Alyvos gėlinimo technologija: aprašymas ir principai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Naftos perdirbimo įmonės kaip žaliavas gauna produktus iš gręžinių telkinių. Iš esmės tai yra naftos ir dujų ištekliai, kurie išgaunami emulsijos pavidalu su priemaišomis ir mineralinėmis druskomis. Be išankstinio apdorojimo tokie mišiniai gali pakenkti proceso įrangai net ankstyvose žaliavos apdorojimo stadijose, todėl naudojami aliejaus dehidratacijos ir gėlinimo metodai, kuriuos pagal poveikį galima palyginti su filtravimu.

Bendrieji vandens šalinimo ir druskos šalinimo technologijų principai

Alyvos ir susijusių priemaišų mišinys, kaip taisyklė, susidaro iš kelių tipų skysčių, kuriuose gali būti kietųjų dalelių. Paprasčiausiose emulsijose vandens komponentas sumaišomas su žalia nafta plonais lašeliais išilgai molekulinės struktūros. Pažymėtina, kad naftos dehidratacijos ir nudruskinimo procesai gali būti siejami ne tik su natūralia tarša ir taikinio praskiedimu.produktas šulinyje ir gamybos metu. Šulinių eksploatavimo oru technologija numato tyčinį išteklių praskiedimą, siekiant ištraukti jį į paviršių esant gręžinio slėgiui. Oro arba angliavandenilių dujos gali veikti kaip aktyvios keliamosios priemonės, todėl tolesnis naftos perdirbimas yra privaloma technologinė priemonė ruošiant išteklius. Kitas dalykas yra tai, kad mažas deguonies kiekis oro transportu palengvina žaliavų atskyrimo procesą.

Dažniausiai naudojamos naftos perdirbimo technologijos apima druskos ir vandens atskyrimą molekuliniu lygmeniu. Visų pirma, paprasčiausios alyvos gėlinimo technologijos apima elektrostatinio lauko poveikį, kurį sukuria elektrodai su transformatoriaus maitinimo š altiniu, esant 12–25 kV įtampai. Dėl elektrostatinio lauko vandens molekulės juda, susiduria ir sulimpa. Kai skysčio tūris kaupiasi, jį galima nusėsti vėliau atskiriant nuo alyvos fazės. Tai vienas iš bendrųjų dehidratacijos ir gėlinimo metodų veikimo principų, tačiau taip pat plačiai naudojamos technologijos, kuriose pridedami įvairūs aktyvūs komponentai, kurie pagreitina ir optimizuoja atskyrimo procesus.

Žalia nafta ir jos savybės

Neapdorotoje aliejuje taip pat yra natūralių emulsiklių su dispersinėmis priemaišomis ir mineralizuotais chloridais. Kai kuriais atvejais, priklausomai nuo gręžinio kūrimo technologijos, gali būti išsaugoti ir dujų komponentai – lakūs irneorganinės. Visi šie komponentai yra aktyvūs ir gali būti laikomi privalomais saugoti arba nepageidaujamais – jų statusas nustatomas pagal galutiniam produktui keliamus reikalavimus, o perdirbimo etapuose nustatomas priimtinų aliejaus dehidratavimo ir nudruskinimo metodų sąrašas, o tai taip pat turės įtakos įrangos pasirinkimas naftos perdirbimo gamykloms. Tai reiškia, kad net kai kurie naudingi komponentai gali pakenkti technologiniams vienetams, todėl tam tikrais apdorojimo etapais jie taip pat neįtraukiami, o tada vėl įvedami.

Dehidratacijos procesas laikomas vienu iš pagrindinių. Jis įgyvendinamas sunaikinant vandens-alyvos terpę, pridedant demulsifikatorių, kurie adsorbcijos metu ties fazių atskyrimo riba atskiria alyvoje esančius skysčio lašelius. Kaip aktyvus komponentas turėtų būti naudojama kompozicija, kuri pati savaime bus lengvai atskirta nuo tikslinio produkto. Pavyzdžiui, aliejaus dehidratacijai ir druskų šalinimui naudojami demulsikliai neturi įtakos valomos žaliavos savybėms ir nereaguoja su vandeniu. Tai sintetiniai junginiai, kurie taip pat yra inertiški įrangai ir nekenksmingi aplinkai. Aliejuje tirpios grupės demulsikliai lengvai sumaišomi su aliejaus turinčiomis emulsijomis ir tuo pačiu prastai išplaunami vandeniu. Taip pat yra organinių neelektrolitinių demulsiklių, kurių savybės apima tirpinimo funkciją, palyginti su aliejaus emulsikliais. Dėl cheminio poveikio mažėja ir žaliavos klampumas.

