УСТАНОВКА ПО ГЕРМЕТИЗИРОВАННОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТЕШЛАМОВЫХ, ЛОВУШЕЧНЫХ И ДРЕНАЖНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 1998 года по МПК B01D17/04 C02F1/40 

Изобретение относится к области переработки нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий и может быть использовано в нефтяной и нефтехимической промышленности.

Известны установки раздельной подготовки нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий, как правило, негерметизированные.

Раздельная негерметизированная подготовка этих эмульсий приводит к нерациональному использованию тепла, растворителя, реагентов, большим потерям нефти и не позволяет получить нефть, подача которой на установку по обезвоживанию и обессаливанию не приводила бы к нарушению технологического процесса, к перерасходу энергоресурсов, повышенному износу оборудования.

Известна система переработки нефтешламов с использованием технологии отмывки /экстракции/ нефти растворителем с последующей его регенерацией (J. Oil and Gas, Англия, 1989, N 5, с. 38 "Система для очистки нефтешлама"). Система достаточно эффективна при переработке "плавающего" нефтешлама, однако требует большого количества растворителя и тепла для его регенерации, что делает ее экономически и технически неприемлемой для объектов нефтедобычи. Качественные характеристики отмытой нефти не позволяют без дополнительной обработки подмешивать ее в товарную нефть или смешивать с исходной эмульсией на входе установки подготовки нефти из-за высокого содержания в ней активных стабилизаторов в мелкодиспергированном и коллоидно-диспергированном виде. Кроме того, система не предназначена для переработки стойких эмульсий промежуточных слоев отстойников различных стадий подготовки нефти - основного источника образования и накопления нефтешлама на объектах.

Известна установка переработки нефтешламов согласно патенту РФ N 2026831, C 02 F 11/00, БИ 12, 1995, в которой производится раздельная подготовка плавающего и донного нефтешлама. Установка включает систему сбора и транспорта плавающего и донного шлама, при этом система плавающего нефтешлама подключена к пресс-фильтру, на котором происходит отделение мехпримесей, нефтяной фазы и воды. Система сбора и транспорта донного нефтешлама подключена к устройству дробления и фильтру, соединенному по выходу с центрифугой. Выход центрифуги по отделенной жидкой фазе соединен с входом пресс-фильтра, а выход пресс-фильтра по нефтяной фазе соединен с комплексом подготовки нефти.

Недостатком данной системы является низкое качество отделенной нефти, содержащей большое количество активных мелкодиспергированных стабилизаторов эмульсии, которую без дополнительной подготовки нельзя подавать на прием установки подготовки нефти. Система высокоэнергоемкая и требует дополнительных внешних источников тепла для разогрева высоковязкого нефтешлама. Кроме того, установка также не обеспечивает переработку стойких, в том числе и горячих, эмульсий промежуточных слоев различных стадий подготовки нефти, тепло и растворяющая способность которых не используется. Низкая производительность пресс-фильтров и высокая стоимость также ограничивают возможности данной системы.

Известна система подготовки смеси дренажных, ловушечных и шламовых эмульсий, внедренная в НГДУ "Елховнефть" и описанная в статье В.В.Баширова, Д.М.Бриля, В.М.Фердмана и др. Способы переработки нефтешламов. - Нефтепромышленное дело N 7, 1994, с. 7 - 14, рис. 9, с. 11. Система содержит схему сбора дренажных, ловушечных и шламовых эмульсий, соединенную с разделителем-концентратором, выход которого по дренажной эмульсии соединен с узлом обработки реагентами и промывочной водой и далее с отстойником и узлом нагрева. Система предусматривает рецикл частично обезвоженной нагретой эмульсии из отстойника на прием разделителя-концентратора, где смешивается со вновь поступившими дренажными, ловушечными и нефтешламовыми эмульсиями. При этом выход отстойника по дренажной воде соединен со сборником ловушечной и шламовой эмульсии. При достижении заданной глубины обезвоживания нефтяная фаза из разделителя-концентратора откачивается и направляется либо в товарную нефть, либо на прием установки подготовки нефти.

Недостатком данной системы является низкий процент отделения нефти из шламовых эмульсий и ее низкое качество, а также большое количество отстоя /до 24 ч/, большие потери нефти вследствие негерметизированной подготовки. Система не позволяет отделить от нефти мелко- и среднедиспергированные мехпримеси, а также нейтрализовать активность иных стабилизаторов эмульсии, присутствующих в ней. Кроме того, из-за отсутствия средств отделения мехпримесей и разрушения эмульсии, стабилизированной смолистыми и другими стабилизаторами, система не позволяет полностью решить проблему переработки нефтешламов и ловушечных эмульсий и предотвратить их накопление на объекте.

Известна также система герметизированной подготовки стойких, насыщенных мехпримесями и другими стабилизаторами горячих эмульсий промежуточных слоев, описанная в статье Борисова С.И., Соловьева А.П., Чучелина А.П. О предотвращении образования ловушечных эмульсий в процессе промысловой подготовки нефти /Сб. Обустройство нефтяных месторождений, содержащих сероводород. Тр. Гипровостокнефти. Куйбышев, 1987, с. 153 - 164. Данная система включает систему сбора и вывода стойких эмульсий промежуточных слоев /дренажных эмульсий/ с подключенными к ней узлами обработки эмульсии реагентами и углеводородной фракцией, соединенную с сепаратором и отстойником, выход которого по отделенной нефти соединен с установкой подготовки нефти. Данная система обеспечивает разрушение агрегатированной эмульсии и отделение грубодиспергированных мехпримесей, однако стабилизаторы эмульсии, находящиеся в мелкодиспергированном и коллоидном состоянии, остаются в нефти.

