Результат интеллектуальной деятельности: Способ обезвоживания и обессоливания нефти

Изобретение относится к способу обезвоживания и обессоливания нефти и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ обезвоживания и обессоливания нефти на основе электрообработки водонефтяных эмульсий, при котором нефть пропускают через электрическое поле, преимущественно переменной промышленной частоты и высоко напряжения (Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов; Под ред. С.А. Ахметова. - СПб.: Недра, 2006. - С. 387).

Однако известный способ имеет низкую производительность, высокие затраты электроэнергии на обессоливание нефти.

Наиболее близким является способ обезвоживания и обессоливания нефти, включающий подачу в аппарат водонефтяной эмульсии при значениях температуры от величины, при которой происходит застывание нефти, при этом для укрупнения и слияния капель водонефтяной эмульсии используют изменяющийся во времени магнитный поток, который наводят путем подачи переменного напряжения от 110 до 3000 В на водонефтяную эмульсию переменным электрическим током в обмотке индуктора через корпус аппарата, выполненного из диэлектрического материала (патент РФ 2429277, Способ обезвоживания и обессоливания нефтей, C10G 33/02, БИ №36, 20.09.2011).

Однако реализация данного технического решения приводит к усложнению конструкции аппарата, к снижению уровня безопасности при эксплуатации аппарата, повышению расхода энергии на процесс обессоливания и обезвоживания нефти.

Технической задачей, на которое направлено предполагаемое изобретение, является повышение производительности процесса обессоливания и обезвоживания нефти.

Поставленная задача решается тем, что в способе обезвоживания и обессоливания нефти, включающем подачу водонефтяной эмульсии в электродегидратор, обработку эмульсии электрическом полем в зоне расположения электродов электродегидратора, согласно изобретению, предварительно обработке водонефтяной эмульсии электрическим полем производят ее облучение наносекундными электромагнитными импульсами, при этом мощность одного импульса составляет от 1 до менее 2 МВт.

Облучение эмульсии наносекундными электромагнитными импульсами является предварительной обработкой. На этой стадии происходит «технологическое ослабление» эмульсии, выражающееся в том, что происходит разрыв химически связей на границе компонентов эмульсии «нефть-вода» и снижение поверхностного натяжения на межфазной границе.

Способ осуществляется следующим образом.

Нефть в смеси с водой подают в электродегидратор по напорному трубопроводу через распределительный коллектор системы ввода и распределения сырья. При движении по напорному трубопроводу водонефтяная эмульсия подвергается воздействию наносекундными электромагнитными импульсами при помощи одного из технических решений (например, патент РФ 2654028, Электродегидратор, B01D 17/06, опубликовано 15.05.2018, Бюл. №14).

Характерной особенностью наносекундных электромагнитных импульсов является их однополярность, что приводит к отсутствию осциллирующих колебаний в излучаемом поле. Следствием этого выступает наличие пространственно-временного направленного действия силы за время одного импульса, создающего условия для воздействия на структуру и физико-химические свойства вещества. (Белкин B.C. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение / B.C. Белкин, В.А. Бухарин, В.К. Дубровин и др. / Под ред. В.В. Крымского. - Челябинск: Лурье, 2001. - 110 с.).

Воздействие наносекундных электромагнитных импульсов на нефть в смеси с водой вызывает разрыв химических связей и снижение величины поверхностного натяжения на межфазной границе системы «нефть-вода», что приводит к интенсификации процесса разделения ваз вода-нефть в непрерывном потоке эмульсии.

После облучения водонефтяная эмульсия по трубопроводу поступает в электродегидратор, где под действием электрического поля высокой напряженности происходит окончательная коалесценция капель воды и их отстой в отдельную фазу.

Мощность одного импульса от 1 до менее 2 МВт выбрана для обеспечения гарантированного разрыва химических связей в водно-нефтяной эмульсии. Энергия химических связей, как известно, может достигать величины 1,095 МВт (смотри, например, http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2153.html).

Правомочность выбора значений мощности одного импульса от 1 до менее 2 МВт подтверждается результатами экспериментальных исследований, проведенных в центральной заводской лаборатории АО «ННК «Хабаровский нефтеперерабатывающий завод», г. Хабаровск.

Сырая нефть, поступающая на участок обезвоживания и обессоливания установки первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ-2 подвергалась облучению наносекундными электромагнитными импульсами, а затем в лабораторных условиях определялись содержание воды и слей по ГОСТ 2477-2014 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды» и ГОСТ 33703-2015 «Нефть. Определение солей электрометрическим методом» соответственно. Во время испытаний значения мощности одного импульса варьировались от 1 до 4 МВт. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Причинно-следственную связь мощности одного импульса и заявленного технического результата можно выразить следующим образом. Водонефтяная эмульсия, согласно заявляемого изобретения, облучается наносекундными электромагнитными импульсами с указанной мощностью одного импульса предварительно подачи смеси в электродегидратор. На этой стадии происходит «технологическое ослабление» эмульсии, выражающееся в том, что происходит разрыв химически связей на границе компонентов эмульсии «нефть-вода» и снижение поверхностного натяжения на межфазной границе. Такие эффекты имеют место благодаря воздействию наносекундными электромагнитными импульсами именно с мощностью одного импульса от 1 до менее 2 МВт.

Такая «ослабленная» эмульсия поступает в электродегидратор, где имеет мест основная обработка электрическим током при прохождении зоны установки электродов. Так как эмульсия уже предварительно «технологически ослаблена», то при прочих равных условиях ее разделение произойдет в более короткий момент времени, то есть за счет снижения времени обработки эмульсии появляется возможность повышения производительности процесса обезвоживания и обессоливания нефти.

Таким образом, в отличие от аналогов заявляемый способ обеспечивает повышение производительности процесса обессоливания и обезвоживания нефти за счет применения дополнительной обработки нефтяной эмульсии наносекундными электромагнитными импульсами, что вызывает ускоренное разделение фаз нефть-вода в непрерывном потоке эмульсии.