СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТА ИЗ ЭМУЛЬСИИ С ВОДОЙ Советский патент 1995 года по МПК C10G33/06 

Изобретение относится к области переработки эмульсий нефтепродуктов с водой, содержащих механические примеси и образующихся в больших количествах при добыче, транспортировке и переработке нефти в виде так называемых нефтешламов, ловушечных эмульсий и т.п.

Цель изобретения повышение качества извлекаемого нефтепродукта.

Указанная цель достигается способом извлечения нефтепродукта из эмульсии с водой, содержащей механические примеси, путем перемешивания и отстоя нагретой эмульсии с получением слоя нефтепродукта, слоя воды, содержащей суспензию механических примесей, и промежуточного слоя эмульсии, возвращаемого в начало процесса, в котором перемешивание осуществляют многорядной лопастной мешалкой с окружной скоростью 0,3-3,4 м/с.

Это позволяет извлекать из эмульсии не менее 90% практически безводного нефтепродукта, содержащего не более 0,01% механических примесей, т.е. при переработке нефтяных эмульсий получается не требующая затрат на дополнительное разделение и готовая для дальнейшей переработки высококачественная товарная нефть.

Таким образом, отличие от способа-прототипа заключается в перемешивании эмульсии многорядной лопастной мешалкой при окружной скорости лопастей 0,3-3,4 м/с. Отсюда видно, что роль и механизм воздействия перемешивающих и режуще-перемешивающих устройств на эмульсию в данном изобретении и способе-прототипе различны. Режуще-перемешивающие элементы (один и более) в способе-прототипе при таких повышенных окружных скоростях, по-видимому, разрушают эмульсию методом разрезания наиболее крупных капель (агрегатов) эмульсии и потому полного высвобождения эмульгированной нефти от воды и механических примесей не достигается (наиболее мелкие капли эмульсии и частицы мехпримесей в верхнем отделяемом слое нефти остаются).

Лопастные мешалки, как известно, применяются в промышленности для увеличения скорости химических реакций, тепло- и массообмена, приготовления эмульсий и суспензий, эмульсионной полимеризации и т.п. В данном же изобретении роль лопастной мешалки обратная разрушение эмульсии, но в то же время она при поперечных лопастях и таких их малых окружных скоростях, естественно, не может играть роль режущего капли эмульсии устройства. Однако она, тем не менее, позволяет получить практически безводные с минимальным содержанием мехпримесей нефть или нефтепродукт при высоком их отборе от потенциала и без накопления в отстойниках промежуточного слоя эмульсии, тогда как в известных технических решениях этот слой при возвращении на смешение с исходной эмульсией без применения деэмульгаторов накапливается в отстойниках и разделение нефти от воды становится практически невозможным. Такой же описанный в литературе эффект применения сравнительно малооборотных лопастных мешалок для эффективного разрушения, содержащих мехпримеси водных эмульсий нефтепродуктов, объясняется тем, что в рекомендуемых условиях эмульсия постепенно гомогенизируется, структура ее изменяется и становится неустойчивой, что позволяет выделить при отстое обезвоженный и обессоленный нефтепродукт.