Подача такой нефти в смеси с исходной эмульсией на прием установки подготовки нефти приводит к срыву технологического режима, вынуждает поддерживать чрезмерный температурный режим, способствует повышенному образованию ловушечных и шламовых эмульсий. Кроме того, при выводе грубодиспергированных мехпримесей вместе с водной фазой на очистные сооружения попадает значительное количество нефти, а подача грубодиспергированных мехпримесей вместе с нефтью на установку подготовки приводит к "срыву" технологического режима на последней. Система не решает также проблему подготовки ловушечных и нефтешламовых эмульсий.

Задачей изобретения является создание установки по герметизированной безотходной переработке смеси дренажных и ловушечных и нефтешламовых эмульсий, обеспечивающей эффективное разрушение эмульсий, получение нефти, подмешивание которой в товарную нефть или на прием установки подготовки нефти не приводило бы к дополнительным затратам, снизило бы себестоимость подготовки нефти, ее потери в процессе переработки, а также исключило неоправданное непрерывное накопление нефтешламов и улучшило существенно экологическую обстановку на объекте.

Поставленная задача решается путем совместной, многостадийной, герметизированной переработки дренажной, ловушечной и шламовой эмульсий с непрерывным выводом из процесса механических примесей и нейтрализацией иных стабилизаторов эмульсии с использованием взаимодополняющих свойств каждой из обрабатываемых эмульсий и применением методов многократной электрохимико-гидродинамической промывки и механических средств отделения мехпримесей.

Для обеспечения поставленной задачи установка по герметизированной переработке нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий, включающая систему сбора стойких дренажных эмульсий промежуточных слоев с подключенными к ней узлами обработки эмульсии реагентами и легкоуглеводородной /низкокипящей/ фракцией, например гексановой фракцией стабилизационных колонн, соединенная с сепаратором и отстойником, выход которого по нефти соединен с установкой подготовки нефти, дополнительно оснащена устройством для ввода нефтешламовой и ловушечной эмульсии, соединенным с системой сбора стойких дренажных эмульсий, обеспечивающей раздельный вывод с последующим смешением эмульсий промежуточных слоев и дренажной воды процесса обезвоживания и обессоливания нефти, подключенной к дополнительно установленному трехфазному сепаратору-концентратору эмульсии, оборудованному штуцерами вывода газа и нефтяной фазы, насыщенной мелкодиспергированными и коллоидо-диспергированными стабилизаторами, штуцером вывода дренажной воды и конструкцией для сбора и вывода концентрата эмульсии промежуточных слоев, насыщенного грубодиспергированными стабилизаторами и агрегатами неразрушенной эмульсии.

При этом трубопровод вывода нефтяной фазы из трехфазного сепаратора-концентратора соединен через узлы обработки реагентом и смешивания с промывочной водой со входом электрокоалесцирующей установки, представляющей собой последовательное соединение электрокоалесцеров и секции гидродинамической промывки, выход которой через смеситель эмульсии соединен с трубопроводом вывода части потока дренажной воды, оснащенным фильтром воды из трехфазного сеператора-концентратора и узлом гидродинамической промывки, подключенным к отстойнику, а трубопровод вывода концентрата эмульсии промежуточных слоев из трехфазного сепаратора-концентратора соединен с трубопроводами вывода газа и дренажной воды и далее со входом дополнительно установленного трехфазного разделителя эмульсии, выходы которого по концентрату промежуточного слоя и дренажной воды подключены к сепаратору шламовых эмульсий через гидродинамический смеситель, к которому подключен также трубопровод подкачки нефтешламовых и ловушечных эмульсий, а также концентрата эмульсии промежуточных слоев процесса предварительного обезвоживания нефти, и выход которого подключен к устройству механического разделения, например непрерывной центрифуге-сепаратору, оснащенному сборниками отделенных твердой фазы, нефтяной фазы и воды, при этом сборник нефтяной фазы соединен трубопроводом с входом электрокоалесцирующей установки.

Кроме того, сепаратор шламовых эмульсий оснащен устройствами ввода "легкой" и "тяжелой" составляющих нефтешламовой эмульсии, при этом выход "легкой" нефтешламовой эмульсии соединен с линией вывода нефтяной фазы из трехфазного разделителя, а также линиями вывода дренажной воды из отстойника, трехфазного разделителя и центрифуги, и подключен через промежуточную емкость-сепаратор и насос к смесителю дренажных, ловушечных и шламовых эмульсий на выходе установки, а выход "тяжелой" составляющей подключен к устройству механического разделения, например непрерывной центрифуге-сепаратору или фильтр-прессу. При этом смешение "легкой" составляющей нефтешламовой эмульсии с дренажной водой и нефтяной фазой из трехфазного разделителя может быть осуществлено с использованием дополнительно установленного эжектора на линии вывода дренажной воды из трехфазного разделителя, подключенного к смесительному трубопроводу дренажных вод из отстойника и центрифуги и нефтяной фазы из трехфазного разделителя.

Кроме того, трубопроводы вывода концентрата промежуточного слоя и дренажной воды из трехфазного сепаратора-конденсатора соединены соответственно с трубопроводами ввода реагента и полиэлектролита, а трубопровод вывода воды из устройства механического разделения подключен к дополнительно установленному гидродинамическому смесителю, вход которого соединен с трубопроводами концентратора промежуточного слоя и дренажной воды из трехфазного разделителя и трубопроводом подачи нефтешламовой и ловушечной эмульсии, а выход подключен к сепаратору шламовой эмульсии. Дополнительно трехфазный разделитель подключен по выходу нефтяной фазы к установке подготовки нефти, а трубопровод откачки шламовой эмульсии из промежуточной емкости-сепаратора на вход установки оснащен эжектором для подачи в шламовую эмульсию части отделенного в сепараторе и промежуточной эмульсии газа.

