с использованием электрических полей

 

Для разделения жидких (эмульсии) и газовых (пыли) неоднородных систем можно использовать силы электрического поля.

Разделение эмульсий осуществляется под действием переменного электрического поля высокого напряжения. При этом происходит слияние (коагуляция) капелек диспергированной жидкости в более крупные капли, осаждающиеся затем под действием сил тяжести. Метод широко используется при подготовке нефти (на завершающей стадии) для ее обезвоживания и обессоливания. Процесс происходит в электродегидраторах, представляющих собой вертикальные, горизонтальные или шаровые аппараты, снабженные электродами и коллекторными системами для подачи водонефтяной эмульсии и сбора продуктов разделения – нефти и воды.

Вертикальные электродегидраторы (рис. 5.35) имеют небольшой объем (до 32 м³) и используются на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ) мощностью до 1,6 млн.т/год; для обеспечения заданной мощности требуется до 12 параллельно работающих аппаратов.

Шаровые электродегидраторы (рис. 5.36) объемом 600 м³ имеют значительно большую производительность и используются на установках мощностью до 3 млн. т/год; они входят в состав ЭЛОУ, комбинированных с установками АТ и АВТ. Аппарат имеет три сырьевых входа и три пары электродов

На установках промысловой подготовки нефти наибольшее распространение получили горизонтальные электродегидраторы, благодаря большой поверхности раздела фаз.

 

Рис. 5.35. Вертикальный электродегидратор: 1 -корпус; 2 -электроды; 3,4 -изоляторы; 5 - трансформаторы; 6 - манометр; 7 - сигнальные лампы; 8 - распределительная головка; 9 - измерительное стекло	Рис. 5.36. Шаровый электродегидратор: 1 - электроды; 2 - распределительная головка; 3 – устройство для регулирования расстояния между электродами; 4 - трансформатор; 5 - теплоизоляция; 6 -штуцер для дренажа

 

Горизонтальный электродегидратор (рис. 5.37) представляет собой аппарат объемом до 200 м³, предназначенный для обезвоживания и обессоливания нефти на промысловых и нефтезаводских установках. В корпусе аппарата размещены электроды (верхний и нижний), коллектор для ввода эмульсии, сборники нефти, соленой воды и промывочный коллектор. Электроды подвешены на изоляторах и установлены на расстоянии 200-400 мм; питание их осуществляется от трансформатора, позволяющего получать напряжение между электродами до 50 кВ. Водонефтяная эмульсия поступает в среднюю часть коллектора и равномерно распределяется по всему сечению аппарата. Двигаясь вверх, нефть промывается в слое воды, уровень которой поддерживается на 200-300 мм выше распределителя. При этом обработка эмульсии происходит сначала в области слабого электрического поля (под нижним электродом), а затем в зоне сильного поля (в пространстве между электродами). Обработка в электрическом поле способствует поляризации молекул воды с образованием диполей с последующей коагуляцией частиц воды и осаждением укрупненных частиц под действием гравитационных сил.

	Рис. 5.37. Горизонтальный электродегидратор ЭГ200-10: 1 - корпус; 2 – изолятор; 3,4 – верхний и нижний электроды; 5 –сборник нефти; 6 – трансформатор; 7 - ввод высокого напряжения; 8 - сборник соленой воды; 9 - промывочный коллектор; 10 - распределитель нефти Потоки: I- нефть; II- эмульсии; III- шлам; IV- вода на промывку; V- вода

Для удаления солей производят смешение нефти с пресной водой. Обезвоженная и обессоленная нефть попадает в сборник нефти и отводится из электродегидратора сверху, а соленая вода – снизу.

Процесс электроразделения осуществляют с подогревом (для уменьшения вязкости нефти) и под давлением (для исключения кипения нефти и испарения воды). Нагрев эмульсии на установках подготовки нефти осуществляют в блочных трубчатых печах.

При подготовке нефти используют также совмещенные аппараты, в которых в одном аппарате осуществляется нагрев эмульсии, ее разгазирование и разделение на нефть и воду. К ним относятся нефтегазоводоразделители с прямым подогревом типа «Хитер-тритер» и отечественные аналоги. Аппарат разделен на две части: зона нагрева эмульсии, где размещены жаровые трубы, и зона разделения эмульсии, где в зависимости от исполнения расположены коалесцеры (рис. 5.38) или электроды (рис. 5.39), как в электродегидраторе.

Эмульсия, поступает в зону нагрева через верхний штуцер аппарата и нагревается теплом продуктов сгорания топлива. Тепло передается через поверхность жаровых труб.

Рис. 5.38. Нефтегазоводоразделитель с прямым подогревом: 1 - жаровые трубы, 2 – секция коалесцеров, 3 - распределительная пластина, 4- дымовые трубы, 5 – поперечная перегородка, 6 -горелка

 

Продукты горения топлива отводятся через дымовые трубы, а нагретая эмульсия переходит в зону разделения. Выделившиеся из нефти газы отводятся через верхний штуцер, а водонефтяная эмульсия разделяется под действием электрического поля (аналогично описанному выше способу) или за счет установки секций коалесцеров, выполненных из полипропиленовых гофрированных листов.

 

Рис. 5.39. Нефтегазоводоразделитель: 1 – жаровая труба, 2 – дымовая труба, 3 – горелка, 4 – электроды, 5 - перегородка