Способ разрушения водонефтяной эмульсии

 

Назначение: разрушение водонефтяной эмульсии, стабилизированной механическими примесями. Сущность изобретения: в эмульсию вводят при перемешивании и нагревании раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ) в электроактивированной катодной воде, предварительно отстаивают полученную смесь с отделением выделившейся водной фазы; вводят в эмульсию электроактивированную катодную воду, обращают эмульсию при сдвиговом воздействии и отстаивают обращенную эмульсию. Предпочтительно после введения раствора ПАВ эмульсию дополнительно обрабатывать в электрическом поле. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам разрушения нефтяных эмульсий, стабилизированных механическими примесями и может быть использовано в нефтяной промышленности и нефтепереработке, в частности, для разрушения ловушечных водонефтяных эмульсий.

К водонефтяным эмульсиям, для разрушения которых предназначен способ в соответствии с изобретением, относятся различные "промежуточные слои", образующиеся в процессе промыслового обезвоживания и обессоливания нефти, а также ловушечные нефтепродукты нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), количество которых составляет 0,6 1,5 объема перерабатываемой нефти.

Известен способ разрушения водонефтяной эмульсии, стабилизированной механическими примесями, путем введения в нее при перемешивании и нагревании раствора поверхностно-активных веществ ПАВ (например, деэмульгатора и смачивателя или деэмульгатора и детергента): предварительного отстаивания полученной смеси с отделением выделившейся водной фазы, введение в эмульсию легкого бензинового дистиллята и последующее повторное отстаивание полученной смеси; промывку продукта горячей пресной водой и завершающее отстаивание с получением глубоко обезвоженной нефти [1] В соответствии с изобретением предлагается способ разрушения водонефтяной эмульсии стабилизированной механическими примесями, путем введения в нее при перемешивании и нагревании раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) в электроактивированной катодной воде, предварительного отстаивания полученной смеси с отделением выделившейся водной фазы, введения фаз эмульсии при сдвиговом воздействии и последующего отстаивания обращенной эмульсии.

Предпочтительно в соответствии с изобретением после введения раствора поверхностно-активных веществ дополнительно обрабатывать эмульсию в электрическом поле.

Водонефтяные эмульсии, разрушаемые в соответствии с изобретением представляют собой эмульсии второго рода (типа "вода в масле"): характерной особенностью подобных эмульсий является наличие существенных количеств механических примесей, главным образом, сульфида железа: при этом механические примеси локализуются, в основном, на поверхности раздела фаз, образуя прочные "бронирующие оболочки" дисперсной фазы эмульсии. Так, типичные ловушечные эмульсии НПЗ содержат воду (30 75 мас.), нефтепродукты (10 60 мас.), механические примеси (4 -10 мас.), при этом главным компонентом механических примесей является сульфид железа, содержание которого достигает 80 от массы механических примесей в расчете на сухое вещество. В некоторых случаях бронирующие оболочки дисперсной фазы эмульсии содержат значительные количества твердых парафинов, что характерно для высокопарафинистых нефтей.

Первой операцией разрушения подобных эмульсий является обработке исходной эмульсии раствором ПАВ в электроактивированной катодной воде. Для такой обработки можно использовать различные ПАВ. Особенно пригодны ПАВ, которые относятся по своему функциональному назначению к водорастворимым деэмульгаторам, маслорастворимым деэмульгаторам и смачивателям. Примерами водорастворимых деэмульгаторов являются различные аддукты этиленоксида с другими соединениями (например, пропиленоксидом, жирными кислотами, аминами, алкилфенолами и т.п.). Примерами подходящих соединений являются продукты торговых марок Separol (22 и 221), Pluronic (L33, L43L63, L72), Tetronic. Dissolvan, Проксамины и т.п. Гидрофильно-липофильный балланс (ГЛБ) молекул таковых продуктов составляет обычно 15 18, Возможно также использовать ионогенные деэмульгаторы, такие, как АК АНМ (аммонийные соли низкомолекулярных карбоновых кислот), а также смеси деэмульгаторов различного типа. Другие пригодные для целей данного изобретения ПАВ относятся к смачивателям (ПАВ с ГЛБ 7 9). Примерами смачивателей являются смачиватели ряда СВ, например, СВ-10ЗП (водный раствор динатрий 2-алкиленсукцината). СВ-104П (смесь октаглицеридов алкенилянтарных кислот. R=8-12).

