Бақылау сұрақтары

1. Құбырлардың тоттану түрлері.

2. Құбырларды тоттанудан пассивті және активті қорғау деп нені түсінеміз ?

3. Құбырларды тоттанудан катодтық және протекторлық қорғаудың ерекшеліктері мен маңызы.

4. Тығындаушы (запорлы) және реттеуші құбырлы арматуралардың түрлері

5. Бақылау-өлшеу аспаптарының түрлері мен қызметі.

12 Апта.

№ 23 Дәріс. Мұнайды газдан айыру. Айырғыштардың жіктелуі және конструкциясы. Айырғыштарды таңдау принципі.

Мұнайгаз айырғыштары ұңғы өнiмдерін сұйықты және газды фазаларға бөлуге арналған және келесi қызметтердi атқарады:

● бағалы химиялық шикiзат және отын ретiнде қолдану мақсатында, ұңғы оқпаны бойында, сұйықты шығару желiсiнде және және жинау коллекторлары бойымен мұнай қозғалған кезде, одан бөлінген мұнай газын алу үшін;

● мұнайгазсу ағынының араласуын азайту және құбырлар желiсiндегi гидравликалық кедергiнi азайту үшін;

● пайда болған көбіктерді мұнайдан бөлу және ыдырату үшін;

● тұрақсыз эмульсияларды немесе құбырлар желiсiнде бұзылған эмульсияларды өндiру кезінде мұнайдан суды алдын-ала бөлу үшін;

● мұнайды айырғыштардың бiрiншi сатысынан мұнайды дайындау қондырғысына дейiн тасымалдау барысында пульсацияны азайту үшін.

Қолданыстағы барлық мұнайгаз айырғыштарын келесi белгiлерi бойынша былай жiктеуге болады:

1) міндетiне байланысты – өлшеушi-айырушы және айырушы;

2)геометриялық пiшiнiне және кеңiстiкте орналасуы бойынша – цилиндiрлiк, сфералық, тiк, көлденең және көлбеу;

3) негiзгi күштердiң байқалу сипатына байланысты – гравитациялық, инерциялық және ортадан тепкiш;

4) жұмыстық қысымына байланысты – жоғары қысымды (6,4 МПа),орташа қысымды (2,5 МПа) және төмен қысымды (0,6 МПа);

5) айыру сатыларының санына байланысты – бiрiншi, екiншi және т.б. айыру сатылары;

6) технологиялық мiндетiне байланысты – екi фазалы және үш фазалы;

7) мұнайгаз ағынын енгiзу құрылғысының конструкциясы бойынша – радиалды және тангенциалды енгiзу;

8) конструктивтi жасалуына байланысты – бiр сыйымдылықты және екi сыйымдылықты.

Тiк айырғыштарды негiзiнен шығымы аз ұңғылары бар мұнай кен орындарын тұрғызу кезiнде, және ұңғы өнiмiнің құрамында едәуір мөлшерде парафин мен құм болған кезде, сондай-ақ теңiз кен орындарында қолданады.

Көлденең айырғыштар бірдей геометриялық өлшемдегі тiк айырғыштармен салыстырғанда жоғары өткiзгiштiк қабiлетке ие, бұл айыру сапасын жақсартуға мүмкіндік береді және оларға қызмет көрсету де жеңіл, сондықтан көлденең айырғыштар тiк айырғыштарға қарағанда кең таралған.

Бiр сыйымдылықты көлденең айырғыштарды ыстық және вакуумдық айыруды есептегенде, барлық айыру сатыларында қолданады.

Екi сыйымдылықты көлденең айырғыштарды негiзiнен “Спутник” түріндегі блокты автоматтандырылған қондырғыларды жабдықтау үшiн қолданады.

Айырғыштардың кез келген түрiнiң конструкциясында жалпыға бiрдей төрт бөлiм (секция) болады (11.1. Сурет):

I - Негiзгi айыру бөлiмі, ол мұнайдан газдың қарқынды бөлініп шығуына қызмет етеді. Айыру бөлiмiнiң жұмысына айырғыштағы қысымның, температураның төмендеу дәрежесi, мұнайдың физика-химиялық қасиеттерi (әсіресе оның тұтқырлығы), өнiмдi айырғышқа енгiзу құрылғысының конструкциясы (радиалды немесе тангенциалды), сонымен қатар әртүрлi сұғындырмаларды – сымды торды, диспергаторларды қолдану елеулi түрде әсер етедi.

II - Тұндыру бөлiмi, мұнда айыру бөлiмiнен мұнаймен бірге iлескен газ көбiктерiнің қосымша бөлінуі жүредi. Мұнайдан окклюдирленген газ көбіктерiн қарқынды бөлу үшiн, мұнайдың қозғалыс жолын ұзарта отырып оларды жұқа қабатша түрінде көлбеу жазықтықтар бойымен бағыттайды. Жазықтықтарды шағын баспалы етiп жасайды, бұл мұнайдан газдың бөлiнуiне септiгiн тигiзедi. III - Мұнайды жинау бөлiмi, бұл бөлiм айырғыштың ең төменгі жағында болады және мұнайды жинау мен оны айырғыштан шығару үшiн қызмет етеді. IV - Тамшыұстау бөлiмі, айырғыштың жоғарғы жағында орналасқан және газ ағынына iлескен сұйық тамшыларын ұстап қалуға арналған.

11.1. Сурет. Тiк айырғыштың жалпы көрiнiсi 1-ұңғы өнiмiн енгiзу; 2-тарату коллекторы; 3-“өзiне дейiн” деңгей реттегiші; 4-тамшы-ұстағыш сұғындырма; 5-сақтандырғыш клапан; 6-көлбеу жазықтықтар; 7-қалытқы түрiндегi деңгейдi реттегiштiң көрсеткiшi; 8-аткарушы механизм; 9-дренажды құбырша; 10-бөгет; 11-суөлшегiш әйнек; 12-жапқыш шүмек (краник); 13-дренажды құбыр.

