Способ деэмульсации нефти и устройство для его осуществления

(23) Приоритет 1 Опубликовано 23.12.80. Бюллетень Я 47 по делам изобретений и открытий(5 З) УДК 665.622. .43,065.6 (088.8) Дата опубликования описания 23.12.80 Ш. Н, Алиев, Ю. С. Смирнов, М. Д, Насиров, Б, И, р.ултанов,И. М, Шекинский, Д, М, Агаларов и Т, И. ГончарЬваАзербайджанский государственный научно-исследовтельскии:"и пРоектный инститУт нефтЯной пРомышленноси Йт) ,(54) СПОСОБ ДЕЭМУЛЬСАЦИИ НЕФТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к области подготовкинефти и предназначено для деэмульсации нефтитермохимическим методом,Известен термохимический способ деэмульсации нефти с применением различных деэмуль.ъ5гаторов на термохимических установках 11.Недостатком этого способа является его невысокая эффективность за счет применения дорогостоящих деэмульгаторов и отложения солей в установках,10Наиболее близким по технической сущностик предлагаемому является способ деэмульсациинефти с применением различных деэмульгаторов.Способ осуществляется на блочных термохимн.ческих установках с примеп:нием устройства15для деэмульсации нефти, причем в нефтянуюэмульсию подается горячая вода, содержащаядеэмульгатор, и нефтяная. эмульсия поступаетв блочную сепарационную установку, где предварительно обезвоживается, после чего в эмуль.сию вводится свежий деэмульгатор с помощьюдозаторного насоса, предварительно подогревается теплообменником и направляется в устройство для деэмульсации нефти, Обезвоженная и обессоленная нефть поступает в резервуары. отстойники,Устройство для цеэмульсации нефти содержит вертикальный цилиндрический корпус, коалесцирующий элемент, подводящую трубу с распределителем эмульсии и отводящую тру. бу 21.Недостатки данного способа состоят в невы. сокой эффективности за счет применения доро гостоящнх деэмульгаторов, образования нераст. воримых солей (корки) и отложения их на теплопередающих трубах, деэмульсаторе, кон. денсирующем:элементе и в отстойнике.;, Кроме того, невозможность применения водорастворимых неионогенных деэмульгаторов при подогре. ве до 50 С и более, когда они теряют актив. ность, и при интенсивном перемешивании нефти иногда приводит к образованию более стойких эмульсий.Цель изобретения - повышение эффективнос. ти процессадеэмульсации нефти путем приме. нения дешевых и доступных химических реагентов, повышения надежности и срока службы установки за счет предотвращения осаждения3солей и выноса их в растворенном виде, а так же нейтрализациипластовой воды и соляной кислоты.Указанная цель достигается тем, что предва. рительно нагретую до 40.50 С эмульсию пропускают через,5.10%.ный раствор соляной кислоты с деэмульгатором, нагретый до температуры 60 - 80 С, а затем через слой раствора нейтрализатора соляной кислоты. Причем в ка честве деэмульгатора,используют сульфанол в количестве 0,01 - 0,03% от объема соляной кислоты, а в качестве раствора нейтрализатора - пластовую воду с добавлением 0,02 - 0,05% ка. устической соды. Кроме того, нагрев эмульсии и раствора соляной кислоты осуществляют за счет экэотермическойреакции между соляной кислотой и магнием путем пропускания соля. ной кислоты через фильтр из стружки магния или ввода порошка магния в раствор соляной кислоты.Устройство для осуществления способа снаб. жено двумя концентрично установленными ка. мерами, внутренняя иэ которых выполнена в виде воронки, в нижней части заполненной раствором соляной кислоты с деэмульгатором, а наружная выполнена цилиндрической, снабжена маточником, расположенным в нижней части корпуса, заполненной нейтрализатором кислоты, распределитель эмульсии размещен в нижней части внутренней камеры, а коалесцирующий элемент расположен в верхней части наружной камеры. Кроме того, коалесцируюший элемент выполнен иэ гранулированного полиэтилена. На чертеже изображено устройство для осу.