Дренажные эмульсии процесса обезвоживания и обессоливания нефти, ловушечные эмульсии и нефтешламовые эмульсии по концентрации стабилизаторов эмульсии, в том числе мехпримесей, смолистых соединений, нефтепарафинов, FeS и т. д. по реологическим характеристикам, агрегативной и клинической устойчивости значительно отличаются от промысловых эмульсий /сырой нефти/ и не разрушаются с использованием традиционной технологии. Подмешивание их к эмульсиям, поступающим на установку подготовки нефти, способствует стабилизации последних и приводит к "срыву" технологического процесса. Непрерывная циркуляция в процессе подготовки стабилизаторов эмульсии приводит к постепенному их накоплению и вынуждает осуществлять процессы подготовки нефти при повышенной температуре, избыточном расходе реагентов и промывочной воды, а также способствует увеличения уноса нефти и дренажной воды и формированию значительных объемов нефтешламовых эмульсий, большим потерям нефти.

Предлагаемая установка по переработке нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий предусматривает поэтапную нейтрализацию и вывод из процесса основных стабилизаторов эмульсии с максимальным использованием взаимодополняющих свойств дренажных и шламовых эмульсий. Установка состоит из нескольких взаимосвязанных контуров обработки эмульсии. Работа установки возможна в непрерывном и циклическом режимах. При циклическом режиме подкачка шламовых и ловушечных эмульсий, а также дренажных эмульсий осуществляется периодически по мере переработки находящихся в цикле эмульсий. Циклическая подкачка эмульсий на установку позволяет осуществлять более глубокую переработку застарелых нефтешламовых эмульсий и получать на выходе установки нефть, смешение которой с исходной эмульсией, поступающей на установку подготовки нефти, не приводит к нарушению технологического процесса.

Первый контур включает систему вывода и сбора дренажных эмульсий /неразрушаемых эмульсий промежуточных слоев и дренажной воды/ процесса обезвоживания и обессоливания нефти с температурой 70-90^oC, систему ввода в дренажные эмульсии легкоуглеводородной фракции с температурой 100-150^oC, /например, гексановой фракции стабилизационных колонн с содержанием ароматики 10% и более/, реагента-деэмульгатора и флокулянта, узел смешения дренажных эмульсий и нефтешламовых и ловушечных эмульсий, узел гидродинамической промывки, выход которого соединен со входом трехфазного сепаратора-концентратора эмульсии, обеспечивающего отделения газа и нефтяной фазы, насыщенной мелкодиспергированными стабилизаторами, концентрата эмульсии промежуточного слоя, насыщенной грубодиспергированными стабилизаторами, и дренажной воды.

Отличительной особенностью первого контура обработки является раздельный вывод дренажных вод и эмульсий промежуточных слоев, обработка растворителем и деэмульгатором эмульсии промежутчоного слоя и ввод флокулянта, например полиакриламида /ПАА/, в дренажную воду. При этом вывод эмульсии промежуточных слоев из аппаратов может быть как непрерывный, так и периодический, а вывод дренажной воды - непрерывный. Эмульсия промежуточных слоев насыщена мелкодиспергированными мехпримесями и коллоидными частицами высокоплавких парафинов, асфальтенов, смол и т.п. Ввод в нее гексановой фракции в присутствии специально подобранного деэмульгатора позволяет растворить часть стабилизаторов и разрушить агрегаты эмульсии, а также значительно снизить вязкость эмульсии. Последующее смешение через эжектор с потоком дренажной воды, в которой присутствует флокулянт, при оптимальной обводненности смеси 50-80%, позволит изменить структуру эмульсии, разрушить агрегаты эмульсии, обеспечив тем самым доступ реагента к поверхности капель эмульгированной воды. Смешение дренажных эмульсий с нефтешламовыми, в которых присутствуют грубодиспергированные стабилизаторы, при оптимальной обводненности смеси 50-80% обеспечивает, с одной стороны, растворение тяжелых нефтешламовых эмульсий дренажными эмульсиями, разбавленными растворителем и обработанными реагентами, а с другой стороны, - адсорбцию на поверхности грубодиспергированных стабилизаторов мелкодиспергированных и коллоидно-диспергированных частиц, присутствующих в дренажных эмульсиях. Возможность циклической работы установки по приему на переработку нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий при непрерывной подаче горячей дренажной воды и растворителя обеспечивает большую глубину разрушения застарелых и сложных эмульсий вследствие увеличения концентрации в эмульсии растворителя, реагента и воды при непрерывном выводе из системы подготовленной нефти и твердой фазы /мехпримесей/, а также продолжительности процесса.

Второй контур включает линию вывода нефтяной фазы, насыщенной мелкодиспергированными и коллоидно-диспергированными стабилизаторами, из трехфазного сепаратора-концентратора, узлы обработки нефтяной фазы реагентом, например смачивателем СВ-104П, пресной промывочной водой с pH = 7-10, узел смешения с некондиционной нефтью /нефтяной фазой/, поступающей от центрифуги, электрокоалесцирующую установку /ЭКУ/, представляющую из себя последовательное соединение электрокоалесцеров и узлов гидродинамической промывки при Re = 2000-20000, узел смешения с частью потока дренажной воды, обработанной флокулянтом /полиэлектролитом/ и пропущенной через фильтр воды, узел гидродинамической промывки при Re = 20000-100000, выход которого соединен с отстойником, подключенным к выходу нефти к входу установки подготовки нефти или линии товарной нефти.

