Методы обессоливания нефти и нефтяного
сырья (тяжелых остатков).
fМинистерство общего и профессионального
Образования Российской Федерации
Казанский Государственный Технологический
Университет
Кафедра аналитической химии, сертификации и
Менеджмента качества
Курсовая работа
По аналитической химии
На тему:
Методы обессоливания нефти и нефтяного
сырья (тяжелых остатков).
Выполнил студент гр.47-41
Принял с оценкой :доцент
Казань 2000
Содержание: страницы:
Содержание.
Введение.
1.Причины появления солей в нефти и их влияние на
использование нефти и нефтяного сырья:
1.1. Минерализация пластовых вод и неорганические
вещества в нефти.
1.2. Влияние солей на использование нефти и нефтяного
сырья.
2.Эмулси нефти с водой. Эмульгаторы.
3.Основные методы обессоливания нефтей:
3.1. Общее описание методов обессоливания.
3.2. Механические методы.
3.3. Физико-химические методы.
3.4. Электрические методы. ЭЛОУ.
4. обессоливание битуминозной нефти.
5. Обессоливание мазутов.
Заключение.
Литература.
Реферативные журналы.
Введение.
Степень подготовки нефти, поставляемой на нефтеперерабатывающие заводы, определена ГОСТ 9965-76.
В зависимости от содержания в нефти хлоридов и воды установлены три группы сырой нефти : 1 группа –содержание воды 0.5 %, солей не более 100 м/л; 2 группа – воды 1% и солей не более 300 м/г; 3 группа – воды 1% и солей не более 1800 м/г.. На заводе нефть подвергается дополнительному обессоливанию.
По моему мнению , для того чтобы полностью разобраться в методах обессоливания нефти и нефтяного сырья , надо знать причины появления солей в нефти, также какое вредное влияние оказывают соли при добыче, переработке, транспортировки и использовании нефтепродуктов. Необходимо знать основные свойства водонефтяных эмульсий, какие методы больше подходят при обессоливании данного вида в нефти, прикладное применение этих методов на нефтеперерабатывающих предприятиях. Наличие в методах обессоливания легкой, битуминозной и других видов нефти, тяжелых остатков.
Проблема обессоливания нефти особенно актуальна в Татарстане, так как добываемая здесь нефть отличается высоким содержанием солей.
1. Причины появления солей в нефти и нефтяного сырья.
1.1. Минерализация пластовых вод и неорганические вещества в нефти.
Пластовые воды, добываемые с нефтью и образующие с ней диспереную систему, содержат как правило, значительное количество растворимых минеральных солей. По химическому составу пластовые воды делят на хлоркальцевые, состоящие в основном из смеси растворов хлорида натрия, магния и кальция, и щелочные. Последние в свою очередь можно разделить на хлориднощелочные и хлоридно-сульфатщелочные.
Общая минерализация пластовых вод измеряется в еденицах массы растворенного вещества на еденицу объема воды и может изменяться в сотни раз. Так, в Ставрополбском крае встречаются пластовые воды, содержащие менее 1 м/г растворенного вещества, а на отдельных месторождениях Татарстана содержание их достигает 300 м/г.
Помимо солей, образующих истинные растворы, в пластовой воде содержаться растворенные газы, химические соединения, образующие неустойчивые коллоидные растворы (золи), такие, как SiO2 Fe2O3 Al2O3 ; твердые неорганические вещества, нерастворимые в воде и находящиеся во взвешенном состоянии.
Результаты многочисленных исследований минерального состава пластовых вод показывают , что основную долю растворенных веществ составляют хлориды натрия
Магния и кальция. Кроме них ( в зависимости от месторождения) могут присутствовать йодистые и бромистые соли щелочных и щелочноземельных металлов, сульфиды натрия, железа, кальция, соли ванадия мышьяка, германия и других. Но в отличии от хлоридов, содержание которых исчисляется процентами и десятками процентов от общего количества растворенного вещества, содержание остальных солей исчисляется сотыми, тысячными и еще меньшими долями процентов. В связи с этим минерализацию пластовой воды часто измеряют по содержанию ионов хлора в единице объема с последующим пересчетом на эквивалент натриевых солей.
Помимо измерения минерализации свободной пластовой воды при подготовке нефти и переработке измеряют содержание солей в единице объема нефти. Сама нефть не содержит хлорных солей. Они попадают в нее вместе с эмульгированной водой. И хотя отдельные исследователи обнаруживали в безводной нефти так называемые кристаллические соли , это не опровергает сделанного утверждения и может быть объяснено.. Количество кристаллических солей обычно, незначительно и изменяется в пределах тот нескольких миллиграмм до 10-15 мг/л нефти. Подобные ситуации возможны в двух случаях: либо при добыче нефть проходит соляные отложения и кристаллы солей попадают в нее как механические примеси, либо первоначально в нефти содержится мало мелкодиспереной и сильно минерализованной пластовой воды, которая затем растворяется в нефти , а соли остаются в виде микрокристаллов.
Абсолютное содержание хлоридов в обводненной нефти не дает представления о степени минерализаци пластовых вод. Поэтому одновременно с солями в нефти определяют и ее обводненность. Последнюю принято измерять в %.
