Процессы отстаивания при промысловой подготовке нефти

Осаждение частиц в
электрическом поле
Скорость движения частиц в
электрическом поле
 Скорость движения капель в электрическом поле в
нефтепродукте определяется из равенства силы,
действующей в электрическом поле на каплю, и силы
сопротивления среды движению капли
 Максимально возможный заряд капли:
qк  12 0 a 2 E
 сила, действующая на каплю в электрическом поле:
Fэ  qк E  12 0 a 2 E
 сила сопротивления среды определяется по формуле
Стокса:
Fc  6 эф aVc
Скорость движения частиц в
электрическом поле
 Приравнивая силы получим формулу для скорости
движения капель в электрическом поле:
VE 
2 0 aE
VE g 0 E

Vc
ga
2
2
 эф
Скорости седиментации
а, (мкм)
5
10
100
500
1000
VE/Vс
1100
550
55
11
5,5
Критический размер капли и
критическая напряженность поля


qn≡Еа2.
заряд поляризации:
сила взаимодействия, определяющая
сближение и слияние капель:
Fвз= qnЕ ≡ а2Е2.
Критический размер капли и
критическая напряженность поля
 деформация капель в электрическом поле может
привести к процессу обратному по отношению к
коалесценции - разрыву капель. Это происходит,
когда действие поля на поляризационные заряды
превышает действие сил поверхностного натяжения,
препятствующих разрыву капель.
 Fразр ≡ а2Е2 и Fпов ≡ σ а, где σ - коэффициент
поверхностного натяжения на границе раздела сред
вода - нефть (σ ≈ 20·10-3 Н/м), из условия Fразр=
Fпов следует:
2

Eкр 
кр
кр
a E
a
Критический размер капли и
критическая напряженность поля
Конструкции промышленных технологических
установок для обессоливания и обезвоживания
нефти и нефтепродуктов
 Принципиальная технологическая схема
Конструкции ЭДГ
Электродная система
Характеристики горизонтальных
ЭДГ
Показате
ль
Емкость,
м3
80
100
160
190
Диаметр,
м
3
3
3,4
3,4
Длина, м
11,6
14,2
17,6
21,0
Производи
тельность,
кг/ч
68500
91300
114100
350700
Сравнительные характеристики
ЭДГ
Вертикаль
ный
Шаровой
Горизонтал
ьный
Производительность, м3/ч
25
400
200
Объем, м3
30
600
160
Сечение, м2
7
86
60
4,3
7
2,7
диаметр
3
10,5
3,4
длина (высота)
5
-
17,6
0,4
0,7
1,0
-
1105
0,37105
Наименование величины
Линейная скорость, м/ч
Размеры, м:
Рабочее давление, МПа
Масса аппарата, кг
Специальные
технологические приемы
обезвоживания
Глубокое обезвоживание
изменение концентрации воды от начального
значения с Wводы ≥ 0,1 % до конечного, с
Wводы ≤ 0,05 %
Сверхглубокое
обезвоживание


