Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные ПАВ-деэмульгаторы для разрушения водонефтяных эмульсий (аналитический обзор) 12
1.1. Водонефтяные эмульсии, их образование, стабилизация и способы разрушения 12
1.1.1. Образование водонефтяных эмульсий и их классификация... 12
1.1.2. Устойчивость водонефтяных эмульсий. Эмульгаторы и стабилизаторы водонефтяных эмульсий 16
1.1.3. Способы разрушения водонефтяных эмульсий 20
1.2. Роль деэмульгатора в процессе разрушения водонефтяных эмульсий. Механизм действия деэмульгатора. Требования, предъявляемые к деэмульгаторам 25
1.3. Деэмульгаторы, применяемые в процессе обезвоживания и обессоливания нефтей на ЭЛОУ НПЗ (типы деэмульгаторов, их физико-химическая характеристика) 28
1.3.1. Деэмульгаторы блоксополимерного типа на основе оксидов алкиленов 29
1.3.2. Деэмульгаторы алкилфенольного типа 35
1.3.3. Деэмульгаторы на основе полиаминов 41
1.3.4. Деэмульгаторы уретанового типа или модифицированные диизоцианатами 44
1.3.5. Деэмульгаторы на основе гиперразветвленных полимеров 46
1.3.6. Композиционные деэмульгаторы 48
1.4. Основные критерии оценки и выбора деэмульгаторов 53
1.5. Заключение и постановка задач диссертационной работы 55
Глава 2. Методы исследований и аппаратурное оформление 57
2.1. Методы оценки эффективности деэмульгаторов водонефтяных эмульсий в лабораторных и промышленных условиях 57
2.1.1. Оценка эффективности деэмульгаторов в статических условиях при термохимическом разрушении водонефтяных эмульсий 59
2.1.2. Оценка эффективности деэмульгаторов при обессоливании нефтей на лабораторном стенде (пилотной ЭЛОУ) 60
2.1.3. Опытно-промышленные испытания на ЭЛОУ НПЗ 62
2.2. Определение поверхностного натяжения ПАВ-деэмульгаторов на границе раздела жидкость/жидкость 63
2.3. Пилотная установка для синтеза оксиалкилированных продуктов.. 66
2.4. Методы анализа синтезированных ПАВ-деэмульгаторов 68
2.4.1. Методика определения числа относительной растворимости (ЧОР) или гидрофильно-липофильного баланса НПАВ 68
2.4.2. Методика определения массовой доли общей щелочности... 69
2.4.3.Определение температуры помутнения (температуры посветления) 71
2.4.4. Определение молекулярно-массового распределения 72
2.4.5. Метод инфракрасной спектроскопии (ИК-Фурье) 74
Глава 3. Разработка оксиэтилированного алкилфенолформальдегидного деэмульгатора 76
3.1. Основные закономерности конденсации алкилфенолов с формальдегидом 76
3.2. Механизм и способ получения оксиэтилированного алкилфенолформальдегидного деэмульгатора 80
3.2.1.Исследования процесса конденсации алкилфенола с формальдегидом 83
3.2.2.Исследования оксиэтилирования конденсированной алкилфенолформальдегидной смолы 89
3.3. Исследование поверхностно-активных свойств синтезированных ПАВ-деэмульгаторов 96
3.4. Исследование взаимосвязи деэмульгирующей эффективности синтезированных ПАВ с их составом, строением и поверхностно-активными свойствами 103
3.5. Выводы по главе 3 111
Глава 4. Разработка и внедрение универсального композиционного деэмульгатора 113
4.1. Разработка композиционного деэмульгатора 113
4.2. Лабораторные исследования эффективности разрушения водонефтяных эмульсий различных нефтей при применении деэмульгатора «Геркулес 1603С» 119
4.3. Опытно-промышленные испытания деэмульгатора "Геркулес 1603С" при обессоливании различных нефтей на блоках ЭЛОУ установок первичной переработки нефти ряда НПЗ 123