Naftos gėlinimo poreikio pagrindimas

Druskos koncentracijos žalioje naftoje mažinimo nauda yra daug daugiau nei žala, kurią įrangai sukelia korozijos procesai. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad naftos produktai, turintys tam tikrus griežtais reglamentais nustatytas fizikinių ir cheminių savybių rinkinius, naudojami gamybos procesuose ir tiekiant transporto infrastruktūrą. Todėl aliejaus gėlinimas iš principo yra visiškai racionali procedūra – kitas dalykas, kad šiai užduočiai atlikti gali būti naudojamos skirtingos technologijos, jau nekalbant apie koncentracijos mažinimo laipsnio skirtumus. Pavyzdžiui, vietovėse, kuriose planuojama išsaugoti vandenį, gali būti taikomas dviejų etapų gėlinimo procesas.

Kaip skiriasi druskos tvarkymo metodai? Tai priklauso nuo pagrindinės technikos. Taigi, naudojant elektrinius metodus, dabartiniai parametrai bus svarbūs, o atliekant cheminį aliejaus dehidratavimo ir nudruskinimo apdorojimą, naudojamos įvairios veikliosios medžiagos, kurios iš pradžių skirtingai veikia tam tikrų elementų kiekį. Dažniausiai tai yra tos pačios cheminės medžiagos iš bendros demulsifikatorių grupės, kurios tam tikromis sąlygomis įvedamos į emulsiją. Pavyzdžiui, norint užtikrinti tankų medžiagos sumaišymą su riebiomis žaliavomis, ji turi būti nukreipta prieš srovę standartiniu atstumu nuo nuplovimo bako arba atskyrimo zonos.

Žalios naftos šildymas

Viena iš parengiamųjų priemonių, kurios tikslas – sukurti pakankamą temperatūros režimą efektyviam gėlinimo procesui įgyvendinti. Kam tai? Šildymas turi dvi pagrindines užduotis:

• Aukštos temperatūros sąlygomis vandens dalelės juda didesniu greičiu, todėl molekulių susijungimo į vieną struktūrą procesas tampa aktyvesnis. Atitinkamai suaktyvėja alyvos gėlinimo procesas, iš kurio pašalinami dideli vandens junginiai.
• Klampumo mažinimas taip pat yra temperatūros reguliavimo pasekmė. Pats klampumas rodo skysčio gebėjimą atsispirti tekėjimui. Jei šis indikatorius mažėja, pašaliniai komponentai yra lengviau pašalinami, nes juos atsveria mažesnė kliūties jėga.

Bet koks temperatūros režimas bus optimalus aliejaus emulsijai, atsižvelgiant į teigiamą poveikį tolesniems atskyrimo procesams? Konkretus rodiklis nustatomas atsižvelgiant į tam tikros imties ypatybes. Pavyzdžiui, lengvoms, mažo klampumo emulsijoms naudojama vidutinė vidutinė temperatūra, kad aliejaus fazė neužvirtų, o sunkiųjų angliavandenilių mišiniams tikslinga padidinti šiluminio efekto juostą. Daugeliu atvejų optimaliu gėlinimo režimu laikoma šildymo temperatūra nuo 100 iki 120 °C. Režimas iki 140 °C laikomas padidintu.

Cheminis aliejaus apdorojimas

Emulsijos struktūros apdorojimas arba sunaikinimas tokiu būdu taip pat reikalauja specialaus mokymo. Visų pirma, cheminiai aliejaus dehidratavimo ir druskos šalinimo metodai atliekami tokiomis fizinėmis sąlygomis:

• UžSiekiant užtikrinti alyvos komponento ir veikliosios medžiagos kontaktą, paviršių plėvelė turi būti sunaikinta iš anksto. Taip į emulsiją bus galima pridėti demulsiklio, reikalingo tolesniam procesui.
• Tam tikrą laiką turi būti užtikrintas pakankamas išsklaidytų vandens dalelių susidūrimų skaičius. Kitaip tariant, maišant arba sukant emulsijos turinį dirbtinai padidinamas destabilizuotų vandens dalelių aktyvumas.
• Išlaikytas nusistovėjimo laikas, per kurį didelės vandens dalelės sudarys nuosėdas koaguliacijos fone.

