Повышение эффективности устройств СВЧ нагрева промысловых комплексов сепарации водонефтяных эмульсий

• Автор: Шакиров, Альберт Султанович
• Шифр специальности: 05.12.07, 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОДГОТОВКА НЕФТИ

1.1 .Нефтяные эмульсии

1.2. Причины возникновения эмульсий

1.3. Обзор методов обезвоживания

1.3.1. Гравитационное холодное отстаивание.

1.3.2. Термические методы

1.3.3. Электрокоагуляционные методы

1.3.4. Обезвоживание с использованием деэмульгаторов

1.3.5. Обезвоживание в поле центробежных сил

1.4. Технологические схемы подготовки нефти
1.5. Микроволновое обезвоживание
1.5.1. Микроволновое обезвоживание Краткий исторический обзор
1.5.2. Требования, предъявляемые к микроволновым технологическим установкам.
1.5.3. Вероятностный критерий
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ НА РАССЛОЕНИЕ ВНЭ
2.1. Расслаивающие силы
2.1.1. Капли произвольной формы
2.1.2. Случай сферических капель
2.2. Скорость осаждения
2.3. Оценка времени расслоения
2.4. Допустимая неравномерность температурного поля
2.5. Обеспечение равномерности формируемого температурного поля
2.6. Одномерные задачи нагрева жидких продуктов
2.7. СВЧ нагрев, осуществляемый в потоке
2.7.1. Распределение эекторомагнитных полей по объему рабочей камеры
2.7.1. Профиль потока течения по объему рабочей камеры
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБУЕМОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭМП
3.1. Варианты устройств ввода СВЧ энергии
3.2. Многоэлементное возбуждение
3.2.1. Метод учета взаимной связи излучателей
3.2.2. Анализ полученных результатов
3.3. Согласование нагрузок с переменным импедансом
3.4. Численное моделирование
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СВЧ ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАЗРУШЕНИЕ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
4.1. Лабораторные исследования влияния
4.2. Промысловый микроволновый комплекс обезвоживания нефти
4.3. Испытания промыслового микроволнового комплекса микроволновой обработки
4.4. Результаты испытаний
4.4.1. Таблицы результатов испытаний
Выводы по главе 4
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
6. Литература.
Приложение 1. Варианты устройства ввода СВЧ энергии.
Приложение 2. Использование пассивных излучателей.
Приложение 3. Акты внедрения.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Одним из компонентов нефти, способствующих процессу формирования стабилизационных оболочек капель, являются смолы. Смолы, адсорбируясь, на поверхности раздела нефть-вода, попадают в поверхностный слой со стороны нефти и создают прочную оболочку вокруг частиц воды. Алюминиевые, кальциевые, магниевые и железные мыла нефтяных кислот также хорошо растворимы в нефти и ее дистиллятах. Они также способствуют образованию гидрофобных эмульсий. Наоборот, натриевые мыла нефтяных кислот (продукт реакции при щелочной очистке) хорошо растворимы в воде и хуже в углеводородах. При наличии эмульгаторов обоих типов возможно обращение эмульсий, т. Этим явлением иногда пользуются при разрушении эмульсий. Капли, сближаясь, постепенно выдавливают защитный слой. Если силы достаточно, для полного разрушения бронирующих оболочек, капли сливаются. Гравитационное холодное разделение применяется при высоком содержании воды в эмульсии. В качестве отстойников периодического действия обычно используются сырьевые резервуары, аналогичные резервуарам для хранения нефти. После заполнения резервуаров эмульсией, свободная вода осаждается вниз. В отстойниках непрерывного действия отделение воды осуществляется при непрерывном прохождении обрабатываемой смеси через отстойник. Одним из вариантов отстойника непрерывного действия является концевой делитель фаз (КДФ) []. КДФ представляет собой трубу диаметром до 1 метра, в которой параллельно расположены некоторое количество труб меньшего диаметра (как правило, мм или ,5 мм). Принцип работы отстойника непрерывного действия условно показан на рисунке 1. На вход отстойника, например КДФ, подается неразделенная эмульсия, которая проходит всю длину КДФ с определенной скоростью потока за некоторый интервал времени, которое обеспечивает отделение капель заданного размера. При этом высоту зоны отстоя выбирают равной не диаметру трубы КДФ, а диаметру малых труб, что способствует более быстрому оседанию капель дисперсной фазы. Сущность метода внутритрубной деэмульсации заключается в том, что в смесь нефти и воды добавляется специальное вещество — деэмульгатор. Деэмульгатор разрушает бронирующую оболочку на поверхности капель воды и тем самым обеспечивает условия для их слияния при столкновениях. В последующем эти укрупнившиеся капельки относительно легко отделяются в отстойниках за счет разности плотностей фаз. Рисунок 1. С одной стороны, нагрев способствует уменьшению прочности бронирующих оболочек на поверхности капель, что облегчает их слияние, с другой стороны, уменьшается вязкость нефти, в которой находятся осаждаемые капли воды, а это увеличивает скорость расслоения эмульсии. Нагревают эмульсию в резервуарах, теплообменниках или печах до температур . Большинство применяемых технологических схем подготовки нефти подразумевает осуществление нагрева, как составного элемента технологии подготовки нефти. Термохимический метод заключается в сочетании термического воздействия и внутритрубной деэмульсации. Электрическое воздействие. Под действием электрического поля на противоположных концах капель воды появляются разноименные электрические заряды. В результате капельки притягиваются друг к другу и сливаются. Затем они оседают на дно емкости. Фильтрация применяется для разрушения нестойких эмульсий. В качестве материала фильтров используются вещества, не смачиваемые водой, но смачиваемые нефтью. Поэтому нефть проникает через фильтр, вода - нет. Разделение в поле центробежных сил производится в центрифугах, которые представляют собой вращающийся с большим числом оборотов ротор. В ротор по полому валу подается эмульсия. Здесь она под действием сил инерции разделяется, так как капли воды и нефти имеют различные плотности. При обезвоживании содержание воды в нефти доводится до 1 . Гравитационное холодное отстаивание. Основной метод удаления свободной воды, из смеси вода-нефть, является гравитационное отстаивание []. Применяют два варианта отстаивания - периодический и непрерывный, которые осуществляются в отстойниках периодического и непрерывного действия.