4.3.1.Опытно-промышленные испытания деэмульгатора «Геркулес 1603С» при обессоливании нефти на блоке ЭЛОУ установки ЭЛОУ-АВТ-6 ОАО «Уфимский НПЗ» 123
4.3.2.Опытно-промышленные испытания деэмульгатора "Геркулес 1603 С» при обессоливании нефти на блоке ЭЛОУ установки ЭЛОУ-АВТ-4 ОАО «Газпром нефтехим Салават» 127
4.3.3.Опытно-промышленные испытания деэмульгатора "Геркулес 1603С» при обессоливании нефти на блоке ЭЛОУ установки ЭЛОУ-АВТ-3 ОАО «Уфанефтехим» 129
4.4. Выводы по главе 4 132
Общие выводы 133
Литература 135
Принятые в тексте сокращения 151
Приложения 152
1. Акт внедрения ООО «КОЛТЕК ИНТЕРНЕШНЛ» 153
2. Письмо ОАО «Газпром нефтехим Салават» № 031 -7593 от 12.03.13 г. (внедрение деэмульгатора «Геркулес 1603 С»... 154
3. Письмо ОАО «Башнефть-Уфанефтехим» № 3-01-1/0111-1 от 12.03.13 г. (внедрение деэмульгатора «Геркулес 1603 С»... 155
- Способы разрушения водонефтяных эмульсий
- Определение поверхностного натяжения ПАВ-деэмульгаторов на границе раздела жидкость/жидкость
- Исследование взаимосвязи деэмульгирующей эффективности синтезированных ПАВ с их составом, строением и поверхностно-активными свойствами
- Лабораторные исследования эффективности разрушения водонефтяных эмульсий различных нефтей при применении деэмульгатора «Геркулес 1603С»
Введение к работе
Актуальность работы. Немаловажное значение среди процессов переработки нефти, обеспечивающих улучшение технико-экономических показателей, снижение коррозии оборудования и качество нефтепродуктов, занимает подготовка нефти к переработке, заключающаяся в очистке нефти от вредных примесей до технологически обоснованных норм.
Подготовка нефти к переработке, осуществляемая на НПЗ на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ) путем глубокого обезвоживания и обессоливания нефти с применением ПАВ - деэмульгаторов, в последние годы сталкивается с рядом трудностей, в частности, увеличением доли вовлекаемых в переработку тяжелых высоковязких эмульсионных нефтей, требующих применение специальных технологических решений для разрушения стойких водонефтяных эмульсий.
Одним из решений этой сложной проблемы является создание высокоэффективного, универсального для различных нефтей реагента, обладающего высокой деэмульгирующей активностью.
На ЭЛОУ НПЗ применение высокоэффективных деэмульгаторов в сочетании с действием электрополя позволяет снизить содержание хлористых солей и воды до требуемого в современных условиях переработки нефти уровня: остаточного содержания хлоридов - до 3 мг/дм и воды - не более 0,1%. Переработка такой хорошо подготовленной нефти на АТ и АВТ обеспечивает снижение коррозии, солеотложений, что приводит к увеличению срока службы технологического оборудования, уменьшению затрат на его ремонт, обеспечению требуемого качества нефтепродуктов.
Эффективным направлением в разработке деэмульгаторов комплексного действия является компаундирование поверхностно-активных веществ (ПАВ) различного строения, позволяющее при наличии определенного набора исходных компонентов получить составы с различными свойствами. Этот путь позволяет улучшить основные свойства деэмульгаторов и расширить их функциональное действие при добыче, транспортировке и подготовке на ЭЛОУ НПЗ различных типов нефтей.
