Файл: Тронов В.П. Обезвоживание и обессоливание нефти из опыта работы об-ния Татнефть.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 121
Скачиваний: 1
с применением пресной воды в электростатических де гидраторах компании «Петролайт» позволяет доводить содержание солей до 10 мг/л. Нефть затем по магист ральному трубопроводу откачивается в морской порт.
На месторождении Хасси-Месауд (Алжир) сущест вует проблема несколько иного рода. Месторождение раз рабатывается с 1958 г., и добыча ее здесь достигла 23 млн. т в год. Удельный вес нефти 0,85 г/см3. Серьезной проблемы водонефтяной эмульсии здесь не существует, однако значительные осложнения связаны с появлением в потоке ионизированной и кристаллической соли, спо собной отлагаться на поверхности промыслового обору
дования. Содержание соли |
в сырой нефти по |
фонду |
|||
эксплуатационных скважин |
иллюстрируется данными |
||||
табл. 30. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 30 |
|
|
Содержание солей в нефти, |
м г / л |
|||
Показатели |
менее |
60 |
60—300 |
300—1500 |
более |
|
1500 |
||||
Число скваж ин................... |
51 |
• |
14 |
6 |
9 |
Объем нефти в % . . . . |
61,7 |
21,5 |
6,2 |
10,6 |
Большинство скважин с момента ввода их в эксплуата цию дают безводную нефть с содержанием солей от 5 до 10 мг/л. С течением времени содержание солей в нефти растет за счет появления небольших количеств пласто вой воды, минерализация которой достигает 370 г/л.
В связи с изменением термодинамических условий в процессе подъема нефти от забоя скважины к ее устью, растворенные в воде соли выкристаллизовываются на внутренней поверхности труб. Для предотвращения об разования солевого камня на поверхности оборудования в скважины закачивается пресная вода с деэмульгато ром из расчета 20 г/т. Образующаяся при этом нестой кая эмульсия разрушается в электродегидраторах, после чего нефть с содержанием солей порядка 20 мг/л на правляется на переработку на действующий здесь же нефтеперерабатывающий завод. В сырой нефти, постав ляемой иа экспорт, содержание воды и солей ограничи вается величинами порядка 1% и 0,006% по весу. Это
161
достигается обычно отстаиванием нефти в резервуарах и течение суток. Качество нефти по пути ее движения по стоянно улучшается за счет сброса воды из резервуаров промыслов, магистральных трубопроводов, резервуаров портовой перевалочной базы [122].
Обобщая изложенные выше материалы по подготовке нефти на промыслах стран мира, следует особо отме тить следующее. Типовые установки подготовки нефти на промыслах не применяются. Набор оборудования и принимаемая технологическая схема определяются боль шим числом весьма разнообразных факторов: уровнем добычи, качеством добываемой нефти, требованиями'со стороны нефтепроводных компаний к качеству готовой нефти, природно-климатическими условиями, расположе нием нефтеперерабатывающих заводов, взаимным рас положением месторождений, разрабатываемых одной и той же фирмой и т. д. Для подготовки нефти на мелких месторождениях и небольших участках, как правило, применяются подогреватели-деэмульсаторы (США, Ка нада, ФРГ). Обезвоживание нефти на крупных узлах осуществляется в основном применением технологиче ской пары «нагреватель резервуар», причем технологи ческие резервуары оборудованы газовой обвязкой и снабжены малогабаритными сепараторами горячей сту пени (Канада, Венесуэла, Франция). Закрытая система сдачи нефти (ЛАКТ) не исключает строительства и ис пользования резервуаров, в которых нефть после ее под готовки в деэмульсаторах выдерживается значительное время для выветривания. Для предотвращения старения эмульсии зачастую применяется подача деэмульгатора на устье скважин и головные участки трубопроводов. На промыслах ФРГ малообъемное оборудование небольшой
производительности работает в блоке |
с промысловой |
|
системой сбора, |
используемой в технологических целях. |
|
На примере месторождений Парантис и Луго (Фран |
||
ция) показана |
целесообразность подготовки нефти по |
|
пути ее движения: обезвоживание нефти |
производится |
на наиболее удаленном месторождении Луго, а обессо ливание этой же нефти на территории месторождения Парантис, через которую проложены трубопроврды с Луго.
