Tecnologia de dessalinització d'oli: descripció i principis

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Les refineries de petroli reben productes dels dipòsits de pous com a matèria primera. Bàsicament, es tracta de recursos de petroli i gas que s'extreuen en forma d'emulsió amb impureses i sals minerals. Sense tractament previ, aquestes mescles poden danyar els equips de procés fins i tot en les primeres etapes del processament de matèries primeres, de manera que s'utilitzen mètodes de deshidratació i dessalinització d'oli, que es poden comparar amb la filtració en termes d'efectes.

Principis generals de les tecnologies de deshidratació i dessalació

Una barreja d'oli i impureses associades, per regla general, es forma a partir de diversos tipus de líquids, que poden incloure partícules sòlides. En les emulsions més senzilles, el component d'aigua es barreja amb petroli cru en gotes fines al llarg de l'estructura molecular. Cal tenir en compte que els processos de deshidratació i dessalació del petroli es poden associar no només amb la contaminació natural i la dilució de l'objectiu.producte al pou i durant la producció. La tecnologia d'operació de transport aeri dels pous preveu la dilució intencionada del recurs per extreure'l a la superfície sota pressió de fons. L'aire o els gasos d'hidrocarburs poden actuar com a mitjans d'elevació actius, de manera que la refinació del petroli és una mesura tecnològica obligatòria per a la preparació dels recursos. Una altra cosa és que el baix contingut d'oxigen de la tècnica del transport aeri facilita el procés de separació de matèries primeres.

L'aplicació més habitual de les tecnologies de refinació del petroli consisteix en la separació de la sal i l'aigua a nivell molecular. En particular, les tecnologies més senzilles per a la dessalinització del petroli inclouen l'efecte d'un camp electrostàtic creat per elèctrodes amb una font d'alimentació del transformador a una tensió de 12-25 kV. El camp electrostàtic fa que les molècules d'aigua es moguin, xoquin i s'enganxin. A mesura que s'acumula el volum de líquid, es fa possible assentar-lo amb la posterior separació de la fase d'oli. Aquest és un dels principis generals de funcionament dels mètodes de deshidratació i dessalinització, però també s'utilitzen àmpliament tecnologies que impliquen l'addició de diversos components actius que acceleren i optimitzen els processos de separació.

El cru i les seves característiques

L'oli brut produït també conté emulsionants naturals amb impureses disperses i clorurs mineralitzats. En alguns casos, depenent de la tecnologia de desenvolupament del pou, també es poden conservar components de gas: volàtils iinorgànics. Tots aquests components són actius i es poden considerar com a obligatoris per a la conservació o no desitjables: el seu estat està determinat pels requisits del producte final i en les etapes de processament es determina la llista de mètodes acceptables per a la deshidratació i dessalació de l'oli, que també afectarà el elecció d'equips per a les refineries de petroli. És a dir, fins i tot alguns dels components útils poden perjudicar les unitats tecnològiques, per tant, en determinades etapes del processament, també s'exclouen i després es reintrodueixen.

El procés de deshidratació es considera un dels bàsics. S'implementa destruint el medi aigua-oli amb l'addició d'emulsionants que, durant l'adsorció al límit de separació de fases, separen les gotes líquides de l'oli. Com a component actiu, s'ha d'utilitzar una composició, que en si mateixa es pot separar fàcilment del producte objectiu. Per exemple, els desemulsionants utilitzats per a la deshidratació i la dessalació de l'oli no afecten les propietats de la matèria primera que es depura i no reaccionen amb l'aigua. Es tracta de compostos sintetitzats que també són inerts per als equips i respectuosos amb el medi ambient. Els demulsionants del grup soluble en oli es barregen fàcilment amb emulsions que contenen oli i, al mateix temps, es renten malament amb aigua. També hi ha demulsionants orgànics no electròlits, les característiques dels quals inclouen una funció de dissolució en relació amb els emulsionants d'oli. Com a resultat de l'acció química, la viscositat de la matèria primera també disminueix.

Justificació de la necessitat de la dessalinització del petroli

La utilitat de reduir la concentració de sal en el petroli cru va molt més enllà del dany que els processos de corrosió causen als equips. Cal tenir en compte que els productes petroliers amb determinats conjunts de propietats físiques i químiques establertes per una normativa estricta s'utilitzen en els processos de producció i en el subministrament d'infraestructures de transport. Per tant, la dessalinització del petroli és, en principi, un procediment completament racional; una altra cosa és que es poden utilitzar diferents tecnologies per realitzar aquesta tasca, sense oblidar les diferències en el grau de reducció de la concentració. Per exemple, a les zones on es preveu la conservació de l'aigua, es pot introduir un procés de dessalinització en dues etapes.