Цель и основные задачи работы. Цель настоящей работы заключалась в разработке и внедрении эффективного, универсального деэмульгатора на основе оксиэтилированных алкилфенолформальдегидных смол (ОЭАФФС) для глубокого обессоливания нефти на ЭЛОУ НПЗ.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: 1. Обобщить современные представления о механизме действия и составе деэмульгаторов, о наиболее перспективных типах и химической природе базовых компонентов активной основы деэмульгаторов;
-
На основании анализа научно-технической и патентной литературы, разработать условия получения и оптимизации технологии синтеза деэмульгатора на основе ОЭАФФС;
-
Исследовать взаимосвязь деэмульгирующей способности и поверхностно-активных свойств синтезированных ПАВ с их составом, строением и создать на этой основе композицию эффективного деэмульгатора для разрушения водонефтяных эмульсий на ЭЛОУ НПЗ;
-
Наработать опытные партии нового деэмульгатора и провести опытно-промышленные испытания для оценки эффективности разработанного деэмульгатора в сравнении с импортными и отечественными реагентами, применяющимися на блоках ЭЛОУ ряда НПЗ России и СНГ при глубоком обессоливании различных нефтей.
Научная новизна.
-
-
Экспериментально установлено, что оксиэтилированные в оптимальных условиях алкилфенолоформальдегидные смолы проявляют высокую деэмульгирующую активность по отношению к водонефтяным эмульсиям различных нефтей, поступающих на российские НПЗ. Найдены оптимальные условия синтеза алкилфенолформальдегидных смол и их оксиэтилирования.
-
Показано, что наибольшей поверхностной активностью и деэмульгирующей эффективностью обладают образцы ОЭАФФС со средней степенью конденсации m=4 и средней степенью оксиэтилирования n=8-10. Установлена взаимосвязь между поверхностно-активными свойствами деэмульгатора и строением гидрофобной и гидрофильной составляющей молекулы синтезированных деэмульгаторов. Установлена прямая зависимость между работой адсорбции и деэмульгирующей эффективностью.
-
С использованием принципа функциональности на основе синтезированных ПАВ разработан эффективный универсальный композиционный деэмульгатор для разрушения водонефтяных эмульсий различных нефтей.
Практическая ценность и реализация в промышленности.
Результаты опытно-промышленных испытаний разработанного на основе исследований настоящей работы высокоэффективного универсального деэмульгатора «Геркулес 1603 С» позволили его рекомендовать к промышленному применению на блоках ЭЛОУ ряда НПЗ.
Полномасштабное промышленное применение деэмульгатора «Геркулес 1603 С» осуществляется на блоках ЭЛОУ 5-ти НПЗ (ОАО «Уфанефтехим», ОАО «Уфимский НПЗ», ОАО «Новоил», ОАО «Гапзпром нефтехим Салават» и ОАО «ТАНЕКО»), обеспечивая глубокое обезвоживание и обессоливание нефтей различной природы и качества.
Разработаны и утверждены в установленной порядке технические условия и технологический регламент на производство деэмульгатора «Геркулес 1603 С»
Деэмульгатор «Геркулес 1603 С» производится в промышленном масштабе по Техническим условиям ТУ 38.401-58-2955-01, на него имеются оформленные в установленном порядке: Заключение о допуске при производстве реактивного топлива и гигиеническое заключение Минздрава РФ.
На защиту выносятся:
Результаты исследований по разработке оптимальных условий синтеза оксиэтилированных алкилфенолформальдегидных смол и подтверждение эффективности таких реагентов в качестве деэмульгаторов.
Результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний эффективности нового универсального деэмульгатора «Геркулес 1603 С».
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на 7-ми международных научно-практических конференциях: II Международный промышленно-экономический ФОРУМ «Стратегия объединения: Решение актуальных задач нефтегазового и нефтехимического комплексов на современном этапе» (г. Москва, 21-22 мая 2009 г); V Международная научно-техническая конференция «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 2009 г.); III Российская конференция «Актуальные проблемы нефтехимии» (г. Звенигород, 2009 г.); VI Международная научно-техническая конференция «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 2011 г.); IX Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 2012 г.); XIII Международная научно-практическая конференция INTECH-ENERGY «Новые процессы, технологии и материалы нефтяной отрасли XXI века» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 20-21 ноября 2012г.), Международная научно-практическая конференция "НЕФТЕГАЗ0ПЕРЕРАБ0ТКА-2013" (г. Уфа, 22 мая 2013 г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликованы 3 статьи и в том числе 2 статьи в журналах из перечня рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ и 7 тезисов докладов, подготовлена заявка на получение патента.