11.1. Суретінде көрсетiлген айырғыш келесi түрде жұмыс iстейдi. Мұнайгаз қоспасы қысымның әсерінен құбырша 1 арқылы барлық ұзындығы бойына қоспаның шығуына арналған тесiктерi бар таратқыш коллекторға 2 келiп түседi, осы жерден мұнайгаз қоспасы көлбеу жазықтықтарға 6 келiп түседi, бұл жазықтықтар мұнайдың қозғалыс жолын ұзартып, осы арқылы окклюдирленген газ көбіктерiнiң қарқынды бөлiніп шығуына әсер етедi. Айырғыштың жоғарғы бөлiгiнде тамшыұстағыш сұғындырма 4 орналасқан (суретте жалюз түрiндегi сұғындырма көрсетілген), мұнда газ құрамындағы сұйық тамшылары ұсталады да поддонға ағып түседi, сонан соң дренажды құбыр 13 арқылы айырғыштың төменгi бөлiгiне бағытталады.

Тамшыұстағыш сұғындырма-4 әртүрлi конструкциялы болуы мүмкiн, оның жұмысы келесi принциптерге негiзделедi:

• газ ағысының әртүрлi бөгеттермен соқтығысуға;

• ағыстың бағыты мен жылдамдығын өзгертуге;

• ортадан тепкiш күштi қолдануға;

• коалесцирлеушi тығынды (торды) қолдануға;

Айырғыштағы бөгеттер 10 ұңғы өнiмiнің бүлкілдеп берiлуi кезiнде деңгейдi тыныштандыру үшiн, ал атқарушы механизмi 8 бар қалытқы түріндегi деңгейдi реттегiштің 7 датчигі (көрсеткіші) сұйықтықты айырғыштан циклдi түрде шығару үшiн кажет. Дренажды құбырша 9 арқылы айырғыштың төменгi бөлiгiнде жиналып қалған лас қалдықтар сыртқа шығарылады.

Айырғыштың жоғарғы жақ бөлiгiнде сақтандырғыш клапан 5 орналасқан, ол айырғыштағы қысымның технологиялық процесінде қарастырылған нормадан тыс жоғары қысымға жеткен кезде газды сыртқа шығаруға арналған. Сондай-ақ айырғыштың газды құбыршасында, айырғыш тұрқында (корпусында) қажеттi қысымды ұстап тұратын “өзiне дейiн” деңгей реттегiші 3 орналасқан.

Айырғыштың төменгi жақ бөлiгiнде берiлетiн сұйықтың мөлшерiн өлшеуге арналған жапқыш шүмегi 12 бар, су өлшегiш әйнек 11 орналасқан.

Кез келген айырғыштың жұмысы екi негiзгi көрсеткiшпен сипатталады: тамшыұстағыш бөлiмiнен газ ағынымен бiрге iлесiп кететiн сұйық тамшыларының мөлшерiмен және мұнайды жинау бөлiмiнен сұйық ағынына iлесiп кететiн газ көбiктерiнiң мөлшерiмен. Конструкциясы жақсы құрастырылған айырғыштарда 1000 м³ айырылған газға шаққанда газ ағынына iлесетiн сұйықтың мөлшерi 15м³ -тан аспайды.

Айырғыштың тиiмдiлiгi, газсыздандыру есебiнен айырғыштағы мұнайдың шөгу дәрежесiн (Э_м) және сәйкесінше ондағы газдың ұлғаюын (Э_г) сипаттайды:

(7.1)

(7.2)

(7.3)

мұндағы G_бм және G_см –сәйкестi мұнайдың бастапқы және соңғы массалық шығындары (айырғышқа дейiнгi және одан кейiнгi); G_бг және G_сг – сәйкестi газдың бастапқы және соңғы массалық шығындары; V_б және V_с – сәйкестi газдың бастапқы және соңғы көлемдiк шығындары.

Саңылаусыз жинау жүйесiнің кез-келген жағдайында мұнай мен газдың жалпы мөлшерi тұрақты болады, яғни G_м+G_г=const.

Сонымен қатар, мұнай айырғышының тиiмдi жұмысының көрсеткiшiне газ ағынымен тамшылы сұйықтың меншiктi әкетiлуi K_с және мұнай ағынымен еркiн газдың меншiктi әкетiлуi K_г жатады:

(7.4)

(7.5)

мұндағы q_с және q_г – айырғыштан әкетiлген тамшылы сұйық пен еркiн газдың көлемдiк шығыны, м³/сағ; G_м және G_г – айырғыштың жұмыс жағдайындағы газ бен сұйықтың (мұнайдың) көлемдiк шығыны, м³/сағ.

Техникалық тұрғыдан жетiлген айырғыш деп газ бен сұйықтың тазартылуын жоғары дәрежеде қамтамасыз ететiн, сонымен қатар оның жасалуына аз металл шығынын жұмсай отырып және сұйықтар пен газдардың үлкен жылдамдықтары кезінде жоғары өнiмдiлiктi қамтамасыз ететiн айырғышты айтады.

Осылайша, айырғыштың жұмысының тиiмдiлiгiн бағалау үшiн K_с және K_г көрсеткiштерiмен қатар оның техникалық жетiлгендiк дәрежесiн ескеру керек.

Айырғыштың техникалық жетiлгендiк дәрежесi келесi параметрлермен сипатталады:

• айырғышта ұсталатын сұйық тамшысының минимал диаметрiмен;

• айырғыштың еркiн қимасындағы, сонымен қатар тамшыұстағыш бөлiміндегi газ ағынының максимал мүмкiн орташа жылдамдығы;

• сұйықтан еркiн газдың максимал бөлiнуi жүретiн айырғышта сұйықтықтың болу уақыты.

