RU2022998C1

RU2022998C1 - Process of dehydrating oil-water emulsion

Info

Publication number: RU2022998C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Черек
Original assignee: Черек Алексей Михайлович
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: oil refining. SUBSTANCE: emulsion is fed by two flow streams into settling tank having water zone, oil zone and intermediate emulsion layer zone, with one emulsion stream directed into water zone and another - to oil zone. The increase or decrease in viscosity of the intermediate emulsion layer results to the increased or decreased flow rate of the emulsion passed into water zone. EFFECT: increased process efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к промысловой подготовке нефти, а именно к ее обезвоживанию путем гравитационного отстаивания водонефтяной эмульсии. The invention relates to field preparation of oil, namely to its dehydration by gravitational sedimentation of a water-oil emulsion.

Известен способ двухуровневого ввода эмульсии в отстойник, согласно которому ввод исходной эмульсии в зону отстоя осуществляют через расположенные друг над другом распределительные устройства [1]. Такой способ ввода эмульсии позволяет повысить разделяющую способность отстойника. There is a method of two-level input of the emulsion into the sump, according to which the input of the initial emulsion into the sludge zone is carried out through switchboards located one above the other [1]. This method of entering the emulsion can increase the separation ability of the sump.

К недостаткам способа следует отнести то, что он не учитывает состояние промежуточного слоя в отстойнике. The disadvantages of the method include the fact that it does not take into account the state of the intermediate layer in the sump.

Известен также способ обезвоживания водонефтяной эмульсии, согласно которому ввод эмульсии в отстойник осуществляют из каплеукрупнителя тремя потоками. При этом нефть из верхней части каплеукрупнителя подают под поверхность раздела фаз, водную фазу из каплеукрупнителя - в промежуточный слой, а оставшуюся часть из средней зоны - в зону нефти отстойника [2]. There is also known a method of dewatering a water-oil emulsion, according to which the input of the emulsion into the sump is carried out from the droplet consolidator in three streams. In this case, oil from the upper part of the droplet consolidator is supplied under the interface, the aqueous phase from the droplet consolidator is supplied to the intermediate layer, and the remaining part from the middle zone is transferred to the settler oil zone [2].

Недостатком способа является турбулизация жидкости в районе промежуточного слоя, препятствующая формированию структуры промежуточного слоя и приводящая к выносу в нефтяную зону значительного количества капель размером близким и выше критического, мехпримесей и неразрушенных компонентов эмульсий. The disadvantage of this method is the turbulization of the liquid in the region of the intermediate layer, which prevents the formation of the structure of the intermediate layer and leads to the removal into the oil zone of a significant number of droplets close to and above the critical size, mechanical impurities and undamaged components of the emulsions.

Наиболее близким техническим решением из известных является способ обезвоживания водонефтяной эмульсии, согласно которому ввод эмульсии в отстойник осуществляется из каплеукрупнителя двумя потоками. Первый поток в количестве 30-70% от общего из верхней части каплеукрупнителя подают в зону дренажной воды под промежуточный слой, а второй - из нижней части каплеукрупнителя подают в зону нефти над промежуточным слоем [3]. The closest technical solution known is the method of dehydration of the oil-water emulsion, according to which the input of the emulsion into the sump is carried out from the droplet separator in two streams. The first stream in an amount of 30-70% of the total from the upper part of the droplet separator is fed into the drainage water zone under the intermediate layer, and the second from the lower part of the droplet separator is fed into the oil zone above the intermediate layer [3].

Недостатком способа является то, что в нем не учитывается состояние промежуточного слоя в отстойнике при распределении загрузки между двумя потоками, вводимые выше и ниже промежуточного слоя. Это приводит к тому, что при изменении качественных характеристик промежуточного слоя, например поверхностного натяжения из-за передозировки деэмульгатора или изменения природы и количества поверхностно-активных веществ (ПАВ), в отстойную зону может выноситься значительное количество неразрушенных компонентов эмульсии, мехпримесей, капель воды с размерами, близкими к критическим. Вследствие этого качество обезвоживания нефти будет ухудшаться, производительность отстойника снижаться. The disadvantage of this method is that it does not take into account the state of the intermediate layer in the sump during the distribution of the load between the two streams introduced above and below the intermediate layer. This leads to the fact that when the qualitative characteristics of the intermediate layer change, for example, surface tension due to an overdose of the demulsifier or a change in the nature and amount of surface-active substances (surfactants), a significant amount of undamaged components of the emulsion, solids, water droplets with sizes close to critical. As a result, the quality of oil dehydration will deteriorate, the performance of the sump will decrease.

Целью способа является повышение эффективности и производительность процесса обезвоживания нефти. The aim of the method is to increase the efficiency and productivity of the oil dehydration process.