Структура и объем диссертационной работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, списка сокращений и приложений.
Работа изложена на 155 страницах, содержит 17 таблиц, 30 рисунков. Список использованных литературных источников содержит 239 наименований.
Способы разрушения водонефтяных эмульсий
В основе технологии обезвоживания и обессоливания нефтей лежит процесс разрушения (деэмульгирования) водонефтяных эмульсий, заключающийся в переводе их из агрегативно-устойчивого мелкодисперсного состояния в кинетически неустойчивую, крупнодисперсную систему. При обезвоживании деэмульгированию подвергают природную нефтяную эмульсию с выделением основной массы воды и содержащихся в ней солей; при обессоливании -искусственную эмульсию, создаваемую при смешении нефти с промывной водой [1,2,5,9-11,25]. В процессе разрушения водонефтяных эмульсий можно выделить основные стадии: разрушение бронирующих слоев, столкновение глобул воды, слияние их в более крупные капли, выпадение капель и выделение их в виде сплошной водной фазы. Способы деэмульсации нефтяных эмульсий, реализующие приведенные стадии, различны. Существует несколько классификаций способов разрушения водонефтяных эмульсий [2, 11, 15, 19, 90-93]. В настоящее время на практике распространены 10 основных способов разрушения нефтяных эмульсий: отстаивание, центрифугирование, термообработка, химическая обработка, промывка в водном слое, обработка в электрическом поле, фильтрация через пористые среды, импульсные воздействия, пенная и трубная деэмульсация.
Все способы разрушения нефтяных эмульсий можно условно разделить на следующие группы:
Механические - фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком и микроволновые технологии.
Термические - подогрев и отстаивание при атмосферном и под избыточным давлении, промывка нефти горячей водой.
Электрические — обработка в электрическом поле переменного или постоянного тока.
Химические - обработка эмульсии различными реагентами-деэмульгаторами.
В основе всех способов лежит единый механизм разрушения нефтяных эмульсий, включающий в себя "столкновение глобул воды" и слияние их в капли, размеры которых обеспечивают их выделение из нефтяной фазы в ходе процесса деэмульгирования. Сущность ведения процесса деэмульгирования любым из способов, следовательно, заключается в искусственном создании условий, способствующих наиболее полному и быстрому столкновению глобул воды, слиянию и выделению их из нефтяной фазы природных и искусственно создаваемых эмульсий.
Основными из указанных условий являются следующие:
Для увеличения частоты столкновения глобул воды увеличивают относительную скорость их движения в нефти. Это достигается перемешиванием, при помощи подогрева, ультразвука, электрического поля, центробежных сил и микроволновой обработки.
Наиболее полное слияние капель воды достигается снижением структурно-механической прочности слоев, обволакивающих глобулы воды, и превращением их в гидрофильные. Основным средством, отвечающим этому требованию, служит применение эффективных реагентов-деэмульгаторов.
Выделение укрупненных капель воды из нефти ускоряется согласно закону Стокса путем увеличения разности плотностей воды и нефти и снижения вязкости дисперсной среды, увеличения размеров капель. Это достигается подогревом и применением электрического поля высокого напряжения промышленной частоты. Высокоэффективное проведение процесса деэмульгирования, необходимое при разрушении высокостойких эмульсий, предусматривает, следовательно, искусственную интенсификацию всех трех стадий механизма разрушения эмульсий, что может быть осуществлено только лишь при комбинировании различных эффективных способов в единой схеме подготовки нефти к переработке.
