсий в электрическом поле.

В результате индукции капли воды вытягиваются вдоль цепи электрического поля с образованием в вершинах элек­трических зарядов. Под действием основного и индивидуаль­ного полей капли приходят в упорядоченное движение и сталкиваются, что приводит к их коалесценции. При прохож­дении эмульсии через электрическое поле, создаваемое пере­менным по величине и направлению током, так же, как и при постоянном токе, капли, имеющие заряд, стремятся к электродам. Однако вследствие изменения напряжения поля капли воды начинают двигаться синхронно основному полю и поэтому все время находятся в колебании. При этом форма капель непрерывно меняется. В связи с этим происхо­дит разрушение адсорбированных оболочек капель, что об­легчает их слияние при столкновениях. Установлено, что деэмульсация нефти в электрическом поле переменной частоты и силы тока в несколько раз эффективнее, чем при исполь­зовании постоянного тока.

На эффективность электродеэмульсации значительно вли­яют вязкость и плотность эмульсии, дисперсность, содержа­ние воды, электропроводность, а также прочность адсорбиро­ванных оболочек. Однако основным фактором является на­пряженность электрического поля. В настоящее время элект­родеэмульсаторы в основном работают на токах промышлен­ной частоты в 50 Гц, реже — на постоянном токе и совсем редко — на токах высокой частоты. Напряжение на электро­дах деэмульсаторов колеблется от 10 000 до 45 000 В.

СТАБИЛИЗАЦИЯ НЕФТИ

Предотвратить потери нефти можно путем полной герме­тизации всех путей движения нефти. Однако некоторое не­совершенство существующих систем сбора и транспорта не­фти, резервуаров, технологии налива и слива не позволяют доставить нефть на переработку без потерь легких фракций. Следовательно, необходимо отобрать газы и легкие фракции нефти в условиях промысла и направить их для дальнейшей переработки.

Основную борьбу с потерями нефти требуется начинать с момента выхода ее из скважины. Ликвидировать потери лег­ких фракций нефти можно в основном применением рацио­нальных систем сбора нефти и попутного нефтяного газа, а также сооружением установок по стабилизации нефти для ее последующего хранения и транспорта. Под стабилизацией нефти следует понимать извлечение легких углеводородов, которые при нормальных условиях являются газообразными, для дальнейшего их использования в нефтехимической про­мышленности. Степень стабилизации нефти, т. е. степень извлечения легких углеводородов, для каждого конкретного месторождения зависит от количества добываемой нефти, содержания в ней легких углеводородов, возможности реализации продуктов стабилизации, технологии сбора нефти и газа на промысле, увеличения затрат на перекачку нефти за счет повышения вязкости после стабилизации из-за глубоко­го извлечения легких углеводородов, влияния стабилизации на бензиновый фактор нефти.

Существуют два различных метода стабилизации нефти — сепарация и ректификация.

Сепарация — отделение от нефти легких углеводородов и сопутствующих газов однократным или многократным испа­рением путем снижения давления (часто с предварительным подогревом нефти).

Ректификация — отбор из нефти легких фракций при однократном или многократном нагреве и конденсации с чет­ким разделением углеводородов до заданной глубины стаби­лизации.

Процесс сепарации может начинаться сразу же при дви­жении нефти, когда из нее отбирается газ, выделившийся в результате снижения давления или повышения температу­ры. При резком снижении давления в сепараторе значи­тельно увеличивается количество тяжелых углеводородов, уносимых свободным газом. При быстром прохождении не­фти через сепаратор возрастает количество легких углево­дородов в нефти.

При наличии газобензинового завода (с учетом затрат на содержание и эксплуатацию установок многоступенчатой се­парации) экономически целесообразно применять двухступен­чатую систему сепарации.

Для стабилизации нефти на промыслах используют в ос­новном метод сепарации. Сосуд, в котором происходит отде­ление газа от нефти, называют сепаратором. В сепарационных установках происходит и частичное отделение воды от нефти. Применяемые сепараторы можно условно разделить на следующие основные типы:

1) по принципу действия — гравитационные, центробеж­ные (гидроциклонные), ультразвуковые, жалюзийные и др.;

2) по геометрической форме и положению в простран­стве — сферические, цилиндрические, вертикальные, гори­зонтальные и наклонные;

3) по рабочему давлению — высокого (более 2,5 МПа), среднего (0,6 — 2,5 МПа) и низкого (0 — 0,6 МПа) давления, вакуумные;

4) по назначению — замерные и рабочие;

5) по месту положения в системе сбора — первой, второй и концевой ступеней сепарации.