ществления способа,Устройство для деэмульсации нефти состоитиз корпуса 1, внутри которого концентричноустановлены одна в другой камеры 2 и 3. Внут ренняя камера 2,.выполненная в виде воронки,сверху через щели сообщается с наружной ка.мерой 3 .и снабжена подводящим 4 и отводя.щим 5 патрубками для ввода и отвода раство.ра соляной кислоты, Подводящая труба 6; снаб. женная распределителем 7 эмульсии, погружена в раствор соляной кислоты во внутренней ка. мере 2,Наружная камера 3 в верхней внутренней волости имеет коалесцирующий элемент 8 из гидрофильных гранулированных пластмасс, обладающих плавучестью, а в нижнем конце имеется маточник 9, погруженный в раствор нейтрализатора .10, находящегося в нижней части корпуса 1; Отвод 11, установленный в верхней части корпуса, предназначен для направления нефти в резервуар-отстойник, Отвод 12 в ниж. ней части корпуса 1 служит для сброса отделивгцейся и. нейтралиэовавшейся воды, направ. ления ее на установку подготовки сточных води дальнейшего ее использования для техничес. 789567 4 ких нужд. Подвод 13 предназначен для поддерживания уровня и исходного свойства раствора нейтрализатора кислоты. Деэмульсатор оснащен известными контрольноизмерительными прибо.5рами и средствами автоматизации для контролирования установленных параметров технологи.ческого режима процесса деэмульсации нефти, Камеры 2 и 3 и их детали изготавливаются из кислотоустойчивого материала или защищаются кислотоустойчивым покрытием.Устройство работает следующим образом.Поток эмульсии, предварительно нагретыйдо 40.50 С, направляется подводящей трубой 6 в камеру 2, где распыляется распределителем 7 в среде нагретого раствора соляной кис.лоты с деэмульгатором. Скорость эмульсии по мере движения в среде раствора соляной кис.лоты постепенно снижается за счет расширения сечения кольцевого пространства между трубой 6 и внутренней стенкой камеры 2, и происходит расслоение и предварительное укрупнение капель воды, которое приводит к частичному обезвоживанию нефти. После этого расслаиваюшаяся эмульсия проходит через коалесциру.юшйй элемент 8 и вновь скорость потока посте.25пенно уменьшается эа счет расширения сечения кольцевого пространства между наружной стен.кой камеры 2 и внутренней стенкой камеры 3При этом происходит слияние глобул воды в более крупные, что приводит к глубокому обезвоживанию и обессоливанию нефти. Это объясняется тем, что, во первых, кольцевое пространство между камерами 2 и 3 выполняет как бы функцию каплеобразователя и, во вторых, коалесцирующий элемент под действием филь.трационной и архимедовой силы совершает по.ступательно.колебательное движение, что способствует укрупнению глобул воды, отделению их от нефти, а также самоочищению коалесцирующего элемента.40Поток нефти и водного раствора солянойкислоты проходит через маточник 9 и распы.ляется в среде раствора нейтрализатора 10 соляной кислоты, находящегося в нижней части корпуса 1. Нефть, отделившаяся от водногораствора соляной кислоты, направляется по от.водящему патрубку 11 в резервуар для отста.ивания, а водный раствор соляной кислоты ней.трализуется нейтрализатором 10, т,е, вступает в реакцию с солями, содержащимися в пласто.вой воде, и образующиеся хлориды легко раст.воряются и сбрасываются через отвод 12. Исходные свойства раствора нейтрализатора кис.