А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук И.Ш. Хуснутдинов, Р.Р. Заббаров, А.Г. Ханова, В.Ф. Николаев, Г.Ш. Скворцова ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОУСТОЙЧИВЫХ ВОДОУГЛЕВОДОРОДНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Монография Казань Издательство КНИТУ 2012 УДК 665.6/ 665.7 Хуснутдинов И.Ш. <...> Технологии переработки высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий: монография / И.Ш. Хуснутдинов, Р.Р. Заббаров, А.Г. Ханова, В.Ф. Николаев, Г.Ш. Скворцова; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т, Инст-т орг. и физ. химии им. <...> ISBN 978-5-7882-1176-3 Рассмотрены научные основы разработки технологий обезвоживания водо-углеводородных эмульсий, приведено технологическое оформление обезвоживания водо-углеводородных эмульсий комбинированным и термомеханическим методом. <...> К подобным эмульсиям можно отнести эмульсию тяжелой пиролизной смолы (побочного продукта процесса пиролиза), тяжелых высоковязких нефтей и природного битума. <...> Термохимический способ обезвоживания, широко распространенный в процессе подготовки традиционных нефтей, иногда невозможен для перечисленных выше эмульсий в связи с примерным равенством в плотностях «углеводородная фаза–водная фаза». <...> Целями данной работы являются: - модификация процесса термохимического обезвоживания с целью повышения его разрушающей способности по отношению к высокоустойчивым эмульсиям; - разработка метода обезвоживания высокоустойчивых эмульсий, основанного на стабилизации испарения водной фазы эмульсии при механическом воздействии на кипящую жидкость. <...> Основными задачами, которые необходимо решить для достижения поставленной цели, являются: - исследование и обоснование возможности применения солевых растворов для повышения эффективности термохимического метода обезвоживания; - определение условий комбинированного применения солевого раствора и термохимического метода обезвоживания; - проведение сравнительного анализа комбинированного метода обезвоживания <...>
Технологии_переработки_высокоустойчивых_водоуглеводородных_эмульсий.pdf
УДК 665.6/ 665.7
Хуснутдинов И.Ш.
Технологии
переработки высокоустойчивых
водоуглеводородных
эмульсий: монография / И.Ш. Хуснутдинов, Р.Р. Заббаров,
А.Г. Ханова, В.Ф. Николаев, Г.Ш. Скворцова; М-во образ. и науки
России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т, Инст-т орг. и физ. химии им.
А.Е. Арбузова. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2012. – 180 с.
ISBN 978-5-7882-1176-3
Рассмотрены научные основы разработки технологий обезвоживания
водо-углеводородных эмульсий, приведено технологическое
оформление обезвоживания водо-углеводородных эмульсий комбинированным
и термомеханическим методом.
Предназначена для студентов направлений 240401 «Химическая
технология органических веществ», 240403 «Химическая технология
природных энергоносителей и углеродных материалов», а также для магистров,
аспирантов и научных сотрудников.
Подготовлена на кафедре технологии основного органического и
нефтехимического синтеза КНИТУ совместно с лабораторией переработки
нефти и природных битумов Института органической и физической
химии им. А.Е. Арбузова.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского
национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. КГЭУ В.Н. Шарифуллин
д-р техн. наук, проф. ВНИИУС А.Ф. Вильднов
ISBN 978-5-7882-1176-3
©Хуснутдинов И.Ш., Заббаров Р.Р., Ханова Г.,
Николаев В.Ф., Скворцова Г.Ш., 2012
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2012
© Институт органической и физической химии
им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, 2012
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................... 3
1. НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ РАЗРУШЕНИЯ
ВЫСОКО-УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ И
ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕШЛАМОВ ........................................................ 5
1.1.
ВОДОНЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ ..................................................... 5
1.1.1. Понятие об эмульсии ...................................................................... 5
1.1.2. Физико-химические свойства нефтяных эмульсий........................ 8
1.1.3. Способы разрушения эмульсий типа «вода в нефти» ...................14
1.1.3.1. Внутритрубная деэмульсация .....................................................16
1.1.3.2. Гравитационное разделение нефти и воды.................................21
1.1.3.3. Центрифугирование ....................................................................22
1.1.3.4. Фильтрация через твердые поверхности ....................................24
1.1.3.5. Термохимическое воздействие ...................................................25
1.1.3.6. Электродегидрирование ..............................................................29
1.1.3.7. Барботаж попутным нефтяным газом.........................................33
1.1.3.8. Ультразвуковое излучение ..........................................................35
1.1.3.9. Разрушение высокоустойчивых эмульсий .................................38
1.2. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ..................................................39
1.2.1. Классификация отходов и способов их переработки. ...................41
1.2.2. Основные свойства и методы переработки жидких
углеродсодержащих отходов...................................................................49
1.2.3. Способы переработки углеродсодержащих отходов с
твердыми примесями ...............................................................................52
1.2.3.1. Термические методы ...................................................................52
1.2.3.2. Биологические методы ................................................................61
1.2.3.3. Физические методы .....................................................................65
1.2.3.4. Химические методы ....................................................................77
1.2.3.5. Физико-химические методы .......................................................80
2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ И
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ РАЗРУШЕНИЯ
ВЫСОКОУСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФ-ТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ .............84
2.1. ВЫБОР СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ............................85
178
Стр.178
2.2. ВЫБОР СПОСОБОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА
РАЗРУШЕНИЯ .............................................................................................87
2.3. РАЗРУШЕНИЕ ЭМУЛЬСИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОДОСОЛЕВОГО
РАСТВОРА .................................................................................................88
2.3.1. Термическое разрушение эмульсий ..............................................88
2.3.2. Разрушение эмульсий с использованием деэмульгатора ..............89
2.3.3. Разрушение эмульсии при воздействии солевого раствора ..........90
2.3.4. Разрушение эмульсий комбинированным воздействием
термохимического способа и обработкой солевым раствором ..............93
2.3.5. Синергизм комбинированного воздействия реагента и
солевого раствора ....................................................................................95
2.4. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ПУТЕМ ИСПАРЕНИЯ ВОДНОЙ ФАЗЫ ЭМУЛЬСИИ
С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КИПЯЩУЮ
ЖИДКОСТЬ .............................................................................................. 101
2.4.1. Лабораторная установка термомеханического обезвоживания .. 101
2.4.2. Математическое моделирование процесса
термомеханического обезвоживания высокоустойчивых эмульсий .... 102
2.4.2.1. Выявление математической зависимости диаметра глобул
воды от параметров термомеханического обезвоживания и
характеристик аппарата ......................................................................... 103
2.4.2.2. Расчет процессов теплопередачи для опытноэкспериментальной
установки .............................................................. 115
2.4.3. Описание математической модели .............................................. 122
2.4.3.1. Определение условий, необходимых для стабильного
проведения процесса ............................................................................. 122
2.4.3.2. Определение влияния геометрических параметров аппарата
на условия перемешивания ................................................................... 126
2.4.3.3. Влияние качества сырья на процесс термомеханического
обезвоживания ....................................................................................... 132
2.4.3.4. Влияние различных факторов на процессы теплопередачи
для опытно-экспериментальной установки .......................................... 137
2.4.3.5. Определение влияния на потребляемую мощность
различных факторов и выбор на их основе оптимальных
характеристик аппарата ......................................................................... 141
2.4.4. Проведение процесса на опытно-экспериментальной
установке................................................................................................ 145
2.4.5. Исследование свойств обезвоженной углеводородной части
эмульсий и направления их использования .......................................... 147
179
Стр.179
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ
ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВОДО-УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЭМУЛЬСИЙ...... 150
3.1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЕЭМУЛЬГИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫМ
СПОСОБОМ ..................................................................................... 151
3.2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО
ДЕЭМУЛЬГИРОВАНИЯ .............................................................................. 154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................... 159
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................... 160
180
Стр.180