В сепараторах любого типа по технологическим признакам различают четыре секции:

I — основную сепарационную;

Рис. 4.5. Вертикальный сепаратор: / — корпус; 2 — поплавок; 3 — дренажная трубка; 4 — наклонные плоско­сти; 5 — патрубок для ввода газожидкостной смеси; 6 — регулятор давле­ния; 7 — перегородка для выравнивания скорости газа; 8 — жалюзийная насадка; 9 — регулятор уровня; 10 — патрубок для сброса нефти; 11 — раздаточный коллектор; 12 — люк; 13 — заглушка; секции: / — сепарацион-ная; II — осадительная; III — отбора нефти; IV — каплеуловительная

II — осадительную, предназначенную для выделения пузырьков газа, увлеченных нефтью из сепарационной секции;

III — секцию отбора нефти, служащую для сбора и отвода нефти из сепара­тора;

IV — каплеуловительную, находящуюся в верхней части аппарата и служащую для улавливания капельной нефти, уно­симой потоком газа.

Эффективность работы аппаратов характеризуется коли­чеством жидкости, уносимой газом, и количеством газа, ос­тавшегося в нефти после сепарации. Чем ниже эти показате­ли, тем более эффективна работа аппарата.

Рассмотрим конструктивные особенности промысловых се­параторов.

В вертикальном цилиндри-ческом гравитационном сепара­торе (рис. 4.5) газонефтяная смесь через патрубок поступа­ет в раздаточный коллектор и через щелевой выход попада­ет в основную сепарационную секцию /. В осадительной секции II из нефти при ее течении по наклонным плоско­стям происходит дальнейшее выделение окклюдиро-ванных пузырьков газа. Разгазированная нефть поступает в секцию ее сбора III, из которой через патрубок отводится из сепа­ратора. Газ, выделившийся из нефти на наклонных плоско­стях, попадает в каплеуловительную секцию IV, проходит через жалюзийную насадку и по трубопроводу выходит из сепаратора. Капли нефти, захваченные потоком газа и неус­певающие осесть под действием силы тяжести, в жалюзийных решетках прилипают к стенкам и стекают по дренаж­ной трубке в секцию сбора нефти.

Гидроциклонный двухъемкостный сепаратор (рис. 4.6) при­меняют на промыслах для работы на / ступени сепарации. Газонасыщенная нефть через тангенциальный вход поступает в гидроциклонную головку, где за счет центробежных сил нефть и газ разделяются на самостоятельные потоки. В вер­хнюю емкость нефть и газ поступают раздельно. Нефть по направляющей полке стекает на уголковый разбрызгиватель, в котором поток нефти разбивается на отдельные струи и происходит дальнейшее выделение газа. По сливной полке разгазированная нефть собирается в нижней емкости сепара­тора. При достижении определенного объема нефти в ниж­ней емкости поплавковый регулятор уровня через исполни­тельный механизм направляет дегазированную нефть в от­водной трубопровод. Газ, отделившийся от нефти в дегазато­ре, проходит в верхней емкости перфорированные перего­родки, где происходит выравнивание скорости газа и частич­ное выпадение жидкости. Окончательная очистка газа проис­ходит в жалюзийной насадке 7. Отделенная от газа жидкость по дренажной трубке 10 стекает в нижнюю емкость 9 [36].

Рис. 4.6. Гидроциклонный двухъемкостный сепаратор: 1 — тангенциальный ввод газонефтяной смеси; 2 — головка гидроциклона; 3 — отбойный козырек для газа; 4 — направляющий патрубок; 5 — верхняя емкость сепаратора; 6 — перфорированные сетки для улавливания капель­ной жидкости; 7 — жалюзийная насадка; 8 — отвод газа; 9 — нижняя емкость гидроциклона; 10 — дренажная трубка; 11 — уголковые разбрызги­ватели; 12 — направляющая полка; 13 — перегородка; 14 — исполнительные механизмы