Задачей второго контура обработки является разрушение агрегатов мелкодиспергированных капель пластовой воды, их дестабилизация и коалесценция, коагуляция мелкодиспергированных и коллоидно-диспергированных стабилизаторов эмульсии, в том числе перевод части механических примесей в водную фазу. Для выполнения данной задачи нефтяная фаза обрабатывается реагентом-смачивателем, промывается пресной водой при оптимальной обводненности 20-30%, что облегчает переход механических примесей в водную фазу /эффективность перехода повышается под действием электрического поля и pH 7-10/, подвергается электрохимико-гидродинамической промывке при напряженности поля 0,1-1 кВ/см и Re = 2000-20000 с последующей гидродинамической промывкой при обводненности 50-70% и продолжительности промывки 2-5 мин. Электрохимико-гидродинамическая промывка эмульсии при сравнительно слабом электрическом поле обеспечивает активизацию действия реагентов, разрушение агрегатов эмульсии, а также способствует переходу части мехпримесей в водную фазу. Работа ЭКУ осуществляется в так называемом режиме электрогидродинамического "полоскания", обеспечивающего мягкий режим обработки эмульсии без эффекта ее передиспергирования. Присутствие в водной фазе флокулянта способствует как инверсии фаз с соответствующим снижением вязкости потока, так и флокуляции мелкодиспергированных частиц. Отличительной особенностью второго контура обработки является то, что в результате электрохимико-гидродинамической обработки нефтяной фазы в ней практически не остается активных стабилизаторов эмульсии, а отделеннная в отстойнике нефть по своим характеристикам близка к товарной нефти и может быть подмешена к последней. Смешение ее с сырой нефтью, поступающей на установку подготовки нефти, не приводит к нарушению технологического режима работы. Отделенная в отстойнике вода и промежуточный эмульсионный слой направляются в следующие контуры обработки.

Третий контур включает устройство сбора и вывода концентрата эмульсий промежуточных слоев, например, в соответствии с авт.св.N 14909141, смесительный трубопровод, который соединен с трубопроводом вывода газа и дренажной воды из трехфазного сепаратора-концентратора, блоком подачи специально подобранного реагента, трубопроводом вывода дренажной воды из трехфазного сепаратора-концентратора, соединенного с линией подачи флокулянта, например ПАА или окиси алюминия Al₂O₃, узел гидродинамической промывки и трехфазный разделитель эмульсии, выход которого по эмульсии промежуточного слоя и дренажной воды соединен с узлом смещения шламовых и ловушечных эмульсий, а по нефтяной фазе - с линией сбора и смешения "легкой" шламовой составляющей эмульсии и дренажных вод, а также с установкой подготовки нефти, на которую нефтяная фаза направляется по мере готовности, т.е. значительного снижения стабилизирующих свойств и концентрации мехпримесей в ней. В третьем контуре происходит частичное разрешение концентрата эмульсии промежуточных слоев, выведенной из трехфазного сепаратора - разделителя, при взаимодействии эмульсии со специально подобранным реагентом и введенного в нее отделенного в трехфазном сепараторе-концентраторе газа, разрушение агрегатов эмульсии с отмывкой нефтяной фазы, а также коагуляция грубодиспергированных стабилизаторов в результате осуществления гидродинамической промывки эмульсии при оптимальной обводненности 50-70% и продолжительности 2-5 мин. Ввод флокулянта способствует инверсии фаз с соответствующим снижением вязкости потока и флокуляции мелкодиспергированных частиц. Наиболее эффективно процесс протекает в присутствии Al₂O₃.

В результате осуществления гравитационного отстоя вновь образованной эмульсии в трехфазном разделителе образуется явно выраженный концентрированный промежуточный слой, по своим характеристикам близкий к шламовым эмульсиям. Отделяемая нефтяная фаза /при одноцикличной обработке/ может содержать до 0,2-0,5% мехпримесей в мелкодиспергированном состоянии. Поэтому она подмешивается к "легкой" составляющей шламовой эмульсии, служа ей растворителем, и направляется в голову процесса на повторную обработку /рецикл/. Высокая концентрация растворенного и свободного газа в нефтяной фазе, выводимой из трехфазного разделителя, способствует лучшему растворению и эффективности обработки "легкой" составляющей нефтешламовой эмульсии. При повторной обработке /цикле/ содержание мехпримесей снижается до 0,05-0,1%. Стабилизирующая активность их в результате обработки реагентами и многократной промывки мала и подмешивание нефтяной фазы из трехфазного разделителя к нефти, поступающей на установку подготовки, /например на блок предварительного обезвоживания нефти/ не приводит к нарушению технологического процесса на последней. Поэтому выход трехфазного разделителя по нефтяной фазе также подключен к установке подготовки нефти. Контур обеспечивает вывод из него грубодиспергированных стабилизаторов, снижение эмульгирующих свойств остаточных стабилизаторов в результате многократной промывки и обработки реагентов и газовой фазой, отделение нефтяной фазы, служащей растворителем для "легкой" составляющей нефтешлама и направляемой по мере готовности на установку подготовки нефти.