Способ извлечения нефтепродукта из эмульсии с водой, содержащей механические примеси, может быть реализован в периодическом или, предпочтительнее, непрерывном режиме работы аппаратов. Условия его проведения зависят от свойств и состава эмульсии. Количество лопастей мешалки может быть 2 и более, но предпочтительно иметь 3-5 рядов лопастей. Изменение структуры эмульсии происходит при перемешивании с окружной скоростью 0,3-3,4 м/с, но предпочтительно ее поддерживать в пределах 0,8-1,4 м/с. Продолжительность перемешивания зависит как от скорости перемешивания, так и свойств эмульсии. При оптимальных скоростях она обычно составляет 0,5-1 ч. Встречаются на заводах эмульсии, для успешного разделения которых бывает достаточно перемешивания в течение 5 мин. При деэмульгировании эмульсий, содержащих много мелкодисперсных механических примесей, для более полного их удаления смесь после отбора нефтепродукта может быть кратковременно перемешана с рециркулируемой водой или без нее с последующим разделением на 3 слоя.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно нагретую до 70-80^оС эмульсию подают в аппарат с многорядной лопастной мешалкой. Сюда же возвращают промежуточную эмульсию из отстойника и ведут перемешивание с окружной скоростью 0,3-3,4 м/с и времени пребывания смеси в аппарате 0,5-1 ч. Далее смесь поступает в отстойник, где происходит разделение на слои нефтепродукта, промежуточной эмульсии, воды и нефтепродуктосодержащей водной суспензии механических примесей. С верха отстойника отбирают практически безводный нефтепродукт (содержится только растворенная в нем вода). Промежуточную эмульсию выводят с бока отстойника и возвращают на смешение с исходной эмульсией. Выводимую также сбоку воду направляют на централизованные очистные сооружения. Нефтепродуктсодержащую водную суспензию механических примесей выводят с низа отстойника. После концентрирования суспензии известными методами, например, фильтрованием или центрифугированием, полученный осадок может найти применение в дорожном строительстве. Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. В качестве сырья используют ловушечную эмульсию, содержащую 30% нефтепродукта, 67% воды и 3% механических примесей, 100 мас.ч. нагретой до 80^оС эмульсии непрерывно подают в аппарат, снабженный четырехрядной лопастной мешалкой. Сюда же непрерывно направляют промежуточную эмульсию из отстойника. Перемешивание в аппарате ведут с окружной скоростью 1,4 м/с, а смесь подают в него с объемной скоростью 2 ч-1. Далее смесь поступает в отстойник, где она расслаивается в течение 3 ч среднего времени пребывания. Сверху непрерывно отбирают свободный от эмульгированной воды нефтепродукт, содержащий не более 0,1% механических примесей, с 90%-ным выходом. Промежуточную эмульсию возвращают в аппарат с мешалкой, а воду и нефтепродуктсодеpжащую водную суспензию механических примесей выводят с установки.

П р и м е р 2. Сырье и условия проведения процесса те же, что и в примере 1, только перемешивание ведут со скоростью 2 м/с и смесь разделяют в отстойнике в течение 5 ч. Практически безводный нефтепродукт получают с 90% -ным выходом с содержанием механических примесей не более 0,01%
П р и м е р 3. Сырье и условия проведения процесса те же, что и в примере 1, только перемешивание ведут со скоростью 3,4 м/с и разделение смеси в отстойнике проводят в течение 78 ч. Выход нефтепродукта 90% содержание механических примесей в нем 0,01%
Из примеров 2 и 3 видно, что при увеличении скорости перемешивания до 2-3,4 м/с требуется большая продолжительность последующего разделения отстоем. Одновременно растет расход энергии на перемешивание.

П р и м е р 4. Сырье и условия проведения процесса те же, что и в примере 1, только перемешивание ведут со скоростью 3,5 м/с. Обнаружено, что под воздействием такой скорости эмульсия переходит в более устойчивую форму, и она даже после десятичасового отстоя не разделяется.

П р и м е р 5. Сырье и условия проведения процесса те же, что и в примере 1, только скорость перемешивания и объемная скорость подачи смеси в аппарат с мешалкой соответственно составляют 0,3 м/с и 0,5 ч^-1. Выход нефтепродукта 90% содержание механических примесей в нем 0,01%
П р и м е р 6. Сырье и условия проведения процесса те же, что и в примере 1, только перемешивание ведут со скоростью 0,2 м/с. Верхний слой получен с составом: нефтепродукт 70% вода 29% и механические примеси 1%
Примеры 4 и 6 показывают, что при перемешивании смеси со скоростью менее 0,3 м/с нефтепродукт получается низкого качества, а выше 3,4 м/с не удается выделить нефтепродукт.

Некоторые эмульсии, по желанию, можно перерабатывать периодическим способом в одном аппарате с мешалкой. Ниже приведены условия проведения этого процесса.