Падение давления в сборных коллекторах в результате дви­жения по ним газонефтяной смеси может приводить к частич­ному выделению газа из нефти. В этом случае в сепарационную установку можно подавать нефть и газ разделенными потоками. Такой принцип использован на блочных сепарационных установках с предварительным отбором газа (рис. 4.7). Газожидкостная смесь от скважин поступает в устройство пред­варительного отбора газа, которое расположено на наклонном участке подводящего трубопровода. Устройство предваритель­ного отбора газа представляет собой отрезок подводящего трубопровода значительно большего диаметра, чем основная подводящая линия, установленный под углом 3 — 4° к горизон­ту, с вертикально приваренной газоотводной вилкой, которая соединена трубопроводом с каплеуловительной секцией. Пред­варительно отобранный газ проходит через каплеуловитель, где в жалюзийных насадках отделяется от капельной влаги. Нефть вместе с газом, не успевшим выделиться из нефти и не попавшим в газоотводную вилку, поступает в технологическую емкость, в которой на диффузоре и наклонных полках ско­рость потока снижается и происходит интенсивное разгазирование. Выделившийся в технологической емкости газ также проходит через каплеуловитель.

Разработано и применяется большое число аппаратов для разгазирования и частичного обезвоживания нефти перед подачей ее на установку подготовки товарной нефти.

Источник

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

Электрическое обезвоживание и обессоливание нефти особенно широко распространено в заводской практике, реже применяется на нефтепромыслах. Возможность при­менения электрического способа в сочетании с другими способами (термическим, химическим) можно отнести к одному из основных его достоинств. Правильно выбранные режимы электрической обработки практически позволяют успешно провести обезвоживание и обессоливание любых эмульсий [36, 39].

Рассмотрим механизм обезвоживания нефтяных эмульсий в электрическом поле.

В результате индукции капли воды вытягиваются вдоль цепи электрического поля с образованием в вершинах элек­трических зарядов. Под действием основного и индивидуаль­ного полей капли приходят в упорядоченное движение и сталкиваются, что приводит к их коалесценции. При прохож­дении эмульсии через электрическое поле, создаваемое пере­менным по величине и направлению током, так же, как и при постоянном токе, капли, имеющие заряд, стремятся к электродам. Однако вследствие изменения напряжения поля капли воды начинают двигаться синхронно основному полю и поэтому все время находятся в колебании. При этом форма капель непрерывно меняется. В связи с этим происхо­дит разрушение адсорбированных оболочек капель, что об­легчает их слияние при столкновениях. Установлено, что деэмульсация нефти в электрическом поле переменной частоты и силы тока в несколько раз эффективнее, чем при исполь­зовании постоянного тока.

На эффективность электродеэмульсации значительно вли­яют вязкость и плотность эмульсии, дисперсность, содержа­ние воды, электропроводность, а также прочность адсорбиро­ванных оболочек. Однако основным фактором является на­пряженность электрического поля. В настоящее время элект­родеэмульсаторы в основном работают на токах промышлен­ной частоты в 50 Гц, реже — на постоянном токе и совсем редко — на токах высокой частоты. Напряжение на электро­дах деэмульсаторов колеблется от 10 000 до 45 000 В.

Источник

Обезвоживание нефти. Обессоливание нефти.

Изготовление, сборка и тестирование сепараторов нефти, электродегидраторов, установок обезвоживания и обессоливания нефти
производится на заводах в Швейцарии, Германии, Франции, Турции, США, Японии и Кореи

Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию электродегидраторы (установки обезвоживания и обессоливания нефти) и системы сепарации нефти.

Общая информация об обезвоживании и обессоливании нефти

Нефтяная эмульсия

Нефтяная эмульсия – это однородная смесь двух или более несмешивающихся жидкостей, в которых иногда содержатся твердые частицы. В простейшей форме одна жидкость, например, вода, может быть тонко распылена на мелкие капли и рассеяна в другой несмешиваемой с ней жидкости, такой как нефть. Мелкие частицы воды называются дисперсной фазой, а нефть – дисперсионной средой.

Изредка нефть может быть дисперсной фазой в дисперсионной среде воды. Такую эмульсию называют обратной эмульсией, так как она относится к типу эмульсий, противоположному по свойствам к тем, что обычно находят на нефтяных месторождениях. Промысловые нефтяные эмульсии стабилизируются за счет твердых частиц, которые располагаются на границе раздела между каплями дисперсной фазы и дисперсионной среды. Роль твердых частиц могут играть глинистые минералы, кварц, сульфиды и пр.