Газ ағыны арқылы тамшылы сұйықтың әкетiлуiнiң мүмкiн мәнi K_с 1000м³ газға 50 см³ сұйықтың мәнiнен аспауы керек (егер, сұйық ағынымен еркiн газдың әкетiлуiнiң мәнi K_г 1м³ сұйыққа 20 000 см³ газ болған жағдайда). K_г мәнiне мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы, сонымен қатар оның көбiктенуi әсер етедi. Көбiктенбейтiн тұтқырлығы аз (5∙10^-3 Па∙с дейiн) мұнайлардың айырғышта болу уақыты 2-3 минут мөлшерiнде болса, ал көбiктенетiн және тұтқыр мұнайлар (1,5∙10^-3 Па∙с жоғары) үшiн – 5-20 минутқа дейін.

Газ және газконденсатты кен орындарының алаңдарында орнатылатын айырғыштардың тиiмдiлiгi, газ ағыны арқылы айырғыштан тыс әкетілетiн тамшылардың мөлшерi бойынша бағаланады, сондықтан мұнай және газ айырғыштарына қойылатын талаптар әртүрлi болады.

Айыру сатыларының санын таңдау кезінде мұнай кен орындарының алаңдарындағы мұнай мен газды жинау жүйесi ескерiлуi қажет. Жоғары сағалық қысым (4-8 МПа) жағдайында қолданылатын көп сатылы айыру жүйесi кезiнде қысым мен температураның елеусіз төмендеуi әсерiнен әрбiр сатыда газ фазасынын бiртiндеп бөлiнуi байқалады (бастапқыда жеңiл фракциялар – метан, этан; одан соң iшiнара ауыр көмiрсутектері – пропан, бутан, пентан) және мұнайдың құрамында көп мөлшерде бөлiнбеген ауыр көмiрсутектері қалып қояды. Екi – үш сатылы айыруды қолданған жағдайда (сондай сағалық қысым жағдайында) айырғыштарда қысымның күрт төмендеуi және газдың қарқынды бөлiнуi байқалады, осы кезде көп мөлшерде ауыр көмiрсутектерiнің газ фазасына өтуi байқалады. Сондықтан көп сатылы айыру үш сатылыға қарағанда тиiмдiрек болып табылады, бiрақ-та көп сатылы айыруды саңылаусызданбаған мұнайды жинау жүйесi жағдайында қолдану барысында барлық ауыр көмiрсутектері мұнайдан ұшып кетедi де айыру тиімділігі нөлге тең болады (яғни тиімсіз болады). Сондықтан көп сатылыны да, үш сатылы айыруды да тек қана мұнайды жинаудың және тасымалдаудың саңылаусыз жүйесiнде қолдану керек.

Екi сатылы айыру кезiнде бағалы шикiзат болып табылатын ауыр көмiрсутектердің едәуiр мөлшерi газды фазаға өтедi, сондықтан оларды сұйытылған газ (пропан – бутан) және газды бензин алу мақсатында газ өндеу зауытына бағыттау керек.

Жоғарыда баяндалғандай кен орындарының алаңдарында мұнайды жинау және тасымалдау кезiнде көп сатылы және екi сатылы айыруды да қолдануға болады. Бiрақ-та металды үнемдеу жағынан, газ өңдеу зауытының бар болуы және қызмет көрсетудің қолайлылығы жағынан қарасақ, үш сатылы айыруды қолдану тиiмдiрек болып табылады. Айырудың бiрiншi сатысынан бөлiнiп шыққан газ өз қысымының әсерiнен жергiлiктi қажеттiлiктерге бағытталады: қазандықтарға, тұрғын үйлер мен өндiрiстiк ғимараттарды жылытуға және т.б. Айырудың екiншi және үшiншi сатысынан бөлiнген газ майлы болады, яғни оның құрамында көп мөлшерде көмірсутегінің ауыр компоненттері болады, сондықтан оны компрессорлы станциялардың компрессорларында сығымдап газ өңдеу зауытына (ГӨЗ) бағыттайды.

Үш сатылы айыру кезiндегi ұсынылатын қысымдар: бiрiншi сатыда – 0,6 МПа, екiншiсiнде – 0,15-0,25 МПа, үшiншiсiнде – 0,02 МПа, кей кезде вакуум. Айырғыштың үшiншi сатысы – соңғы айыру қондырғысы өте маңызды болып табылады, себебi онан соң мұнай тауарлық резервуарлар паркiне түседi, ол жерде нормативтерге сәйкес оның буының серпiмдiгi 0,06 МПа болуы керек, ал мұндай жағдайға iс жүзiнде тек айырудың ыстық соңғы сатысында немесе үшiншi сатыда вакуум жасау арқылы қол жеткiзуге болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Мұнай-газ айырғыштарының міндеті.

2. Айырғыштардың жіктелуі.

3. Кез-келген түрдегі айырғыштарда қанша бөлім (секция) бар және олардың міндеті қандай

4. Мұнай-газ айырғыштарының жұмысына қандай факторлар әсер етеді

5. Айырғыштарда қандай құрылғы газ ағысымен бірге сұйық тамшыларының шығуына жол бермейді

№ 24 Дәріс. Мұнайды сусыздандыру. Мұнай эмульсияларын бұзу әдістері: гравитациялық салқын бөлу, құбыр ішіндегі деэмульгация, центрифугалау, фильтрациялау, электродегидрация. Деэмульгаторлар. Эмульсияны бұзудың термохимиялық әдістері. Тұндырғыштар, олардың түрлері және есеб.