лоты поддерживаются добавлением каустической 55соды при помощи подвода 13. Отработанный раствор соляной кислоты выносится через от.вод 5, освобождается от механических примесей, доводится до исходной концентрации и вновь поступает подводом 4 в камеру 2 для0,46 0,38 0,33 65 68 0,03 0,03 0,03 7,1 7,1 7,0 рН воды 5 78956деэмульсации. Нагрев эмульсии и раствора соляной кислоты может быть осуществлен засчет экзотермической реакции между солянойкислотой и магнием путем пропуска солянойкислоты через фильтр из стружки магния илипутем ввода порошка, магния в раствор солянойкислоты,Режим работы всей системы, положейиеуровней растворов соляной кислоты и нейтра-лизатора выбираются в зависимости от коли-.чества, свойств и обводненности обрабатываемой эмульсии,Испытанию подвергают наиболее стойкуюэмульсию нефти НГДУ "Азизбековнефть" объединения "Азнефть" со следующими исходнымихарактеристиками:Количество обрабатываемойэмульсии нефти, л 40Вязкость при 20 С, сСт 126,6Плотность при 20 С, г/см 0,9162Содержание в нефти:воды по ГОСТ 2477-65, % 28,6Хлористых солей поГОСТ 21534-76, мт/л 2990механических примесейпо ГОСТ 6370-59, % 0,06парафина,% 2,7смол силикагелевых, % 11,6асфальтенов, % 0,14рН воды 8,3-8,530Используют растворы соляной кислоты ссульфаноломи нейтрализатора (пластовая водас МаОН) в количестве 3,0 л, Исходную кон.центрацию растворов соляной кислоты с сульфанолом и нейтрализатора определяют по известному химическому методу, контролируют Объем нефти после отстоя, л Содержание в нефти: воды по ГОСТ 2477-65, % хлористых солей по ГОСТ21534-75, мг/л механических примесей поГОСТ 6370-59, % 7 бпо отобранной пробе, выходящей струей иэ отводов, соответственно, 5 и 12 и доводят до ис.ходной концентрации путем ввода новой порции раствора изсоответствующих сосудов через подводы 4 и 13.Высота слоя растворов соляной кислоты с сульфанолом и нейтрализатора в камере 2 и корпусе 1 составляет 300 мм и поддерживается постоянной. Эмульсию нефти, растворы соляной кислоты и нейтрализатора нагревают до необходи.мой температуры при помощи соответствующих теплообменников. рН воды определяют рН.мет ром по отобранной пробе воды до и после де. эмульсации нефти.П р и и е р 1, Предварительнонагретую до 40,45 или 50 С эмульсию нефти распредели.телем 7 распыляют в среде нагретого до 60 С слоя раствора, состоящего из смеси 8%-ной соляной кислоты (ГОСТ 857-57) и 0,02% суль. фанола от объема НС, заключенного. в коль. цевое пространство между трубой б и внутренней стенкой камеры 2, Затем обработанную эмульсию нефти пропускают через фильтр 8, состоящий из, осмоленного гранулированного полиэтилена размером фракций 0,20-0,25 мм, а затем маточником 9 распыляют в среде на.гретого до 35 С слоя раствора нейтрализатора 10, состоящего из смеси пластовой воды, заключенного в кольцевое пространство между наружной камерой 3 и корпусом 1, Обработан.ная нефть через отвод 11 поступает в емкость и отстаивается 3 ч. Результаты проведенного опыта (характеристи.ки обработанной нефти после отстоя) приведе.ны в табл. 1. 4Температура предварительного нагрева эмульсии нефти, С789567 нагретого до 35 С слоя раствора нейтрализатора, состоящего из смеси пластовойвоцы и 0,03%каустической соды от объема пластовой воды,по примеру 1.5 Таблица. 2 Наименованиехарактеристики 28,36 28,38 28,400,49 0,44 0,36 63 59 50 0,03 0,03 0,03 рН воды 7,0 7,2 7,2 П р и м е р 3. Предварительно нагретую до 45 С эмульсию. нефти распыляют в среде нагретого до, 60 С слоя раствора, состоящего из сме. си 8%.