Яндекс.Метрика
  • Главная
  • Статьи
  • Причины неэффективной дегидратации: присутствие стабильных эмульсий

Причины неэффективной дегидратации: присутствие стабильных эмульсий

 Эта секция обсуждает причины уноса воды из-за присутствия стабильных эмульсий конденсат/вода, что многие технологии сепарации не способны обработать. Унос из-за неполномерных сепараторов после увеличения производительности завода не обсуждается здесь.

Эмульсии

Эмульсии состоят из трех компонентов: масло (представляющее углеводороды или органические жидкости), вода (в том числе любые водные смеси) и сурфактанты (поверхностно-активные вещества). Зависящие от соотношения этих компонентов, эмульсии масло в воде или эмульсии вода в масле могут существовать. Структура эмульсий вполне определена сферическими капельками дисперсной фазы, окруженной объемистой непрерывной фазой и сурфактантом, окружающим капельки на общей границе. Сурфактанты содержат как гидрофильные («любящие воду»), так и гидрофобные («боящиеся воды») части в одной и той же молекуле. Эта уникальная структура позволяет им соединять общие границы вода-масло и помогает им стабилизировать форму капли. В порядке создания эмульсии, система должна подлежать встряхиванию и перемешиванию, чтобы позволить трем компонентам перераспределяться на множество структур маленьких капелек. Зависящая от стабильности эмульсии, сепарация может происходить естественно в веществе за секунды или месяцы.

Сурфактанты

Сурфактанты могут быть широко классифицированы на три группы: катионные, анионные и неионные. Все сурфактанты состоят из полярных или гидрофильных групп, присоединенных к неполярным или гидрофобным углеводородным цепочкам. Катионные сурфактанты содержат полярные главные группы, которые имеют положительный заряд, в то время как анионные сурфактанты имеют полярные группы с отрицательными зарядами. Неионные сурфактанты имеют полярные группы, которые нейтральны и типично состоят из групп оксида этилена, но гликоли и алкоголи также могут подходить под эту категорию.

Источники сурфактантов, обнаруженные в промышленных процессах, включают: преднамеренные добавки, сурфактанты, обнаруженные в природе, и сурфактанты, созданные непреднамеренно через реакционные процессы. Некоторые примеры сурфактантов, классифицированные этим способом, даются ниже:

  • Добавки: ингибиторы коррозии, де-эмульгаторы, ингибиторы солевых отложений, коагулянты, гидратные ингибиторы, такие как Моно Этилен Гликоль или метанол.
  • Натуральные: сульфонаты нефти и сырой нефти, нафтеновые кислоты и меркаптиды в сырой нефти.

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение создается на межфазной границе между двумя несмешивающимися жидкостями. Это количество работы, требующейся для создания дополнительной поверхности. Измерение поверхностного натяжения основано на разнице между поверхностными энергиями жидкостей. Единицы измерения поверхностного натяжения дина/см (сила на расстояние) или эрг/см2 (энергия на площадь). Поверхностное натяжение измеряет стабильность эмульсии. Чем ниже поверхностное натяжение, тем более стабильная эмульсия, и тем меньше капли.

Поверхностное натяжение может быть измерено в лаборатории из актуальных образцов конденсата и воды, собранных в полевых условиях рядом методов, включающих метод кольцевого натяжения Du Nouy или метод снижения объема.

В настоящее время эти измерения ограничены атмосферным давлением, и в результате нестабилизированный конденсат не может быть точно оценен, а взамен только нелетучая фракция, которая остается после более легких вспышек, может быть оценена этими методами.

Рисунок 7: Воздействие моно этилен гликоля и МеОН на пентан/поверхностное натяжение воды.

Interfacial Tension — поверхностное натяжение (дина/см), Concentration in water — концентрация в воде (%), MEG — моно этилен гликоль.

Метод снижения объема имеет потенциал адаптироваться к более высоким давлениям, а исследование в настоящее время движется к этой цели.

Воздействие сурфактантов на поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение между углеводородными продуктами и водой, такими как на нефтеперегонном заводе, может быть выше 40 дина/см при операционных условиях. В применении дегидратации конденсата согласно опыту, поверхностные натяжения были бы, тем не менее, в диапазоне между 2 дина/см и 20 дина/см при рабочих условиях. Это также хорошо проиллюстрировано ниже.

Как упомянуто выше, поверхностное натяжение между нестабилизированным конденсатом и водой не может быть измерено точно. Чтобы смоделировать влияние сурфактантов на поверхностное натяжение в лаборатории, могут также использоваться синтетические смеси. Чтобы моделировать углеводородный конденсат, часто выбирается пентан в качестве подобного растворителя. Для целей этой статьи, решения были проведены в различных концентрациях моно этилен гликоля и воды, содержащей 1000 ppm (частей на миллион) хлорида натрия. Водные смеси были проверены на поверхностное натяжение с пентаном. Также представлены тесты Поверхностного натяжения, которые выполнялись ранее со смесями из метанола (МеОН) в воде и пентане. Результаты подтверждают, что эти добавки имеют сильное воздействие на существенное понижение поверхностного натяжения. Ожидается, что это уменьшение в поверхностном натяжении было бы даже более существенным в присутствии сурфактантов, таких как ингибиторы коррозии, которые в плановом порядке используются промышленностью.

Обезвреживание

«Обезвреживание» специфично для картриджных коалесцеров, у которых среда коалесцера состоит из стекловолокна. Когда сурфактанты концентрируются на волокнах коалесцера, они защищены от проходящих водных капелек, приводящих к недостаточной эффективности сепарации. Как правило, обезвреживающее явление не происходит до тех пор, пока поверхностное натяжение менее 20 дина/см. Когда специально составленная среда полимерного коалесцера используется вместо стекловолокна, обезвреживание не наблюдается. Коалесцирующая работа полимерной среды может быть сильно улучшена модификацией поверхностных свойств, которые не могут быть достигнуты в среде стекловолокна.

Перевод статьи Improve Hydrocarbon Condensate Dehydration Perfomance – Diagnostics and Solutions (Улучшение производительности дегидратации конденсата углеводорода – диагностика и решение). Авторы: Olivier Trifilieff, Thomas H. Wines, Fabrice Daire, Pall Corporation.

Читайте также другие части данной статьи: Углеводородный конденсатВлияние неэффективной дегидратации конденсататипичные примеси в конденсате углеводородов и методы диагностики, оценка концентрации водыоценка твердых загрязнений, результаты полевого теста.

Возможно, вам будут интересно история производства фильтрующих элементов, также вы можете скачатькаталог фильтрующих элементов ЗАО «Уралтехфильтр-Инжиниринг».