В некоторых случаях одновременно с обработкой водорастворимыми деэмульгаторами целесообразно проводить обработку разрушаемой эмульсии маслорастворимым деэмульгатором (ПАВ с ГЛБ 8 13). Примерами маслорастворимых деэмульгаторов являются некоторые представители продуктов приведенных выше торговых марок, например, Dissolvan 4490 (Дисольван 4490). Концентрация ПАВ в воде не является критическим параметром для достижения целей изобретения: подходящая концентрация может быть легко подобрана путем постановки серии типовых экспериментов, при этом в качестве оптимальной принимают минимальную концентрацию ПАВ, при которой достигают приемлемой степени разрушения эмульсии. В качестве деэмульгатора могут также с успехом использоваться смеси указанных типов ПАВ. Электроактивированная катодная вода, используемая в качестве разбавителя для деэмульгатора, представляет собой продукт электролиза воды в электролизере, рабочее пространство которого раздельно полупроницаемой перегородкой на околоанодное и околокатодное пространства. Электролиз ведут до достижения pH воды околокатодного пространства pH 1- 12.

Обработку эмульсии раствором реагента-деэмульгатора проводят при перемешивании и нагревании. Эти операции можно осуществлять обычными средствами. Важно лишь подчеркнуть, что эти термины подразумевают возможность как одновременного нагревания и перемешивания реагентов, так и последовательное нагревание реагентов с последующим перемешиванием. В промышленности целесообразно проводить перемешивание в трубопроводах или в аппаратах с мешалками. В лабораторных условиях перемешивание в трубопроводах хорошо моделируется в аппаратах с мешалками. Температура, до которой нагревают эмульсию при или перед перемешиванием является обычной для процессов обезвоживания и обессоливания нефти и лежит в интервале 50-95^oC.

Следующая операция обработка эмульсии в электрическом поле имеет дополнительный характер. В некоторых случаях эффективное разрушение эмульсии может быть достигнуто и без нее. Целесообразность этой операции применительно к той или иной эмульсии может быть легко определена эмпирически путем пробного лабораторного воспроизведения заявленного изобретения с обработкой в электрическом поле и без таковой. В промышленных условиях возможно использование обычных электродегидраторов и электроразделителей. В этих аппаратах реализуют режимы электрообработки переменным или постоянным током при высоких напряжениях между электродами, обычно 20 50 кВ. Также установлено, что цели настоящего изобретения в некоторых случаях успешно достигаются при низких напряжениях, даже при обработке с напряжением 220 380 В, частота 50 Гц при меньшем межэлектродном расстоянии.

Следующей обязательной операцией является отстаивание смеси. Отстаивание осуществляют в емкостях отстойниках при температуре, указанной выше для перемешивания. Время отстаивания не является критическим: оптимальное время легко определить эмпирически в каждом конкретном случае (обычно его принимают таким, при котором дальнейшее отстаивание не сопровождается выделением заметных количеств воды). Обычно оптимальное время отстаивания колеблется от 15 30 мин. до 2 3-х часов. Выделившуюся воду отделяют, а оставшуюся стойкую эмульсию подвергают следующей операции.

Этой операцией является введение в стойкую эмульсию электроактивированной катодной воды. Добавление этой воды целесообразно совмещать с обращением фаз эмульсии. Обычно достаточно добавления небольшого количества воды (5 20 от объема эмульсии), при этом возможно вводить воду через струйный насос (напорную насадку для введения воды с диффузором и трубкой Вентури, погруженными в эмульсию), совмещая таким образом операции ввода воды с сдвиговым воздействием на эмульсию, сопровождающимся обращением фаз эмульсии. При совмещении введения воды с обращением фаз эмульсии можно использовать и более значительные объемы воды, хотя в большинстве случаев это не является необходимым. Добавление воды целесообразно проводить при тех же температурах, при которых проводится отстаивание эмульсии. Возможно, однако, и не совмещать добавление воды с обращением фаз эмульсии, а воздействовать на эмульсию после добавления воды механически посредством эффективного перемешивающего устройства. Электроактивированная катодная вода может не содержать или содержать ПАВ. Специальное добавление ПАВ в принципе не требуется, однако в целях экономии воды целесообразно использовать по меньшей мере части воды из отстоя со стадии предварительной обработки эмульсии водным раствором ПАВ: понятно, что эта вода содержит некоторое количество ПАВ.