ной соляной кислоты и 0,01; 0,02 или 0,03% сульфанола от объема НС 1, После этого 35 обработанную эмульсию нефти пропускают через Табли"ца 3 онцентрация сульфанола в астворе от объема НС 1, % Наименованиехарактеристики О,О 1 О,Ог О,О 3 0,41 0,53 57 механических примесей поГОСТ 6370-59, % 0,03 0,02 0,02 7,3 рН воды 7,1 П р и м е р 2. Предварительно нагретую до 45 С эмульсию нефти распыляют в среде нагре. того до 60 С слоя водного раствора, состояще. го иэ смеси 5,8 или 10%-ной соляной кислоты и 0,02% сульфанола от объема кислоты. 11 бсле этого обработанную эмульсию нефти пропускают через фильтр, а затем распыляют в среде Объем нефти после отстоя, л Содержание в нефти: воды по ГОСТ 2477-65; % хлористых солей по ГОСТ21534-76 мг/л механических примесей поГОСТ 6370.59, % Объем нефти после отстоя, л Содержание в нефти: воды по ГОСТ 2477-65, % хлористых солей по ГОСТ21534-76, мг/л Результаты проведенного опыта представленыв табл, 2. Концентрация соляной кислоты в смеси, % 5 8 0 фильтр, а затем распыляют в среде нагретого до35 С слоя раствора нейтрализатора, состоящегоиз смеси пластовой воды и 0,03% каустическойсоды от объема пластовой воды, по примеру 1,Характеристики обработанной нефти по при.меру 3 приведены в табл, 3. 28,37 28,40 28,359 789567 10П р и м е р 4. Предварительно нагретую до раствора нейтрализатора, состоящего из смеси 45 С эмульсию нефти распыляют в среде нагре- пластовой воды и 0,03% йаОН от объема пластого до 60, 70 или 80 С слоя раствора, состо- товой воды, по примеру 1.ящего из смеси 8%-ной НС и 0,02% сульфанолаот объема кислоты. После этого обработаннуюВлияние температуры подогрева слоя раствора эмульсию нефти пропускают через фильтр, а за- на характеристики обработанной нефти представтем распыляют в.среде нагретого до 35 С слоя лено в табл, 4. Таблица 4 Температура подогрева слоя раствора (8% НС + 0,02% ульфанола), С Наименованиехарактеристики 6070 80 Объем нефти после отстоя, л 28,39 28,42 28,44 Содержание в нефти: воды по ГОСТ 2477.65, % 0,34 0,29 0,43 хлористых солей по ГОСТ21534-76 мг/л 51 43 57 механических примесей поГОСТ 6370-59, % 0,03 0,03 0,03 1,2 7,4 7,1 рН воды Таблица.5 ентрация каустической соды (йаОН)объема пластовой воды в смеси раствор ализатора, % Наименованиехарактеристики Г,3928,38 ъем нефти после отстоя,ржание в нефти 0,42 3 0,4 2477-65,й по ГОСТ воды по ГОСТ хлористых сол 21534-76, мг механических примесеи поГОСТ 6370.59, % 0,036,9 3 0,07,0 водь П р и м е р 5. Предварительно нагретую до 45 С эмульсию нефти распыляют в среде нагретого до 60 С слоя раствора, состоящего из сме- зз си 8%-ной НС и 0,02% сульфанола от объема кислоты. После этого обработанную эмульсию нефти пропускают через фильтр, а затем распыляют в среде нагретого.до 35 С слоя раствора нейтрализатора, состоящего из смеси пластовой воды н 0,02; 0,03 или 0,05% каустической соды от объема пластовой воды, по приме. ру 1.Результаты опыта приведены в табл. 5,Таблица 6 Наименованиехарактеристики 6 1 7 28,38 28,41 0,38 0,44 хлористых солей по ГОСТ21534-76, мг/л 56 61 механических примесейпо ГОСТ 6370.59, % 0,03 0,03 7,0 7,2 рН воды П р и м е р 6. Предварительно нагретую до 40 С эмульсию нефти распределителем 7 распыляют в среде нагретого до ббС слоя раствора, состоящего из смеси 5%.