Nuo šio momento galite pradėti ruošti emulsiją aliejaus gėlinimo procesui kaitinant. Visos teigiamos alyvos fazės temperatūros didinimo savybės veikia naudojant cheminio atskyrimo metodą, tačiau svarbu atsižvelgti į apribojimus, nes per didelis temperatūros padidėjimas gali sukelti neigiamų pasekmių. Kai kuriuose atskyrimo įrenginiuose, kai temperatūra yra neteisingai įvertinta, aliejus išgaruoja, kai sumažėja medžiagos tankis ir sumažėja tūris. Siekdamos išvengti tokio poveikio, daugelis įmonių naudoja žemesnę šildymo temperatūrą kaip apsauginį tinklą. Šilumos energijos trūkumui kompensuoti naudojamas didesnis demulsiklio tūris ir didesnės galios įranga.

Elektriniai dehidratatoriai aliejaus gėlinimui

Paprasčiausiose druskos ir vandens atskyrimo nuo naftos produkto elektromechaninių procesų įgyvendinimo schemose naudojami elektriniai dehidratatoriai. Tai daugiafunkcinisįranga, kuri atlieka keletą etapų užduočių, įskaitant šildymą, elektrinį poveikį, atskyrimą ir karterį. Horizontalūs elektriniai dehidratatoriai, skirti dehidratuoti ir nusūdyti alyvą, yra pagrįsti baku, kuriame vyksta vieno arba dviejų etapų atskyrimo procesai. Modeliuose su šildymo funkcija (termosparatoriais) konstrukcijos centre taip pat yra talpykla, tačiau ją papildo įvado šildymo sekcija.

Elektromechaniniai dehidratatoriai sukurti su koalesciniais įrenginiais, elektrostatiniais tinkleliais ir ta pačia šildymo įranga. Išskirtinis šios modifikacijos bruožas yra sujungimo įtaisų, skirtų dirbti su fazėmis skysčio / skysčio formatu, įgyvendinimas. Šio tipo elektrinis alyvos gėlinimo dehidratatorius naudojamas probleminėms emulsijoms prižiūrėti.

Pagal bendrąją elektromechaninių dehidratatorių naudojimo technologiją paskutinis etapas yra nusodinimo procedūra. Jos rėmuose aptarnaujamas atskirtas alyvos srautas, kurio judėjimo metu užtikrinamas dujų išsiskyrimas ir normalizuojami temperatūros rodikliai.

Elektrinio dehidratatoriaus veikimo principas

Kai žalios naftos komponentas patenka į elektrinį lauką, vandens molekulės su neigiamu krūviu pradeda judėti, įgaudamos kriaušės formos lašelį, nukreiptą į teigiamą elektrodą. Pakeliui į pastarąjį lašai susiduria ir sudaro didelę frakciją, paruoštą tolesniam nusodinimui ir atskyrimui. Sunkumas slypi tame, kad vienas emulsijos apdorojimo ciklasvandens ir druskos atskirti nepakaks. Nors druskos natūraliai ištirpsta vandens aplinkoje, jų negalima visiškai pašalinti esant didelei koncentracijai. Siekiant efektyvesnio valymo, į mišinį galima papildomai įpilti gėlo vandens, kuris per kelis elektrinio veikimo ciklus išplaus druskos dalį. Be elektrinio apdorojimo, alyvos gėlinimo įrenginys su dehidratatoriumi atlieka sedimentaciją (nusėdimo funkciją). Tam naudojama pasirenkama įranga, kuri gali turėti skirtingas formas, matmenis ir pagalbinius proceso valdymo įrankius.