Комбинированные способы обработки, применяемые на практике, в своем большинстве включают в себя термический, электрический и химический способы или их сочетания между собой [1, 2, 5, 11, 25, 92, 94-101]. Механические способы деэмульгирования (центрифугирование и фильтрация) не получили широкого применения. Несмотря на высокую разделяющую способность основными недостатками их являются: низкая производительность сепараторов и сложность их эксплуатации, а также громоздкость в аппаратурном оформлении. Центрифугирование применяется лишь при обезвоживании ловушечных и амбарных нефтей, а также при удалении воды из тяжелых нефтепродуктов [22]. В современных условиях подготовки нефти к переработке используются, наряду с отстоем, такие способы воздействия на эмульсию, как подогрев, добавка деэмульгатора, электрообработка и перемешивание. При этом обычно одновременно применяют несколько мер воздействия. Так, при обезвоживании нефти на промыслах методом так называемой "трубной деэмульсации" используют в присутствии деэмульгатора гидродинамические эффекты, возникающие при турбулентном движении эмульсионной нефти по транспортным трубопроводам, успешно сочетая их с отстоем в трубопроводах с ламинарным движением жидкости [93, 97]. Аналогично при обезвоживании нефти термохимическим способом сочетают с отстоем подогрев эмульсионной нефти и подачу в нее деэмульгатора. На электрообессоливающих установках для достижения высокой степени обессоливания комбинируют термохимический способ с электрическим, сочетая четыре фактора воздействия на эмульсию: подогрев, подачу деэмульгатора, электрическое поле и отстой в гравитационном поле [1,2, 5, 10, 11,98-100].
При обезвоживании вместе с водой удаляется основная масса солей, но даже глубокое обезвоживание нефти до содержания пластовой воды 0,1% об, при высокой ее минерализации приводит к получению обработанной нефти с содержанием остаточных солей 100 -300 мг/дм и выше. Для удаления оставшихся солей применяют процесс обессоливания нефти, промывая ее пресной водой с последующим удалением воды вместе с растворенными в ней солями. После прохождения процесса обезвоживания в нефти остаются наиболее мелкие глобулы воды. Для того, чтобы их вымыть, необходимо пресную воду тщательно перемешать с нефтью, раздробив воду до размера оставшихся глобул пластовой воды. На практике в зависимости от устойчивости эмульсии, свойств нефти и имеющихся реальных возможностей подбирается оптимальный режим обезвоживания и обессоливания [1, 2, 5, 9-11, 99, 100].
Метод обезвоживания и обессоливания нефти с применением электрического тока промышленной частоты в сочетании с термохимией применяется для разрушения искусственных нефтяных эмульсий на всех без исключения НПЗ. Преимуществом этого метода является высокая его эффективность при незначительном расходе деэмульгатора. Другое положительное качество названного способа - это проведение процесса разрушения эмульсии и отделение из нее воды в одном аппарате без дополнительных емкостей для отстоя. Механизм действия электрического поля на нефтяную эмульсию достаточно хорошо и полно исследован [2, 9,11, 98, 101-103] и заключается в следующем: под влиянием электрического поля переменного тока между глобулами воды образуются дополнительные электрические поля. В результате действия основного и дополнительного электрических полей происходит столкновение глобул воды и разрушение образовавшихся вокруг них пленок, способствующее их коалесценции в крупные капли, которые легко отделяются от нефти под действием силы тяжести. Этот процесс происходит почти мгновенно, независимо от того, что собой представляют частицы - рассол, пресную воду или осадок. Механизм разрушения эмульсии в электрическом поле достаточно полно рассмотрен на примере поведения капель воды, помещенных в электрическое поле, и изменения самого поля под влиянием этих капель [101].
Конечное содержание воды в нефти, обработанной в электрическом поле переменного тока, колеблется в пределах десятых долей процента [25, 101, 103], что определяется силой притяжения капель воды, которая резко снижается с уменьшением концентрации воды в эмульсии.
Сила притяжения капель увеличивается пропорционально квадрату величины напряженности электрического поля в результате роста поляризации капель. Однако, чрезмерно повышать напряженность электрического поля нельзя во избежание побочных процессов, ведущих к электрическому диспергированию [102].
Определение поверхностного натяжения ПАВ-деэмульгаторов на границе раздела жидкость/жидкость
Поверхностно-активные вещества, которые потенциально могут быть деэмульгаторами, должны обладать рядом свойств, способствующих процессу разрушения водонефтяных эмульсий: это высокая поверхностная активность и низкое межфазное натяжение, которые способствуют быстрой адсорбции реагентов на межфазную границу, вытеснению природных эмульгаторов с границы раздела фаз и коалесценции глобул дисперсной фазы. В связи с этим является целесообразным исследование поверхностно-активных свойств новых синтезированных ПАВ-деэмульгаторов.