De quina manera varien els enfocaments de gestió de la sal? Depèn de la tècnica subjacent. Així, en els mètodes elèctrics, els paràmetres actuals seran importants, i en el marc del tractament químic per a la deshidratació i la dessalació de l'oli, s'utilitzen una àmplia gamma de substàncies actives, que inicialment afecten el contingut de determinats elements de diferents maneres. Majoritàriament, aquests són els mateixos productes químics del grup general d'emulsionants que s'introdueixen a l'emulsió en determinades condicions. Per exemple, per assegurar una mescla densa d'una substància amb matèries primeres grasses, s'ha de dirigir aigües amunt a una distància estàndard del dipòsit de rentat o de la zona de separació.

Escalfament de petroli cru

Una de les mesures preparatòries, la finalitat de la qual és crear un règim de temperatura suficient per a la implementació efectiva del procés de dessalinització. Per a què serveix? La calefacció té dues tasques bàsiques:

• En condicions d' alta temperatura, les partícules d'aigua es mouen a una velocitat més alta, la qual cosa fa que el procés de fusió de molècules en una única estructura sigui més actiu. En conseqüència, augmenta el procés de dessalinització del petroli, del qual s'eliminen grans compostos d'aigua.
• La reducció de la viscositat és també una conseqüència de la regulació de la temperatura. La viscositat com a tal indica la capacitat d'un fluid per resistir el flux. Si aquest indicador disminueix, els components estranys s'eliminen més fàcilment, ja que es contraresten amb una força menor de l'obstacle.

Però quin tipus de règim de temperatura serà òptim per a l'emulsió d'oli pel que fa a un impacte positiu en els processos de separació posteriors? S'estableix un indicador específic tenint en compte les característiques d'una mostra concreta. Per exemple, per a emulsions lleugeres i de baixa viscositat, s'utilitzen temperatures mitjanes moderades per evitar l'ebullició de la fase d'oli, i per a mescles d'hidrocarburs pesats, té sentit augmentar la barra d'efecte tèrmic. En la majoria dels casos, la temperatura d'escalfament de 100 a 120 °C es considera el mode òptim per a la dessalinització. El mode fins a 140 °C es considera elevat.

Tratament amb oli químic

El processament o la destrucció de l'estructura de l'emulsió d'aquesta manera també requereix una formació especial. En particular, els mètodes químics de deshidratació i dessalació de l'oli es duen a terme en les condicions físiques següents:

• Perper garantir el contacte entre el component d'oli i la substància activa, la pel·lícula interfacial s'ha de destruir prèviament. Això permetrà afegir l'emulsionant necessari per al procés posterior a l'emulsió.
• S'ha de proporcionar un nombre suficient de col·lisions de partícules d'aigua disperses durant un període de temps determinat. En altres paraules, remenant o girant el contingut de l'emulsió, l'activitat de les partícules d'aigua desestabilitzades augmenta artificialment.
• S'ha mantingut el temps de sedimentació, durant el qual grans partícules d'aigua formaran un precipitat en el fons de la coagulació.

A partir d'aquest moment, podeu començar a preparar l'emulsió per al procés de dessalinització de l'oli per escalfament. Totes les propietats positives d'augmentar la temperatura de la fase d'oli funcionen amb un mètode de separació química, però és important tenir en compte les limitacions, ja que un augment excessiu de la temperatura pot tenir conseqüències negatives. En algunes plantes de separació, quan la temperatura s'estima incorrectament, l'oli s'evapora en el context d'una disminució de la densitat de la substància i una pèrdua de volum. Per evitar aquests efectes, moltes empreses utilitzen temperatures de calefacció més baixes com a xarxa de seguretat. Per compensar la manca d'energia tèrmica, s'utilitza un volum més gran de desemulsionant i equips amb més potència.

