Подогреватели-деэмульсаторы

Эти аппараты предназначены для осуществления предварительного обезвоживания нефти термохимическим способом. Нефтяная эмульсия поступает в эти аппараты после сепараторов первой ступени, либо они оснащаются дополнительными сепараторами.

В подогревателях-деэмульсаторах совмещён процесс нагрева нефтяной эмульсии с последующим отстоем. Конструктивно эти аппараты бывают вертикальные и горизонтальные. Вертикальные аппараты (типа СП) имеют в несколько раз меньшую производительность и тепловую мощность по сравнению с горизонтальными.

Разработано несколько моделей горизонтальных подогревателей-деэмульсаторов: Тайфун 1-400, Тайфун 1-1000 , УДО-2М, УДО-3 (УДО - установка деэмульсационная огневая), НГВРП-1,0-115 (нефтегазоводоразделитель с прямым подогревом) и др.

НГВРП-1,0-115 производится на ОАО «Курганхиммаш» и представляет собой аналог аппаратов типа «Heater-Treater» фирмы «Sivalls» (США) и FWKO фирмы «Maloney Industries» (Канада). Принципиальная схема аппарата представлена на рис. 9.17.

Рис. 9.17. Схема подогревателя-деэмульсатора:

1 – штуцер входа эмульсии; 2 – распределительный коллектор эмульсии; 3 – жаровые трубы; 4 – газовая горелка; 5 – дымовая труба; 6 – перегородка; 7 – коалесцирующие пластины; 8 – штуцер вывода нефти; 9 – штуцер вывода воды; 10 – штуцер вывода газа

Нефтегазоводоразделитель представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат с эллиптическими днищами. Нефтяная эмульсия поступает через входной штуцер 1 в секцию подогрева. В этой секции расположены две U-образные жаровые трубы 3 с газовыми горелками 4 и дымовыми трубами 5 (на рис. 9.17 показана одна U-образная труба). Жаровые трубы располагаются в слое горячей пластовой воды, которая нагревается за счёт сжигания газа в горелках 4.

Нефтяная эмульсия из штуцера 1 попадает в специальный узел (на схеме не показан), где происходит первичное разделение газа и жидкости, вода при этом направляется вниз в водную фазу. Это предохраняет жаровые трубы от попадания холодной воды непосредственно на них. На рис. 9.17 узел ввода показан упрощённо в виде коллектора 2.

Эмульсия попадает в слой горячей воды, промывается и разрушается. Вода опускается в нижнюю часть секции подогрева, нефть поднимается вверх и перетекает через перегородку 6 в секцию коалесценции, где происходит дополнительное разделение на нефть и воду. В секции коалесценции нефть проходит через набор рифлёных полипропиленовых пластин 7, установленных вертикально вдоль оси аппарата. Пластины расположены близко друг к другу и создают большую коагуляционную поверхность. Укрупнённые капли нефти поднимаются вверх, а вода под действием гравитации оседает в нижней части аппарата.

Выход нефти из секции коалесценции осуществляется через перегородку в сборник, откуда нефть отводится через штуцер 8. Вода из секции подогрева соединяется с водой из секции коалесценции и выводится через штуцер 9. Отделившийся газ собирается в верхней части аппарата и отводится через каплеуловитель (на рис. 9.17 не показан) и штуцер 10 из аппарата. Часть газа используется для сжигания в горелках 4.

В нижней части секции подогрева расположена система очистки от механических примесей (на рис. 9.17 не показана), которая включает в себя коллекторы промывочной воды с инжекционными соплами для размыва мехпримесей, расположенные по всей длине аппарата. Удаление шлама производится через штуцер 11. Технические параметры работы аппарата представлены в табл. 9.3.

Таблица 9.3

Техническая характеристика нефтегазоводоразделителя НГВРП-1,0-115

Подогреватель-деэмульсатор Тайфун 1-400 также имеет две U-образные жаровые трубы, но снабжается вертикальным гидроциклонным сепаратором, которым устанавливается над основным аппаратом.

Тайфун 1-1000 имеет два нагревательных отсека, в каждом отсеке – по две U-образные жаровые трубы. Нагревательные отсеки расположены в противоположных концах аппарата, а отстойный отсек – в центре аппарата. Нефтяная эмульсия проходит последовательно первый нагревательный отсек, затем второй.

В подогревателе-деэмульсаторе УДО-2М эмульсия трижды последовательно промывается горячей водой в двух нагревательных отсеках (в первом две, во втором одна жаровая труба) и в отстойном отсеке, что позволяет разрушать самые стойкие нефтяные эмульсии.