Кен орындарындағы мұнайды дайындау қондырғыларында мұнайды тауарлық дәрежеге дейін дайындаудың негізгі процестеріне мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру процестері жатады. Сусыздандыру технологиясының негізіне су-мұнай эмульсияларын бұзу процесі жатады. Бұл процесс негізінде эмульсиялар тұрақты ұсақ дисперсті күйден кинетикалық тұрғыдан тұрақсыз ірі дисперсті жүйеге ауысады.

Мұнайды деэмульгациялау (эмульсиясыздандыру) тәсілдерінің шартты жіктемелері бар:

· механикалық (сүзу, центрифугалау)

· термиялық (тұндырып қыздыру, ыстық сумен жуу)

· электрлік (электромагниттік өрісте өңдеу)

· химиялық (реагент – деэмульгаторлармен өңдеу)

Сонымен қатар, эмульсияларды бұзу үшін ультрадыбыстық және акустикалық тербелістермен өңдеу әдісін де қолданады. Әр түрлі әдістерді біріктіріп те пайдаланады.

Деэмульсация процесінің негізгі үш кезеңін былай көрсетуге болады:

I – сыртқы «бронды» қабықшаларды бұзу

II – тамшыларды ірілендіру

III – фазаларды айыру

Бірінші кезеңде, эмульсияны бұзудың негізгі және ең әмбебап түрі – химиялық реагент – деэмульгаторлардың әсері болып табылады. Кейбір жағдайларда қыздыру немесе қарқынды араластыру әсерінен сыртқы қабықшаларды әлсіретуге немесе бір бөлігін бұзуға болады. Қабықшалардың бір бөлігін электростатикалық және электромагниттік (өнеркәсіптік жиіліктегі) өрістерді қолданып бұзуға болады. Жоғары және аса жоғары жиіліктегі тербелістерді қолдану күрделі қондырғыларды қажет етеді және ол қазіргі кезде әлі қолданыс тапқан жоқ.

Екінші кезеңде, маңызды және болашағы бар тәсіл – электр өрісін пайдалану (электродегидраторлар) арқылы су тамшыларын ірілендіру болып табылады. Сондай-ақ, эмульсияларды су қабатында шаю әдісі де кең тараған, бұл процестің жақсы жүруі көбінесе тесілген құбырлар-маточниктер арқылы сұйық ағынының біркелкі таралуымен анықталады. Магниттік өрісті (яғни импульсті аса күшті магниттерді) қолдану шарасы - қондырғылардың күрделігіне байланысты тежеліп тұр.

Үшінші кезеңдегі негізгі процесс - бұл гравитациялық тұндыру болып табылады. Соңғы жылдары тұндырғыштардың жоғары өнімді конструкциялары шықты, олар сыйымдылықтардың тиімді көлемін толық пайдалануға және эмульсиялық жүйелердің физикалық-химиялық қасиеттерін ескеруге мүмкіндік береді. Құрамында механикалық қоспалары едәуір мөлшерде көп болатын эмульсияларды өңдеу үшін центрифуга әдісін қолдану тиімді болып табылады.

12.1-кесте. Мұнай эмульсияларына әсер ету әдістерін жіктеу

Процесс кезеңдері	Процесс кезеңінің сипаттамасы	Қолданылатын әдістер
I	сыртқы «бронды» қабықшаларды бұзу	· Хим. реагенттерді қолдану · Эмульсияларды қыздыру · Араластыру · Электростатикалық өрістерді және өндірістік жиіліктегі өрістерді қолдану · Жоғары жиіліктегі және аса жоғары жиіліктегі тербелістерді қолдану
II	Тамшыларды ірілендіру	· Электрлік өрістер · Ірілендіру насадкілерін қолдану · Тұщы су қабатында шаю · Акустикалық толқындарды қолдану · Магнит өрісі
III	Фазаларды бөлу	· Тұндыру · Центрифугалау

Қазіргі кезде М/С түріндегі мұнай эмульсияларын бұзудың негізгі әдістеріне: гравитациялық суық бөлу (қыздырусыз тұндыру), құбыр ішіндегі деэмульсация, центрифугалау, сүзгіден өткізу, термохимиялық әсер ету, электрлі әсер ету, сондай-ақ осы әдістердің үйлесімді біріккен түрі жатады.

Мұнай эмульсияларын бұзу, сонымен қатар, олардың түзілуін болдырмау үшін деэмульгаторлар - беттік әрекетті заттар (БӘЗ) - қолданылады, олардың әрекеттілігі - эмульгаторларға қарағанда жоғары.

Деэмульгаторлардың негізгі міндеті – су тамшыларының беткі қабатынан эмульгаторларды, яғни мұнай құрамындағы (асфальтендер, нафтендер, шайырлар, парафин және механикалық қоспаларды) және су құрамында болатын (тұздарды, қышқылдарды) табиғи беттік әрекетті заттарды, ығыстырып шығару.

Су тамшыларының беткі қабатынан табиғи эмульсиялаушы (яғни, эмульгатор болып табылатын) заттарды ығыстырып, деэмульгаторлар өз кезегінде гидрофильді адсорбциялы қабат түзеді. Нәтижесінде су тамшылары соқтығысқанда ірі тамшыларға бірігіп тұнады. Деэмульгатор тиімді болған сайын ол жабын қабықшаларының, яғни «бронның» беріктігін соғұрлым азайтып, эмульсиялардың жедел бұзылуына әсер етеді.

Эмульсиялардың бұзылуын жақсарту үшін және олардың “ескіруін” (ұзақ уақыт сақталуын) тоқтату үшін деэмульгаторларды ұңғы түбіне жіберіп, ұңғы ішінде деэмульсация жүргізу керек. Деэмульгаторларды ұңғы түбіне жіберген кезде негізінен эмульсиялардың инверсиясы жүреді, яғни М/С түріндегі эмульсия С/М түріндегі эмульсияға айналады, оның тұтқырлығы 1 мПа*с, себебі оның сыртқы фазасы су болғандықтан үйкеліске кететін қысымның төмендеуі азаяды.

