Мұнайды тұзсыздандыру

Тығыздықтар айырымын температураны көтеру арқылы арттырамыз. Себебі,  шамамен 100⁰С-қа дейін температурада судың ұлғаю коэффициенті мұнайдың ұлғаю коэффициентінен аз болады. Температура артқанда мұнайдың тұтқырлығы кемиді. Бұл температураға байланысты тұтқырлықтың кемуі әр түрлі мұнай үшін әрқалай және олардың құрамына тәуелді.

Мұнай эмульсияларын  деэмульгирлеу әдістерін шартты түрде келесідей  бөліп қарастыруға  болады:

Механикалық –  фильтрация, центрифугалау, ультрадыбыспен өңдеу және т.б;

Термиялық -  атмосфералық және артық қысымда қыздыру және тұндыру; мұнайды ыстық сумен шаймалау;

Электрлік –  тұрақты және ауыспалы токта электр майданында өңдеу;

Химиялық –  эмульсияны түрлі реагенттермен  – деэмульгаторлармен өңдеу.

Өнеркәсіпте деэмульгаторлар  қолдану арқылы 15атм қысымда термохимиялық тұндыру арқылы сусыздандыру мен деэмульгирлеу әдісі кеңінен қолданылады. Бұл оңай әрі арзан әдіс.

Тұрақтылығы төмен  мұнай эмульсияларын бұзғанда деэмульгатормен  араластырған соң 30-50⁰С-та қыздырып немесе қыздырмай да резервуарларда жай тұндыру арқылы сусыздандыруды пайдаланады.

 

Мұнай эмульсияларындағы деэмульгаторлар

Алғаш рет С/М  эмульсияларында фазалардың аралық шекарасында адсорбцияланған БАЗ  туралы Лангмюр өз ұсынысын айтқан болатын. Кейін келе оны барлығы  мойындады. Оның айтуынща, гидрофильді қасиеті бар БАЗ-дың полярлы бөлігі суға, ал гидрофобты полярсыз бөлігі мұнайға батырылған. Оны мына суреттен көрсек болады:

М/С түріндегі  эмульсияларда БАЗ фазааралық бетте  молекуланың гидрофобты бөліктері  диспергерленген бөлшектің ішіне қарай, ал гидрофильді бөлігі сыртқа қарай бағытталған.

Деэмульгаторлардың  эмульсияға әсер ету процесі күрделі  және аз зерттелген. Деэмульгаторлардың әсер ету механизмі туралы бірнеше  түсініктер бар. Реагенттер көмегімен  деэмульгирлеу механизмінің негіздері туралы П.А.Ребиндер және оның мектебінің еңбектерінде көптеп зеттелген. Эмульсияның ұрақтылығы мен түзілу теорияларына  негізделе отырып, сонымен қатар тәжірибе нәтижелеріне сүйене отырып деэмульгаторлар эмульгаторларға қарағанда беттік активтілігінің жоғары болуынан оларды судың беткі қабатынан ығыстырады. Сонда  мұнайлы ортада жақсы еритін және беттік активтілігі жоғары БАЗ  әсері жоғары деэмульгаторлар болып есептеледі.

Деэмульгатор  су тамшысының фазааралық бетінде адсорбцияланып механикалық берік гельді қабаттың диспергерленуіне, пептизациялануына және коллоидты еруіне қабілетті болады. Деэмульгатор тамшының беттік қабатынан табиғи эмульгирлейтін заттарды ығыстырып, құрылымды-механикалық беріктігі жоқ гидрофильді адсорбциялы қабат түзеді. Ығыстырылып шығарылған су тамшылары қосылып, одан да ірі тамшыларға айналады.

Қатты бөлшектермен (брондаушы эмульгаторлармен) тұрақтандырылған эмульсияны бұзу үшін бөлшектерді аумақ  тереңдігіне түсіретін суландырғыш  қасиеті болу керек.

Мұнай эмульсияларының деэмульгаторларының классификациясы

Су ерітіндәлеріндегі  беттік активті заттар 3 негізгі  топқа бөлінеді: анионактивті, катионактивті  және ионогенді емес. Су ерітінділеріндегі  анионактивті және катионактивті заттар иондарға диссоциацияланады, ал ионогенді емес заттар су ерітінділерінде иондар түзбейді.

Анионактивті  заттар су ерітінділерінде зарядталған  теріс иондарға диссоциацияланады. Олардың құрамына молекуланың көмірсутекті бөлігі кіреді, ал оң зарядталған иондар металл және сутегі иондары.

Анионактивті заттарға карбон қышқылдары  және олардың тұздары, сульфоэфирлер, алкилсульфонаттар және алкиларилсульфонаттар.

Карбон қышқылдарын  және олардың тұздарын басында деэмульгаторлар  ретінде қолданса, кейін әсерлірек, ионогенді емес деэмульгаторларды  синтездеуде шикізат ретінде қолданды.

Сульфоэфирлерді немесе алкилсульфаттарды күкірт қышқылымен спирттерге немесе олефиндерге әсер ету арқылы алады:

Алкилсульфонаттар – май қатарының сульфоқышқылдарының  натрийлі және аммонийлі тұздары.