При разработке деэмульгаторов или их композиций особенно важно исследование их поведения на границе раздела вода - нефть.
Для экспериментального определения поверхностного натяжения на границе жидкость/жидкость в настоящей работе применяли капельную пипетку Доннана (рис. 2.2). Она представляет собой капилляр У диаметром 1-2 мм, нижний конец которого загнут вверх, а верхний переходит в шар 2 емкостью 1-2 мл, снабженный двумя метками, выше верхней метки имеется кран 3, сверху на капилляр надевают резиновый шланг с зажимом 4 [208].
Методика измерений
1. Взаимно нерастворимые жидкости АиС наливают в стаканчик (поровну) так, чтобы между ними была четкая граница раздела.
2. Жидкость А, имеющую меньшую плотность и находящуюся сверху, засасывают в шар 2 чуть выше верхней метки а-ь и закрывают кран.
3. Пипетку опускают в нижний слой (жидкость С) и регулируют выход капель жидкости А в жидкость С.
4. Образование каждой капли должно протекать довольно медленно (30-40 с), чтобы замедление образования капель в конце опыта, после вытекания из пипетки основной массы жидкости, не сказывалось на количестве капель.
Жидкость А, вытекая в жидкость С, образует NA/C капель, в случае же вытекания того же объема жидкости В в другую жидкость С образуется NB/c капель. Чем ниже величина поверхностного натяжения на границе двух несмешивающихся жидкостей, тем большее число капель образуется из одинаковых объемов одной и той же жидкости.
В настоящей работе в качестве жидкости С брали дистиллированную воду, жидкостью А служила западно-сибирская нефть. А жидкостью В являлась западно-сибирская нефть с исследуемыми ПАВ-деэмульгаторами.
Обработка полученных результатов.
Зная число капель NA/СЪ число капель ІУв/спри различных концентрациях, по уравнению (2.2) рассчитывают соответствующие величины поверхностного натяжения (TB/c Проводят как минимум по два параллельных измерения для проверки сходимости полученных данных, и поверхностное натяжение находят как среднеарифметическое значение двух параллельных измерений. Полученные экспериментальные данные заносят в таблицу. Поверхностное натяжение на границе западно-сибирская нефть/вода при температуре 20С Од/с равно 14,08 мДж/м На основании данных таблицы строят графики GB/C —f(c), где с концентрация ПАВ-деэмульгатора в нефти, г/т.
Погрешность измерения или точность метода.
Точность определения межфазного поверхностного натяжения зависит от ошибок в определении NB/C И NA/C И может быть вычислена с погрешностью не более чем 1мДж/м .
Исследование взаимосвязи деэмульгирующей эффективности синтезированных ПАВ с их составом, строением и поверхностно-активными свойствами
Возможность варьирования степени конденсации на первой стадии, а также длины полиоксиэтиленовой цепи в реакции оксиэтилирования позволяет получать поверхностно-активные вещества с большим диапазоном соотношения гидрофобной и гидрофильной частей молекулы, и, следовательно, разнообразными поверхностными свойствами, в частности, деэмульгирующей активностью. Исследование влияния строения поверхностно-активного вещества на деэмульгирующую способность, помимо теоретического интереса, имеет большое практическое значение, так как выявляет наиболее эффективные ПАВ-деэмульгаторы из числа соединений данного класса [153, 225].
В настоящей работе для исследования взаимосвязи деэмульгирующей активности синтезированных ПАВ со строением гидрофобной и гидрофильной частей их молекул был синтезирован ряд образцов оксиэтилированных алкилфенолформальдегидных смол, отличающихся степенью конденсации и оксиэтилирования.
Исследование деэмульгирующей способности синтезированных ПАВ осуществляли при разрушении стойкой модельной эмульсии в статических условиях. Для проведения испытаний готовили стойкие эмульсии, практически не разрушаемые без применения деэмульгаторов (после термоотстоя в течение часа с последующим центрифугированием из эмульсии свободная вода не выделялась, а образовывался только промежуточный водонефтяной слой). Этот лабораторный метод позволяет отобрать из серии образцов наиболее эффективный деэмульгатор для дальнейших испытаний на пилотной и промышленной ЭЛОУ (см. методику испытаний в Главе 2).