Электростатическое поле. Коагуляция и Эмульгаторы.

Молекула воды состоит из центрального атома кислорода с отрицательной валентностью и двух атомов водорода с положительной валентностью. Обычно расположение молекул воды в жидкой фазе беспорядочное. Традиционное электростатическое поле представляет собой поле переменного тока. Электроды подвешиваются в нефтяной фазе электродегидратора при помощи изоляционных подвесок. Питание трансформаторов обеспечивается переключателями высокого напряжения 12/16/20/23/25 кВ.

Электростатическое поле, приводит молекулы воды в движение, за счет которого эти молекулы сталкиваются с другими молекулами воды, в результате чего они слипаются, и происходит увеличение размера частиц. С ростом размера водной молекулы она оседает в (соответствии с законом Стокса).

Если мелкие капли воды постоянно сливаются, образуя при этом более крупные капли, в конце концов произойдет разделение эмульсии. Однако, такое “саморазделение” редко происходит, и существует сила сопротивления, которую нужно преодолеть, чтобы началось слияние (коагуляция) капель.

Такое явление сопротивления является следствием присутствия третьей фазы, которую называют эмульгатором. Эмульгаторы – асфальтены, смолы, асфальтогеновые кислоты, соли нафтеновых кислот, органические примеси и др.

Добыча нефти. Содержание солей в сырой нефти. Деэмульгаторы.

При добыче нефти возникает пластовая вода которая, образует с нефтью эмульсию. Их формированию способствуют присутствующие в нефти природные эмульгаторы и диспергированные механические примеси (частицы глины, песка, известняка, металлов). Пластовая вода, минерализована хлоридами Na, Mg и Са, а также сульфатами и гидрокарбонатами и содержит механические примеси. Сырая нефть содержит в том числе органические легколетучие(CH4) и неорганические (CO₂, H₂S) газовые компоненты. Наличие в нефти указанных веществ и механических примесей оказывает вредное влияние на работу оборудования нефтеперерабатывающих заводов. При большом содержании воды повышается давление в оборудовании для перегонки нефти, существенно снижается их производительность, увеличивается энергоемкость. Отложение солей в трубах печей и теплообменников уменьшает коэффициент теплопередачи.

Обезвоживание нефти проводят путем разрушения (расслоения) водно-нефтяной эмульсии с применением деэмульгаторов, которые, адсорбируясь на границе раздела фаз, способствуют разрушению капель диспергированной в нефти воды.

Типы деэмульгаторов: неэлектролитные и коллоидные.

Однако даже при глубоком обезвоживании нефти до содержания пластовой воды 0,1-0,3% из-за ее высокой минерализации остаточное содержание хлоридов довольно велико: 100-300 мг/л (в пересчете на NaCl). Поэтому одного только обезвоживания для подготовки к переработке нефти большинства месторождений недостаточно. Оставшиеся в нефти соли и воду удаляют с помощью процесса обессоливания. Последнее заключается в смешении нефти со свежей пресной водой, разрушении образовавшейся эмульсии и последующее отделении от нефти промывной воды с перешедшими в нее солями и механическими примесями.

Снижение концентрации солей сырой нефти

Присутствие в сырой нефти солей представляет собой особую проблему. Результатом является усугубление коррозии и большее количество поломок оборудования, а также затруднение некоторых химических и физических реакций. Так как соль, присутствующая в нефти, содержится в водной фазе, удаление соли и воды одновременно при помощи электростатического обезвоживания нефти представляет собой простое решение. Однако, так как мы не можем удалить всю воду, некоторое количество соли останется. Там, где зафиксирована высокая концентрация соли в водной фазе эмульсии, необходимо разбавить ее свежей водой с тем, чтобы снизить концентрацию соли, прежде чем удалять воду. Там, где требуется консервация разбавляющей воды, может применяться двухступенчатый процесс обессоливания.

Химикаты для обработки сырой нефти

Химикаты требуются для надлежащей обработки нефти, чтобы уменьшить или устранить технологические осложнения. Правильно подобранный продукт, введенный вверх по потоку на достаточном расстоянии от сепаратора или промывочного резервуара, позволяет произвести должное смешивание химиката и нефтяной эмульсии; перед сепаратором, заглушкой, групповым коллектором и т.д.