Электродегидраторы

Электродегидраторы предназначены для глубокого обезвоживания и обессоливания нефти термоэлектрохимическим методом. Применяют их как на промыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). На промыслах электродегидраторы позволяют разрушить самые стойкие эмульсии из тяжёлых и вязких нефтей, на НПЗ – довести содержание воды в нефти до значений менее 0,1% масс. и хлористых солей – до 3…5 мг/л.

Электродегидраторы бывают вертикальные и горизонтальные. Горизонтальные применяются чаще, так как более эффективны и экономичны, имеют большую площадь электродов и большую производительность. На рис. 9.18 представлена схема горизонтального аппарата типа ЭГ (ЭГ – электродегидратор горизонтальный).

Рис. 9.18. Схема электродегидратора типа ЭГ:

1 – штуцер ввода эмульсии; 2 – коллектор ввода эмульсии; 3 – электроды; 4 – коллектор сбора нефти; 5 – штуцер вывода нефти; 6 – коллектор сбора воды; 7 – штуцер вывода воды; 8 – штуцер вывода шлама

Эмульсия подаётся в электродегидратор через штуцер 1 в коллектор 2, обеспечивающий равномерное поступление её по всему горизонтальному сечению аппарата. Для этого в коллекторе предусмотрены отводы с отверсиями. Эмульсия последовательно проходит три зоны обработки. Выходя из отверстий коллектора 2, эмульсия попадает в водяную подушку, уровень которой поддерживается автоматически на 20…30 см выше коллектора 2 (но ниже нижнего электрода). В этой зоне эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды.

Затем эмульсия поднимается вверх с небольшой скоростью и поступает во вторую зону – между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом 3, где эмульсия обрабатывается электрическим полем слабой напряжённости. В этой зоне коагулируют наиболее крупные глобулы воды.

После чего в третьей зоне – между двумя электродами 3 эмульсия испытывает воздействие электрического поля высокой напряжённости. В результате даже самые мелкие капельки воды быстро коалесцируют и оседают в нижнюю часть аппарата, откуда вода забирается коллектором 6 и отводится через штуцер 7. Обезвоженная и обессоленная нефть поднимается в верхнюю часть электродегидратора, собирается коллектором 4 и отводится через штуцер 5. Шлам по мере накопления удаляется через штуцеры 8.

Равномерность поступления эмульсии по всему горизонтальному сечению аппарата при движении потока вертикально вверх и ступенчатое повышение напряжённости между электродами позволяют эффективно разрушать любые эмульсии. При этом не создаётся опасения электрического пробоя и достигается высокая степень обезвоживания и обессоливания нефти.

Электроды подвешиваются на изоляторах горизонтально друг над другом на расстоянии 25…40 см, имеют форму прямоугольных рам, занимающих всё продольное сечение аппарата. Питание электродов осуществляется от повышающего трансформатора, который монтируется сверху на корпусе аппарата. Напряжение, подаваемое на электроды, составляет 22…44 кВ. При этом напряжённость электрического поля между электродами составляет 1,0…1,5 кВ/см.

Ввод эмульсии в аппарат может осуществляться или сверху (как на рис. 9.18) или сбоку, перпендикулярно оси коллектора 2.

В табл. 9.4 приведены основные характеристики наиболее часто применяемых горизонтальных электродегидраторов.

Электродегидраторы устанавливают после стадии нагрева эмульсии (в печах типа ПТБ-10 или других нагревателей) и после стадии предварительного обезвоживания нефти (в отстойниках или подогревателях-деэмульсаторах).

Таблица 9.4

Характеристика горизонтальных электродегидраторов

Количество оставшихся в нефти солей зависит как от содержания остаточной воды, так и от её засоленности. С целью достижения глубокого обессоливания нефти перед электродегидратором производят промывку нефти горячей пресной водой. Расход пресной воды составляет 5…10% масс. на нефть. Для снижения расхода пресной воды и большого объёма образующихся сточных вод применяют двухступенчатые противоточные схемы обезвоживания и обессоливания нефти (рис. 9.19).

Рис. 9.19. Двухступенчатая противоточная схема обезвоживания

и обессоливания нефти

Двухступенчатый процесс осуществляют в двух электродегидраторах. Перед первым аппаратом эмульсия промывается солёной водой, отходящей из второго электродегидратора. Основная масса солей вместе с водой удаляются на первой ступени. Затем перед второй ступенью нефть промывается от остатков солей уже пресной водой, расход которой значительно меньше, чем при одноступенчатой схеме.

В общем случае, серийно выпускаемые горизонтальные электродегидраторы позволяют обеспечить производительность по эмульсии равной 2,0…2,5 объёма аппарата в час.