RU2093243C1

RU2093243C1 - Method of dehydrating crude oil

Info

Publication number: RU2093243C1
Application number: RU95113810A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Никифоров; В.Н. Швецов; О.Е. Никифоров; Ш.Ф. Тахаутдинов
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Новые нефтяные технологии и техника"; Акционерное общество "Татнефть"
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: crude oil treatment. SUBSTANCE: water-oil emulsion is treated by sound-frequency electric field intensity of which is regulated in reverse dependence on conductivity of emulsion by way of varying dielectric permittivity of electrode ferroelectric insulation at a temperature below Curie temperature of ferroelectric material. EFFECT: enhanced efficiency of process. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам обезвоживания нефти и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. The invention relates to methods for oil dehydration and can be used in the oil and refining industries.

Наиболее близким по технической сущности является способ обезвоживания нефти, включающий изоляцию электрода диэлектриком и обработку водонефтяной эмульсии электрическим полем высокой частоты. The closest in technical essence is a method of dehydration of oil, which includes insulating the electrode with a dielectric and processing the oil-water emulsion with a high frequency electric field.

Недостатком известного способа является то, что в нем из-за низкой диэлектрической проницаемости диэлектрика (ε ≈ 2 3) и соответственно высокого емкостного сопротивления изоляции

где ω частота поля,
d толщина изоляции,
S площадь изоляции,
а также вследствие высокой электропроводности высокообводненной нефтяной эмульсии и соответственно ее низкого сопротивления R все напряжение, пропорциональное согласно законe Ома сопротивлению, падает на изоляцию U_c и напряжение U_э и соответственно, напряженность на эмульсии падает почти до нуля (U_c/U_э R_c/R_э).The disadvantage of this method is that it is due to the low dielectric constant of the dielectric (ε ≈ 2 3) and, accordingly, high capacitance of insulation

where ω is the frequency of the field,
d insulation thickness
S is the insulation area,
and also due to the high electrical conductivity of the high-water oil emulsion and, accordingly, its low resistance R, all voltage proportional to Ohm's law of the resistance falls on the insulation U _c and voltage U _e and, accordingly, the voltage on the emulsion drops to almost zero (U _c / U _e R _c / R _e ).

Поэтому для создания достаточно высокой напряженности электрического поля в водонефтяной эмульсии требуется (см. формулу [1] применение электрического поля высокой частоты до 1 мГц. Последнее, как известно из описания изобретения к а. с. N 58252 "Дегидрационная установка для нефти" авторов Слоним А. И. и Беклемишев Ю.С. кл.23 b, опубл.1940, значительно снижает эффективность коалесценции капель водной фазы и соответственно деэмульсации нефти. Therefore, to create a sufficiently high electric field strength in a water-oil emulsion, it is required (see formula [1] to apply a high-frequency electric field up to 1 MHz. The latter, as is known from the description of the invention to a.s. N 58252 "Dehydration unit for oil" by Slonim A.I. and Beklemishev Yu.S. Cl. 23 b, publ. 1940, significantly reduces the efficiency of coalescence of droplets of the aqueous phase and, accordingly, demulsification of oil.

Кроме того, в известном способе обработка эмульсии проводится при постоянной напряженности электрического поля. Однако в процессе электроразрушения водонефтяных эмульсий происходит коалесценция, структурирование капель воды вдоль силовых линий и, как следствие, увеличение электропроводности эмульсии вдоль этих участков. Процесс развивается вплоть до образования сплошных цепочек из капель воды и прекращения их коалесценции. Для приостановления процесса образования цепочек из капелек волной фазы эмульсии и их эффективного разрушения требуется по мере их роста и увеличения электропроводности эмульсии на короткое время резко уменьшать напряженность электрического поля, чего не происходит в способе-прототипе. In addition, in the known method, the processing of the emulsion is carried out at a constant electric field strength. However, in the process of electro-destruction of oil-water emulsions, coalescence occurs, structuring of water droplets along the lines of force and, as a result, an increase in the electrical conductivity of the emulsion along these sections. The process develops until the formation of continuous chains of water droplets and the termination of their coalescence. To stop the formation of chains of droplets of the wave phase of the emulsion and their effective destruction, it is required to sharply reduce the electric field strength for a short time as they grow and increase the electrical conductivity of the emulsion, which does not happen in the prototype method.