Технологические процессы для обезвоживания и обессоливания нефти

Для обезвоживания и обессоливания нефти используют следующие технологические процессы:

1. Подогрев нефтяной эмульсии;

2. Химическая обработка;

3. Применение электрического поля

4. Гравитационный отстой нефти;

Подогрев нефтяной эмульсии. Температура обессоливания

Существуют 2 основные функции подогрева эмульсии:

1. Снижение вязкости. С понижением вязкости нефти (которая является мерой силы сопротивления потоку), под действием силы тяжести частица воды может гораздо легче двигаться через нефтяную среду.

2. Чем выше температура, тем с большей скоростью происходит движение, и, в свою очередь, большее число водных частиц сталкиваются между собой, сливаясь в более крупные частицы.

Химическое разрушение нефтяной эмульсии

Химическое разрушение нефтяной эмульсии требует установления трех физических условий:

1) Дестабилизированная межфазная пленка, позволяющая частицам воды сливаться при контакте;

2) Значительное количество столкновений диспергированных водных частиц за некий временной отрезок

3) Спокойный период оседания, позволяющий крупным частицам воды, сформированным за время коагуляции, образовать осадок.

Первый (1) фактор создается за счет добавления подходящего химического деэмульгатора в данную эмульсию.

Второй (2) фактор создается за счет вращательного движения или помешивания системы для увеличения вероятности столкновения между собой дестабилизированных частиц воды.

Третий (3) фактор создается за счет того, что обработанной и перемешанной эмульсии дается время на выпадение осадка, пока не завершится разделение фаз.

Кроме выбора подходящего химического деэмульгатора, важной переменной в процессе сепарации нефтяной эмульсии является температура. Как перемешивание, так и стадия оседания в значительной степени повышают свою эффективность при повышенных температурах. При более высоких температурах снижается вязкость. Это приводит к усилению беспорядочного движения при данном расходе. Сниженная вязкость также позволяет частицам воды быстрее образовать осадок во время стадии оседания. Более того, разница в плотности водной и нефтяной фаз почти всегда увеличивается с возрастанием температуры.

Нагрев способствует лучшему распределению деэмульгатора по поверхности раздела, а также лучшему замещению эмульгатора.

Таким образом, нагрев является отличным помощником в разрушении эмульсий. Однако, во многих системах сепарации высокие температуры приводят к испарению нефти с потерей объема и относительной плотности. Значит, часто для промышленных предприятий дешевле проводить сепарацию при более низких температурах, используя большее количество деэмульгатора и отстойники с более высокой производительностью.

Электродегидраторы. Обессоливатели для нефти.

Сотрудники компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) разрабатывают, поставляют и устанавливают электродегидраторы. Мы предлагаем различные установки для отделения воды от нефти (дегидраторы) и обессоливатели.

Конфигурации электродегидраторов для отделения воды и солей от нефти

Горизонтальный электростатический нефтяной дегидратор и сепаратор, это сложное и эффективное оборудование для обезвоживания и обессоливания нефти. Оптимизированная конструкция дегидратора с улучшенными возможностями гарантирует улучшенные характеристики дегидрации нефти.

Электромеханический дегидратор- горизонтальный резервуар, сочетающий в себе электростатические решетки, коалесцирующие устройства и входную секцию нагрева. В данном типе установки для обезвоживания и обессоливания нефти применяются механические коалесцирующие устройства для сред жидкость/жидкость. Этот тип установки эффективен при работе с проблемными эмульсиями.

Финальной частью системы обработки является осадительная/ коалесцирующая секция. Ее следует разрабатывать для постоянного потока, с минимизацией любых помех. Это достигается за счет исключения газовыделения, минимизации падений температуры и поддерживания постоянной скорости. Контроль осуществляется при помощи правильно сконструированного разделителя потока, который обеспечивает его равномерность за счет особого отвода и сброса жидкости из всего сепаратора.

Принцип действия электродегидратора

При попадании нефтяной эмульсии в электрическое поле, частицы воды, заряженные отрицательно, перемещаются внутри капли, придавая ей грушевидную форму, острый конец которой обращен к положительно заряженному электроду. Под воздействием сил притяжения отдельные капли, стремящиеся к положительному электроду, сталкиваются друг с другом, и происходит пробой оболочки капель. В результате мелкие капли воды сливаются и укрупняются, что способствует их осаждению в электродегидраторе.