В табл. 3.7 приведены результаты сравнительных лабораторных испытаний образцов деэмульгаторов, синтезированных при разработке нового деэмульгатора. В качестве эталонного деэмульгатора использовали импортный «Кемеликс 3307X» (ICI, Англия), который, как показал многолетний опыт применения, является одним из самых эффективных и универсальных деэмульгаторов, используемых при подготовке нефтей на ЭЛОУ НПЗ.
Стоит отметить, что деэмульгатор «Кемеликс 3307Х» имеет заметное сходство по химической природе с синтезированными нами ОЭАФФС. Об этом свидетельствуют результаты анализа методом ИК-спектроскопии (см. методику испытаний в Главе 2).
Полученные спектры приведены на рис. 3.14 - 3.16. При сравнении спектров видно, что они очень близки между собой по количеству, положению, форме и относительной интенсивности полос поглощения, что свидетельствует о близости образцов оп.12-др (образец оксиэтилированной резольной смолы), оп.13-дн (образец оксиэтилированной новолачной смолы) и деэмульгатора «Кемеликс 3307Х» по молекулярному составу основных компонентов.
Выявлено, что для исследованных ПАВ наблюдается экстремальная зависимость между деэмульгирующей способностью продукта и степенью конденсации и оксиэтилирования.
Результаты исследований зависимости деэмульгирующей эффективности синтезированных образцов от степени оксиэтилирования и степени конденсации приведены на рис. 3.17.
Анализируя данные зависимости, следует отметить, что деэмульгирующая эффективность синтезированных ПАВ возрастает с увеличением числа присоединенных молекул окиси этилена (т.е. с увеличением степени оксиэтилирования) до определенной величины, после достижения максимума эффективность начинает снижаться.
Так, например, для образцов ОЭАФФС со средней степенью конденсации т=7 и т=8 максимум деэмульгирующей способности соединений находится в узком интервале от 4 до 5 числа присоединенных молекул окиси этилена. А для образцов ПАВ с небольшим молекулярным весом (Mw=908) гидрофобной части молекулы (m=4) максимум деэмульгирующей эффективности находится в интервале от 8 до 10 молей присоединенной окиси этилена. Таким образом, для получения реагента с максимальной эффективностью должно быть соблюдено строгое соотношение гидрофильной и гидрофобной частей молекулы.
Из приведённых в табл. 3.7 данных следует, что образец оп. 5-дн обладает наибольшей деэмульгирующей эффективностью, превосходя эффективность импортного товарного деэмульгатора «Кемеликс 3307Х». Этот образец был отобран для дальнейших исследований в качестве активной основы для разработки высокоэффективного композиционного деэмульгатора.
Для исследования взаимосвязи между деэмульгирующей эффективностью синтезированных ОЭАФФС и их поверхностно-активными свойствами были выявлены зависимости работы адсорбции синтезированных ПАВ-деэмульгаторов от их деэмульгирующей эффективности.
Работа адсорбции Wa является важнейшей характеристикой для оценки поверхностной активности ПАВ. Она характеризует выигрыш энергии Гиббса одного моля ПАВ при переходе его из объема фазы на поверхность раздела и тем самым скорость доставки молекул реагента на межфазную границу [227], что может существенно влиять на деэмульгирующую эффективность.
На рис. 3.18 - 3.21 приведены зависимости влияния работы адсорбции синтезированных ПАВ-деэмульгаторов на их деэмульгирующую эффективность. Из приведенных на рисунках данных видно, что наблюдается симбатность величины деэмульгирующей эффективности реагентов и их работы адсорбции. Это значит, что наиболее эффективные реагенты характеризуются более высокой работой адсорбции. На основании этого анализа установлена возможность прогноза эффективности деэмульгирующего действия реагентов при разрушении водонефтяных эмульсий по характеристикам работы адсорбции.
