Материал: Электродегидратора

1 Общая характеристика электродегидраторов

1. Назначение и принцип действия электродегидраторов.

ЭлектродегидраторыЭГ(см.рисунок1.1)используютсявсоставетехнологическихустановокпоподготовкенефтиктранспортунанефтедобывающихиперерабатывающихпредприятиях.Данноеоборудованияявляетсянаиболееэффективнымдляполучениятоварнойнефти за счет ее глубокого обезвоживания и обессоливания, так как при ееобработкеприменяютсяэлектрическийток.Электродегидратор-аппаратдляотделенияводыотсыройнефтипутемразрушениянефтянойэмульсииобратноготипа(водавнефти)вэлектрическомполе.Рисунок 1.1 – Пример горизонтальных электродегидраторов УПНЭлектрическийспособдеэмульсациинефтейдостаточноизвестенкакэффективныйиширокораспространенныйвпромысловойиособенновзаводскойпрактике.Электрическийспособможносочетатьсдругимиспособами(термическим,химическимидр.).Приудачноподобранномрежиме этот способ эффективен применительно к эмульсиям практическилюбыхтипов.Эмульсия,какдисперснаясистема,электрическинейтральна— находится в уравновешенном состоянии. Одноименные (положительные)зарядыкапельводыстремятсявоспрепятствоватьихсближениюиагрегированию,придаваяейтакимобразомдополнительнуюстабильность.Приотносительномперемещениифазподдействиемвнешнихсилэмульсия

перестает быть нейтральной. Часть отрицательных зарядов, находящихся на удалении от капель, уносится от них. Начинает превалировать положительный заряд капель воды, которые становятся электрически заряженными до определенного потенциала. Заряд капель может быть не только положительным, но и отрицательным в зависимости от кислотности нефтяной среды. Эффективному электрическому воздействию

поддаются эмульсии типа «вода в нефти». Электрообработка эмульсии типа

«нефть в воде» затруднительна в связи с постоянной угрозой короткого замыкании электродов через эмульсию. По характеру возникающего электрического поля различают способы с использованием переменного и постоянного токов промышленной и высокой частоты. Для установления механизма разложения эмульсии и физических явлений, происходящих при электрическом воздействии, рассмотрим поведение эмульсии в поле постоянного и переменного тока. [2]




Рисунок 1.2 – Схема воздействия постоянного тока на водонефтянную эмульсию
При прохождении эмульсии через электрическое поле, созданное постоянным током, капли воды стремятся располагаться вдоль силовых линий поля (аналогично железным опилкам в магнитном поле) (см. рисунок 1.2). С образованием водяных цепочек резко увеличиваются проводимость эмульсии и сила тока. Кроме того, в электрическом поле наблюдаются явления катофореза и электрофореза. При этом диспергированные капли

воды, имеющие положительный заряд, устремляются к отрицательному электроду, скапливаясь около него, и наоборот. Это сопровождается разрушением адсорбционного слоя поверхности капель и их слиянием. Под действием взаимного притяжения форма капель изменяется, и ослабляется

таким образом поверхностное натяжение. С увеличением напряжения, приложенного к электродам, и уменьшением вязкости скорость перемещения капель возрастает, повышается вероятность их деформации, разрыва и слияния в более крупные. Изменение градиента электрического поля необходимо для преодоления существующих сил отталкивания капель с одноименными зарядами. Кроме того, благодаря электрической индукции между каплями, соприкасающимися в цепочках, возникают свои элементарные поля, приводящие к пробою и разрывам оболочек капель. В результате капли беспрерывно сливаются и оседают — начинается интенсивное расслаивание эмульсии.

Следует заметить, что по закону Стокса с укрупнением капель скорость их движения возрастает и условия для их столкновения и агрегирования становятся все более благоприятными. При прохождении эмульсии через электрическое поле, создаваемое переменным по величине и направлению током, механизм разрушения эмульсии несколько иной. Как и при постоянном токе, происходит катофорез, с той разницей, что вследствие изменения направления тока капли воды находятся в колебательном движении. Под воздействием сил между ними (переменных направлений) форма их постоянно меняется. При попадании

эмульсиивэлектрическоеполечастицыводы,заряженныеотрицательно,передвигаютсявнутриэлементарнойкапли,придаваяейгрушевиднуюформу,острыйконецкоторойобращенкположительнозаряженномуэлектроду.Спеременойполярностиэлектродовкаплявытягиваетсяострымконцомвпротивоположнуюсторону.Есличастотапеременноготокаравна50Гц,каплябудетизменятьсвоюконфигурацию50развсекунду.Подвоздействиемсилпритяженияотдельныекапли,стремящиесякположительному электроду, сталкиваются друг с другом, и при достаточновысоком потенциале заряда происходит пробой диэлектрической оболочкикапель,чемуспособствуетдеэмульгатор,постепенноразмывающийэтуоболочку. В результате мелкие водяные капли сливаются и укрупняются, чтоспособствует их осаждению в электродегидраторе. Вода выводится снизу, аобезвоженная нефть — сверху электродегидратора (см. рисунок 1.4). В связисэтимкапляводыиспытываетнепрерывнуюдеформацию,разрываясьвместах перенапряжения. Кроме того, вследствие колебательных движений,возникающих при изменении направлений тока, происходит большое числостолкновений капель и, как следствие, интенсивное слияние. Одновременнокапля воды, попадая в поле электрода, получает от него заряд и устремляетсяот электрода, сталкиваясь с другими каплями, имеющими меньшие скорости.Эти столкновения приводят к разрушению поверхностных оболочек капель иихслиянию.[3]Установлено, что эффект деэмульсации нефти в электрическом полепеременноготокавнесколькоразвыше,чем

в электрическом поле постоянного тока.


Рисунок 1.3 – Горизонтальный электродегидратор ЭГ-200-10
Для разработки технологической схемы и аппаратов деэмульсационной установки с использованием электрического поля необходимо знать основные факторы, влияющие на эффективность процесса. Факторы эти следующие: напряженность электрического поля, степень дисперсности эмульсии, содержание в ней воды, плотность и вязкость нефти (существенно влияющие на сроки отстаивания), электропроводность эмульсии, прочность поверхностных слоев капель воды. Влияние каждого из перечисленных факторов изменяется при подогреве эмульсии, введении химических реагентов-деэмульгаторов, ускоряющих процессы электродеэмульсации. По основным факторам, определяющим эффективность рассматриваемого процесса, остается напряженность электрического доля. В настоящее время для электродеэмульсации нефтей применяют переменный ток промышленной частоты (50 Гц). Электродегидраторы с использованием токов высокой частоты в промысловой подготовке нефти в настоящее время практически не применяются.

Для осуществления электрообезвоживания (электрообессоливания) с помощью тока промышленной частоты разработан ряд конструкций электродегидраторов с открытыми электродами. Эти аппараты получили широкое распространение в практике обессоливания нефтяных эмульсий, поступающих для переработки на заводы. В последнее время установки с электродегидраторами промышленной частоты строятся и для промысловой

подготовки нефти. Обеспечивая