Файл: Литературный обзор.docx

Первый тип – отдельно стоящие электрообессоливающие установки, построенные в сороковых годах. На этих установках мощностью 0,6-1,2 млн. т/год обессоливание нефти осуществляют обычно в одну (реже в две) электрическую ступень в двенадцати вертикальных электродегидраторах объемом по 30 м ³ каждый. Нагрев нефти осуществляют водяным паром. Как правило, такие ЭЛОУ не связаны жестко с АВТ, поэтому после ЭЛОУ нефть охлаждают, сбрасывают в промежуточный резервуар, откуда она сырьевым насосом АВТ подается на перегонку.

Второй тип – в основном двухступенчатые ЭЛОУ производительностью два-три млн. т/год, обычно комбинированные с AT или АВТ. В состав ЭЛОУ входят шаровые электродегидраторы объемом 600 м ³, по одному аппарату в ступени. На большинстве таких установок нагрев нефти осуществляют не водяным паром, а за счет тепла продуктов перегонки нефти. Обессоленная нефть после ЭЛОУ не охлаждается, а минуя промежуточный резервуар, поступает на прием сырьевого насоса АВТ.

Третий тип – двухступенчатые (иногда трехступенчатые) блоки ЭЛОУ, комбинированные с AT или АВТ, в состав которых входят созданные в конце шестидесятых годов горизонтальные электродегидраторы, рассчитанные на давление до 1,8 М Па и температуру до 160 °С. Здесь нагрев нефти осуществляют также за счет тепла продуктов перегонки. Кроме того, отсутствует промежуточный сырьевой насос. Такие современные блоки ЭЛОУ входят в состав установок ЭЛОУ-АВТ или AT мощностью от трёх до девяти млн. т/год [7].

Электродегидраторы. Конструкция. Принцип действия. Основными аппаратами этих установок являются электродегидраторы, где, кроме электрообработки нефтяной эмульсии, осуществляется и отстой (осаждение) деэмульгированной нефти, т.е. он является одновременно отстойником. Существуют различные конструкции электродегидраторов, различающиеся по форме, габаритам и внутреннему устройству. Независимо от конструкции электрическое поле в них создаётся между подвешенными примерно на половине высоты аппаратов горизонтальными электродами, к которым подводится высокое напряжение от 33 до 44 кВ. Электроды представляют собой горизонтальные решётки, сваренные из металлических прутков диаметром 15-18 мм, с окном решётки 150х 150 мм или 200х 200 мм. Одна из решёток соединена с корпусом аппарата (нулевой электрод), а к другому подведено высокое напряжение. Расстояние между электродами в зависимости от конструкции аппарата колеблется в пределах от 120 до 400 мм, напряжённость электрического поля в пределах один-три кВ/см.

---

Ввод сырья в электродегидратор и вывод из него осуществляются через расположенные в нижней и верхней частях аппарата трубчатые перфорированные распределители (маточники), обеспечивающие равномерное распределение восходящего потока нефти. В нижней части электродегидратора между распределителем и электродами поддерживается определенный уровень воды, содержащей деэмульгатор, где происходит термохимическая обработка эмульсии и отделение наиболее крупных капель воды. В зоне между зеркалом воды и плоскостью нижнего электрода нефтяная эмульсия подвергается воздействию слабого электрического поля, а в зоне между электродами − воздействию электрического поля высокого напряжения. Обезвоженная нефть выводится из верхней части электродегидратора, выделившаяся из нефти вода выводится из нижней части. Принцип действия электродегидратора: при попадании нефтяной эмульсии в электрическое поле, частицы воды, заряженные отрицательно, перемещаются внутри элементарной капли, придавая ей грушевидную форму, острый конец которой обращён к положительно заряженному электроду. С переменой полярности электродов капля вытягивается острым концом в противоположную сторону. Если частота переменного тока равна 50 Гц, то капля будет изменять свою конфигурацию 50 раз в секунду. Под воздействием сил притяжения отдельные капли, стремящиеся к положительному электроду, сталкиваются друг с другом, и при достаточно высоком потенциале заряда происходит пробой диэлектрической оболочки капель. В результате мелкие капли воды сливаются и укрупняются, что способствует их осаждению в электродегидраторе. Но процесс электроосаждения бессилен против очень мелких частиц жидкости. Капли размером в микрон окружает бронирующая оболочка, состоящая из твёрдых частиц, например, пыли, препятствующая слиянию и увеличению капель. Эту проблему решают с помощью деэмульгатора. Раствор ПАВ постоянно прокачивается в поток эмульсии и, подобно жидкости для мытья посуды, помогает избавиться от трудновыводимой грязи.