Преимущества использования электродегидраторов:

Снижение содержания солей в нефти при помощи электродегидратора дает значительную экономию: примерно вдвое увеличивается ресурс установок, сокращается расход топлива, уменьшается коррозия аппаратуры, снижаются расходы катализаторов, улучшается качество газотурбинных и котельных топлив, коксов и битумов.

Сепараторы нефтяных эмульсий. Побочные продукты сырой нефти

Сепараторы нефтяных эмульсий применяются для нескольких целей. Это может быть как тестирование скважин, так и снижение содержания твердого отстоя и воды нефтепромысловых эмульсий до начала транспортировки по трубопроводу и обессоливания на НПЗ. Присутствие твердых примесей и воды нежелательно для трубопровода из-за своих эрозионных и коррозионных свойств, а для нефтеперерабатывающих компаний оно создает проблемы в хранении, измерениях и дальнейшей переработке, когда высокое содержание примесей и воды усугубляют загрязнение и наличие нежелательных побочных продуктов.

Другим нежелательным побочным продуктом в сырой нефти является соль. Соль в основном содержится в водной эмульсии в сырой нефти, так что снижение содержания твердого отстоя и воды обычно снижает концентрацию соли в сырье. Присутствие соли также нежелательно, так как она является сильнейшим коррозионным агентом, особенно при повышенных температурах и давлении, применяемых в нефтепереработке.

Вода, присутствующая при большинстве операций нефтепроизводства, в тех случаях, когда она не была искусственно привнесена при проведении операций заводнения или нагнетания пара в пласт, представляет собой древнюю морскую воду, которая была захвачена вместе с нефтью в процессе ее эволюции из органической субстанции в нефтепродукт. В ней содержится гораздо больше веществ, чем простая соль в чистом виде (NaCl). Зачастую в ней также присутствуют основные минералы, такие как бор, ванадий, ртуть и многие другие. Эти минералы играют роль эмульгаторов, создавая эмульсию, особо трудно подвергающуюся переработке.

Концентрация осадочных отложений в нефтяных эмульсиях измеряется по содержанию вводно-грязевого отстоя. Осадочная фаза включает песок, глинистый осадок, суглинок (ил), частицы глины, скальная порода и осадок. Данные вещества усугубляют проблему эрозии в насосах, клапанах, трубах и другом оборудовании. Оседая на внутренних поверхностях технологического оборудования и трубопроводов, при отсутствии периодической и систематической очистки приводят к сбоям оборудования, дорогостоящим простоям и ремонтам.

Описание процесса и внутренних компонентов установки

Усовершенствованные электростатические дегидраторы и обессоливатели. Электродегидраторы и обессоливатели получили широкое распространение по всему миру, представляют собой сложное и эффективное оборудование для удаления воды и солей из нефти. Вода коалесцирует в увеличенные капли и отделяется от нефти, оставляя в ней только следы. Количество солей, остающихся в нефти, также стремится к минимальным значениям.

Эффективное распределение входящего потока. Входящая в электростатический дегидратор жидкость заполняет резервуар по всей длине, благодаря использованию специально разработанного впускного распределительного устройства, которое позволяет избежать неравномерного распределения потока. В «неподвижном» исполнении распределительное устройство имеет конструкцию с «открытым днищем», что позволяет осадку стекать под действием силы тяжести и устраняет возможность засорения распределителей. В «подвижном» («флотирующем») исполнении применяются специальные распределители под давлением и перегородки для равномерного распределения входящего потока по всей длине аппарата. Нефть выводится из верхней части аппарата сборным коллектором нефти, размещенным по всей длине емкости, в то время как вода выводится со дна сосуда коллектором сбора воды или через выходные отверстия, в зависимости от движения, количества воды и длины аппарата.

Полярность молекул воды. В электродегидраторах используются специальные вертикальные электростатические решетки, которые увеличивают эффективность процесса и требуют меньше электроэнергии, чем стандартные горизонтальные. При прохождении обводненной нефти вверх через вертикальные электростатические решетки создается специфическое электростатическое поле, воздействующее на молекулы воды. Молекула воды полярная. Обычно расположение молекул воды в жидкой фазе является беспорядочным. Однако, если жидкую фазу подвергнуть воздействию электрического поля высокого напряжения, молекулы воды становятся ориентированными – отрицательный атом кислорода будет направлен к положительному потенциалу.