1.
2.
изменение концентрации воды от начального
значения с W ≤ 0,05 % до конечного, с W = 0
механическая очистка с помощью фильтров имеет
целый ряд недостатков:
необходима регулярная регенерация или
периодическая замена фильтров
проходя через фильтр, топливо дополнительно
электризуется
Сверхглубокое
обезвоживание
Принципиальная схема установки для сверхглубокого
обезвоживания нефтепродуктов
(1 – пористый диэлектрик, 2 – свободное пространство)
Сверхглубокое
обезвоживание
 Основными достоинствами этой
технологии являются:
 отсутствие динамического сопротивления
потоку нефтепродуктов в свободном
пространстве камеры;
 простота управления технологическим
процессом, так как интенсивность
процесса зависит от значения
приложенного напряжения и от вязкости
нефтепродукта
Обезвоживание высокообводненных
нефтей и аномально стойких эмульсий
 Как избежать КЗ:
 на электродах создать диэлектрическое
покрытие;
 обеспечить газовый зазор у электрода;
 создать вихревое движение жидкости,
которое препятствует образованию цепочек
из капель; использовать определенные
источники высокого напряжения, которые
предотвращают возникновение коротких
замыканий.
Использование
диэлектрического покрытия
δ - толщина диэлектрического
покрытия,
f - частота питающего напряжения,
ε - диэлектрическая проницаемость
диэлектрика,
Rнефти - эквивалентное сопротивление
нефти
Применение газового
зазора
Схема процесса
с воздушным зазором между
поверхностью жидкости и электродами
Специальные источники
высокого напряжения
Форма питающего напряжения
Методы расчета свойств
 Любое расчетное соотношение – это модель
некоторого свойства.
 В физхимии различают свойства веществ и
параметры, которые могут влиять или не влиять на
некоторое свойство. Параметры принято
подразделять на три типа:
 термодинамические, такие как Т, Р, С;
 кинетические – время химических реакций;
 молекулярный или генетический параметр –
химический состав, структура и молекулярная
масса.
 Первые два параметра принято также называть
технологическими. Совокупность всех трех типов
параметров называют иногда информационными
параметрами
Классификация свойств
 конститутивные (характеристические) свойства,
которые зависят только от генетического
параметра: критические температуры, давления,
объемы, плотности, параметры сжимаемости
соединений;
 стандартные – температура кипения при
атмосферном давлении, плотность при стандартной
температуре и т.д.;
 статические, зависящие от Т и/или Р, например
давление насыщенного пара, мольный объем,
летучесть и т.п.;
 динамические – свойства, зависящие от всех
информационных параметров, в том числе и от
времени
Классификация методов
расчета
 эмпирические, лишенные теоретического
обоснования,
 полуэмпирические, частично обоснованные
теорией или постулатом,
 теоретически и экспериментально обоснованные,
которые делятся на:
 - детерминированные, основанные на результатах
исследования механизма процессов,
 - стохастические, основанные на информационных
принципах максимального правдоподобия
математической модели на макроскопическом
уровне строения веществ.
Эксплуатационные свойства
нефтепродуктов
 для бензинов – температуры начала и
конца кипения, октановое число (ОЧ);
 для керосинов – температура начала
кристаллизации, вязкость и высота
некоптящего пламени
 для дизельного топлива – температуры
вспышки и застывания, вязкости,
цетановое число (ЦЧ);
 для масляных фракций – температура
вспышки, вязкость и индекс вязкости
(ИВ);
 для широких масляных фракций –
коксуемость остатка.
Октановое число бензинов
 ОЧ (по моторному методу) прямогонных бензинов
фракции н.к.-200С
ОЧ=  140  246,920
4
 Для бензинов с ОЧ больше 62
  lg 141,5

9

9


ОЧ  1020 ,7  64,84 4

131
,
5

2
lg
t

32

1
,
3
lg
t

32
 10%

 90%

15


5
5





15


 Для бензинов прямой гонки, термического крекинга,
термического риформинга, а так же для бензинов, у
которых tа.т.< t10%< 2tа.т. (где а.т. – анилиновая
точка, С)
(t  t )
1
ОЧ = 100   204 к.к. а.т .  ГОСТ     ГОСТ
t к .к .

t10%  t 50%  t 90%
ГОСТ


 t 90%  t 10% / 80
100
Керосиновые дистилляты,
реактивные и дизельные топлива
 Высота некоптящего пламени (Нн.п., мм)
Нн.п.=63,4-0,855СА-0,416СЦА
СА – общее содержание ароматических УВ, % (об.);
СЦА – общее содержание циклоалканов, % (об.)
H н.п  21,5  165(  420  0,81)  1260(  420  0,81) 2
0,765
 Температура вспышки tвсп
(   204  1,0
)
tвсп•.  310  420  291  0, 635tн.к .  exp(6,125ln tн.к .  31,125)
 tн.к. – температура выкипания 1,5% нефтепродукта
по ИТК, С
Керосиновые дистилляты,
реактивные и дизельные топлива

Температура
застывания tзаст. (С)
t заст.

4,254 (ln  50 ) 2  48,337 ln  50  59,5

1  0,184 ln  50
Цетановые числа
Фракции
, С
Вариант 1
Вариант 2
150-350
ЦЧ=263-254  20
4
ЦЧ=52-324( 4 -0,83)
200-350
20
20
ЦЧ=305,2-297,5 4 ЦЧ=51,4-378(  4 -0,85)
240-350
20
Вязкость
tкип•.
lg lg(  0,8)  2,96(3, 696  lg T )(1 
)  4, 763
1000