В Алжире после обезвоживания нефти в резервуарах на промыслах весьма эффективно решается вопрос.; об
162,
улучшении качества ее в процессе транспортировки за счет сброса воды в удобных для этих целей местах. Это позволяет отправлять на экспорт нефть высокого качест ва е содержанием солей до 60 мг/л.
В цёлом на промыслах западного полушария (Север ная и Южная Америка) осуществляется только обезво живание, однако содержание солей в пластовой воде в несколько раз ниже, чем, например, на месторождениях европейской части нашей страны. Так, содержание солей в одном прЬценте воды по некоторым месторождениям достигает:
Уэйминг (США) —9—10 мг/л; Кирикйри (Венесуэла)—117 мг/л\ Вилмингтон (США) —234 мг/л; Канзас Уэст (США) —1232 мг/л; Муф Ко (США) —1881 мг/л.
Единых требований на содержание балласта в нефти, продаваемой нефтепроводным компаниям США, напри мер, не существует.
В Калифорнии считалось допустимым содержание балласта в нефти до 3%, Мидконтиненте—1—2%. В на стоящее .время для многих месторождений допустимое содержание балласта в нефти составляет 0,3%.
В Канаде существуют единые нормы на содержание балласта в поставляемой нефти, определяемые величи ной 0,5%. Содержание солей в нефти не лимитируется. В целом нормы на допустимое содержание балласта в нефти определяются трудностью сброса воды на промыс лах до возможного минимума современными техниче скими средствами и экономичностью этого процесса. Обессоливание нефти считается экономичным осущест влять на нефтеперерабатывающих заводах. Поэтому нефть на промыслах не обессоливается.
В Европе существуют другие требования к нефти, ко торые обусловлены в основном тем обстоятельством, что большое количество нефтеперерабатывающих заводов работает на высококачественной несоленой нефти конти нента и нефти Ближнего и Среднего Востока, практиче ски не содержащих при добыче воды и солей. Здесь до пустимое содержание солей в нефти лимитируется 55— 85 мг/л. В отдельных случаях на заводы направляется нефть с содержанием солей 10—30 мг/л.
163
Расход неионогенных реагентов при подготовке нефти, которые применяются повсеместно в различных районах, также различен и изменяется в пределах от 5 до 150 г/т. В среднем расходуется около 50 г/т. Стои мость тонны реагента в среднем составляет 530 долла ров. Средние затраты на химреагенты при обезвожива нии достигают 2,5—3,1 цента [2, 98].
Обессоливание нефти на заводах
Впрактике подготовки нефти комплекс мероприятий, обеспечивающий снижение содержания воды и солей в нефти до технологически и экономически обоснованного минимума, принято называть обессоливанием. Однако этот термин не полностью отражает достигаемые при этом результаты.
Впроцессе обессоливания из нефти удаляют не толь ко соли и воду, по и механические примеси, окись желе за, сульфид железа и значительное количество соедине ний мышьяка, отравляющих пластиковые катализаторы при последующей переработке нефти. Таким образом, не
зависимо от того, где осуществляется этот процесс —на промыслах или на заводах — при обессоливании дости гается облагораживание нефти.
Повышенное содержание балласта в нефти, посту пающей на нефтеперерабытвающие заводы, в значи тельной мере осложняет их нормальную эксплуатацию и ухудшает качество конечных продуктов. При значитель ном содержании солей в нефти, поступающей на перера ботку, снижается производительность заводских устано вок, уменьшается продолжительность межремонтных пробегов, возрастает время простоев, усиливается кор розия дорогостоящего оборудования, увеличиваются затраты труда и т. д.