Deshidratadors elèctrics per a la dessalinització d'oli

En els esquemes més senzills per a la implementació de processos electromecànics per separar la sal i l'aigua d'un producte petrolier, s'utilitzen deshidratadors elèctrics. És multifuncionalequips que realitzen diverses tasques en fases, com ara calefacció, impacte elèctric, separació i dipòsit. Els deshidratadors elèctrics horitzontals per a la deshidratació i dessalació d'oli es basen en un dipòsit en el qual tenen lloc processos de separació d'una o dues etapes. Els models amb funció de calefacció (termoseparadors) també contenen un recipient al centre del disseny, però complementat per una secció de calefacció d'entrada.

Els deshidratadors electromecànics estan dissenyats amb unitats coalescents, reixes electrostàtiques i el mateix equip de calefacció. Una característica distintiva d'aquesta modificació és la implementació de dispositius coalescents dissenyats per treballar amb fases en format líquid/líquid. Aquest tipus de deshidratador elèctric per a la dessalinització d'oli s'utilitza en el manteniment d'emulsions problemàtiques.

En la tecnologia general d'utilitzar deshidratadors electromecànics, l'etapa final és el procediment de precipitació. En el seu marc, es fa servei d'un flux d'oli separat, durant el moviment del qual s'assegura l'alliberament de gas i es normalitzen els indicadors de temperatura.

El principi de funcionament del deshidratador elèctric

Quan un component del petroli cru entra en un camp elèctric, les molècules d'aigua amb càrrega negativa comencen a moure's, agafant una gota en forma de pera, enfront de l'elèctrode positiu. En el camí cap a aquest últim, les gotes xoquen i formen una gran fracció, preparada per a més precipitació i separació. La dificultat rau en el fet que un cicle de processament de l'emulsióno serà suficient per separar aigua i sal. Tot i que les sals es dissolen de manera natural en el medi aquàtic, no es poden eliminar completament a concentracions elevades. Per a una neteja més eficient, també es pot afegir aigua dolça a la barreja, que, durant diversos cicles d'acció elèctrica, rentarà la part de sal. A més del tractament elèctric, la unitat dessalinitzadora d'oli amb deshidratador realitza la sedimentació (funció de sedimentació). Per a això, s'utilitzen equips opcionals, que poden tenir diferents formes, dimensions i eines auxiliars de control de processos.

Tot i que els deshidratadors elèctrics són equips tecnològicament complexos i cars, cada cop són més utilitzats no només per les grans refineries, sinó també per les petites refineries. Aquesta demanda s'explica pels següents avantatges de les unitats:

• Estalvi. Com mostra la pràctica, tant pel que fa al cost dels consumibles com al consum d'energia, els deshidratadors elèctrics són la solució més rendible per a la separació d'oli de la seva classe.
• Ergonomia. Es tracta d'un equip relativament nou, per la qual cosa el seu disseny es va desenvolupar ja en les primeres generacions amb èmfasi en les formes modernes de control amb automatització i panells de control de despatxos electrònics.
• Qualitat de processament. Un sistema de disseny ben pensat, juntament amb una àmplia gamma de catalitzadors químics, proporciona un tractament d'oli pràcticament de qualitat de laboratori per a una varietat de processos tecnològics en indústries crítiques.
• Grau alt de fiabilitat de la tecnologia. ATLa composició preveu dispositius de protecció amb automatització que, segons els algorismes integrats, controlen les operacions tecnològiques amb un lleuger risc d'error. Al mateix temps, les funcions del personal es redueixen al mínim i, en les versions d' alta tecnologia, es substitueixen per sistemes de control intel·ligents.

Separació d'emulsió d'oli complexa

Si els deshidratadors elèctrics s'utilitzen específicament per a les tasques de separació d'oli net d'aigua i sals, els separadors industrials del complex implementen la funció de separar l'emulsió en components. Per exemple, quan es prova un pou, cal obtenir una anàlisi general de la capa dura del fons del forat a partir de la mostra extreta. En aquestes activitats, la dessalinització de l'oli es pot considerar com una tasca indirecta juntament amb la determinació de la concentració de ferro o magnesi, però això no redueix la utilitat del separador. El fet és que a la pràctica les mateixes refineries de petroli estan interessades no tant en la retirada puntual de sal del producte objectiu, sinó en la seva preparació integral per a un ús posterior. En aquest sentit, l'exclusió d'impureses sòlides juntament amb la deshidratació i la dessalació és només benvinguda.