В нашей стране эксплуатируется несколько типов дегидраторов:

1) вертикальные объёмом 30 м³ – устаревшие, небольшой производительности (1,5 млн. т/год), вследствие их малого объема, устанавливают параллельно в каждой ступени от 6 до 12 аппаратов, что затрудняет равномерное распределение потоков нефти и воды и усложняет их обслуживание

---

;

2) шаровые ЭДШ-600 объёмом 600 м ³. Они вошли в состав установок ЭЛОУ, совмещённых с установками первичной перегонки нефти. Недостатком шаровых электродегидраторов, несмотря на их высокую производительность, является невозможность осуществлять их жесткую связь с перегонными установками, так как они рассчитаны на сравнительно низкое давление от 0,6 до 0,7 МПа). Строить же их на более высокое давление сложно и дорого. Даже при таком низком давлении толщина стенки электродегидратора из-за большого их диаметра составляет 24 мм. При более высоком давлении толщина стенки должна быть еще больше. Кроме этого, шаровые электродегидраторы из-за своего большого диаметра не могут доставляться железнодорожным и другими видами транспорта в собранном виде к месту их установки и требуют подетальной сборки сегментов на месте их монтажа. Сборка сегментов на заводах-изготовителях по этой причине исключена.

3) горизонтальные. Современные блоки ЭЛОУ комплектуются высокоэффективными горизонтальными электродегидраторами, рассчитанными на давление 1800000 Па, что позволяет комбинировать их с установками AT или АВТ. Электрическое поле в них создается между горизонтальными электродами, подведенными на изоляторах на середине высоты электродегидратора. В зависимости от величины подаваемого на электроды напряжения (22, 33 или 44 кВ) и расстояния между электродами (120-400 мм) напряженность электрического поля меняется в пределах 100-300 кВ/м. Водонефтяную эмульсию вводят в межэлектродную или под электродную зоны, либо одновременно – в обе зоны.

В последнем случае электродегидратор оборудован дополнительным (третьим) электродом. В настоящее время на НПЗ эксплуатируются 3 модификации электродегидраторов: 2 ЭГ 160-двухэлектродный с вводом нефти в под электродную зону; 2 ЭГ 160/3 – трехэлектродный с вводом нефти в зону между нижним и средним электродами; 2ЭГ 160-2 – трехэлектродный с вводом нефти совместно в зону между нижним и средним электродами и в подэлектродную зону. Четвертая модификация горизонтальных электродегидраторов 2 ЭГ 160-2М – трехэлектродный, с раздельными регулируемыми по потокам вводами нефти [8].

Горизонтальный электродегидратор. Более эффективными оказались горизонтальные электродегидраторы с нижним вводом сырья. По сравнению с использовавшимися ранее вертикальными и шаровыми горизонтальные электродегидраторы обладают следующими достоинствами:

---

 более благоприятными условиями для осаждения капель воды, которые можно оценить удельной площадью горизонтального сечения (зеркала отстоя) и линейной скоростью движения нефти;

 примерно в 3 раза большей удельной производительностью при приблизительно в 1,5 раза меньшей удельной массе и стоимости аппарата;

 простотой конструкции, меньшим количеством электрооборудования при большей площади электродов, удобством монтажа, обслуживания и ремонта;

 способностью работать при повышенных давлениях и температурах.