Осложнения на заводах при значительном содержа нии воды и солей в нефти возникают уже с момента ее поступления в резервуары товарно-сырьевых баз. При хранении нефти на дне резервуаров накапливаются осадки, уменьшающие их полезную емкость и ухудшаю щие режим работы установок при переключении резер вуаров из-за резкого увеличения воды и солей в посту пающей на установки нефти. Однако при хорошо нала
женной дренажной системе эти недостатки могут быть устранены.
Значительные осложнения возникают из-за выкристаллизации солей на поверхности заводской аппаратуры, и в первую очередь теплообменников, в связи с чем уменьша ется температура нагрева нефти на входе в колонну и снижается ее производительность. Загрязнение теплооб менной аппаратуры, печей, установок висбрекинга и рек тификационных колонн требует их остановки для ремон та и очистки. Кроме того, на установках висбрекинга соль катализирует образование кокса, что в свою очередь ухудшает теплопередачу, вызывает местный перегрев, усиливает коррозию аппаратуры и прогорание труб. Косвенным результатом этих явлений является умень шение производства конечных продуктов газойля и бен зина.
В значительной мере повышенное содержание солей перерабатываемой нефти ухудшает качество фстаточных
.продуктов переработки. При этом ухудшается раствори мость и растяжимость битумов, увеличивается зольность котельного топлива. Присутствие солей в газотурбинном топливе приводит к ускоренному разрушению лопаток турбин. Из нефти с высоким содержанием солей невоз можно получить кокс высокой степени чистоты.
При повышенном содержании солей в перерабаты ваемой нефти особенно увеличивается коррозия нефте
заводского оборудования. |
нефти |
При высоких температурах содержащиеся в |
|
соли превращаются в соляную кислоту, что и |
интенси |
фицирует коррозионные процессы. При контакте серни стых соединений (меркантаны, сероводород) с соляной кислотой протекают окислительно-восстановительные реакции, в которых соляная кислота взаимодействует с железом, превращаясь в хлорид железа. Он, в свою оче редь реагируя с сероводородом, образует сульфид желе за, что обусловливает появление дополнительного коли чества соляной кислоты. Особенно подвержены корро зии под действием соляной кислоты узлы и аппаратура, где возможно присутствие воды или водяных паров (кон денсаторы, теплообменники, верхние тарелки ректифи кационных колонн, трубопроводы и сборники дистил лята и т. д.).
165
Как уже отмечалось, |
в первоначальном |
значении |
термина «обессоливание» |
означало удаление |
примерно |
90% хлоридов натрия, кальция и магния. Предельно до
пустимое |
содержание солей принималось порядка |
42 г!смг. |
Хотя термин сохранился, под обессоливанием |
теперь понимают устранение различных вредных приме сей, содержащихся в нефти. Концентрация ионов метал лов может изменяться в широких пределах. В среднем соотношение катионов может быть охарактеризовано следующими цифрами: натрия—75, магния—15, каль ция—10%. Хлориды являются источником хлористого во дорода, выделяющегося при перегонке нефти. Таким об разом, их присутствие указывает на потенциальную кор розионную активность нефти и опасность загрязнения заводской аппаратуры. Хлористый водород легче всего образуется из хлористого магния, кальция и, наконец, натрия. С уменьшением содержания хлоридов в нефти количество образующегося хлористого водорода умень шается, но полнота разложения хлоридов с образовани ем хлористого водорода увеличивается. Зависимость сте пени превращения и абсолютного количества образовав шейся соляной кислоты от содержания солей в нефти представлено на рис. 21.
Значительные осложнения может вызвать повышен ное содержание в нефти сульфатов и карбонатов. Рас творимость сульфата кальция снижается при температу ре выше 38° С, что приводит к образованию сульфатных отложений в условиях, исключающих возможность испа рения воды.