Содержание солей в 1 л нефти при ее обводненности 1 % , численно равное количеству солей, растворенных в 10 см эмульгированной воды, удобно использовать для сравнения нефтей по минерализации пластовых вод, которая может изменяться в довольно широких пределах.
Помимо хлоридов пластовые воды могут содержать значительное количество бикарбонатов кальция и магния, которых часто называют солями временной жесткости.
.Неорганические вещества находятся не только в пластовой воде . Некоторые из них могут растворятся в нефти или образовывать с ней некомплексные соединения. К ним относятся различные соединения серы, ванадия, никеля, фосфора и другие.
1.2. Влияние солей на использование нефти и нефтяного сырья.
Наличие солей в нефти причиняют особенно тяжелые и разнообразные осложнения при переработке. Содержание солей в нефти нередко достигает2000-3000мг/л и в отдельных случаях доходит до 0,4-0,3 %. Нормальная переработка таких нефтей оказывается совершенно невозможной.
Засорение аппаратуры. Соли отлагаются , главным образом, в горячей аппаратуре. Растворенные в воде соли выделяются при испарении воды . Поскольку последнее происходит в основном на поверхности нагрева или в непосредственной близости от нее, часть выкристаллизовавшихся солей прилипает к этим поверхностям, оседая на ней в виде прочной корки. Иногда эти соляные корки отламываются , извлекаются потоком нефти далее и осаждаются в последующей аппаратуре.
Коррозия аппаратуры.. Коррозия т.е. разъедание нефтеперегонной аппаратуры при переработке соленных нефтей вызывается выделением свободной соляной кислоты в процессе гидролиза некоторых хлористых солей.
Мазут в котором остается значительная часть солей, содержащихся в сырой нефти, обладает также сильными коррозионными свойствами, что приводит к преждевременному выходу из строя топочной аппаратуры электростанций и турбинных двигателей .
Понижение производительности установок . Отложение солей в трубах, уменьшающие их проходные сечения, обусловливает резкое понижение производительности. Мазуты с содержанием хлоридов от 800-2200мг/л имели простой за счет остановок на промывку сырья до 20 % календарного времени.
Уменьшение ассортимента вырабатываемых продуктов. Соли в основном , так же как и при наличии механических примесей, концентрируются только при перегоне в мазутах и гудронах. По имеющимся наблюдениям в аппаратуре осаждается толькот10-20% солей, содержащихся в исходном сырье.
Концентрация солей в гудронах и мазутах лишает возможности выработки из них качественных остаточных продуктов. Так, например, битумы при этом не выдерживают нормы на растворимость в сероуглероде, и кроме того, содержат водорастворимые примеси-соли, что в частности, для дорожных битумов недопустимо.. Остаточные масла из полумазутов, содержащих соли и продукты коррозии- эрозии, имеют повышенную зольность. Мазуты содержащие соли, непригодны для выработки моторной продукции. При переработке засоленных нефтей приводятся следующие данные при переработке сызранской нефти содержание хлоридов в мазуте достигает 10000 мг/л, т.е. 1%. Зольность гудрона после переработки небитдагской нефти на масла повышается до 0.3%. Также мазуты и гудроны не пригодны не только на производство каких-либо остаточных продуктов, но даже и в качестве топлива, так как соли вызывают засорение форсунок , дымоходов, образуют осаждения на обогревочной поверхности и вызывают их коррозию.
Таким образом часто при переработке нефтей с повышенным содержанием солей приходится отказываться от получения из них указанных остаточных продуктов, т.е. снижать ассортимент вырабатываемой продукции. Мазуты и гудроны, предназначеные на использование в качестве топлива, приходится, если есть возможность смешивать с другими, более чистыми нефтепродуктами в целях понижения зольности.
Соли мышьяка остающиеся в первичных нефтепродуктах, которые служат сырьем для нателитических процессов, являются одной из основных причин отравления дорогостоящих катализаторов.
2.Эмульси нефти с водой. Эмульгаторы.
В научно-технической литературе существует несколько определений понятия «эмульсия»,но наиболее общим является следующее; эмульсия - это гетерогенная система, состоящая из двух несмешивающихся или малосмешивающихся жидкостей, одна из которых диспергированна в другой в виде мелких капелек ( глобул) диаметром превышающим 0.1 мкт. Дисперсная система с более мелкими частицами принадлежит уже коллоидному раствору.
Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам , частицы которых видны в обычный оптический микроскоп, а коллоидные растворы принадлежат к ультрамикрогенным системам , их частицы не видны в обычный микроскоп. Хотя по своей природе они близки , но физико-химические их свойства различны и зависят в значительной степени от дисперсности. При образовании эмульсий образуется огромная поверхность дисперсной фазы. Так ,количество глобул в одном литре воды 1%-высокодисперсной эмульсии исчисляется триллионами , а общая площадь поверхности- десятками квадратных метров. На такой огромной метфазной поверхности может адсорбироваться большое количество, стабилизирующих эмульсию.Эти вещества называются эмульгаторами, адсорбируясь на границе раздела фаз, снижают метфазное поверхностное натяжение, а следовательно уменьшают свободную энергию системы и повышают ее устойчивость.