ной соляной кислоты и 0,01% сульфанола от объема кислоты, заключенного в кольцевое пространство между трубой 6 и внутренней стенкой камеры 2. После этого обработанную эмульсию нефти. пропускают через фильтр 8, состоящий из осмоленного гранулиро. ванного полиэтилена размером фракций 0,20 - 0,25 мм, а затем маточником 9 распыляют в среде нагретого до 35 С слоя раствора нейтрализатора 10, состоящего из смеси пластовой во. ды и 0,02% каустической соды от объема плас. товой воды, заключенного в кольцевое прост. ранство между нат 1 ужной камерой 3 и корпу. сом 1. Обработанная нефть через отвод 11 по. ступает в отстойник,где отстаивается 3 ч,П р и м е р 7, Предварительно нагретую до 50 С эмульсию нефти распределителем 7 распыОбъем нефти после отстоя, л Содержание в нефти: воды по ГОСТ 2477-65, %,Формула изобретения 1, Способ деэмульсации нефти, включающий предварительный нагрев эмульсии и обработку ее деэмульгатором, коалесцирование, и отстаивание, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса деэмульсации нефти, предварительно нагретую до 40-50 С эмульсию нефти пропускают через 5 - 10 о.ный раствор соляной кислоты с деэмульгатором, нагретый до температуры 60 - 80 С, а затем через слой раствора нейтрализатора со. ляной кислоты.2, Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве деэмульгатора используют сульфанол в количестве 0,01-0,03%,от объема соляной кислоты. 89567 12ляют в среде нагретого до 80 С слоя раствора,состоящего из смеси 10 о-ной соляной кислотыи 0,03% сульфанола от объема кислоты, заклю.,ченного в кольцевое пространство между тру.бой 6 и внутренней стенкой камеры 2. Послеэтого обработанную эмульсию нефти пропускают через фильтр 8, состоящий из осмоленногогранулированного полиэтилена размером фрак.ций 0,20 - 0,25 мм, а затем маточником 9 распы.ляют в среде нагретого до 35 С слоя растворанейтрализатора 10, состоящего из смеси пласто.вой воды и 0,05% каустической соды от объема пластовой воды, заключенного в кольцевоепространство между наружной камерой 3 и кор.пусом 1. Обработанная нефть через отвод 11поступает в отстойник, Продолжительность от.стоя нефти 3 ч,Характеристики обработанной нефти при граничных значениях параметров обработки по при.мерам 6 и 7 приведены в табл. б,раничные значения параметровобработки по примеру 3. Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве раствора нейтрализатора ис.45пользуют пластовую воду, выделенную в процессе подготовки нефти, с добавлением 0,02 -0,05% каустической соды.4, Способ по п. 1, о т л и ч а ке щ и й с ятем, что нагрев эмульсии и раствора соляной 50кислоты осуществляют за счет экзотермическойреакции между соляной кислотой и магниемпутем пропустания соляной кислоты черезфильтр из стружки магния или ввода порошкамагния в раствор соляной кислоты.555. Устройство для осуществления способапо пп, 1-4, содержащее вертикальный цилию.рический корпус, коалесцируяяций элемент,подводящую трубу с распределителем эмуль.сии и отводящую трубу, о т л и ч а ю щ е.13 789567 14а с я тем, что оно снабжено двумя концентрич. 6. Устройство,по и. 5, о т л и ч а ю щ е. но установленными камерами,: внутренняя из е с я тем, что коалесцирующий элемент выкоторых выполнена в виде воронки, в нижней полнен иэ гранулированного полиэтилена.части заполненной раствором соляной кислоты Источники информации,с дезмульгатором, а наружная выполнена ци- . 5 принятые во внимание при экспертизе линдрической, снабжена маточником, располо. Левченко Д. Н. и др. Эмульсии нефти с женным в нижней части корпуса, заполненной водой и методы их разрушения. М "Химия", нейтрализатором кислоты, распределитель змуль. 1967, с. 33-46.сии размешен в нижней части внутренней каме. Байков Н, М. и др, Сбор, транспорт и ры, а коалесцирующий элемент расположен в щО подготовка нефти. М "Недра", 1975, с. 144-210 верхней части наружной камеры. (прототип).