Els separadors d' alt rendiment també funcionen amb el subministrament de fangs d'entrada i fangs de gas. Aquestes instal·lacions s'utilitzen per a la dessalinització d'aigua a les instal·lacions de tractament d'oli per a empreses consumidores amb un cicle de producció final. És a dir, la sortida ha de ser oli comercial pur, les característiques del qual permeten utilitzar-lo com a combustible o altres materials. Per exemple, un separador prepara oliuna emulsió amb unes característiques que permeten la producció de betum, lubricants, cautxú sintètic, etc. Una qualitat d'oli tan alta s'obté passant per diverses etapes de processament, incloent fregadors, coalescers, dipòsits de rentat, separadors tèrmics i altres unitats funcionals en diferents configuracions.

Tecnologia de dessalació profunda

La dessalinització insuficient de l'emulsió d'oli també afecta l'estat dels equips de procés i la qualitat del producte final. Per tant, per als productors exigents, les plantes de processament produeixen productes que han patit una profunda separació. En aquest cas, l'equip dessalinitzador d'oli redueix la quantitat de sals a 3-5 mg/l. Com s'aconsegueix un resultat així? Es poden utilitzar diferents tecnologies, però el mètode electrotermoquímic combinat es considera òptim.

És possible aconseguir alts índexs de separació profunda amb una neteja complexa amb la connexió de diversos mètodes d'eliminació de sals en el medi aquàtic. En aquest cas, s'ha d'assegurar una deposició intensa al líquid de rentat amb un fort corrent elèctric. Pel que fa al mètode químic, també es connecta en forma d'addició de demulsionants actius.

Una altra manera d'assegurar la dessalinització profunda és hidromecànica. En aquest cas, no s'apliquen influències químiques i elèctriques. Es posa èmfasi en la funció gravitatòria, que contribueix a l'exfoliació natural del medi aquàtic a partir del petroli. La unitat dessalinitzadora d'aquest esquema és un dipòsit de decantació cilíndric amb una capacitat de 100 - 150 m3. Proporciona zones per separar fraccions, en les quals flueixen líquids sota pressió de fins a 1,5 MPa. També es manté el règim de temperatura de 120 a 140 °C, que contribueix als processos de separació dels mitjans.

AC-Tecnologia d'impacte de camp directe

Aquest mètode també s'anomena camp DC/AC. És a dir, es basa completament en l'acció elèctrica que proporciona el rectificador del transformador. En condicions de corrent continu, la xarxa electrostàtica adquireix polaritat (negativa o positiva), que contribueix al moviment de les molècules d'aigua en la direcció de l'elèctrode. Com a resultat de l'atracció mútua de molècules entre si, es forma una capa d'aigua, que es mostra segons l'esquema més convenient.

La complexitat d'utilitzar una instal·lació elèctrica per a la deshidratació i dessalinització del petroli rau en el fet que el procés de coalescència del medi aquàtic comporta els riscos d'un curtcircuit. Això es deu al fet que els elèctrodes negatius i positius poden contactar entre si a causa dels ponts formats durant el moviment de les partícules d'aigua. Aquest factor negatiu s'elimina mitjançant un tiristor de triode, però només en forma de reducció parcial de la probabilitat d'un curtcircuit. En el processament de fraccions de petroli pesat, la tecnologia AC-Direct no està permesa o limitada per altres motius. En aquests medis, fins i tot sota exposició tèrmica, l'activitat de les molècules d'aigua no és tan activa, cosa que en principi redueix la intensitat i la qualitat global del procés.separació.

D'una manera o altra, el mètode d'acció elèctrica en si té un avantatge respecte a altres mètodes com el més pràctic, fàcil d'utilitzar i poc exigent pel que fa a l'organització tècnica. Les dificultats només les causen els requisits per garantir la seguretat del procés, que s'expressa en la necessitat d'utilitzar blocs de seguretat, unitats de prevenció de curtcircuits, estabilitzadors de tensió, etc.

Funcionalitat addicional dels dessaladors

Com que les refineries i refineries de petroli solen combinar el refinament de petroli amb una sèrie d' altres passos del procés, els equips de separació també inclouen una sèrie de funcions auxiliars, com ara:

• Funcions de control i mesura. S'utilitzen instruments de mesura obligatoris i secundaris opcionals. Per exemple, manòmetres, dispositius hidrostàtics, multímetres, dosímetres, etc. A les plantes dessalinitzadores d'olis químics, també s'utilitzen dispositius especials per determinar el tipus i la quantitat de desemulsionants.
• Operacions de rentat i neteja. La funció es refereix als sistemes d'autoservei: després de bombejar l'oli processat, s'activa el rentat del dipòsit i els canals que garanteixen el transport de l'emulsió.
• Eines de gestió de l'energia. A les instal·lacions elèctriques, com ja s'ha dit, un canvi en els paràmetres actuals afecta la qualitat dels processos de dessalinització del petroli, per la qual cosa la correcció de la font d'alimentació es pot considerar com afunció reguladora. Per a això, s'utilitzen panells de control especials, connectats a amperímetres, voltímetres i un convertidor de corrent.