Теория бойынша, деэмульгатор белгілі бір фазалық қатынасы және дисперстік дәрежесі, сондай-ақ су тамшыларында адсорбциялық қабат түзетін эмульгатордың мөлшері мен құрамы бар, қандай да болмасын бір эмульсия үшін тиімді. Демек, теория бойынша, кен орнын игеру процесінде эмульсиялардың құрамы мен физикалық қасиеттерінің өзгеруіне байланысты деэмульгаторлар ауыстырылып тұру керек, бірақ іс жүзінде бұл сирек болатын жағдай.

Деэмульгаторлардың тиімділігін оның шығынымен, дайындалған мұнайдың сапасымен, минималды температурамен және мұнайдың тұну ұзақтығымен сипатталатын эмульсиясыздандыру қабілеттілігі деп түсіну керек. Тиімділік келесі формуламен анықталады:

(12.1)

мұндағы, N – сусыздану дәрежесі, % масса;

W_бас және W_қал – бастапқы эмульсиядағы су құрамы және тұндырылған мұнайдағы судың қалдық құрамы, % масса. Мұнайдың құрамындағы су мөлшері Дин–Старк аппаратымен анықталады.

Құбыр ішіндегі (жолдық) деэмульсация - тиімділігі жоғары деэмульгаторлардың пайда болуымен байланысты кең қолданыс тапты және мұнайды дайындаудың басқа тәсілдерімен бірге қолданылады. Бұл тәсіл бойынша, деэмульгаторды дозалық сораппен мұнай-су қоспасына ұңғы сағасында құбыраралық кеңістікке немесе ТӨҚ (топтық өлшеу қондырғылары) жинау коллекторының басында енгізеді (1 тонна мұнай эмульсиясына 15-20 грамм). Мұнай-су эмульсиясы көтергіш құбырлар бойымен, жеткізу желілерімен және жинау коллекторларымен қозғалуы барысында қарқынды араласып, эмульсияның бұзылуына әкеледі.

Құбыр ішіндегі деэмульсация суды алдын-ала бөліп шығарып алуды (ТӨҚ-да, ССС-да) ұйымдастыруға мүмкіндік береді, бұл ұңғы өніміндегі судың құрамы 30%-дан асқанда тиімді.

Гравитациялық суық бөлу (суық тұндыру) – шикізат резервуарларында мұнай құрамындағы қабат суларының мөлшері 60%-дан асқанда және мұнай құрамында табиғи эмульгаторлар болмай, сондай-ақ эмульсиялар тұрақты болмаған жағдайда жүзеге асады. Гравитациялық тұндыру қабат суы мен мұнайдың тығыздықтарының айырмашылығы әсерінен жүзеге асырылады. Гравитациялық бөлу деэмульгаторларды енгізу арқылы немесе енгізбей-ақ жүргізіледі. Мұнайдың резервуарлардағы қыздырусыз бөлінуі бірнеше сағатта өтеді. Эмульсия резервуарларға қабат суының деңгейінен төмен орналасқан арнайы тарату құрылғысы арқылы резервуардың барлық ауданы бойынша тепе-тең жіберіледі, бұл су қабатымен әсерлесетін эмульсияның бетін үлкейтеді және эмульсияның ыдырау процесін жеделдете түседі.

Тұндырғыштар - оларға толықтай немесе бір бөлігі ғана бұзылған эмульсиялар түскен кезде мұнайдан суды бөлуге арналған. Тұндырғыштар қатты суланған мұнайды өндіру кезінде оның суын алдын-ала бөліп алу үшін немесе мұнай эмульсияларын блокты не тұрақты пештерде қыздырғаннан соң мұнайды толық сусыздандыру үшін қолданылады. Олар (тұндырғыштар) аппараттан шығар кездегі өнім құрамындағы су мен тұздың мөлшері тауарлық мұнайдың сапасына қойылатын стандарттарға сәйкес болуын қамтамасыз етуі керек.

Қазіргі кезде үздіксіз және жартылай үздіксіз жұмыс істейтін цилиндр пішінді саңылаусыз тұндырғыштар көп қолданылады. Тұндырғыштарда эмульсиялардың бөліну процесі статикалық немесе ламинарлық режим жағдайында жүреді (Re=12).

МДҚ-да тұндырғыштарды параллель жалғау олардың мұнаймен және сумен ретсіз жүктелуіне әкеліп соғады, нәтижесінде МДҚ-ның технологиялық жұмыс режимі бұзылып, олардың жұмысының тиімділігі азаяды.

Центрифугалау - арнайы құрылғыларда (центрифугаларда) жүргізіледі, бұл жерде тығыздықтары әр түрлі мұнай мен суды айыру үшін оларда пайда болатын инерция күшін қолданады. Центрифугада су-мұнай эмульсияларын бөлу - өте тиімді әдіс, бірақ әлі практикада қолданыс таппаған.

Фильтрация – бұл қиыршықтас, сынған әйнек, ағаш және металл қиындылары және т.б. материалдардан тұратын фильтрлеуші (коалесцирлеуші) қабат арқылы тұрақсыз эмульсияларды өткізіп біріктіру үшін қолданылады.

Фильтрлер көмегімен мұнайды деэмульсациялау селективті (таңдамалы) суландыру принципіне негізделген.