 Катионактивті  заттар су ерітінділерінде оң зарядталған  радикалдарға және теріс зарядталған  қышқыл иондарына ыдырайды. Оларға көбінесе азотты негіздер жатады – төртіншілік және төртіншілік емес. Төртіншілік емес – бұл біріншілік, екіншілік, үшіншілік аминдердің тұздары. Катионактивті заттар деэмульгатор ретінде шектеулі түрде қолданылады.

Ионогенді емес заттар, жоғарыда айтып өткендей, су ерітінділерінде иондарға ыдырамайды. Оларды этилен тотығына қозғалмалы сутегі атомы бар органикалық қосылыстарымен яғни, құрамында карбоксил, гидроксил, сульфогидрил, амин және амид топтары бар қосылыстармен әсер ету арқылы алады. Ионогенді емес БАЗ синтезі үшін сонымен қатар органикалық қышқылдар, спирттер, фенолдар, меркаптандар, аминдер шикізат ретінде қолданылады. Ионогенді емес заттардың деэмульгирлеу қасиетін реттеп отыруға болады. Полиэтилентотығының тізбегінің ұзындығын өзгерте отырып, ионогенді емес заттардың деэмульгирлеу қасиетін реттеп отыруға болады. Этилентотығының тізбегі ұзын болған сайын БАЗ-дың суда ерігіштігі артады.

Ионогенді емес заттардың гидрофобты қасиетін оған пропилен тотығын қосу арқылы арттыруға болады.

Деэмульгатор  ерітінділерінің физика-химиялық қасиеттерінің  мұнайды сусыздандыру процесіне  әсері

Қазіргі таңдағы  мұнай өндіру әдістері мұнайда онымен табиғи БАЗ және шайырмен тұрақтандырылған мұнайсу эмульсияларын түзетін 90%-ға дейін су болатын жағдайға әкелді. Мұндай эмульсиялардың жоғарғы тұрақтылық қасиеті есебінен оларды тек деэмульгатор көмегімен бұзуға болады. Деэмульгаторлардың бағасы өте жоғары болғандықтан, оның әсерін жоғарылату арқылы шығынын төмендету өзекті мәселе болып табылады.

Бұл мәселені шешудің  екі әдісі бар: 1) біршама жоғары деэмульгирлеуші қабілеті бар жаңа химиялық қосылыстарды синтездеу;

2) белгілі деэмульгаторлар негізінде жоғары эффективті синергетикалық композициялар ойлап табу. Алайда екінші әдіс осы күнге дейін деэмульгаторлар қоспаларының эмпирикалық іріктеуі есебінен жүзеге асып жатыр. Осыған байланысты деэмульгатор ерітінділерінің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу бір жағынан оның әсерінің механизмін зерттей отырып теориялық қызығушылық тудырса, екінші бір жағынан мұнайсу эмульсияларын бұзу үшін деэмульгаторлардың инновациялық жоғары эффективті композицияларын және олардың қолдану әдістемелерін ойлап табуға байланысты практикалық қызығушылық тудырады.

Мұнайды сусыздандыру үшін деэмульгаторлар ретінде ионогенді  емес БАЗ – молекулалық массалары 1000-15000 дейін болатын блоксополимерлер қолданылады. Көп деэмульгаторлардың суда және гександа ерігіштігін зерттеп, ионогеді емес БАЗ ерігіштігінің белгілі фазалық диаграммаларымен сәйкес деэмульгатор молекулаларының химиялық құрылымына байланысты әр еріткіште гомогенді ерітіндінің түзілуі, жүйенің қабаттасуымен фазаның бөлінуі, критикалық эмульсияның түзілуі болуы мүмкін деген болжаулар бар. Бастапқы екі жағдайда деэмульгаторлар еріткіштің жарықөткізгіштігіне айтарлықтай әсер етпейді, ал соңғысында критикалық эмульсияның бөлшектерінде жарықтың шашырауынан ерітіндінің кенет лайлануы байқалады.

Берілген температурада  суда және гександа ерігіштіктерін салыстыра отырып әр түрлі фирмалардың шығаратын деэмульгаторларын деэмульгирлеу әсеріне және механизміне байланысты 4 түрге бөліп қарастыруға болады.

 

200С-та және 500мг/л концентрацияда ерігіштігі		Эмульсияда  ерігіштігі	Реагент типі (200С)	Деэмульгирлеудің доминирлеуші механизмдері
Суда	гександа
-	+	Аз еритін	IV	№1
-	±	Критикалық  эмульсиялар	I	№3
±	±		II
+	-	Суда еритін	III	№2

 

«+» - гомогенді  ерітінді; «-» - екіфазалы жүйе; «±» - критикалық эмульсиялар

 

20⁰С-та критикалық эмульсия түзетін деэмульгаторлардың әсері әлдеқайда жоғары болды. ІІІ және IV типті кез-келген реагенттердің әсері І және ІІ типті реагенттерге қарағанда төмен.