Это достигается тем, что в способе обезвоживания водонефтяной эмульсии, включающем ввод эмульсии в отстойник в зону нефти и в зону воды, при увеличении или уменьшении вязкости эмульсии промежуточного слоя и (или) поверхностного натяжения на границе промежуточный слой - вода соответственно увеличивают или уменьшают расход эмульсии, вводимой в зону воды. This is achieved by the fact that in the method of dehydration of the oil-water emulsion, which includes introducing the emulsion into the sump in the oil zone and in the water zone, with increasing or decreasing the viscosity of the emulsion of the intermediate layer and (or) the surface tension at the interface between the intermediate layer and water, respectively, increase or decrease the flow rate of the emulsion introduced into the water zone.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

Процесс формирования промежуточного слоя и изменение его характеристик достаточно длителен. Он может длиться десятки часов. При этом, например, вследствие изменения состава ПАВ или количества или типа деэмульгатора, подаваемого на ранних стадиях подготовки нефти, поверхностное натяжение на границе раздела фаз промежуточный слой - вода может меняться в значительных пределах. Последнее в существенной степени изменяет свойства промежуточного слоя. Так, при низких значениях поверхностного натяжения, происходящего, например, из-за передозировки деэмульгатора, структура слоя становится рыхлой, скорость коалесценции капель замедляется. Ввод эмульсии в таком случае под промежуточный слой приводит к турбулизации его, способствует выносу в нефтяную зону неразрушенных компонентов эмульсии, механических примесей, некоалесцирующих капель размером близким к критическому. Попадая в верхнюю зону отстойника, где вследствие ввода в нее второго потока исходной эмульсии и соответственно большей нагрузки на единицу поверхности, эти капли, механические примеси и т.д. выносятся из отстойника, ухудшая тем самым качество подготавливаемой нефти. Для стабилизации качества подготавливаемой нефти в подобном случае ограничивают производительность отстойника. Изменение соотношения расходов потоков путем изменения количества эмульсии, подаваемой под промежуточный слой в зависимости от величины поверхностного натяжения эмульсии промежуточного слоя позволяет предотвратить "забросы" в нефтяную линию из промежуточного слоя большого количества неразрушенных компонентов эмульсии, механических примесей и капель воды с размерами, близкими к критическим, при низком значении поверхностного натяжения, и использовать "фильтрующую" способность границы раздела фаз при иных значениях поверхностного натяжения. The process of forming the intermediate layer and changing its characteristics is quite long. It can last dozens of hours. In this case, for example, due to a change in the composition of the surfactant or the amount or type of demulsifier supplied in the early stages of oil preparation, the surface tension at the interface between the intermediate layer and water can vary significantly. The latter substantially changes the properties of the intermediate layer. So, at low values of surface tension occurring, for example, due to an overdose of the demulsifier, the layer structure becomes loose, the coalescence rate of the droplets slows down. Entering the emulsion in this case under the intermediate layer leads to its turbulization, contributing to the removal into the oil zone of the undamaged components of the emulsion, mechanical impurities, noncoalescing drops close to critical size. When falling into the upper zone of the sump, where, due to the introduction of a second stream of the initial emulsion into it and, accordingly, a greater load on the surface unit, these drops, mechanical impurities, etc. removed from the sump, thereby deteriorating the quality of the oil being prepared. To stabilize the quality of the oil being prepared, in this case, the capacity of the sump is limited. Changing the ratio of flow rates by changing the amount of emulsion supplied under the intermediate layer, depending on the surface tension of the emulsion of the intermediate layer, prevents “spills” into the oil line from the intermediate layer of a large number of intact emulsion components, solids and water droplets with sizes close to critical , with a low value of surface tension, and use the "filtering" ability of the phase boundary for other values of surface n Attraction.

На чертеже представлена схема реализации способа обезвоживания водонефтяной эмульсии. The drawing shows a diagram of a method for dewatering a water-oil emulsion.

В трубопровод исходной эмульсии 1 вводят деэмульгатор 2. Далее исходная эмульсия направляется по линии 3 в верхнюю часть, а по линии 4 - в нижнюю часть отстойника 5. По трубопроводу 6 из отстойника 5 выводят обезвоженную нефть, а по трубопроводу 7 - дренажную воду. В отстойнике 5 при стационарной работе формируются три зоны - зона нефти 8, зона промежуточного слоя 9, зона дренажной воды 10. Количество подаваемой под промежуточный слой эмульсии контролируют с помощью расходомера 11 и изменяют с помощью задвижки 12. Контроль за поверхностным натяжением на границе промежуточный слой - вода осуществляют с помощью лабораторного сталагмометра 13. Качество обезвоженной нефти определяют с помощью влагомера 14. A demulsifier 2 is introduced into the pipeline of the initial emulsion 1. Next, the initial emulsion is sent via line 3 to the upper part, and through line 4 to the lower part of the settling tank 5. Dehydrated oil is discharged from the settling tank 5 through the pipeline 6, and drainage water through the pipeline 7. In stationary settler 5, three zones are formed during stationary operation - the oil zone 8, the intermediate layer zone 9, the drainage water zone 10. The amount of emulsion supplied under the intermediate layer is controlled using a flow meter 11 and changed using a valve 12. Monitoring the surface tension at the boundary of the intermediate layer - water is carried out using a laboratory stalagmometer 13. The quality of the dehydrated oil is determined using a moisture meter 14.