Nors elektriniai dehidratatoriai yra technologiškai sudėtinga ir brangi įranga, juos vis dažniau naudoja ne tik didelės, bet ir mažos naftos perdirbimo gamyklos. Šis poreikis paaiškinamas šiais vienetų pranašumais:

• Taupymas. Kaip rodo praktika, tiek eksploatacinių medžiagų sąnaudų, tiek energijos sąnaudų požiūriu, elektriniai dehidratatoriai yra pelningiausias alyvos atskyrimo sprendimas savo klasėje.
• Ergonomika. Tai gana nauja įranga, todėl jos dizainas buvo kuriamas jau pirmosiomis kartomis, akcentuojant modernias valdymo formas su automatika ir elektroniniais dispečeriniais valdymo pultais.
• Apdorojimo kokybė. Gerai apgalvota projektavimo sistema, kartu su daugybe cheminių katalizatorių, užtikrina praktiškai laboratorinės kokybės alyvos apdorojimą įvairiems technologiniams procesams svarbiose pramonės šakose.
• Aukštas technologijos patikimumas. ATKompozicijoje numatyti apsauginiai įtaisai su automatika, kurie pagal įterptus algoritmus valdo technologines operacijas su nedidele klaidų rizika. Tuo pačiu metu personalo funkcijos sumažinamos iki minimumo, o aukštųjų technologijų versijose jos pakeičiamos išmaniosiomis valdymo sistemomis.

Sudėtingas aliejaus emulsijos atskyrimas

Jei elektriniai dehidratatoriai naudojami specialiai švarios alyvos atskyrimui nuo vandens ir druskų, tai pramoniniai separatoriai komplekse įgyvendina emulsijos atskyrimo į komponentus funkciją. Pavyzdžiui, tiriant šulinį, iš ištraukto mėginio reikia gauti bendrą kieto sluoksnio apatinėje angoje analizę. Šiose veiklose alyvos gėlinimas gali būti laikomas netiesiogine užduotimi kartu su geležies ar magnio koncentracijos nustatymu, tačiau tai nesumažina separatoriaus naudingumo. Faktas yra tas, kad praktiškai pačios naftos perdirbimo įmonės yra suinteresuotos ne tiek tiksliu druskos pašalinimu iš tikslinio produkto, kiek visapusišku jos paruošimu tolesniam naudojimui. Šia prasme kietų priemaišų pašalinimas kartu su dehidratacija ir druskos pašalinimu yra sveikintinas.

Aukštos našumo separatoriai taip pat veikia tiekiant purvą ir dujų dumblą. Tokie įrenginiai naudojami vandens gėlinimui naftos apdorojimo įrenginiuose, skirtuose vartotojų įmonėms, kurių galutinis gamybos ciklas. Tai reiškia, kad išeiga turėtų būti komercinė gryna alyva, kurios charakteristikos leidžia ją naudoti kaip kurą ar kitas medžiagas. Pavyzdžiui, separatorius paruošia alyvąemulsija, kurios charakteristikos leidžia gaminti bitumą, tepalus, sintetinį kaučiuką ir kt. Tokia aukšta alyvos kokybė gaunama praeinant kelis apdorojimo etapus, įskaitant skruberius, koalescerius, plovimo rezervuarus, terminius separatorius ir kitus funkcinius mazgus skirtinguose įrenginiuose. konfigūracijos.

Gilaus gėlinimo technologija

Nepakankamas aliejaus emulsijos gėlinimas taip pat turi įtakos proceso įrangos būklei ir galutinio produkto kokybei. Todėl reikliems gamintojams perdirbimo įmonės gamina produktus, kurie buvo giliai atskirti. Šiuo atveju alyvos gėlinimo įranga sumažina druskų kiekį iki 3-5 mg/l. Kaip pasiekiamas toks rezultatas? Galima naudoti įvairias technologijas, tačiau optimalus laikomas kombinuotas elektrotermocheminis metodas.

Sudėtingu valymu galima pasiekti aukštą giluminio atskyrimo greitį, susiejant įvairius metodus, kaip pašalinti druskas iš vandens aplinkos. Tokiu atveju intensyvus nusėdimas plovimo skystyje turi būti užtikrinamas stipria elektros srove. Kalbant apie cheminį metodą, jis taip pat yra prijungtas prie aktyvių demulsifikatorių.