Әр типті  деэмульгаторардың механизмі мұнай-су бөлігі шекарасында фазааралық керілу шамасына әсер ету арқылы анықталды.

Аз еритін IV типті эмульгаторлар үшін деэмульгирлеу әсерінің классикалық механизмі тән. Ол мұнай-су фазааралық шекарасынан табиғи эмульгаторларды адсорбциялық ығыстыруымен түсіндіріледі (механизм №1, таблица1). Мұндай деэмульгаторларды мұнайға қосқанда мұнай-су бөлігі шекарасында фазааралық керілу шамасы δ төмендейді, яғни эмульгаторларға қарағанда деэмульгаторлардың жоғары беттік активтілігі жоғары болады.

IV типті деэмульгаторлардың беттік активтілігінің жоғары болғандығы соншалық, тіпті керілу шамасын δ 100 есеге дейін төмендетуге қабілетті.

Суда еритін ІІІ типті деэмульгаторлар мұнай-су бөлігі шекарасында керілу шамасын  δ төмендететін болғандықтан, олар суда мұнай эмульсиясын тұрақтандыруға қабілетті болады. Олай болса, бұл  реагенттердің деэмульгирлеу механизмі «эмульсия фазаларының айналымы» деп түсіндіріледі (механизм №2, таблица1). Бұл механизмнің әсері төмен болады. Қыс мезгілінде эмульсия температурасы 10÷20⁰С төмендегенде бұл реагенттер жарамсыз болатыны белгілі. Алайда одан жоғары температурада Т›35⁰С бұл деэмульгаторлар ІІ типті реагенттерге айналады, нәтижесінде ең жақсы импортты деэмульгаторлар әсеріне жақындап, әсері бірден жоғарылайды.

1.1. Магнит өрісі  әсерімен Грознен мұнайы мен  ауыр көмірсутек шикізаттарын  қайта өңдеу және дайындау  процестерін қарқындандыру

Тұрақты магнит өрісімен өңделгеннен кейінгі ауыр мұнай қалдықтары мен Грознен  мұнайын дайындау және біріншілік қайта  өңдеу процестерін зерттеудің нәтижелері көрсетілген. Мұндай өңдеуді қолдану  – сусыздандыру және тұзсыздандыру  процестерін зерттеудің нәтижелері көрсетілген. Атмосфералық айдаудағы мұнай қалдықтарын алдын-ала магниттік өңдеу дистиляттық фракцияларды сұрыптауды 6%-ға арттырады, ал бірдей сұрыптауда процесс температурасы 5-25⁰С дейін төмендейді. Алдын-ала магниттік өңдеу өнім шығымын келесідей өзгерістерге әкеледі: кокстүзілу 1,3-1,7 есе  азаяды, ал ашық мұнай өнімдерінің бөлінуі шикізат типіне байланысты 1,15-1,5 есе артады [1].

Dissolvan 4411

Сыртқы түрі		Сарғыш сұйықтық
Құрамы		Метанолда ерітілген  этилен/пропилен тотығы
Тығыздығы (метод ASTM D 1475 / DIN 51757)		0,95 ± 0,02 г/см3 20°С-та
Қату температурасы (ASTM D 97 / DIN ISO 3016)		ок. -36°С
Тұтқырлығы (ASTM D 445 / DIN 53015)		25 мПа * с 20°С-та
		80 мПа * с 0°С-та
		400 мПа * с -20°С-та
рН мәні (1% дистилденген суда 20°С-та)		ок. 9,0
Эффективтілігі (метод EQG)		Стандартқа сай
20°С-та ерігіштігі	10% суда	Ериді
	50% суда	Ериді
	10%  метанолда	Ериді
	50%  метанолда	Ериді

Dissolvan 4397

Сыртқы түрі		Сарыдан қоңыр  түске дейінгі сұйықтық
Құрамы		Метанолда және ароматты комірсутектерде ерітілген этилен/пропилен және оксиэтилді шайыр тотығы блоксополимері
Тығыздығы(метод ASTM D 1475 / DIN 51757)		0,94 ± 0,02 г/см3 при 20°С
Қату температурасы (ASTM D 97 / DIN ISO 3016)		ок. -50°С
Тұтқырлығы (ASTM D 445 / DIN 53015)		66 мПа * с 20°С-та
		140 мПа * с 0°С-та
		350 мПа * с -20°С-та
		2730 мПа * с -40°С-та
рН мәні (1%  дистилденген суда 20°С-та)		ок. 9,0
Эффективтілігі (метод EQG)		Стандартқа  сай
20°С-та ерігіштігі	10% суда	Эмульсия
	50% суда	Эмульсия
	10% метанолда	Ериді
	50% метанолда	Ериді

 

 

 

 

 

 

Әдебиеттер тізімі

1. Такаева М.А., Мусаева М.А., Ахмадова Х.Х., Пивоварова Н.А., Сыркин А.М. «Магнит өрісі әсерімен Грознен мұнайы мен ауыр көмірсутек шикізаттарын қайта өңдеу және дайындау процестерін қарқындандыру». Электрондық ғылыми журнал «Нефтегазовое дело», 2011, №3