Четвертый контур включает в себя узел смешивания выведенных из первого и второго контуров насыщенных промежуточных эмульсионных слоев и дренажных вод с температурой 50 - 80^oC с нефтешламовыми и ловушечными эмульсиями, поступающими с очистных сооружений и шламосборников, соединенный через узел гидродинамической промывки с сепаратором, который осуществляет отделение газа, а также грубое разделение шламовой эмульсии на "легкую" (плавающую) и "тяжелую" (донную и расположенную на границе раздела фаз промежуточный слой-вода) составляющие. При этом для облегчения сбора и транспорта шламовых эмульсий, горячие дренажные воды из отстойника и трехфазного разделителя и нефтяная фаза из трехфазного разделителя могут использоваться в качестве разбавителей нефтешлама и смешиваться с ним непосредственно в месте его сбора. Основной задачей четвертого контура является размывка тяжелых нефтешламовых и ловушечных эмульсий с осуществлением, по необходимости, специальной реагентной обработки, частичная дестабилизация шламовых эмульсий, которой способствуют присутствующий в эмульсиях промежуточных слоев растворенный газ и реагенты, адсорбция мехпримесей и других стабилизаторов, присутствующих в эмульсиях промежуточных слоев на поверхности грубодиспергированных мехпримесей шламовых эмульсий, отделение растворенного и свободного газа, разделение нефтешламовой эмульсии на "легкую", направляемую в голову процесса (рецикл/ и "тяжелую", направляемую в устройство механического разделения, например центрифугу или фильтр-пресс, составляющие. Гидродинамическая промывка газонасыщенной смеси эмульсий, осуществляемая при Re = 20000 - 60000 и оптимальной обводненности 50 - 80%, способствует разрушению агрегатов шламовой эмульсии и формированию ее структуры, облегчающей последующее разделение. Эффективность промывки повышается вследствие присутствия в дренажных водах и эмульсиях промежуточных слоев ранее введенных реагентов, флокулянтов и легкоуглеводородной фракции. "Легкая" составляющая шламовых эмульсий может подмешиваться в нефтяную фазу, отделенную в трехфазном разделителе, путем эжектирования в поток дренажной воды из трехфазного разделителя и отстойника, направляемой на смешение. Наличие в дренажных водах и эмульсиях промежуточных слоев ранее введенных реагентов (деэмульгатора, смачивателя, флокулянта) в общем случае позволяет обходиться без дополнительной реагентной обработки смеси этих эмульсий. Высокая концентрация мехпримесей с развитой поверхностью в нефтешламовых эмульсиях способствует адсорбции присутствующих в эмульсиях промежуточных слоев стабилизаторов. Данный контур позволяет не только утилизировать тепло дренажных эмульсий, но и повторно использовать ранее введенные реагенты и легкоуглеводородную (низкокипящую) фракцию, что обеспечивает предварительное растворение и разрушение стойки, тяжелых нефтешламовых эмульсий.

Пятый контур включает усреднитель (мешалку) шламовых эмульсий, устройство механического разделения нефтешламовой эмульсии, например, центрифугу или пресс-фильтр, оснащенное сборниками отделенных твердой фазы, нефтяной фазы (некондиционной нефти) и воды, насосы для откачки некондиционной нефти в линию нефтяной фазы из трехфазного сепаратора-конденсатора на электрокоалесцирующую установку и отдельной воды в линию смешения шламовых эмульсий. Усреднитель так же, как и сепаратор, по линии сброса излишков воды соединен с очистными сооружениями. Задачей пятого контура является отделение и вывод из процесса твердой фазы, а также разделение шламовой эмульсии на некондиционную нефть с присутствующими в ней мелкодиспергированными активными стабилизаторами эмульсии и дренажную воду. Подкачка некондиционной нефти на прием электрокоалесцирующей установки позволяет нейтрализовать активность стабилизаторов путем обработки нефти по технологии второго контура.

Шестой контур включает линию сбора (смеситель) нефтяной фазы, выведенной из трехфазного разделителя, "легкой" составляющей нефтешламовой эмульсии, выведенной из сепаратора, дренажных вод, выведенных из отстойника, трехфазного разделителя и в общем случае центрифуги, буферную емкость-сепаратор для сбора смеси эмульсий и отделения газа и избытка воды и насос откачки эмульсии в голову процесса в смеситель дренажных и нефтешламовых эмульсий. Данный контур обеспечивает рецикл нефтешламовой эмульсии, насыщенной как мелко-, так и грубодиспергированными частицами. Высокая обводненность эмульсии, которую можно изменять в широких пределах, в том числе путем эжектирования отделившейся в буферной емкости-сепараторе воды в поток эмульсии, направляемой в голову процесса, а также присутствие в ней остаточных реагентов, позволяет осуществить в процессе перекачки частичную коагуляцию частиц стабилизаторов эмульсии, снизить их стабилизирующую активность и изменить структуру эмульсии. Для повышения эффективности обработки откачиваемой нефтешламовой эмульсии в нее может эжектироваться часть потока газа, отделенного в сепараторе и буферной емкости-сепараторе. Избыток дренажной воды, отделенной в буферной емкости-сепараторе, сбрасывается на очистные сооружения.

Таким образом, в результате циклической многоконтурной обработки установка позволяет переработать застарелые нефтешламовые, ловушечные и дренажные эмульсии и получить нефть, по своим характеристикам близкую к товарной, отделить твердую фазу, направляемую на дальнейшую переработку с получением, например, строительного материала, и дренажную воду, избыток которой может направляться на очистные сооружения или на установку предварительного обезвоживания нефти с целью утилизации тепла и растворенных в ней реагентов.

На чертеже представлен пример осуществления изобретения.