Planta dessalinitzadora completa

A les grans refineries de petroli, on es porten a terme processos de neteja i separació amb matèries primeres que es mouen al corrent, s'utilitzen unitats especials en els principis de funcionament de flotació i centrífuga. Les capacitats de la dessalinitzadora d'oli en línia UPON permeten processar fins a 500 m3/h de matèria primera, proporcionant un nivell de salinitat de fins a 3 g/m3. Tanmateix, per mantenir altes taxes de separació, és necessària una pressió adequada al circuit de subministrament d'oli. Per a això, s'utilitzen unitats de compressor independents o integrades. Així, la pressió mitjana a l'entrada de la línia de processament és d'1,1-1,5 MPa.

En les condicions d'implementació d'un esquema simplificat amb mescla d'una sola etapa, l'emulsió es dilueix prèviament amb aigua, després de la qual cosa la mescla s'envia a la vàlvula de mescla i entra a la unitat de separació. A través de la canonada d'admissió, la unitat de dessalinització d'oli en línia distribueix la solució preparada al llarg de tota la longitud del recipient de separació, cosa que permet separar eficaçment les fraccions. Durant la separació mecànica, també es pot produir una acció electrostàtica. En l'etapa final, l'oli ja purificat s'allibera al canal de circulació comú amb direcció a la següent etapa tecnològica de processament o emmagatzematge temporal. Cal tenir en compte que la qualitat de la dessalació en línia és més aviat baixa a causa de l'exclusió de la funciótanmateix, en algunes àrees, els requisits d' alt rendiment en la preparació d'un producte petrolier posen la velocitat de processament en primer lloc.

Sistemes auxiliars de tractament de fangs

La majoria de les plantes deshidratadores i separadores utilitzen per defecte un pas de filtració gruixuda amb drenatge del component de purins. Aquest procediment no s'ha de confondre amb l'eliminació d'impureses, ja que els fangs són un efecte secundari de la producció d'oli i poden perjudicar els sistemes de purificació fina de matèries primeres en les primeres etapes del processament. Per tant, les impureses pesades s'eliminen fins i tot abans dels processos de dessalinització de l'oli. En aquest cas, s'entén per fang els sediments de roques, sorra i altres partícules gruixudes que van entrar a l'emulsió en diferents etapes del funcionament del pou del camp.

Com es fa la neteja dels fangs? Es preveuen diversos processos d'eliminació, però tots es basen en mètodes mecànics de filtració amb drenatge i rentat. A les instal·lacions industrials de deshidratació i dessalació d'oli, es connecta un bufador a pressió de 4 bar o més a aquests processos. En casos rars, els fangs se sotmeten a un tractament tèrmic i químic; això s'aplica a compostos especials estables, el tractament de drenatge dels quals és ineficaç.

Conclusió

Els problemes de preparació de l'oli per als principals processos de processament tecnològic per al seu posterior ús en el sector manufacturer es resolen per diferents mitjans i mètodes. Les tecnologies de deshidratació i dessalinització funcionen lluny de ser les més importantsoperacions d'aquest espectre, però és impossible prescindir-ne. La indústria moderna està intentant aplicar mètodes més optimitzats i eficients energèticament per resoldre problemes de separació, que es manifesta en la connexió de noves instal·lacions d' alta tecnologia. En particular, les generacions modernes d'aparells de deshidratació i dessalació d'oli s'estan desenvolupant activament per augmentar la funcionalitat i l'ergonomia. Això s'evidencia amb l'aparició de transformadors autorreguladors i sensors de mesura d' alta precisió, que permeten mantenir sota control tots els paràmetres principals del procés de neteja. Els sistemes de seguretat no es deixen desatesos. Tant en els mètodes de separació química com en l'ús de deshidratadors elèctrics, s'utilitzen mitjans de protecció aïllants i protectors tant per al propi equip com per als operaris implicats en el processament tecnològic del petroli.