Таким образом, в известном способе не предусмотрены меры по регулированию напряженности электрического поля с целью предотвращения образования короткозамыкающих цепочек из капель воды и их разрушения6 что также снижает его эффективность. Thus, in the known method there are no measures to regulate the electric field in order to prevent the formation of short-circuit chains of water droplets and their destruction6 which also reduces its effectiveness.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении эффективности процесса обезвоживания нефтей в электрическом поле, происходящей за счет обеспечения регулирования напряженности электрического поля для предотвращения образования короткозамыкающих цепочек из калек воды и их разрушения. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the process of oil dehydration in an electric field, which occurs by ensuring the regulation of electric field strength to prevent the formation of short-circuit chains from water cripples and their destruction.

Для достижения необходимого технического результата в способе обезвоживания нефти, включающем изоляцию электрода диэлектриком и обработку водонефтяной эмульсии переменным электрическим полем, обработку проводят электрическим полем звуковой частоты, напряженность которого регулируют в обратной зависимости от электропроводимости водонефтяной эмульсии изменением диэлектрической проницаемости изоляции электрода путем выполнения ее из сегнетоэлектрика. To achieve the desired technical result in a method of oil dehydration, including insulating the electrode with an insulator and treating the oil-water emulsion with an alternating electric field, the treatment is carried out by an electric field of sound frequency, the intensity of which is regulated inversely with the conductivity of the oil-water emulsion by changing the dielectric constant of the electrode insulation by performing it from ferroelectric.

Кроме того, целесообразно выбрать исходную напряженность электрического поля большей напряженности, соответствующей максимальной диэлектрической проницаемости используемого сегнетоэлектрика. Температуру нагрева нефти следует выбрать меньше температуры Кюри используемого сегнетоэлектрика. In addition, it is advisable to choose the initial electric field strength of greater intensity, corresponding to the maximum dielectric constant of the used ferroelectric. The heating temperature of the oil should be chosen below the Curie temperature of the used ferroelectric.

На чертеже представлена зависимость диэлектрической проницаемости типичной сегнетоэлектрической керамики ВК-2, изготовленной на основе титана бария, от напряженности приложенного к нему электрического поля, позволяющая объяснить сущность предлагаемого способа. The drawing shows the dependence of the dielectric constant of a typical ferroelectric ceramic VK-2, made on the basis of barium titanium, on the intensity of the electric field applied to it, which allows to explain the essence of the proposed method.

Изначально большое значение диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика e > 2000) позволяет в предлагаемом способе за счет снижения емкостного сопротивления изоляции создать необходимое высокое значение напряженности электрического поля в обрабатываемой водонефтяной эмульсии при низкой (20 Гц 20 кГц) частоте электрического поля и повысить эффективность деэмульсации нефти в отличие от прототипа, где с этой целью используется высокая частота поля 1 мГц. Initially, the large value of the dielectric constant of a ferroelectric (e> 2000) allows the proposed method to create the required high value of the electric field strength in the treated oil-water emulsion at low (20 Hz 20 kHz) electric field frequency and increase the efficiency of oil demulsification, in contrast to prototype, where a high field frequency of 1 MHz is used for this purpose.

Нелинейная зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля позволяет при выборе рабочей точки начальной напряженности электрического поля на ниспадающей ветви кривой e f(Е) правее максимума регулировать величину напряженности электрического поля в обратной зависимости от электропроводности обрабатываемой водонефтяной эмульсии. Действительно при образовании цепочки из капелек воды возрастает электропроводность эмульсии вдоль этого участка, соответственно снижается ее сопротивление и в результате возрастает напряжение и напряженность поля в сегнетоэлектрике. Последнее приведет к снижению и, как следствие, к еще большему увеличению сопротивления (емкостного) изоляции и напряженности электрического поля в сегнетоэлектрике процесс развивается лавинообразно. За счет этого происходит резкое уменьшение напряжения и напряженности электрического поля в прилегающем слое эмульсии. The nonlinear dependence of the dielectric constant on the electric field allows you to select the working point of the initial electric field on the falling branch of the curve e f (E) to the right of the maximum to adjust the value of the electric field inversely to the electrical conductivity of the treated oil-water emulsion. Indeed, when a chain of water droplets is formed, the electric conductivity of the emulsion increases along this section, and accordingly its resistance decreases and, as a result, the voltage and field strength in the ferroelectric increase. The latter will lead to a decrease and, as a result, to an even greater increase in the resistance (capacitive) insulation and electric field strength in a ferroelectric process, an avalanche-like process develops. Due to this, there is a sharp decrease in voltage and electric field in the adjacent layer of the emulsion.