П р и м е р 1. В стационарном режиме при значении поверхностного натяжения на границе зон промежуточный слой 9 - вода 10, составляющего 17 - 23 дн/см для данного сорта нефти, устанавливается оптимальное для данного типа отстойника 5 соотношение расходов эмульсии, вводимой в зону нефти 8 и в зону воды 10. Оно составляет 100 м³/ч : 100 м³/ч по обезвоженной (сухой) нефти.EXAMPLE 1. In stationary mode, with a surface tension value at the boundary of the zones, the intermediate layer 9 — water 10 of 17–23 days / cm for a given type of oil — establishes the optimal ratio of emulsion flow rates for this type of settler 5 oil zone 8 and into the water zone 10. It is 100 m ³ / h: 100 m ³ / h for dehydrated (dry) oil.

В процессе работы отстойника 5 произошло снижение значения поверхностного натяжения до 10 дн/см. При этом влагомер 14 показал ухудшение качества обезвоженной нефти. С помощью задвижки 12 начинают уменьшать расход эмульсии, вводимой в зону воды 10. В результате улучшается качество обезвоженной нефти. При установлении соотношения расходов эмульсии, вводимой в зону нефти 8 и в зону воды 10, составляющего 150 м³/ч : 50 м³/ч, качество обезвоженной нефти восстанавливается до требуемого.In the process of settling tank 5 there was a decrease in surface tension to 10 days / cm. In this case, the hydrometer 14 showed a deterioration in the quality of the dehydrated oil. By means of a valve 12, the flow rate of the emulsion introduced into the water zone 10 is started. As a result, the quality of the dehydrated oil is improved. When establishing the ratio of the costs of the emulsion introduced into the oil zone 8 and the water zone 10, comprising 150 m ³ / h: 50 m ³ / h, the quality of the dehydrated oil is restored to the required.

П р и м е р 2. При значении вязкости эмульсии промежуточного слоя, составляющего для данного сорта нефти 15-30 сСт, устанавливается оптимальное для данного типа отстойника 5 соотношение расходов эмульсии, вводимой в зону нефти 8 и в зону воды 10. Оно составляет 100 м³/ч : 100 м³/ч по обезвоженной (сухой) нефти. В процессе работы отстойника 5 произошло повышение значения вязкости эмульсии промежуточного слоя 9 до 35 сСт (вязкость определяется любыми известными средствами). При этом влагомер 14 показал ухудшение качества обезвоженной нефти. С помощью задвижки 12 начинают увеличивать расход эмульсии, вводимой в зону воды 10. В результате улучшается качество обезвоженной нефти. При установлении соотношения расходов эмульсии, вводимой в зону нефти 8 и в зону воды 10, составляющего 80 м³/ч : 120 м³/ч, качество обезвоженной нефти восстанавливается до требуемого.PRI me R 2. When the viscosity of the emulsion of the intermediate layer, which is 15-30 cSt for a given type of oil, the ratio of the flow rate of the emulsion introduced into the oil zone 8 and the water zone 10 is optimal for this type of settler 5. It is 100 m ³ / h: 100 m ³ / h for dehydrated (dry) oil. In the process of settling tank 5, the viscosity of the emulsion of the intermediate layer 9 increased to 35 cSt (viscosity is determined by any known means). In this case, the hydrometer 14 showed a deterioration in the quality of the dehydrated oil. Using the valve 12, the flow rate of the emulsion introduced into the water zone 10 begins to increase. As a result, the quality of the dehydrated oil is improved. When establishing the ratio of the costs of the emulsion introduced into the oil zone 8 and the water zone 10, comprising 80 m ³ / h: 120 m ³ / h, the quality of the dehydrated oil is restored to the required.

Изменение соотношения расходов змульсии, подаваемой выше и ниже промежуточного слоя, с учетом вязкости эмульсии промежуточного слоя и(или) поверхностного натяжения на границе зон промежуточный слой - вода позволяет сформировать и стабилизировать структуру промежуточного слоя в отстойнике и с учетом его состояния изменять гидродинамический режим работы отстойника и позволяет повысить его производительность. Changing the ratio of the costs of the emulsion supplied above and below the intermediate layer, taking into account the viscosity of the emulsion of the intermediate layer and (or) the surface tension at the interface between the intermediate layer and water, allows you to form and stabilize the structure of the intermediate layer in the settler and, taking into account its state, change the hydrodynamic mode of operation of the settler and improves its performance.

Claims

METHOD FOR WATER-OIL EMULSION DEWATERING, which includes introducing it into a sump having zones of oil, water and an intermediate emulsion layer, in two streams, one of which is fed into the oil zone, and the other into the water zone, characterized in that when increasing or decreasing the viscosity of the intermediate emulsion layer and / or surface tension at the border of the zones of the intermediate emulsion layer - water, respectively, increase or decrease the flow of oil-water emulsion introduced into the water zone.