Конструкциясы жағынан фильтрлер коалесцирлеуші элементпен толтырылған колонналы аппарат болып табылады, оның өлшемдері айдалатын эмульсияның көлеміне байланысты. Қыздырылған эмульсия колоннаның төменгі жағынан, ал мұнай колоннаның жоғарғы жағынан шығарылады, ал су төменнен шығарылады. Фильтрация әдісі өздігінен жүретін процесс ретінде қолданылмайды, оны жылухимиялық әдістермен бірге үйлесімді қолданады.

Қазіргі кезде құбыр ішіндегі деэмульсациямен қатар мұнайды газдан бөлу, оны сусыздандыру және тұзсыздандыру процестері қатар жүретін блокты термохимиялық қондырғыларды қолдану кең тараған.

Жылухимиялық (термохимиялық) деэмульсация. Жылусыз және беттік әрекетті заттарсыз (БӘЗ) мұнайды деэмульсациялаудың қазіргі бар әдістері тиімсіз болып табылады. Сондықтан, қазіргі кезде барлық өндірілген суланған мұнайдың 80% термохимиялық қондырғыларда өңделеді, бұл қондырғылардың келесідей артықшылықтары бар:

• қондырғы барынша қарапайым (жылуалмастырғыштан, тұндырғыштан және сораптан тұрады);

• салыстырмалы түрде қондырғының жұмыс режиміне мұнайдағы су мөлшерінің өзгеруі көп әсер етпейді;

• эмульсия сипаттамасының өзгеруіне байланысты қондырғы мен аппаратураны ауыстырмай-ақ деэмульгаторларды ауыстыру мүмкіндігі.

Мұнайды деэмульсациялауға арналған термохимиялық қондырғылардың атмосфералық қысымда (яғни қалыпты қысымда) және үлкен қысымда жұмыс істейтін түрлері бар. Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін қондырғылар өздігінен ағатын арынсыз мұнай дайындау жүйесі бар ескі кен орындарында әлі күнге дейін жұмыс істеуде және олардың бірқатар кемшіліктері бар.

Тік деэмульсаторлар кәсіпшілікте мұнайды дайындаудың дүниежүзілік тәжірибесінде ұсақ кен орындары мен жеке бөлшектенген учаскелерді жабдықтауда кең қолданылады. Тік жасалған мұнайды дайындау аппараттары мұнай жинау пункттерінің ауданын қысқартуға қатаң талаптар қойылған кезде (әсіресе, теңіз кен орындарында, батпақты аудандарда және т.б.), мұнайды дайындау және жинауда артықшылықтары бар. Көптеген шетел, соның ішінде АҚШ фирмалары қазіргі кезде компоновкасымен, өлшемдерімен, қыздырғыштарының санымен және түрімен, жеделдету тәсілдерімен (коалесцерлеуші сүзгілер (фильтрлер), электродтар және т.б.) ерекшеленетін тік деэмульсаторлардың мол ассортиментін шығарады. Тік деэмульсаторлардың көлемі 5-80 м³ аралығында өзгереді. Бұл аппараттардың айыру, қыздыру және сусыздандыру бөліктері (зоналары) болады және тұндыру бөлігінде эмульсия ағынының қажетті таралуын қамтамасыз ететін қыздыру құбырының астындағы эмульсияларды таратқыштар, тесігі бар бөгеттер, сөрелер және т.б. құрылғылармен жабдықталады.

Тік деэмульсаторлардың кейбір кемшіліктері бар: өнімділіктері төмен, қыздырылған мұнайдың қатты конвективті ағыны әсерінен тұндыру бөлігіндегі эмульсияның нашар таралуы.

Көлденеңді (горизонтальды) деэмульсаторлар. Келесі түрдегі блокты қондырғылар шығарылады: УДО-2М, УДО-3, УДО-1500/6, СП-1000, СП-2000, “Тайфун”1-400, ДГ-2500, ДГ-6300, БН-М және т.б. Осы аппараттардың ішінде ең көп таралғаны - УДО-3 түріндегі деэмульсаторлар.

УДО-3 деэмульсаторы (13.1-сурет) қыздыру блогы (І), тұндыру блогы (ІІ) және бақылау-өлшеу блогынан тұрады. Қыздыру және тұндыру блоктары тік бөгеттермен бөлінген, диаметрі 3, 4 м көлденең цилиндрлі тұрықта орналасқан.

13.1. Сурет. УДО-3 көлденең айырғыш-деэмульсаторы. 1-аппараттың тұрқы (корпусы); 2-қыздырылған эмульсияны енгізу құбыршасы; 3- төменгі жағы тесілген цилиндрлі бөгет; 4- U түріндегі қыздыру құбырлары; 5, 5а- айырғыштар; 6- тік бөгет; 7- сұйық ұстағыш (барботер); 8-“өзіңе дейін” қысымды реттегіш; 9-деңгей теңестіргіш линиясы; 10-таза мұнайды жинағыш; 10а- таза мұнайды шығаратын тік орналасқан құбырша; 11- тарату коллекторы; 12- таза мұнай коллекторы; 13- таза мұнайды шығаратын клапан.

Құрамында деэмульгаторы бар мұнай эмульсиясы жылуалмастырғыш-тарда алдын-ала қыздырылған соң жоғарыдан құбырша (2) арқылы қыздыру бөлігіне келіп түседі, қыздыру бөлігі цилиндрлі бөгетпен (3) екі қуысқа – ішкі және сыртқы бөлінген. Ішкі қуыс бөлігінде U түріндегі қыздыру құбырлары (4) орналасқан.

Мұнай эмульсиясы бөгеттің төменгі тесіктері арқылы І бөлікке келіп түседі, мұнда ол қыздыру құбырларында газдың жануы әсерінен 60 С дейін қыздырылады. Қыздырылған эмульсия бөгеттен асып төгіліп, тарату коллекторы 11 арқылы тұндыру бөлігіне ІІ келіп түседі, одан ол аппараттың барлық қимасы бойынша желобтар көмегімен су қабатынан өтіп, таза мұнай жинағышқа 10 келіп түседі, одан әрі арнайы тік орналасқан құбыршалар (отводтар) 10а және таза мұнай коллекторы 12 бойымен клапан 13 арқылы аппараттан шығарылады.