Kitas būdas užtikrinti gilų gėlinimą yra hidromechaninis. Šiuo atveju cheminis ir elektrinis poveikis netaikomas. Akcentuojama gravitacinė funkcija, kuri prisideda prie natūralaus vandens aplinkos išsisluoksniavimo nuo aliejaus. Gėlinimo įrenginys šioje schemoje yra cilindrinis 100 - 150 m3 talpos nusodinimo bakas. Jame numatytos frakcijų atskyrimo zonos, kuriose skysčiai teka esant slėgiui iki 1,5 MPa. Taip pat palaikomas temperatūros režimas nuo 120 iki 140 °C, o tai prisideda prie terpės atskyrimo procesų.

AC-tiesioginio lauko poveikio technologija

Šis metodas dar vadinamas DC/AC lauku. Tai yra, jis visiškai pagrįstas transformatoriaus lygintuvo elektriniu veiksmu. Nuolatinės srovės sąlygomis elektrostatinė gardelė įgauna poliškumą (neigiamą arba teigiamą), o tai prisideda prie vandens molekulių judėjimo elektrodo kryptimi. Dėl abipusio molekulių traukos viena prie kitos susidaro vandens sluoksnis, kuris atvaizduojamas pagal patogiausią schemą.

Elektros instaliacijos naudojimas naftos dehidratacijai ir druskų šalinimui yra sudėtingas dėl to, kad vandens aplinkos susiliejimo procesas yra susijęs su trumpojo jungimo rizika. Taip yra dėl to, kad neigiamas ir teigiamas elektrodai gali liestis vienas su kitu dėl vandens dalelių judėjimo metu susidarančių tiltelių. Šį neigiamą veiksnį pašalina triodinis tiristorius, tačiau tik iš dalies sumažinant trumpojo jungimo tikimybę. Apdorojant sunkiąsias naftos frakcijas AC-Direct technologija neleidžiama arba ribojama dėl kitų priežasčių. Tokiose terpėse net ir veikiant terminei vandens molekulių veikla nėra tokia aktyvi, todėl iš esmės sumažėja proceso intensyvumas ir bendra kokybė.atskyrimas.

Vienaip ar kitaip, pats elektrinio veikimo būdas turi pranašumą prieš kitus metodus, nes yra pats praktiškiausias, lengviausias naudoti ir nereikalaujantis techninio organizavimo. Sunkumų kelia tik procesų saugos užtikrinimo reikalavimai, kurie išreiškiami būtinybe naudoti apsauginius blokus, trumpojo jungimo prevencijos įrenginius, įtampos stabilizatorius ir kt.

Papildomos gėlintuvų funkcijos

Kadangi naftos perdirbimo įmonės ir perdirbimo įmonės paprastai derina naftos perdirbimą su įvairiais kitais proceso etapais, atskyrimo įranga taip pat aprūpinta įvairiomis papildomomis funkcijomis, įskaitant:

• Valdymo ir matavimo funkcijos. Naudojami ir privalomi, ir antriniai pasirenkami matavimo prietaisai. Pavyzdžiui, slėgio matuokliai, hidrostatiniai prietaisai, multimetrai, dozimetrai ir kt. Cheminės alyvos gėlinimo gamyklose demulsifikatorių tipui ir kiekiui nustatyti taip pat naudojami specialūs prietaisai.
• Plovimo ir valymo operacijos. Funkcija taikoma savitarnos sistemoms – išsiurbus apdorotą alyvą, suaktyvinamas bako ir kanalų, užtikrinančių emulsijos transportavimą, plovimas.
• Energijos valdymo įrankiai. Elektros instaliacijose, kaip jau minėta, srovės parametrų pasikeitimas turi įtakos alyvos gėlinimo procesų kokybei, todėl maitinimo š altinio korekcija gali būti laikoma kaipreguliavimo funkcija. Tam naudojami specialūs valdymo pultai, prijungti prie ampermetrų, voltmetrų ir srovės keitiklio.