Таким образом, при использовании в качестве изоляции сегнетоэлектрика напряженность поля в цепочке из капель воды упадет значительно сильнее и быстрее, чем в случае использования диэлектрика с постоянной диэлектрической проницаемостью. В результате цепочки будут более эффективно разрушаться при меньших скоростях протекания эмульсии между электродами, что позволяет проводить электрообработку при более благоприятных временных режимах и повысить эффективность обезвоживания нефти в электрическом поле. Thus, when using a ferroelectric as an insulation, the field strength in a chain of water droplets will drop much stronger and faster than if a dielectric with constant dielectric constant is used. As a result, the chains will be destroyed more efficiently at lower emulsion flow rates between the electrodes, which makes it possible to conduct electric processing at more favorable time conditions and increase the efficiency of oil dehydration in an electric field.

Необходимость проведения процесса при температуре ниже температуры Кюри используемого сегнетоэлектрика объясняется тем, что при более высокой температуре последний теряет свои высокодиэлектрические свойства. The necessity of carrying out the process at a temperature below the Curie temperature of the used ferroelectric is explained by the fact that, at a higher temperature, the latter loses its high dielectric properties.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Было проведено обезвоживание 40% искусственной водонефтяной эмульсии в электрическом поле при температуре 25 градусов по Цельсию. Производительность устройства, изготовленного для осуществления способа и состоящего из корпуса, в котором установлен электрод, изолированный по предлагаемому способу керамическим сегнетоэлектрическим материалом ВК-2, изготовленным на основе сегнетоэлектрика титана бария, составляла 0,8 мл/с. Основой для изготовления сегнетокерамик ВК-2 и ВК-1 служит титанат бария, а в качестве добавок вводится станнат или цирконат бария, окись олова, окись циркония или другие соединения. В материале ВК-2 точка Кюри соответствует температуре около 75^oC.Was dehydrated 40% of the artificial oil-water emulsion in an electric field at a temperature of 25 degrees Celsius. The performance of the device manufactured for the implementation of the method and consisting of a housing in which an electrode is insulated according to the proposed method with a VK-2 ceramic ferroelectric material made on the basis of barium titanium ferroelectric was 0.8 ml / s. Barium titanate serves as the basis for the manufacture of VK-2 and VK-1 ferroceramics, and barium stannate or zirconate, tin oxide, zirconium oxide or other compounds are added as additives. In the material VK-2, the Curie point corresponds to a temperature of about 75 ^o C.

После обработки в электрическом поле эмульсия отстаивалась в течение 1 часа при Т 60^oC. Частота электрического поля составляла f 50 Гц. Другие технологические параметры способа отражены в таблице.After processing in an electric field, the emulsion settled for 1 hour at T 60 ^o C. The frequency of the electric field was f 50 Hz. Other technological parameters of the method are shown in the table.

Результаты исследования подтверждают преимущество предлагаемого способа. Даже десятикратное увеличение напряженности в способе-прототипе (опыт 5) по сравнению с предлагаемым способом не приносит успеха. The results of the study confirm the advantage of the proposed method. Even a tenfold increase in tension in the prototype method (experiment 5) compared with the proposed method does not bring success.

Выбор исходной напряженности, соответствующей максимальной диэлектрической проницаемости, что для данного сегнетоэлектрического материала (см. чертеж) соответствует напряженности E более 1,1 кВ/см, а также температуры процесса ниже точки Кюри сегнетоэлектрика, позволяет достичь повышения эффективности процесса и достигнуть максимальной глубины обезвоживания. The choice of the initial tension corresponding to the maximum dielectric constant, which for a given ferroelectric material (see the drawing) corresponds to a tension E of more than 1.1 kV / cm, as well as a process temperature below the Curie point of the ferroelectric, allows to increase the process efficiency and achieve maximum dewatering depth.

Использование предлагаемого способа обезвоживания нефти позволяет значительно интенсифицировать процесс промысловой подготовки нефти к переработке. Using the proposed method of oil dehydration can significantly intensify the process of field preparation of oil for processing.

Claims

The method of dehydration of oil by processing in an alternating electric field created using an electrode coated with an insulating material, characterized in that a ferroelectric is used as an insulating material and the process is carried out in an electric field of sound frequency having a voltage higher than the voltage corresponding to the maximum dielectric constant of the ferroelectric , and at a temperature lower than the Curie temperature of the ferroelectric.