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.