Новый инновационный метод разделеия водонефтяных эмульсий.

 

Нами разработано специальное эжекторное устройство, позволяющее интенсифицировать различные физико-химические процессы. Особенностью данного устройства является то, что при пропускании через него парогазожидкостного потока со сверхзвуковой скоростью одновременно происходят два эффекта.Под воздействием скачков уплотнений, возникающих в процессе прохождени парогазожидкостного потока через эжектор,происходит дробление капель любой жидкости до субмикронных размеров, а в процессе работы самого эжектора он создает вакуум, позволяющий проводить процессы испарения легкокипящих жидкостей при значительно меньших температурах, чем в обычном режиме.
Именно за счет этих двух взаимодополняющих факторов разделение любых водонефтяных смесей можно проводить в одном аппарате при минимальном расходе энергии, обусловленном теплофизическими параметрами испарения и конденсации.

Способ и устройство являются универсальными и, в отличие от существующих в настоящее время, позволяют проводить отделение воды из всех типов водонефтяных смесей, как из сильно обводненных нефтяных эмульсий, представляющих собой стабильные коллоидные системы, так и для удаления воды из высоковязких органических продуктов, таких как мазут.
Кроме того, данный метод и устройство позволяют осуществить ряд каталитических и физико-химических процессов, которые могут быть использованы и в других отраслях нефтехимической промышленности. В частности для переработки тяжелых и некондиционных нефтепродуктов, при удалении из нефти серосодержащих примесей и др.
Они защищены рядом патентов РФ, характеризуются очень простым аппаратурным оформлением.

Краткое описание методаудаления воды из водонефтяных эмульсий:
Обычно для разделения высоковязких водонефтяных смесей используют ротороно-пленочные выпарные аппараты, в которых испарение происходит при распределении жидкости в тонкой пленке, создаваемой за счет вращения в цилиндрическом корпусе аппарата ротора, закрепленного на центральном валу. При этом для интенсификации процессов испарения воды из высоковязких смесей используют перекрестную схему движения в системе газ-жидкость, которую реализуют в роторно-пленочном испарителе, снабженном контактным устройством в виде ленточной спирали с Z- образными сгибами по ее полному периметру, в которой имеется, как минимум, одно отверстие для прохода газа. Процесс испарения ведут при повышенных температурах в противоточном режиме. При поступлении водонефтяной смеси в роторно-пленочный испаритель она распределяется под действием центробежной силы, создаваемой за счет вращения ротора, в виде тонкой пленки, а в местах Z- образных изгибов под действием газового потока диспергируется на капли. В результате возникает межфазная турбулизация, значительно интенсифицирующая массообмен, а значит и процессы испарения.

Как видно из этого краткого примера, метод и аппаратура отличаются очень большой сложностью, а значит и не надежностью.
В предлагаемом способе весь процесс осуществляется при использовании в качестве бака-испарителя очень простого по конструкции «кубового» аппарата, в котором помещают нагретую до 50-90⁰С водонефтяную эмульсию. Для переноса образующегося в этом интервале водяного пара используют газ-носитель ( это может быть воздух, углекислый газ или азот).
В промышленном варианте установка дополняется узлом первоначального нагрева сырья, который необходим при содержании воды в исходной эмульсии ниже 30 %. При большем содержании воды рекуперационного тепла конденсации становится достаточно для нагрева исходной смеси в противоточном теплообменнике.
Способ легко может быть реализован в непрерывном режиме с подачей в нижнюю часть бака-испарителя предварительно очищенную от механических примесей исходную смесь, и выводя при этом из его верхней части, не содержащие воду нефтепродукты.
Эксперименты, проведенные на реальных трудноразделяемых водонефтяных эмульсиях с содержанием воды в интервале 24-52% , показали, что на выходе получается полностью кондиционный нефтепродукт с содержанием воды меньше 0,1 %.
Промышленные установки полностью компонуются стандартными узлами и контрольно-измерительными приборами. Единственной нестандартной частью в них будет являться комбинированный эжекторный узел, представляющий собой циклон с присоединенными к нему конфузорами эжекторных устройств.
Таким образом, нам удалось создать предельно простую установку, в которой процесс отделения воды от любой водонефтяной смеси осуществляют за счет циркулирующего по замкнутому контуру газа с заранее выбранными свойствами (инертного для нефти и легких нефтепродуктов, или воздуха –при очистке мазута). При этом циркуляция газа по замкнутому контуру происходит за счет его эжекции самой разделяемой смесью, циркулирующей по замкнутому контуру с помощью электронасоса. Эффективность отделения легкокипящей компоненты (воды и/или светлых нефтепродуктов) обеспечивается за счет эффективного дробления разделяемой смеси в скачках уплотнений, образующихся при торможении двухфазной газопарожидкостной смеси в эжекторе. Благодаря этому при относительно низких температурах (при нагреве смеси в интервале 50-90⁰С) удается провести практически полное удаление воды даже из таких тяжелых продуктов как стойкие эмульсии и мазут. Последующее охлаждение образующейся при пропускании через эжектор водноорганического продукта парогазовой смеси в конденсаторе приводит к отделению легкокипящих фракций нефти и воды.

Используя тот же самый физико-химический принцип и аналогичное по своей конструкции устройство можно на следующей стадии провести полную разгонку нефти с получением всей гаммы светлых продуктов. При нагреве в интервале 50-200⁰С на ней будет проходить выделение всех светлых фракций с получением широкой фракции дистиллятов. Оставшаяся в установке мазутная фракция поступает в следующий цикл обработки, где также в эжекторе происходит окисление мазута с получением битума. На третьей стадии часть битума с помощью эжектора можно превратить в битумную эмульсию.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах непосредственно на нефтепромыслах или в местах скопления некондиционных нефтепродуктов решить проблему их вовлечения в оборот и получить всю необходимую гамму товарных нефтепродуктов.

Следует отметить также, что все вышеизложенные технические предложения были подкреплены экспериментами с получением положительных результатов. Дополнительным преимуществом эжекторного метода от традиционных будет являться значительно (в десятки раз) меньшая металлоемкость и габариты необходимого оборудования
Проведение всех разрешительных и согласовательных процедур с получением сертификата соответствия и разрешения на применение и др. бумаг
-постановку на производства серии установок (если надо, то в модульном и мобильном вариантах),

Прим. С учетом структуры и мест образования самих эмульсий последнее нам кажется обязательным.
-проведение ресурсных испытаний на нескольких объектах (образцах тяжелой нефти) некондиционных нефтепродуктов.
Результат работы будет несомненно положительным,, так как, в принципе, все уже проверено и везде получены хорошие результаты Если идти по полной схеме, то Заказчику будет предложена технологическая схема, по которой в трех- четырех реакторах-эжекторах загрузив некондиционные нефтепродукты, в том числе и эмульсии, изменяя только режимы проведения процесса можно будет провести очистку нефти от основных примесей, в том числе от воды, и далее получить всю гамму продуктов (включая и светлые фракции нефти и окисленный битум). В настоящее время эти продукты получают на различных заводах в многостадийных процессах, используя разнообразное, сложное и металлоемкое оборудование.

Сейчас еще рано говорить об экономическом эффекте. Но он будет колоссальным. Затраты снизятся в три –четыре раза.