В.М.Бахир, Ю.Г.Задорожний

ОАО НПО “ЭКРАН”, г. Москва

OPPORTUNITIES OF INCREASE OF EFFICIENCY AND QUALITY OF PROCESSES OF PREPARATION OF OIL TO PROCESSING WITH APPLICATION OF ELECTROCHEMICALLY ACTIVATED WATER

V.M.Bahir, Y.G.Zadorozhny

NPO " EKRAN ", Moscow

Обязательным этапом подготовки нефти к переработке является обезвоживание и обессоливание, т.е. удаление из нее воды, минеральных солей и механических примесей, поскольку их наличие оказывает вредное влияние на работу оборудования нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ).

Обезвоживание нефти проводят путем разрушения (расслоения) водно-нефтяной эмульсии с применением деэмульгаторов - различных ПАВ. Однако, одного только обезвоживания для подготовки к переработке нефтей большинства месторождений недостаточно. Оставшиеся в нефти соли и воду удаляют с помощью операции обессоливания, которая заключается в смешении нефти со свежей пресной водой, разрушении образовавшейся эмульсии и последующем отделении от нефти промывной воды с перешедшими в нее солями и механическими примесями.

Дополнительную очистку на НПЗ нефти, поступающей с нефтепромыслов, проводят электротермохимическим методом в установках ЭЛОУ, где термохимическое отстаивание сочетается с электрической обработкой водно-нефтяной эмульсии.

Применяемые на ЭЛОУ деэмульгаторы подают в нефть в виде 1-2%-ных водных растворов либо без разбавления (нефтерастворимые). При обессоливании ряда нефтей наряду с деэмульгатором используют щелочь в количестве, необходимом до доведения рН дренажной воды до 7. Глубокое обессоливание нефти обеспечивается добавлением в каждой ступени ЭЛОУ 4-10% по объему промывной воды.

В период с 1980 по 1985 гг. большим коллективом ученых и специалистов Среднеазиатского НИИ природного газа, Казанского химико-технологического института им. С.М.Кирова и ПО “Нижнекамскнефтехим” были выполнены экспериментальные исследования и проведена промышленная апробация методов повышения эффективности процессов обезвоживания и обессоливания нефти на основе применения электрохимически активированной воды - анолита и католита. Было установлено, что замена обычной пресной воды с рН = 5,5 - 6,4 и окислительно-восстановительным потенциалом плюс 300 - плюс 400 мВ, добавляемой в нефть в процессе ее обработки в установках ЭЛОУ, на католит этой воды, полученный посредством электрохимической обработки в катодной камере проточного диафрагменного электрохимического реактора с рН = 9 - 10 и окислительно-восстановительным потенциалом минус 600 - минус 700 мВ позволяет обеспечить остаточное содержание солей в нефти на уровне 0,5 - 0,7 мг/л при содержании воды 0,03 - 0,08%. При этом необходимое количество католита по сравнению с обычной пресной водой может быть уменьшено в два раза и более. Расход электроэнергии на получение католита составлял 1,5 - 1,8 кВт-ч/м³. Было отмечено, что замена пресной воды электрохимически активированным католитом позволяет полностью исключить использование щелочи (едкого натра), а также уменьшить расход деэмульгатора на 50 - 60%.

Дополнительно была исследована возможность повышения эффективности действия деэмульгаторов посредством приготовления их растворов на электрохимически активированной воде - католите или анолите. Было установлено, что эффективность действия различных деэмульгаторов может быть увеличена в 3 - 5 раз, т.е., их расход может быть уменьшен в 3 - 5 раз при сохранении тех же результатов по скорости и глубине деэмульгирования или же эти показатели могут быть увеличены на 50 - 80% при сохранении прежних пропорций ввода эмульгаторов. Объясняется это тем, что электрохимически активированная вода является чрезвычайно мощным и универсальным средством регулирования окислительно-восстановительного потенциала и, соответственно, межфазного скачка потенциала в эмульсиях, что позволяет в широких пределах изменять их устойчивость - от создания сверхстойких неразрушающихся длительное время эмульсий до получения крайне неустойчивых и быстро расслаивающихся водо-нефтяных систем.

Данные технологии не получили в то время широкого практического применения в связи с отсутствием промышленного электрохимического специального оборудования для синтеза электрохимически активированных растворов и воды, пригодных для использования в процессах нефтепереработки.

В настоящее время теория и практика конструирования технических систем для получения больших объемов электрохимически активированной воды и растворов получила значительное развитие. На основе использования проточных электрохимических модульных элементов ПЭМ-3 и ПЭМ-7 созданы новые классы высокоэкономичных и надежных электрохимических устройств для получения активированных растворов и воды. Десятки тысяч установок для получения электрохимически активированной воды и растворов (установки СТЭЛ, АКВАХЛОР, ИЗУМРУД и др.) работают во многих городах России и стран ближнего и дальнего зарубежья. Накопленный научно-технический потенциал позволил создать промышленные электрохимические системы для получения большого количества электрохимически активированной воды - анолита и католита как из раствора хлорида натрия в пресной питьевой воде, так и из природной воды пресной или слабоминерализованной, в том числе, пластовой. Например, установка СТЭЛ-НЕРЛЬ-1000, разработанная специально для использования в нефтегазовой промышленности, позволяет обеспечить получение 1000 литров в час кислого анолита и до 500 литров в час щелочного католита при потребляемой электрической мощности 4 кВт. Ее модификация - СТЭЛ-НЕРЛЬ-1000-М производит до 1000 литров в час католита со значением ОВП до -800 мВ при рН свыше 11 и до 500 литров в час кислого анолита с содержанием оксидантов свыше 1500 мг/л.

Установки АКВАХЛОР, предназначенные для обеззараживания больших объемов сточной или питьевой воды, успешно работают на многих станциях очистки воды как в России, так и за рубежом, наглядно подтверждая непревзойденную эффективность и экономичность электрохимических методов преобразования воды и водных растворов на основе технологий электрохимической активации.

Опубликовано в сборнике тезисов и докладов научно-практической конференции “Экологические технологии в нефтепереработке и нефтехимии”, Уфа, 7-10 октября 2003 г.

Published in the book of theses and reports of scientific - practical conference “Ecological technologies in oil refining and petrochemistry ”, Ufa, October, 7-10, 2003.