Установка содержит трубопровод вывода дренажных эмульсий промежуточных слоев 1 и воды 2 с установки подготовки нефти 3, трубопровод легкоуглеводородной фракции 4, устройства 5 для ввода реагентов, например, в соответствии с авт. св. N 1672103, от блока реагентов 6, эжекторные смесители 7, смесительный трубопровод 8 со штуцером для ввода нефтешламовых и ловушечных эмульсий из трубопровода 9, трехфазный сепаратор-концентратор эмульсии 10, трубопроводы вывода нефтяной фазы 11, дренажной воды 12, концентрата эмульсии промежуточного слоя 13 и газа 14, трубопровод подачи пресной воды 15, штуцер для ввода нефти от центрифуги из трубопровода 16 в трубопровод 11, электрокоалесцируюущую установку 17, состоящую из последовательно соединенных низковольтных электрокоалесцеров 18, например по авт. св. N 2020998, и гидродинамических смесителей 19, фильтр воды 20 на трубопроводе 21 подачи части потока дренажной воды из трехфазного сепаратора-концентратора в смесительный трубопровод на выход электрокоалесцирующей установки, смесительные трубопроводы 22 - 25, отстойник 26, трехфазный разделитель 27, сепаратор шламовых эмульсий 28, усреднитель-мешалку 29, центрифугу 30, сборник нефтяной фазы 31, сборник воды 32, сборник твердой фазы 33, промежуточную емкость-сепаратор 34, трубопроводы подачи нефтешлама 35 и ловушечной эмульсии 36 из шламонакопителей 37 и сборника ловушечной эмульсии 38 и смесительному трубопроводу 24, буферную емкость 39, насосы 40, трубопровод нефти 41, подключенный к установке подготовки нефти 3, трубопроводы вывода концентрата эмульсии промежуточных слоев из отстойника и трехфазного разделителя 42 и 43 соответственно, трубопроводы вывода нефтяной фазы 44, "легкой" 45 и "тяжелой" 46 составляющих нефтешламовой эмульсии, трубопроводы вывода дренажной воды из отстойника 47, трехфазного разделителя 48, а также трубопроводы сброса излишков дренажной воды 49 на очистные сооружения или блок предварительного обезвоживания нефти 50, оснащенного трубопроводом подачи концентрата промежуточного слоя 51 на установку.

Установка работает следующим образом.

Горячие дренажные эмульсии процесса обезвоживания и обессоливания нефти с температурой 75 - 10^oC выводят раздельно с дренажными водами с установки подготовки нефти. В дренажную эмульсию 1 подаются горячая легкоуглеводородная фракция стабилизационных колонн (гексановая фракция) 4 с температурой 120 - 150^oC, а также реагент-деэмульгатор. Ввод деэмульгатора осуществляется через устройство 5, смонтированное на трубопроводе 1. Деэмульгатор подается из блока дозирования реагентов 6. В дренажную воду 2 через устройство ввода реагента 5 подается флокулянт от блока дозирования реагентов 6. Смешение обработанных реагентами потоков осуществляется с помощью эжектора 7, установленного на линии дренажной воды. После смешения в трубопровод подают частично подготовленные нефтешламовые эмульсии, насыщенные грубодиспергированными частицами стабилизаторов. Смешение эмульсий происходит в трубопроводе 8, подключенном к трехфазному сепаратору-концентратору эмульсии 10. За счет тепла дренажных эмульсий происходит разогрев шламовых эмульсий. Введенная ранее легкоуглеводородная фракция способствует также растворению шламовых эмульсий. Поддерживаемый в смесительном трубопроводе 8 режим течения, соответствующий числам Re= 20000 - 80000, обеспечивает адсорбцию диспергируемых мехпримесей дренажных эмульсий на поверхности грубодиспергированных мехпримесей и других стабилизаторов шламовых эмульсий. В трехфазном сепараторе-концентраторе происходит разделение эмульсии на дренажную воду, концентрат эмульсии промежуточных слоев, насыщенной грубодиспергированными стабилизаторами, нефтяную фазу с оставшимися в ней мелкодиспергироваными и коллоидно-диспергированными стабилизаторами и мелкими каплями воды, и газ с высокой концентрацией углеводородов C3-C6.

По трубопроводу 11 из трехфазного сепаратора-концентратора 10 выводится нефтяная фаза, которая смешивается с реагентом-смачивателем и пресной водой, имеющей pH 7 - 10 и подаваемой по трубопроводу 15, и далее с некондиционной нефтью, содержащей активные мелкодиспергированные стабилизаторы и подаваемой из декантора по трубопроводу 16. Смесь эмульсий направляется в электрокоалесцирующую установку ЭКУ 17, состоящую из последовательно соединенных низковольтных электрокоалесцеров 18 и гидродинамических смесителей. В электроколесцирующей установке при оптимальной обводненности эмульсии 20 - 40% и напряженности электрического поля 0,1 - 1 кВ/см осуществляется электрогидродинамическое "полоскание" эмульсии, обеспечивающее активизацию действия реагентов, присутствующих в эмульсии, разрушение агрегатов мелкодиспергированной эмульсии, переход части мехпримесей в водную фазу. При pH водной фазы равной 7 - 10 эффективность перехода мехпримесей (в том числе FeS) в водную фазу в слабом электрическом поле в присутствии реагента-смачивателя повышается. Часть потока дренажной воды, выведенной из аппарата 10, прошедшей через фильтр воды 20 и обработанной флокулянтом, по трубопроводу 21 подается на выход электрокоалесцирующей установки. Смещение эмульсии, прошедшей ЭКУ, с водой, обработанной флокулянтом, обеспечивает оптимальный режим гидродинамической промывки в смесительном трубопроводе 22 при общей обводненности 50 - 70%.

По трубопроводу 13 из аппарата 10 выводится концентрат эмульсии промежуточных слоев, насыщенный грубодиспергированными стабилизаторами, а также агрегатами эмульсии. По трубопроводу 14 в эмульсию вводится отдельный в трехфазном сепараторе-концентраторе газ и реагент из блока дозирования реагента 6. Обработанная реагентом эмульсия эжектируется в поток дренажной воды, выведенной из аппарата 10. Из блока дозирования реагента в поток дренажной воды подается флокулянт, например окись алюминия. Вместительном трубопроводе 23 в присутствии реагентов и введенного газа с высоким содержанием углеводородов C3-C6 при общей обводненности 50 - 80% происходит разрушение реагентов эмульсии и высвобождение части связанной нефти, изменение структуры эмульсии и ее агрегативной устойчивости, а также коагуляция мехпримесей. Ввод флокулянта обеспечивает также инверсию фаз и снижение вязкости эмульсии. При циклическом режиме работы установки общая обводненность эмульсии с каждым циклом возрастает, что способствует интенсификации промывки эмульсии.