Поле AC-Direct. Данную технологию иногда называют полем переменного/постоянного тока. С помощью выпрямителей в трансформаторе переменный ток меняется на постоянный. Электростатическая решетка под действием постоянного тока приобретает полярность (положительную или отрицательную), что заставляет полярные молекулы воды притягиваться к ближайшему электроду. При их соприкосновении движение электронов меняет заряд капель и отталкивает их по направлению к противоположному электроду. Вынужденное движение большого числа молекул воды и их взаимное притяжение существенно интенсифицирует процесс коалесценции молекул, что позволяет увеличивать производительность аппарата и уменьшать его размеры. При высоком содержании воды в нефти поля переменного/постоянного тока имеют тенденцию к «короткому замыканию», ввиду создания движущимися молекулами воды «моста» между положительным и отрицательным вводом. Влияние данного эффекта на процесс можно снизить путем добавления триодного тиристора. При работе с тяжелой нефтью применение поля переменного/постоянного тока может быть ограничено, поскольку движение молекулы воды в тяжелой нефти не столь интенсивное, ввиду высокого поверхностного натяжения и высокой стабильности нефтяной эмульсии. Частично влияние этого эффекта можно снизить применением деэмульгаторов и ПАВ. Поля переменного/постоянного тока зависят от градиента между положительным и отрицательным электродом.

Удаление шлама. В процессе работы дегидратора, особенно при работе с тяжелой нефтью, на границе раздела нефть-вода образуются шламы и осадки следующей природы:

Генерация многопотенциального высоковольтного электростатического поля. Энергия для электростатических решеток вырабатывается повышающим трансформатором. Градиент (напряжения) относится к силе, действующей на молекулы воды. При слишком маленькой силе вода не коалесцирует, при слишком большой силе молекулы будут разрушаться и выходить вместе с нефтью. Ввиду того, что свойства поверхности раздела, определяемые в лабораторных и реальных условиях, точно определить характеристики процесса коалесценции нельзя. Для решения данной задачи на высоковольтной стороне создаются поля с несколькими из следующих потенциалов 12, 16 (или 16,5), 20, 23 и 25 кВ. Выбор потенциала осуществляется оператором.

Саморегулируемый трансформатор. Трансформаторы АМR не требуют дорогостоящих систем управления и являются саморегулируемыми (изменяется только сила тока). Изменение силы тока происходит автоматически, без необходимости дооснащения дорогостоящими триодными тиристорами системы управления. В результате, вместо обширных локальных систем, требуется только подать напряжение и проконтролировать силу тока.

Повышение безопасности процесса. Дополнительная защита в процессе работы обеспечивается внутренним предохранительным шаровым поплавковым затвором из нержавеющей стали, в качестве «последнего средства» (в том случае, если все другие предохранительные устройства не сработают) защиты, который, в случае необходимости, создаст режим короткого замыкания (и тем самым обесточит электростатические решетки) до того, как газ попадает на решетки. Для дополнительной защиты при проведении технического обслуживания установка снабжена местным автоматом защиты с ручным управлением во взрывозащищенном исполнении.

АМR АС-Tri. Сбалансированная трехфазная нагрузка (ОПЦИЯ). Отраслевые стандарты для конструкции трансформатора требуют однофазного тока большой силы, что подразумевает использование подключения к одной из фаз трехфазного питания клиента. В некоторых случаях, в зависимости от генерируемой мощности, однофазная нагрузка может вызвать значительный дисбаланс в общей электрической нагрузке. Равномерное распределение нагрузки по трем фазам исключает дисбаланс. В случае, если требуется сбалансированная нагрузка, согласно отраслевым стандартам предполагается использование трех трансформаторов (по одному на каждую фазу), что существенно увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты, а также усложняет сам процесс эксплуатации установки. В качестве опции предлагается АМR АС-Tri трансформатор, который позволяет использовать один трансформатор со сбалансированной нагрузкой по трем фазам.

Характеристики конструкции вводных изоляторов

Расчет основных параметров электродегидратора

Источник