Аппараттың қыздыру бөлігінде мұнайдан бөлінген газ алдымен айырғышқа 5, одан кейін сұйық ұстағыш (барботер) 7 арқылы ІІ бөлікке келіп түседі. Екінші бөліктен газ 5а айырғышқа жиналады, одан “өзіңе дейін” қысымды реттегіш 8 арқылы газ желісіне бағытталады. Су аппараттан деэмульсатордың төменгі жағында орналасқан құбырша арқылы шығарылады.

Суланған мұнайды қыздыру және сусыздандырудың (немесе тұзсыздандырудың) технологиялық процесін бір аппаратта үйлестірудің артықшылықтарымен қатар бірқатар кемшіліктері бар:

• жылулық қуаты және өнімділігі салыстырмалы түрде төмен;

• қыздыру және тұндыру блоктарын бір аппаратта орналастыру, осы блоктардың бірінде технологиялық қиындықтар немесе техникалық ақаулар болған кезде қондырғыны жөндеу үшін оны толық тоқтатып сөндіру керек.

Сондықтан, МДАЦ-ның қалыпты жұмыс істеуі үшін мұндай қондырғылардың резервін қарастыру керек, бірақ бұл кезде әрбір аппараттан соң кондициялық мұнайды алу үшін ағынды аппарттарға бөлу проблемасы туады. Осыған байланысты қыздыру мен тұндырудың бөлек-бөлек блоктары шығарылады.

Қыздыру блоктары мұнайды дайындау қондырғысының тереңірек сусыздандыру және тұзсыздандыру аппараттарының алдында мұнай эмульсияларын қыздыруға арналған.

Қыздыру блоктарының келесідей модификациялары шығарылады: НН түріндегі көлемдік қыздырғыштар, БН түріндегі “құбыр ішіндегі құбыр” қыздыру блоктары, ПТБ түріндегі блокты тұрбалы пештер.

НН түріндегі қыздырғыштар – көлденең сыйымдылықтар негізінде жасалған мұнай қыздырғыштары (НН-1,6; НН-2,5; НН-4,0; НН-6,3), олардың ішкі қуысы екі бөлікке бөлінген, онда газдық инжекторлы оттықпен және түтіндік мұржалармен жабдықталған екі-екіден қыздырғыш құбырлары бекітілген. Бұл қыздырғыштарға эмульсияны аппараттың төменгі бөлігінен жібереді, ол қыздыру құбырларын жанап өтіп, дренажды су қабатынан қалқып шығады. Мұнай, бөлінген су және газ аппараттың жоғарғы жағындағы жалпы коллектор арқылы шығарылады. Аппараттың шығуындағы ең жоғарғы (максималды) температура 90ºС-ға жетеді. Сулылығы 25% және қыздыру температурасы 40ºС болған кезде аппараттың өнімділігі 2000-8000 т/тәул.

НН түріндегі блокты қыздырғыштарды тұз шөгінділерін түзуге қабілеті аз, жеңіл, орташа және ауыр мұнайларды өңдеу үшін қуаты жылына 0,5-6 млн. тоннадай болатын мұнай дайындау кешендерінде қолдану ұсынылған.

13.2. Сурет. БН-5,4 блокты қыздырғышы. 1-қыздырғыш құбыры; 2- қабырғалы қыздырғыш құбыры; 3-тұрқы, тұлғасы; 4-линзалы компенсатор; 5-оттық; 6- түтін шығатын мұржа; I- мұнай эмульсиясы; II-отындық газ.

БН түріндегі құбыршалы блокты қыздырғыштар (БН-5,4; БН-М) мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру процесі кезінде эмульсияны жедел түрде қыздыруға арналған. Сонымен қатар, оларды тұтқырлығы жоғары парафинді мұнайларды құбырлар желісі бойынша бірқалыпты тасымалдау барысында қыздыру үшін қолданады.

БН-5,4 қыздыру блогы (13.2-сурет) өзара таратушы коллектор көмегімен тізбектей жалғанған төрт көлденең орналасқан “құбыр ішіндегі құбыр” қыздыру элементтерінің жиынтығы болып табылады. Қыздырғыштар көлденең балкаларға бекітілген. Мұнай-су эмульсиясы қыздыру құбырының бетімен жанасқан кезде қызады. Қыздыру құбыры газдың турбина түріндегі газ оттықтарында 5 (жану камерасында) жануы әсерінен қызады. Мұнай эмульсиясының қозғалыс жолын ұзарту және оның жанып жатқан газбен қабырға арқылы жанасу уақытын көбейту үшін құбыраралық кеңістіктегі мұнай эмульсиясының қозғалысы үлкен жылдамдықпен винттік сызық бойынша бағытталған. Барлық төрт қыздыру элементтерінің мұржалары биіктігі 20м-лік жалпы түтін шығару мұржасына 6 жалғанған. Қыздыру элементтері өзара былай байланысқан, яғни олардың әрқайсысын блоктың жұмысын тоқтатпай-ақ өшіруге болады, яғни мұнай эмульсиясын қыздырғыш элементтердің кез келгенінің маңынан өткізуге болады.

Қыздыру блогының жұмысы кезінде автоматты түрде шығар басындағы мұнай эмульсиясының температурасы, оттыққа берілер алдындағы газдың қысымы, жану камерасында жалынның болуы реттеліп тұрады. Қауіпсіздік автоматикасымен эмульсия циркуляциясының тоқтауы, қыздыру температурасының көтерілуі, жану камерасындағы жалынның сөнуі кезінде жанғыш газдың берілуін тоқтату қарастырылған.