Лабораторные исследования эффективности разрушения водонефтяных эмульсий различных нефтей при применении деэмульгатора «Геркулес 1603С»
Ниже приведены результаты лабораторных испытаний эффективности деэмульгатора «Геркулес 1603 С» при обезвоживании модельных водонефтяных эмульсий нефтей Татарстана, Башкирии и Западной Сибири, различающихся физико-химическими свойствами и эмульсионностью. Характеристики нефтей представлены в табл. 4.3.
Целью испытаний являлась оценка эффективности композиционного деэмульгатора «Геркулес 1603 С» при разрушении водонефтяных эмульсий различных нефтей.
Лабораторные испытания проводили в статических условиях при разрушении 5%-ной водной эмульсии товарной смеси испытуемой нефти (см. методику испытаний в Главе 2).
В табл. 4.4 приведены результаты лабораторных испытаний эффективности деэмульгатора «Геркулес 1603 С» при разрушении 5%-ных водонефтяных эмульсий товарной арланской нефти (Башкирия) в статических условиях в сравнении с применяемыми на ЭЛОУ НПЗ товарными деэмульгаторами "Кемеликс 3307Х" (фирма "Ай-Си-Ай", Англия), «Геркулес 1603» (ООО «КОЛТЕК ИНТЕРНЕШНЛ», РФ), «Диссольван V3359» (фирма «Клариант Гмбх», Германия).
Из приведенных в табл. 4.4 данных следует, что испытания проводились на очень стойкой водонефтяной эмульсии, не разрушаемой без применения деэмульгаторов. Стоит отметить, что промышленный образец деэмульгатора «Геркулес 1603 С» превосходит по эффективности деэмульгаторы «Кемеликс 3307Х» и «Геркулес 1603» (56% против 48% и 24%) и деэмульгатор «Диссольван V3359» (56% против 36%).
В табл. 4.5 приведены результаты аналогичных лабораторных испытаний эффективности деэмульгатора «Геркулес 1603 С» при разрушении 5%-ных водонефтяных эмульсий товарной смеси татарских нефтей (девонской и карбоновой) в статических условиях в сравнении с товарными деэмульгаторами "Кемеликс 3307Х" и «Геркулес 1603».
Как видно из приведенных в табл. 4.5 данных, промышленный образец деэмульгатора «Геркулес 1603 С» превосходит по эффективности деэмульгаторы «Кемеликс 3307Х» и «Геркулес 1603» при расходе 20 г/т (50% против 44% и против 32% соответственно). При расходе 30 г/т «Геркулес 1603 С» показал такой же результат, что и деэмульгатор «Кемеликс 3307Х» и выше деэмульгатора «Геркулес 1603» (76% против 58%).
В табл. 4.6 приведены результаты лабораторных испытаний эффективности деэмульгатора «Геркулес 1603 С» при разрушении 5%-ных водонефтяных эмульсий товарной смеси западносибирских нефтей в статических условиях в сравнении с товарными деэмульгаторами "Кемеликс 3307Х" и «Геркулес 1603».
Из. приведенных в табл. 4.6 данных следует, что разработанный деэмульгатор «Геркулес 1603 С» превосходит по эффективности деэмульгаторы «Кемеликс 3307Х» и «Геркулес 1603», как при расходе 15 г/т, так и при расходе 20 г/т.
Таким образом, результаты лабораторных испытаний эффективности разрушения водонефтяных эмульсий различных нефтей, отличающихся физико-химическими показателями при применении деэмульгатора «Геркулес 1603 С» показали, что он обладает высокой деэмульгирующей эффективностью и универсальностью. На основании результатов настоящих испытаний опытная партия композиционного деэмульгатора «Геркулес 1603 С» была рекомендована для дальнейших опытно-промышленных испытаний при обессоливании различных нефтей, поступающих на блоки ЭЛОУ установок первичной переработки нефти ряда НПЗ.
Похожие диссертации на Разработка и внедрение высокоэффективного деэмульгатора на основе оксиэтилированных алкилфенолформальдегидных смол
-
