Возможности повышения эффективности и качества процессов подготовки нефти к переработке посредством применения электрохимически активированной воды
В.М.Бахир, Ю.Г.Задорожний
ОАО НПО “ЭКРАН”, г. Москва
OPPORTUNITIES OF INCREASE OF EFFICIENCY AND QUALITY OF PROCESSES OF PREPARATION OF OIL TO PROCESSING WITH APPLICATION OF ELECTROCHEMICALLY ACTIVATED WATER
V.M.Bahir, Y.G.Zadorozhny
NPO " EKRAN ", Moscow
Обязательным этапом подготовки нефти к переработке является обезвоживание и обессоливание, т.е. удаление из нее воды, минеральных солей и механических примесей, поскольку их наличие оказывает вредное влияние на работу оборудования нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ).
Обезвоживание нефти проводят путем разрушения (расслоения) водно-нефтяной эмульсии с применением деэмульгаторов - различных ПАВ. Однако, одного только обезвоживания для подготовки к переработке нефтей большинства месторождений недостаточно. Оставшиеся в нефти соли и воду удаляют с помощью операции обессоливания, которая заключается в смешении нефти со свежей пресной водой, разрушении образовавшейся эмульсии и последующем отделении от нефти промывной воды с перешедшими в нее солями и механическими примесями.
Дополнительную очистку на НПЗ нефти, поступающей с нефтепромыслов, проводят электротермохимическим методом в установках ЭЛОУ, где термохимическое отстаивание сочетается с электрической обработкой водно-нефтяной эмульсии.
Применяемые на ЭЛОУ деэмульгаторы подают в нефть в виде 1-2%-ных водных растворов либо без разбавления (нефтерастворимые). При обессоливании ряда нефтей наряду с деэмульгатором используют щелочь в количестве, необходимом до доведения рН дренажной воды до 7. Глубокое обессоливание нефти обеспечивается добавлением в каждой ступени ЭЛОУ 4-10% по объему промывной воды.
В период с 1980 по 1985 гг. большим коллективом ученых и специалистов Среднеазиатского НИИ природного газа, Казанского химико-технологического института им. С.М.Кирова и ПО “Нижнекамскнефтехим” были выполнены экспериментальные исследования и проведена промышленная апробация методов повышения эффективности процессов обезвоживания и обессоливания нефти на основе применения электрохимически активированной воды - анолита и католита. Было установлено, что замена обычной пресной воды с рН = 5,5 - 6,4 и окислительно-восстановительным потенциалом плюс 300 - плюс 400 мВ, добавляемой в нефть в процессе ее обработки в установках ЭЛОУ, на католит этой воды, полученный посредством электрохимической обработки в катодной камере проточного диафрагменного электрохимического реактора с рН = 9 - 10 и окислительно-восстановительным потенциалом минус 600 - минус 700 мВ позволяет обеспечить остаточное содержание солей в нефти на уровне 0,5 - 0,7 мг/л при содержании воды 0,03 - 0,08%. При этом необходимое количество католита по сравнению с обычной пресной водой может быть уменьшено в два раза и более. Расход электроэнергии на получение католита составлял 1,5 - 1,8 кВт-ч/м3. Было отмечено, что замена пресной воды электрохимически активированным католитом позволяет полностью исключить использование щелочи (едкого натра), а также уменьшить расход деэмульгатора на 50 - 60%.
Дополнительно была исследована возможность повышения эффективности действия деэмульгаторов посредством приготовления их растворов на электрохимически активированной воде - католите или анолите. Было установлено, что эффективность действия различных деэмульгаторов может быть увеличена в 3 - 5 раз, т.е., их расход может быть уменьшен в 3 - 5 раз при сохранении тех же результатов по скорости и глубине деэмульгирования или же эти показатели могут быть увеличены на 50 - 80% при сохранении прежних пропорций ввода эмульгаторов. Объясняется это тем, что электрохимически активированная вода является чрезвычайно мощным и универсальным средством регулирования окислительно-восстановительного потенциала и, соответственно, межфазного скачка потенциала в эмульсиях, что позволяет в широких пределах изменять их устойчивость - от создания сверхстойких неразрушающихся длительное время эмульсий до получения крайне неустойчивых и быстро расслаивающихся водо-нефтяных систем.
Данные технологии не получили в то время широкого практического применения в связи с отсутствием промышленного электрохимического специального оборудования для синтеза электрохимически активированных растворов и воды, пригодных для использования в процессах нефтепереработки.
В
настоящее время теория и практика конструирования технических систем для получения
больших объемов электрохимически активированной воды и растворов получила значительное
развитие. На основе использования проточных электрохимических модульных элементов
ПЭМ-3 и ПЭМ-7 созданы новые классы высокоэкономичных и надежных электрохимических
устройств для получения активированных растворов и воды. Десятки тысяч установок
для получения электрохимически активированной воды и растворов (установки СТЭЛ,
АКВАХЛОР, ИЗУМРУД и др.) работают во многих городах России и стран ближнего
и дальнего зарубежья. Накопленный научно-технический потенциал позволил создать
промышленные электрохимические системы для получения большого количества электрохимически
активированной воды - анолита и католита как из раствора хлорида натрия в пресной
питьевой воде, так и из природной воды пресной или слабоминерализованной, в
том числе, пластовой. Например, установка СТЭЛ-НЕРЛЬ-1000, разработанная специально
для использования в нефтегазовой промышленности, позволяет обеспечить получение
1000 литров в час кислого анолита и до 500 литров в час щелочного католита при
потребляемой электрической мощности 4 кВт. Ее модификация - СТЭЛ-НЕРЛЬ-1000-М
производит до 1000 литров в час католита со значением ОВП до -800 мВ при рН
свыше 11 и до 500 литров в час кислого анолита с содержанием оксидантов свыше
1500 мг/л.
Установки АКВАХЛОР, предназначенные для обеззараживания больших объемов сточной или питьевой воды, успешно работают на многих станциях очистки воды как в России, так и за рубежом, наглядно подтверждая непревзойденную эффективность и экономичность электрохимических методов преобразования воды и водных растворов на основе технологий электрохимической активации.
Опубликовано в сборнике тезисов и докладов научно-практической конференции “Экологические технологии в нефтепереработке и нефтехимии”, Уфа, 7-10 октября 2003 г.
Published in the book of theses and reports of scientific - practical conference “Ecological technologies in oil refining and petrochemistry ”, Ufa, October, 7-10, 2003.