Užbaigti gėlinimo gamyklą

Didžiosiose naftos perdirbimo gamyklose, kuriose valymo ir atskyrimo procesai vykdomi srove judant žaliavoms, naudojami specialūs agregatai flotacijos ir išcentriniais veikimo principais. UPON in-line alyvos gėlinimo įrenginio našumas leidžia apdoroti iki 500 m3/h žaliavos, užtikrinant iki 3 g/m3 druskingumo lygį. Tačiau norint išlaikyti aukštą atskyrimo greitį, būtinas tinkamas slėgis alyvos tiekimo grandinėje. Tam naudojami atskiri arba įmontuoti kompresorių blokai. Taigi vidutinis slėgis apdorojimo linijos įėjimo angoje yra 1,1–1,5 MPa.

Įgyvendinant supaprastintą schemą su vieno etapo maišymu, emulsija iš anksto praskiedžiama vandeniu, po to mišinys siunčiamas į maišymo vožtuvą ir patenka į atskyrimo įrenginį. Įsiurbimo vamzdynu in-line alyvos gėlinimo įrenginys paskirsto paruoštą tirpalą per visą atskyrimo indo ilgį, todėl galima efektyviai atskirti frakcijas. Mechaninio atskyrimo metu taip pat gali atsirasti elektrostatinis poveikis. Paskutiniame etape jau išgrynintas aliejus išleidžiamas į bendrą cirkuliacijos kanalą, nukreipiant į kitą technologinį perdirbimo ar laikino saugojimo etapą. Reikėtų pažymėti, kad gėlinimo linijoje kokybė yra gana žema, nes ši funkcija neįtraukiamakarteris, tačiau kai kuriose srityse aukšto našumo reikalavimai ruošiant naftos produktą pirmiausia yra perdirbimo greitis.

Pagalbinės dumblo apdorojimo sistemos

Daugelyje dehidratatorių ir separatorių gamyklų numatytasis stambaus filtravimo etapas su srutų komponento nusausinimu. Šios procedūros nereikėtų painioti su nešvarumų pašalinimu, nes dumblas yra šalutinis naftos gamybos poveikis ir gali pakenkti smulkaus žaliavų valymo sistemoms jau pirmuosiuose perdirbimo etapuose. Todėl sunkios priemaišos pašalinamos dar prieš naftos gėlinimo procesus. Šiuo atveju dumblas suprantamas kaip uolienų, smėlio ir kitų stambių dalelių nuosėdos, kurios pateko į emulsiją skirtingais lauko šulinio eksploatavimo etapais.

Kaip atliekamas dumblo valymas? Numatyti keli šalinimo procesai, tačiau visi jie yra pagrįsti mechaniniais filtravimo metodais su drenažu ir plovimu. Pramoniniuose įrenginiuose, skirtuose naftos dehidratacijai ir druskų šalinimui, prie šių procesų prijungiamas 4 barų ar didesnio slėgio orapūtė. Retais atvejais dumblas yra apdorojamas terminiu ir cheminiu būdu – tai taikoma specialiems stabiliems junginiams, kurių drenažo apdorojimas yra neefektyvus.

Išvada

Alyvos paruošimo pagrindiniams technologinio apdorojimo procesams, skirtų tolesniam naudojimui gamybos sektoriuje, problemos sprendžiamos įvairiomis priemonėmis ir metodais. Dehidratacijos ir gėlinimo technologijos nėra pačios svarbiausiosšio spektro operacijų, tačiau be jų apsieiti neįmanoma. Šiuolaikinė pramonė atskyrimo problemoms spręsti bando taikyti labiau optimizuotus ir energiją taupančius metodus, o tai pasireiškia naujų aukštųjų technologijų įrenginių prijungimu. Visų pirma, šiuolaikinės alyvos dehidratacijos ir druskos šalinimo aparatų kartos aktyviai vystosi, kad padidėtų funkcionalumas ir ergonomika. Tai liudija atsiradę savireguliaciniai transformatoriai ir didelio tikslumo matavimo jutikliai, leidžiantys kontroliuoti visus pagrindinius valymo proceso parametrus. Apsaugos sistemos nepaliekamos be priežiūros. Tiek taikant cheminio atskyrimo metodus, tiek naudojant elektrinius dehidratatorius, izoliacinės ir apsauginės apsaugos priemonės naudojamos tiek pačiai įrangai, tiek operatoriams, dalyvaujantiems technologiniame alyvos apdorojime.