После обращения фаз эмульсии отделившуюся воду удаляют и получают обезвоженный ловушечный продукт, пригодный для последующего использования, например, в качестве компонента сырьевой нефтесмеси НПЗ или компонента сырья вакуумной колонны.

Сущность и преимущества изобретения проиллюстрированы следующими примерами.

В пять колб емкостью 100 мл. каждая наливают ловушечный продукт в количестве 80 мл. Эмульсия содержит воду в количестве 40 мас. механические примеси в количестве 6,5 мас. Причем, в расчете на сухое вещество механических примесей. 78 мас. составляет нестехиометрический сульфид железа (FeS_x, где х= 1,24). В колбу 1 добавляют водопроводную воду в количестве 8 мл. (образец 1), в колбу 2 добавляют электроактивированную катодную воду (pH=11,1) в количестве 8 мл (образец 2), в колбу 3 добавляют 4 мл. 2-х процентного раствора смачивателя СВ 104П в водопроводной воде (образец 3), а в колбы 4 и 5 4 мл. 2-х процентного раствора смачивателя СВ 104П в электроактивированной катодной воде (pH= 11,1) (образцы 4 и 5). Образцы 1 4 нагревают до 80^oC и перемешивают путем периодического встряхивания на лабораторном перемешивающем устройстве. Обработку электрическим полем ведут, погружая в содержимое колб коаксиальную электродную систему из нержавеющей стали, подключенную к источнику напряжения с расстояние между электродами 1 см, время обработки составляет 3 мин. Образец 5 обработке в электрическом поле не подвергают. Затем содержимое колб отстаивают в течение 1 часа при температуре 80^oC. Из колб сливают отделившуюся воду и измеряют ее количество (добавленную воду из расчета исключают).

Измерения показывают отсутствие отстоя образца 1, наличие отстоя в количествах: 11,25 мл. 3,60 мл. 12,5 мл. и 12 мл. соответственно в образцах 2 5.

Затем к содержимому колб при температуре 80^oC добавляют по 10 мл. электроактивированной катодной воды (pH=11,1), перегружают поочередно содержимое колб в емкость с эффективной якорной мешалкой, перемешивают в течение времени, необходимого для обращения фаз эмульсиии и сливают в делительные воронки. Емкость оборудована датчиком проводимости, по показаниям которого определяют тип эмульсии и регистрируют наличие или отсутствие обращения эмульсии.

Обращение фаз эмульсии при обработке образца 4 происходит в течение одной двух минут перемешивания, образца 5 в течение 4,5 мин. при обработке образцов 1 3 обращения не наблюдалось, при перемешивании в течение 10 мин. по истечении указанного времени образцы 1 3 выливают в делительные воронки (образцы 4 и 5 выливают в делительную воронку сразу после обращения фаз).

После отстоя в делительных воронках в течение 30 мин. измеряют количества выделившейся воды (добавленную воду из расчета исключают). Объем выделившейся из образцов воды измеряют. Измерения показывают отсутствие дополнительно выделившейся воды из образца 1, выделение 7 мл. воды из образца 2, 14 мл. воды из образца 3, 18,5 мл. воды из образца 4 и 18,3 мл. воды из образца 5.

Таким образом глубокое разрушение достигнуто только при обработке образцов 4 и 5, осуществляемой в соответствии с изобретением. Анализ обезвоженного продукта показал наличие остаточной воды в количестве 0,7 мас. в образце 4 и 1,3 мас. в образце 5. Образцы 4 и 5 представляют собой жидкость, сходную с отбензиненной нефтью (плотность 989 кг/куб.м) и могут быть добавлены к сырью НПЗ или к мазуту, поступающему на вакуумную колонну маслоблока. Напротив, образцы 1 3 представляют собой по сути стойкую водонефтяную эмульсию, стабилизированную механическими примесями.

Формула изобретения

1. Способ разрушения водонефтяной эмульсии, стабилизированной механическими примесями, включающий введение в эмульсию раствора поверхностно-активных веществ в воде, нагревание и перемешивание раствора, предварительное отстаивание полученной смеси с отделением выделившейся водной фазы, введение в эмульсию промывной воды и последующее отстаивание эмульсии, отличающийся тем, что в качестве растворителя для поверхностно-активных веществ и в качестве промывной воды используют электроактивированную катодную воду, а перед последующим отстаиванием эмульсию подвергают сдвиговому воздействию с обращением фаз эмульсии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения раствора поверхностно-активных веществ эмульсию обрабатывают в электрическом поле.