Введенная в отстойник 26 из трубопровода 22 эмульсия разделяется на нефть с низким содержанием неактивных стабилизаторов эмульсии, которая выводится из аппарата по трубопроводу 41 и подается через буферную емкость 39 с помощью насоса 40 на прием установки подготовки нефти 3 или непосредственно в товарный парк. Отстойник 26 оснащается дополнительно устройством, например, в соответствии с авт. св. N 1490141 для зачистки поверхности раздела фаз и вывода из аппарата концентрата эмульсии промежуточных слоев, который по трубопроводу 42 подается в линию смешения шламовых и ловушечных эмульсий. Комбинированная электрохимико-гидродинамическая промывка обеспечивает достаточно плотную структуру промежуточного эмульсационного слоя, что облегчает вывод из аппарата концентрата эмульсии промежуточного слоя. Дренажная вода из отстойника 26 направляется в смеситель 25, где смешивается с частично обработанной "легкой" составляющей шламовой эмульсии.

Введенная в трехфазный разделитель 27 эмульсия из трубопровода 23 разделяется на нефтяную фазу, дренажную воду и промежуточный эмульсионный слой, насыщенный мехпримесями (до 2-10%). Нефтяная фаза из аппарата 27 при содержании мехпримесей менее 0,1% направляется на установку подготовки нефти, при содержании мехпримесей до 0,65% - на блок предварительного обезвоживания нефти 50, а при большем содержании мехпримесей направляется в смеситель 25, где смешивается с водой и шламовой эмульсией и возвращается в голову процесса. Промежуточный эмульсионный слой выводится из аппарата 27 по трубопроводу 43 и подается в линию смешения шламовых и ловушечных эмульсий. Высокое содержание в эмульсии мехпримесей и проведенная многократная промывка эмульсии обеспечивает достаточно плотную структуру промежуточного слоя, что облегчает его вывод из аппарата с ограниченным выводом нефти. Дренажная вода по трубопроводу 48 направляется в смеситель 25, а ее избыток подается в линию смешения шламовых и ловушечных эмульсий.

Шламовая эмульсия из шламонакопителя 37 и ловушечная эмульсия из сборника ловушечных эмульсий 38 насосами 40 подается по трубопроводам 35 и 36 в линию смешения шламовых, ловушечных и дренажных эмульсий промежуточных слоев и далее в гидродинамический смеситель 24. Подкачка шламовых и ловушечных эмульсий на установку может осуществляться как непрерывно, так и периодически по мере завершения цикла переработки. В эту же линию периодически подается концентрат эмульсии промежуточных слоев блока предварительного обезвоживания нефти 50 по трубопроводу 51. При необходимости в линию смешения может быть подан реагент. За счет тепла дренажной воды и эмульсии промежуточных слоев происходит нагрев шламовой и ловушечной эмульсии. Из смесителя 24 эмульсия попадает в сепаратор шламовых эмульсий 28, где происходит разделение шламовой эмульсии на "легкую" и "тяжелую" составляющие и сепарируется свободный и растворенный газ. "Легкая" составляющая шламовой эмульсии с содержанием мехпримесей до 3% подается в эжектор, установленный на линии вывода дренажной воды из трехфазного разделителя 27, и направляется в смеситель 25 и далее в аппарат 34, а "тяжелая" составляющая нефтешламовой эмульсии с содержанием мехпримесей до 10% вместе с дренажной водой направляется в усреднитель-мешалку нефтешлама 29. Избыток дренажной воды из аппарата 24 сбрасывается по линии 49 на очистные сооружения.

Из усреднителя-мешалки 29, в котором производится перемешивание шламовой эмульсии в присутствии реагента, нефтешлам подается в центрифугу, где производится отделение твердой фазы и разделение эмульсии на нефть, содержащую до 0,5% мехпримесей, и дренажную воду. Некондиционная нефть собирается в сборник 31 и откачивается насосом 40 в линию нефтяной эмульсии, направляемой на ЭКУ, а дренажная вода из сборника 32 насосом 40 подается на прием смесителя 25. При недостаточной обводненности смеси эмульсии на приеме смесителя 24 дренажная вода из сборника 32 может подаваться в трубопровод шламовой эмульсии перед смесителем 24. Избыток дренажной воды из аппарата 29 сбрасывается по линии 49 на очистные сооружения.

Смесь "легкая" составляющей нефтешламовой эмульсии, нефтяной фазы из аппарата 27 и дренажных вод после отделения газа и промежуточной емкости-сепараторе 34 откачивается насосом 40 по трубопроводу 9 и в голову процесса для смешения с дренажным эмульсиями установки подготовки нефти. Дренажные воды и нефтяная фаза из аппарата 27 способствует нагреву шламовой эмульсии. В трубопровод 9 через эжектор 7 может подаваться отсепарированный газ, что способствует как снижению вязкости эмульсии, так и повышению эффективности действия присутствующих в эмульсии реагентов. В трубопровод 9 может также эжектироваться дренажная вода, отделившаяся в промежуточной емкости-сепараторе. Высокая обводненность и наличие газа способствует изменению структуры шламовой эмульсии перед смешением ее с дренажными эмульсиями процесса обезвоживания и обессоливания нефти. Излишки газа отправляются на газоперерабатывающий завод.