Қыздыру блогынан кейін мұнай эмульсиясы таратқыш коллектор бойымен саңылаусызданған тұндырғыштарға келіп түседі, бұл жерде ағын баяу жылдамдықпен қозғалған кезде эмульсия мұнай мен суға бөлінеді.

Сипатталған қыздыру блоктарының УДО қондырғыларынан мынадай артықшылықтары бар:

• отындық газды пайдалану коэффициенті 20%-ға жоғары;

• ақаулар немесе қыздыру құбырларының бұзылуы кезінде жөндеу немесе блокты ауыстыру уақыты азаяды;

• қыздыру блогының өнімділігі 2-3 есе жоғары, ал металл сыйымдылығы 1,5 есе төмен.

ПТБ түріндегі құбырлы пештер тұтқырлығы жоғары мұнайды және мұнай эмульсияларын кәсіпшілік ішінде жинау және тасымалдау жүйесінде қыздырғыштар ретінде қолданылуы мүмкін. ПТБ-10 түріндегі пештерді Өзен кен орнында теңіз суын жылытуға (қабат қысымын ұстап тұру үшін және өнімді горизонттардың мұнай бергіштігін ұлғайту мақсатында) қолданады. ПТБ-10 түріндег пештің негізінде су жылытуға арналған және жұмыстық қысымы 16 МПа болатын ПТБ-10-160 пеші жасалған.

Мұнай өндірісінің қазіргі қарқынды дамуы мұнай өндіруші аудандарда мұнай кәсіпшілігі объектілерін салудың индустриалды әдістерін енгізуді кең ауқымда жүргізуге мүмкіндік беріп отыр. Зауыттардан шығатын блокты термохимиялық қондырғылар технологиялық процесті автоматтандыруға арналған жабдықтармен бірге жеткізіліп, қажетті жерде 15-20 күн ішінде тұрғызылады. Зауыттың жағдайында жасалатын автоматты блокты-кешенді жабдықтарды қолдану бастапқы күрделі қаржылар мөлшерін төмендетуге, құрылыс-монтаж жұмыстарының мерзімін азайтуға, технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін енгізуді тездетуге, мұнай өңдеу зауытына тасымалданатын мұнайды стандарттарға сай дәрежеде дайындауды қамтамасыз етеді.

Электродегидратация (электрлік деэмульгация). М/С түріндегі мұнай эмульсияларын электр өрісінде де бұзуға болады. Бұл әдіс негізінен орташа, ауыр және тұтқыр мұнайларды тұзсыздандыруға арналған. Электр өрісіндегі эмульсияларды бұзу механизмі былайша түсіндіріледі.

Егер сусыз мұнайды жоғары кернеудегі екі жазық параллельді электродтар арасына орналастырсақ, онда күш сызықтары бір-біріне параллельді біртекті электр өрісі пайда болады (13.3, а-суреті). Электродтардың арасында М/С түріндегі эмульсиялар орналасса күш сызықтарының орналасуы өзгереді де, электр өрісінің біртектілігі бұзылады (13.3, б-суреті).

13.3. Сурет. Электр өрісіндегі күш сызықтары. а - таза мұнайда; б, в – полярлы су тамшысы бар мұнайда.

Электр өрісінің индукциясы нәтижесінде судың диспергирленген (ұсақталған) тамшылары поляризацияланады және су тамшыларының төбелерінде электрод зарядтарына қарама-қарсы электр зарядтары бар су тамшыларынан тұратын тізбек түзіп, күш сызықтарының бойында созылып жиналады. Негізгі және қосымша электр өрістерінің әсерінен алдымен реттелген қозғалыс өтеді, сонан соң су тамшылары төмендегі формуламен анықталатын күштер әсерінен соқтығысады:

(13.1)

мұндағы K – пропорционалдық коэффициент; ε – электр өрісінің кернеулігі; r – тамшы радиусы; l – тамшы центрлерінің арақашықтығы.

Жоғарыдағы формуладан көріп отырғандай, егер тамшылардың арақашықтығы аз болып, ал тамшы өлшемдері салыстырмалы түрде үлкен болса, онда тартылыс күші соншалықты үлкен болып, су тамшыларының бетінде адсорбцияланған және осы су тамшыларын мұнайдан бөліп тұратын жабын (яғни бронды) қабықшалары сығылып бұзылады, нәтижесінде су тамшыларының коалесценциясы жүреді.

Эмульсиялардың бұзылуы тұрақты ток өрісіне қарағанда айнымалы ток өрісінде жақсы жүреді, себебі айнымалы ток өрісінде ток пен кернеу қозғалысы циклді өзгереді, нәтижесінде су тамшылары өз қозғалыс бағытын өзгертіп отырады және үнемі тербеліс жағдайында болады, сонымен қатар осы кезде электр өрісінің әсерінен тамшылардың пішіні үнемі өзгереді, яғни тамшылар үнемі деформация әсерінде болады, бұл адсорбциялық қабықшалардың бұзылуына және тамшылардың қосылуына әсер етеді.

Бақылау сұрақтары

1. Мұнайды деэмульгациялаудың қандай тәсілдері бар?

2. Деэмулсацияның үш негізгі сатысын атаңыз.

3. Деэмульгаторлардың негізгі түрлерін атаңыз.

4. Тұндырғыштың міндеті және жұмысы.

5. Мұнайды жылу-химиялық деэмульсациялаудың артықшылығы қандай?

6. Блокты термохимиялық қондырғылар.

7. Электр өрісінде орналасқан эмульсияны бұзу механизмі.

8. Электродегидраторды қандай эмульсия түріне қолданады?