Рисунок 1 − Поперечный разрез серийного горизонтального электродегидратора типа ЭГ: 1 − штуцер ввода сырья; электрод;2 − нижний распределитель сырья; 3−нижний электрод; 4 – верхний электрод; 5 – верхний сборник обессоленной нефти; 6 – штуцер вывода обессоленной нефти; 7 – штуцер проходного изолятора; 8 – подвесной изолятор; 9 – дренажный коллектор; 10 – штуцер вывода соленой воды
Нефть в электродегидратор поступает через штуцер 1 и далее в распределительный коллектор 2 в нижнюю часть электродегидратора под слой дренажной соленой воды. Распределитель сырья представляет собой коллектор, проходящий по всей длине аппарата, с присоединенными к нему горизонтальными перфорированными отводами. В верхней части аппарата устанавливается сборник обессоленной нефти 5, конструктивно выполненный примерно также, как и распределитель сырой нефти. Обессоленная нефть выводится через штуцер 6. Такое расположение распределителя сырья и сборника обессоленной нефти позволяет потоку сырой нефти (эмульсии) двигаться вертикально вверх по всей ширине аппарата с равномерной скоростью, а это обеспечивает наибольшее число соударений капелек дисперсной фазы, движущейся вверх с капельками воды, оседающими вниз, в каждой единице активного объема в единицу времени. Электроды, верхний 4 и нижний 3, расположенные в средней части электродегидратора и проходящие через всю его длину, крепятся к корпусу аппарата с помощью подвесных изоляторов 8, выполненных из фарфоровых гирлянд. Дренаж воды из электродегидратора производится через дренажный коллектор 9 и штуцер 10 автоматически по уровню, для чего каждый аппарат обеспечивается системой непрерывного дренирования воды по уровню.

---

Основным фактором, лимитирующим производительность электродегидраторов, является линейная скорость подъёма нефти. Скорость движения нефти вверх не должна превышать скорость оседания диспергированных в ней капель, в противном случае, капли будут увлекаться потоком нефти и вместе с ней уходить в верхнюю часть электродегидратора.

Технология обезвоживания и обессоливания нефти. Технико-экономические показатели ЭЛОУ значительно улучшаются при применении более высокопроизводительных электродегидраторов за счет уменьшения количества теплообменников, сырьевых насосов, резервуаров, приборов КИПА и т.д. (экономический эффект от укрупнения) и при комбинировании с установками прямой перегонки нефти за счет снижения капитальных и энергозатрат, увеличения производительности труда и т.д. (эффект от комбинирования). Так, комбинированный с установкой первичной перегонки нефти (АВТ) ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами типа 2ЭГ-160, по сравнению с отдельно стоящей ЭЛОУ с шаровыми, при одинаковой производительности (6 млн. т/г) имеет примерно в 1,5 раза меньшие капитальные затраты, эксплуатационные расходы и себестоимость обессоливания. В последние годы за рубежом и в нашей стране новые АВТ или комбинированные установки строятся только с встроенными горизонтальными электродегидраторами высокой единичной мощности. В настоящее время разработан и внедряется горизонтальный электродегидратор объемом 200 м³ типа 2ЭГ-200 производительностью равной 560 м³/ч (D = 3,4 м и L = 23,5 м) и разрабатывается перспективная его модель с объемом 450 м ³ с улучшенной конструкцией электродов. Одновременно с укрупнением единичных мощностей происходило непрерывное совершенствование конструкции электродегидраторов и их отдельных узлов, заключающееся в улучшении интенсивности перемешивания нефти с деэмульгатором и водой, снижении гидравлического сопротивления, оптимизации места ввода нефти и гидродинамической обстановки, организации двойного или тройного ввода нефти и т.д.

На технико-экономические показатели ЭЛОУ влияют также интенсивность и продолжительность перемешивания эмульсионной нефти с раствором деэмульгаторов. Так, для деэмульгаторов с малой поверхностной активностью, особенно когда они плохо растворимы в нефти, требуется более интенсивное и продолжительное перемешивание, но не настолько, чтобы образовалась высокодисперсная система, которая плохо осаждается. Обычно перемешивание нефти с деэмульгатором осуществляют в сырьевом центробежном насосе. Однако лучше иметь такие специальные смесительные устройства, как диафрагмы, клапаны, вращающиеся роторы и т.д. Целесообразно также иметь на ЭЛОУ дозировочные насосы малой производительности.

---