Об улучшении основных показателей работы большой группы зарубежных нефтеперерабатывающих заводов можно судить по данным, представленным в табл. 31.
Некоторое представление о качестве нефти, постав ляемой на нефтеперерабатывающие заводы в США, можно получить по данным табл. 32.
Обычно нефть, поступающая на заводы, содержит около 0,25% механических примесей и воды, а также от 9 до 570 мг/л хлористых солей. Нередко содержание этих примесей бывает намного выше.
О достигаемой на заводах глубине обессоливания можно судить по данным табл. 33.
На многих заводах США одноступенчатым обессоли ванием достигают снижения содержания солей в нефти
166
<о
I
4 J
3
-о
<ас>
Рис. 21. Количество хлоридов, образующих соляную кислоту. в зависимости от их содержания в нефти (/) и вес соляной кислоты (2).
до 8—10 мг/л. При двухступенчатом обессоливании со держание солей удается снизить до 0,9 мг/л [54].
Экономический эффект от обессоливания нефти на НПЗ как в одну, так и в две ступени изменяется от не скольких до десятков центов на каждый м3.
По данным ВНИИ НИ, глубокое обессоливание нефти на отечественных нефтеперерабатывающих заводах (до 5—7 мг/л) позволяет получить экономический эффект до
62 коп/т подготовленной нефти. |
довольно |
Себестоимость обессоливания на заводах |
|
низка, о чем можно судить по данным табл. |
34. |
Одноступенчатое обессоливание. Наиболее широкое применение при одноступенчатом обессоливании получи ли на заводах электродегидраторы «Петреко» фирмы Петролайт и установки термохимического обессоливания фирмы «Тритолайт».
167
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
31 |
|
|
Качество нефти |
|
|
|
Показатели |
до обессо |
|
улучшение |
||
после обес покгзиелей |
|||||
|
t |
ливания |
соливания |
число раз ’ |
|
|
|
|
|
|
|
Содержание солей, м г / л . |
359 |
23 |
15,6 |
|
|
Продолжительность работ |
|
|
|
|
|
без ремонта, |
с у т к и |
50 |
152 |
3,03 |
|
атмосферной колонны . |
|
||||
крекинг-установки . . . |
38 |
90 |
2,36 |
|
|
теплообменников . . . |
26 |
216 |
S ,3 |
|
|
Производительность, |
1610 |
1940 |
1,2 |
|
|
м 3/ с у т . . . |
• ................ |
|
|||
Коэффициент |
использова |
84,3 |
92,3 |
1,1 |
|
ния рабочего времени, % |
|
||||
Коррозия, % ................... |
100 |
75 |
1,33 |
|
|
Расход аммиака, м г / л . . . |
23 |
6 |
3,83 |
|
|
Температура, |
0 С: |
|
|
|
|
в печи атмосферной |
317 |
327 |
1,04 |
|
|
ступени ................... |
|
||||
в печи |
крекинга . . |
471 |
480 |
1,02 |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
32 |
Показатели
Плотность . . . .
Содержание воды,
% .......................
Содержание солей,
м г / л . , ................
Осадок, |
г / л . . . |
Минерализация |
|
воды, |
% . . . |
Гарленд (Вайоминг) |
Месторождения |
и штаты |
Кирикири (Венесуэла) |
|
Вилмингтон (Калифор ния) |
Уэст (Канада) |
1 Графство (Техас) |
||
0,9328 |
0,9200 |
0,8373 |
0,8408 |
0,9561 |
0,5 |
0,4 |
0,15 |
0,2 |
1,3 |
4,6 |
148 |
188 |
596 |
117 |
259 |
252 |
212 |
456 |
— |
0,1 |
3,7 |
12,5 |
29,8 |
0,9 |
Для полного удаления нефти из воды могут быть при менены дополнительные отстойники. В затраты на обес соливание входят только те статьи, которые, действитель но, имеют отношение к процессу. Это расходы на элек троэнергию, воду, сжатый воздух для приборов, пар для
168