П р и м е р 7. Сырьем процесса являлась ловушечная эмульсия состава: 30% нефтепродукта, 68% воды и 2% механических примесей. К промежуточной эмульсии от предыдущего опыта добавляют 100 мас.ч. нагретой до 80^оС эмульсии, смесь перемешивают рамной мешалкой, имеющей три дополнительные поперечные пластины, со скоростью 0,8 м/с в течение 5 мин и отстаивают в течение 3 ч. Свободный 0,01% механических примесей, отбирают с верха аппарата с выходом 94% Остаток для лучшего разделения кратковременно (2 мин) перемешивают и через 0,5 ч отстоя отбирают снизу нефтепродуктсодержащую водную суспензию механических примесей и воду. К оставшейся в аппарате промежуточной и эмульсии добавляют исходную эмульсию и операцию повторяют.

П р и м е р 8. Процесс проводят аналогично примеру 7. Сырьем является эмульсия (нефтешлам), забираемая из пруда-шламонакопителя. Нефтешлам содержит 25% нефтепродукта, 71% воды и 4% механических примесей. В результате перемешивания якорной мешалкой, имеющей 4 поперечные пластины, со скоростью 1 м/сек в течение 1 ч последующего четырехчасового отстоя получают практически безводный нефтепродукт, содержащий не более 0,01% механических примесей, с выходом 85%
П р и м е р 9. Сырье и условия проведения процесса те же, что и в примере 1, только перемешивание ведут двухрядной лопастной мешалкой и смесь подают в аппарат с объемной скоростью 0,5 ч^-1. После разделения в отстойнике в течение 3 ч получают нефтепродукт с выходом 90% содержащий воду и механические примеси 0,05% и 0,01% соответственно.

Приведенные данные показывают, что при использовании двухрядной мешалки сырье необходимо подавать с существенно низкой объемной скоростью, т.е. аппарат увеличивается в объеме в 4 раза. Это в конечном итоге приводит к росту затраты энергии в расчете на единицу перерабатываемого сырья.

П р и м е р 10. Сырье и условия проведения процесса те же, что в примере 1, только перемешивание ведут трехрядной лопастной мешалкой и смесь подают в аппарат с объемной скоростью 1,5 ч-1. После разделения в отстойнике в течение 3 ч получают нефтепродукт с аналогичным выходом и качеством, что и в примере 9.

П р и м е р 11. Сырье и условия проведения процесса те же, что и в примере 1, только перемешивание ведут восьмирядной лопастной мешалкой. После разделения в отстойнике в течение 3 ч получают нефтепродукт с аналогичным выходом и качеством, что и в примере 9.

Из приведенных данных видно, что увеличение числа рядов лопастей до 8 не влияет на показатели процесса, но при этом, очевидно, растет потребляемая мешалкой мощность.

П р и м е р 12. Процесс проводят в условиях способа-прототипа с применением трехлопастной пропеллерной мешалки с заостренными режущими краями. Диаметр мешалки составляет 1/3 диаметра аппарата. Сырьем является эмульсия состава, приведенного в примере 8. В результате перемешивания со скоростью 3,6 м/сек в течение 1 ч и последующего отстоя в течение 4 ч получен верхний слой с составом; нефтепродукт 73,5% вода 25% механические примеси 1,5В% Слой чистого нефтепродукта практически отсутствует, а весь верхний слой представляет собой высокодисперсную эмульсию с мелкими механическими примесями.

Приведенный пример показывает, что применение режуще-перемешивающей пропеллерной мешалки не позволяет получить из эмульсии чистый нефтепродукт, а уменьшает содержание воды и механических примесей.

Сущность изобретения: эмульсию нефтепродукта с водой, содержащую механические примеси, нагревают, перемешивают многорядной лопастной мешалкой с окружной скоростью 0,3 3,4 м/с, отстаивают. При отстое образуются слой нефтепродукта, слой воды, содержащей суспензию механических примесей, и промежуточный слой, который возвращают в начало процесса. При переработке ловушечной эмульсии нефтепродукт практически безводный, с содержанием механических примесей менее 0,01 получается с выходом до 90

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТА ИЗ ЭМУЛЬСИИ С ВОДОЙ, содержащей механические примеси, путем перемешивания и отстоя нагретой эмульсии с получением слоя нефтепродукта, слоя воды, содержащей суспензию механических примесей, и промежуточного слоя, возвращаемого в начале процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения качества извлекаемого нефтепродукта, перемешивание осуществляют многорядной лопастной мешалкой с окружной скоростью 0,3 3,4 м/с.