Анализ современных комплексных методов разрушения водонефтяных эмульсий

Введение 4
1. Основы образования, стабилизации и разрушения водонефтяных эмульсий 6
2. Классификация реагентов-деэмульгаторов 13
3. Методы разрушения эмульсий 17
4. Повышение эффективности разделения водонефтяных эмульсий за счет внутренних устройств отстойников 26
Заключение 31
Список использованных источников 32

Весь текст будет доступен после покупки

Одной из особенностей, характерных для современной нефтяной промышленности, является повышение числа месторождений, находящихся на поздней стадии разработки. На них применяются методы увеличения нефтеотдачи пластов, которые приводят к высокой степени обводненности добываемой нефти. При добыче в сырой нефти содержится пластовая вода, закачанная под давлением, а также соли, механические примеси и природные эмульгаторы: асфальтены и смолы. При подъеме сырой нефти от забоя до ее устья и последующем движении по промысловым коммуникациям нефть с водой непрерывно смешивается. Это приводит к образованию трудноразделимых водонефтяных эмульсий.
Объектом исследования являются эмульсии – дисперсные системы, состоящие из двух и более взаимно малорастворимых или нерастворимых жидкостей, одна из которых диспергирована в виде мельчайших капель – глобул, и называется дисперсной фазой, а другая – дисперсионной средой [1]. Различают два типа нефтяных эмульсий: прямая эмульсия нефть в воде и обратная эмульсия вода в нефти (В/Н).
Образование водонефтяных эмульсий значительно осложняет добычу, сбор и подготовку товарной нефти. Эмульсии создают дополнительные проблемы при транспортировке и хранении нефти. Присутствие водонефтяных систем способствует интенсивному коррозионному износу оборудования, повышает температуру застывания нефти, увеличивает ее вязкость, может приводить к усиленному выделению асфальтосмолопарафиновых отложений [2]. В свою очередь, осадкообразование приводит к снижению продуктивности скважин и пропускной способности нефтепроводов. Обезвоживание сырой нефти является важнейшей технологической задачей комплексной переработки нефти. Существует необходимость значительно ускорить процесс разрушения эмульсий.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Основы образования, стабилизации и разрушения водонефтяных эмульсий

В настоящее время опубликовано большое количество работ, в которых исследуются основы процессов образования и стабилизации водонефтяных эмульсий, а также способы их разрушения.
В процессе дробления крупных капель воды при образовании эмульсий важную роль играет не общая поверхность всех капель, а их удельная поверхность. Удельной поверхностью называется отношение суммарной поверхности капель к их общему объему. Её увеличение сопровождается затратой определенной силы, которая концентрируется на границе раздела фаз в виде свободной поверхностной энергии. Такая энергия, отнесенная к единице площади на границе жидкость-жидкость, называется поверхностным или межфазным натяжением (?). Оно измеряется в единицах энергии на единицу площади (эрг/см2), либо в единицах силы на единицу длины (Н/м) [2].
Большинство эмульсий являются лиофобными системами. Они термодинамически нестабильны и не способны формироваться самопроизвольным диспергированием из-за избытка свободной энергии на границе раздела фаз. Агрегативная неустойчивость эмульсий проявляется в самопроизвольном образовании агрегатов капель с их последующим слиянием друг с другом. Это явление способно привести к полному разрушению эмульсии на два слоя.
Стабильность существования эмульсий возможна только в присутствие веществ, снижающих межфазное натяжение системы. Эти вещества называются поверхностно-активными. ПАВ адсорбируются поверхностным слоем. Другими словами, они концентрируются в поверхностном слое в большей степени, чем в основном объеме раствора. Снижение поверхностного натяжения растворов связано с различием между силой притяжения растворенных молекул ПАВ к молекулам растворителя и силой взаимного притяжения молекул самого растворителя [1]. Притяжение между молекулами растворителя сильнее, вследствие этого происходит выталкивание молекул растворенного вещества из объема раствора на поверхность раздела. Увеличение концентрации ПАВ в растворе приводит к уплотнению адсорбционного слоя, что сопровождается понижением поверхностного натяжения. Главная особенность строения молекул большинства ПАВ – это их дифильность. Это свойство, при котором молекула вещества состоит из двух частей – полярной функциональной группы и неполярного углеводородного радикала.
При оценке устойчивости нефтяных эмульсий необходимо различать два типа устойчивости: кинетическую и агрегативную [3]. Кинетической устойчивостью называют способность системы противостоять седиментации частиц дисперсной фазы. Агрегативная устойчивость эмульсий – это способность глобул дисперсной фазы сохранять свой изначальный размер при столкновении друг с другом или границей раздела фаз.
Для объяснения устойчивости эмульсионных систем был выдвинут ряд общих теорий. К ним относятся:
а) эффект Гиббса-Марангони;
б) теория двойного электрического слоя;
в) сольватная теория;
г) теория расклинивающего давления;
д) теория структурно-механического барьера.
Энергетические факторы стабилизации в эмульсионной системе отчетливо проявляются при уменьшении толщины пленок дисперсионной среды. Это сопровождается местным понижением величины адсорбции ПАВ и локальным повышением значений поверхностного натяжения пленок. Следствием этого является образование в плёнках давления, которое препятствует снижению их толщины. Такое явление называется эффектом Гиббса – Марангони. Это кинетический фактор стабилизации, потому что достижение адсорбционного равновесия ПАВ в системе приводит к уменьшению его влияния на процесс стабилизации [4].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Михеева Е. В. Коллоидная химия: учебное пособие / Е. В. Михеева, Н. П. Пикула, А. П. Асташкина. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2014. ? 186 с.
2. Ивашкина Е. Н. Теоретические основы химической технологии топлива и углеродных материалов: учебное пособие / Е. Н. Ивашкина, А. И. Левашова, Е. М. Юрьев. – 2-е изд., доп. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2015. – 233 с.
3. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. Учебник для вузов / Ю. Г. Фролов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1988. – 464 с.
4. Позднышев Г. Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий / Г. Н. Позднышев. – М.: Недра, 1982. – 224 с.
5. Логинов В. И. Обезвоживание и обессоливание нефтей / В. И. Логинов. – М.: Химия, 1979. – 214 с.
6. Абрамзон. А. А. Поверхностно-активные вещества / А. А. Абрамзон. – Л.: Химия, 1981. – 304 с.
7. Дерягин Б. В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок / Б. В. Дерягин. – М.: Наука, 1986. – 368 с.
8. Ребиндер П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды / П. А. Ребиндер. – М.: Наука, 1978. – 177 с.
9. Тронов В. П. Разрушение эмульсии при добыче нефти / В. П. Тронов. ? М: Недра, 1974. ? 271 с.
10. Абрамзон А. А. Поверхностно-активные вещества, свойства и применение / А. А. Абрамзон. – Л.: Химия, 1981. – 69 с.

Весь текст будет доступен после покупки