В результате прохождение шламовых, ловушечных и дренажных эмульсий через установку происходит очистка эмульсии от мехпримесей, в том числе от FeS, растворение в нефти и нейтрализация активных природных стабилизаторов эмульсии, отделение от эмульсии дренажной воды. Герметичность установки позволяет избежать дополнительных потерь нефти от испарения, а также дополнительного повышения стойкости дренажных эмульсий вследствие окисления. Совместная подготовка дренажных, ловушечных и нефтешламовых эмульсий позволяет использовать как тепло дренажных эмульсий и легкоуглеводородной (низкокипящей) фракции для разогрева и растворения нефтешламовых и ловушечных эмульсий, так и адсорбирующие свойства нефтешламовых эмульсий. Использование установки на нефтестабилизационном производстве позволяет практически предотвратить "срывы" технологического процесса подготовки нефти, уменьшить затраты на ее подготовку, резко сократить потери нефти, улучшить экологическую обстановку на объекте, постепенно переработать все накопившиеся нефтешламы, получить дополнительную нефть и предотвратить образование новых накоплений нефтешлама.

В табл. 1 приведены параметры установки применительно к условиям НСП НГДУ "Первомайнефть" АООТ "Самаранефтегаз".

В табл. 2 приведены данные о работе элементов схемы в сравнении с прототипом, реализованном на данном НСП.

Основные решения, в том числе по подбору типа и дозировки реагентов, были проведены в лабораторных условиях и показали их работоспособность и высокую эффективность.

Изобретение относится к области переработки нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий. Установка содержит линию смешения дренажных, ловушечных и нефтешумовых эмульсий, узлы обработки эмульсии легкоуглеводородной фракцией, реагентами, промывочной водой, трехфазный сепаратор-концентратор, соединенный по линии вывода нефтяной фазы с электрокоалесцирующей установкой и отстойником и далее по линии нефти с установкой подготовки нефти, а по линии вывода концентрата эмульсии промежуточных слоев - с линией вывода газа и дренажной воды и далее с трехфазным разделителем эмульсии, соединенным по линии вывода промежуточного слоя с узлом смешения и промывки нефтешламовых и ловушечных эмульсий, подключенным через сепаратор, разделяющий эмульсию на "легкую" и "тяжелую" составляющие, к центрифуг, на которую поступает "тяжелая" составляющая, оснащенной сборниками нефтяной фазы, воды и твердой фазы. При этом сборник нефтяной фазы соединен с входом электроалесцирующей установки, а сепаратор по выходу "легкой" составляющей шламовой эмульсии подключен к выходу установки. Установка решает задачу герметизированной безотходной переработки смеси различных эмульсий. 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Установка по герметизированной переработке нефтешламовых, ловушечных и дренажных эмульсий, включающая систему сбора стойких дренажных эмульсий промежуточных слоев с подключенными к ней узлами обработки эмульсии реагентами и легкоуглеводородной фракцией, соединенную с сепаратором и отстойником, выход которого по нефти подключен к установке подготовки нефти, отличающаяся тем, что система сбора дренажных эмульсий оснащена устройством для ввода шламовых и ловушечных эмульсий и соединена с дополнительно установленным трехфазным сепаратором-концентратором эмульсии, оборудованным штуцерами вывода газа и нефтяной фазы, насыщенной мелко- и коллоидно-диспергированными стабилизаторами, штуцером вывода дренажной воды и конструкцией для вывода концентрата эмульсии промежуточного слоя, насыщенного грубодиспергированными стабилизаторами и агрегатами неразрушенной эмульсии, при этом трубопровод вывода нефтяной фазы из трехфазного сепаратора-концентратора соединен через узлы обработки реагентами и смешения с промывочной водой с входом электрокоалесцирующей установки, выход которой через смеситель эмульсии с частью потока дренажной воды из трехфазного сепаратора-концентратора и узел гидродинамической промывки подключен к отстойнику, а трубопровод вывода концентрата эмульсии промежуточного слоя из трехфазного сепаратора-концентратора соединен с трубопроводами вывода газа и дренажной воды и далее с входом дополнительно установленного трехфазного разделителя эмульсии, выходы которого по концентратору промежуточного слоя и дренажной воды подключены к сепаратору шламовых эмульсий, к которому подключен также трубопровод подачи нефтешлама и ловушечной эмульсии, а выход которого подключен к устройству механического разделения, оснащенного сборниками отделенных твердой фазы, некондиционной нефти и воды, при этом сборник нефтяной фазы соединен трубопроводом с входом электрокоалесцирующей установки. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор шламовых эмульсий оснащен устройствами вывода "легкой" и "тяжелой" составляющих нефтешламовой эмульсии, при этом выход "легкой" нефтешламовой эмульсии соединен с линией вывода нефтяной фазы из трехфазного разделителя, а также с линиями вывода дренажной воды из отстойника, трехфазного разделителя и устройства механического разделения и подключен через промежуточную емкость-сепаратор к смесителю дренажных, ловушечных и шламовых эмульсий на входе установки, а выход "тяжелой" составляющей шламовой эмульсии подключен к устройству механического разделения, например центрифуге или фильтр-прессу. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что трубопроводы вывода концентрата промежуточного слоя и дренажной воды из трехфазного сепаратора-концентратора соединены соответственно с линией ввода реагента и линией ввода полиэлектролита. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод вывода воды из устройства механического разделения подключен к дополнительно установленному гидродинамическому смесителю, вход которого соединен с трубопроводами вывода концентрата промежуточного слоя и дренажной воды из трехфазного разделителя и трубопроводом подачи нефтешламовой и ловушечной эмульсии, а выход подключен к сепаратору шламовых эмульсий. 5. Установка по п.2, отличающаяся тем, что трубопровод выхода "легкой" фазы из сепаратора шламовых эмульсий соединен с дополнительно установленным эжектором на линии вывода дренажной воды из трехфазного разделителя, подключенной к смесительному трубопроводу дренажных вод из отстойника и устройства механического разделения и нефтяной фазы из трехфазного разделителя. 6. Установка по п.2, отличающаяся тем, что трубопровод вывода газа из промежуточной емкости-сепаратора подключен через эжектор к линии нефтешлама, направляемой на вход установки.