Охарактеризуйте блочные термохимические установки.

Совмещение технологических процессов нагрева и обезвоживания (или обессоливания) обводненных нефтей в одном аппарате наряду с определенными преимуществами имеет ряд недостатков:

· сравнительно небольшая тепловая мощность, и производительность;

· совмещение в одном аппарате блоков нагрева и отстоя, что влечет за собой остановку и отключение для ремонта установки полностью при технических неисправностях или технологических осложнениях в одном из блоков.

Поэтому для нормального функционирования ЦППН необходимо предусмотреть резерв таких установок, хотя при этом возникает проблема распределения потоков по аппаратам с получением кондиционной нефти после каждого из них.

В связи с этим разработаны и выпускаются раздельные блоки нагрева и отстоя.

 

Рис. 13.1 - Горизонтальный сепаратор - деэмульсатор УДО -3.

1- корпус аппарата; 2 – патрубок для ввода подогретой эмульсии; 3 – цилиндрическая перегородка с прорезями внизу; 4 – U-образные жаровые трубы; 5, 5а – сепараторы; 6 – вертикальная перегородка; 7 – барботер; 8 - регулятор давления «до себя»; 9 – уравнительная линия; 10 – сборник чистой нефти; 10а – вертикальные отводы чистой нефти; 11 – раздаточный коллектор; 12 – сборный коллектор чистой нефти; 13 – клапан для сброса чистой нефти.

Блоки нагрева предназначены для подогрева нефтяных эмульсий перед аппаратами глубокого обезвоживания и обессоливания установок подготовки нефти.

Выпускаются такие модификации блоков нагрева: нагреватели объемного типа НН, блоки нагрева «труба в трубе» типа БН и блочные трубчатые печи типа ПТБ.

Нагреватели типа НН - нефтяные нагреватели (НН-1,6; НН-2,5; НН-4,0; НН-6,3) выполнены на базе горизонтальных емкостей, внутренняя полость которых разделена на два отсека, где смонтированы по две жаровые трубы, оборудованные газовыми инжекционными горелками и дымовыми трубами. В этих нагревателях эмульсию водят в нижнюю часть аппаратов, она всплывает через слой дренажной воды, омывая жаровые трубы. Нефть, отделившаяся вода и газ выводятся через общий коллектор в верхней части аппарата. Максимальная температура на выходе из аппарата достигает 90 ⁰С. Производительность же при обводненности до 25% и нагревании до 40 ⁰С от 2000 до 8000 т/сут.

Так как жаровые трубы постоянно находятся в слое выделившейся пластовой воды, то существует требование, чтобы сопутствующие пластовые воды не вызывали солеотложений на стенках жаровых труб.

Блочные нагреватели типа НН рекомендуется применять в комплексах подготовки нефти мощностью от 0,5 до 6 млн/год для обработки легких, средних и тяжелых нефтяных эмульсий с невысокой склонностью к солеотложению.

Блочные нагреватели трубчатого типа БН (БН-5,4; БН-М) предназначены для интенсивного нагрева эмульсии в процессах обезвоживания и обессоливания нефти. Кроме этого их можно использовать для подогрева высоковязких парафинистых нефтей для их нормальной транспортировки по трубопроводам.

Блок нагрева БН-5,4 (рис.13.2) представляют собой комплект четырех горизонтальных жаровых нагревательных элементов «труба в трубе», последовательно соединенных между собой с помощью распределительного коллектора. Подогреватели смонтированы на поперечных балках. Водонефтяная эмульсия нагревается при непосредственном контакте с поверхностью жаровой трубы за счет сгорания газа в газовых горелках турбинного типа 5 в камере сгорания. Для увеличения пути движения нефтяной эмульсии, времени контакта ее через стенку с горячими газами, движение нефтяной эмульсии в межтрубном пространстве направлено по винтовой линии с большой скоростью. Дымоходы всех четырех нагревательных элементов подсоединяются к общей дымовой трубе 6, высотой около 20м. Нагревательные элементы соединены между собой так, что любой из них может быть отключен без остановки всего блока, т.е. можно направить нефтяную эмульсию мимо любого из нагревательных элементов.

 

Рис. 13.2. Блочный нагреватель БН-5,4.

1 – жаровая труба; 2 – оребренная жаровая труба; 3 – корпус; 4 – линзовый компенсатор; 5 – горелка; 6 – дымовая труба.

I – нефтяная эмульсия; II- топливный газ.

При работе блока нагрева автоматически регулируется температура нефтяной эмульсии на выходе, регулирование давления газа перед горелками, наличие пламени в камере сгорания. Автоматикой безопасности предусмотрена отсечка топочного газа при прекращении циркуляции эмульсии, при повышении температуры нагрева, при погасании пламени запальника в камере сгорания.

После блока подогрева нефтяная эмульсия по раздаточному коллектору поступает в герметизированные отстойники, где при низких скоростях потока эмульсия разделяется на нефть и воду.

Описанный блок нагрева имеет следующие преимущества перед установками УДО:

* коэффициент использования топочного газа выше на 20%;

* снижается время ремонта или замены блока при неполадках или прогаре жаровой трубы;

* производительность блока нагрева в 2-3 раза выше, а металлоемкость ниже в 1,5 раза.

 

37. Разрушение эмульсий, помещенных в электрическое поле. Электродегидраторы. Электродегидратация (Электрическое деэмульгирование). Нефтяные эмульсии типа В/Н можно разрушать также в электрическом поле. Этот метод применяется в основном для обессоливания средних, тяжелых и вязких нефтей. Механизм разрушения эмульсий, помещенных в электрическое поле, объясняется следующим образом.

Если поместить безводную нефть между двумя плоскими параллельными электродами, находящимися под высоким напряжением, то возникает однородное электрическое поле, силовые линии которого будут параллельны друг другу. (рис. 13.3, а). При нахождении между электродами эмульсии типа В/Н расположение силовых линий меняется и однородность электрического поля нарушается (рис.13.3, б, в).

 

Рис. 13.3 Силовые линии в электрическом поле.

а - в чистой нефти; б, в - в нефти с полярными каплями воды.

В результате индукции электрического поля, диспергированные капли воды поляризуются и вытягиваются вдоль силовых линий, образуя цепочки из капель воды с образованием в вершинах капель воды электрических зарядов, противоположных зарядам на электродах. Под действием основного и дополнительных электрических полей происходит сначала упорядоченное движение, а затем и столкновение капель воды, обусловленное силами, определяемыми по формуле:

 

, (13.1)

где К - коэффициент пропорциональности; e - напряженность электрического поля, r - радиус капли; l - расстояние между центрами капель.

из приведенной формулы видно, что если расстояние между каплями незначительное, а размеры капель сравнительно велики, то сила притяжения становится настолько большой, что адсорбированные на поверхности капель воды «бронированные» оболочки, отделяющие их от нефти, сдавливаются и разрушаются, в результате чего происходит коалесценция капель воды.

Эффективность разрушения эмульсий в поле переменного тока выше, чем в поле постоянного тока, что объясняется тем, что в поле переменного тока происходит циклическое изменение направления движения тока и напряженности электрического поля, в результате чего капли воды изменяют направление своего движения и постоянно находятся в состоянии колебания, при этом под действием сил электрического поля постоянно меняется форма капель, то есть капли испытывают постоянную деформацию, что способствует разрушению адсорбционных оболочек и слиянию капель