Tecnologia di desalinizzazione dell'olio: descrizione e principi

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Le raffinerie di petrolio ricevono prodotti dai depositi di pozzi come materia prima. Fondamentalmente, si tratta di risorse di petrolio e gas che vengono estratte sotto forma di emulsione con impurità e sali minerali. Senza pretrattamento, tali miscele possono danneggiare le apparecchiature di processo anche nelle prime fasi della lavorazione delle materie prime, quindi vengono utilizzati metodi di disidratazione e desalinizzazione dell'olio, che possono essere paragonati alla filtrazione in termini di effetti.

Principi generali delle tecnologie di disidratazione e dissalazione

Una miscela di olio e impurità associate, di norma, è formata da diversi tipi di liquidi, che possono includere particelle solide. Nelle emulsioni più semplici, la componente acquosa viene miscelata con olio grezzo in gocce sottili lungo la struttura molecolare. Si precisa che i processi di disidratazione e dissalazione dell'olio possono essere associati oltre che all'inquinamento naturale e alla diluizione del targetprodotto nel pozzo e durante la produzione. La tecnologia del trasporto aereo dei pozzi prevede la diluizione intenzionale della risorsa per estrarla in superficie sotto pressione di fondo pozzo. L'aria o i gas di idrocarburi possono fungere da mezzi di sollevamento attivi, quindi un'ulteriore raffinazione del petrolio è una misura tecnologica obbligatoria per la preparazione delle risorse. Un' altra cosa è che il basso contenuto di ossigeno nella tecnica del trasporto aereo facilita il processo di separazione delle materie prime.

L'applicazione più comune delle tecnologie di raffinazione del petrolio prevede la separazione di sale e acqua a livello molecolare. In particolare, le tecnologie più semplici per la dissalazione dell'olio prevedono l'effetto di un campo elettrostatico creato da elettrodi con alimentazione a trasformatore ad una tensione di 12-25 kV. Il campo elettrostatico fa sì che le molecole d'acqua si muovano, si scontrino e si uniscano. Man mano che il volume liquido si accumula, diventa possibile decantarlo con successiva separazione dalla fase oleosa. Questo è uno dei principi generali di funzionamento dei metodi di disidratazione e desalinizzazione, ma sono ampiamente utilizzate anche le tecnologie che prevedono l'aggiunta di vari componenti attivi che velocizzano e ottimizzano i processi di separazione.

Il petrolio greggio e le sue caratteristiche

L'olio prodotto grezzo contiene anche emulsionanti naturali con impurità disperse e cloruri mineralizzati. In alcuni casi, a seconda della tecnologia di sviluppo del pozzo, è possibile preservare anche i componenti del gas: volatili einorganico. Tutti questi componenti sono attivi e possono essere considerati obbligatori per la conservazione o indesiderabili - il loro stato è determinato dai requisiti per il prodotto finale e nelle fasi di lavorazione determina l'elenco dei metodi accettabili per disidratare e dissalare l'olio, che influirà anche sul scelta delle attrezzature per le raffinerie di petrolio. Cioè, anche alcuni dei componenti utili possono danneggiare le unità tecnologiche, quindi, in determinate fasi di elaborazione, vengono anche esclusi e quindi reintrodotti.

Il processo di disidratazione è considerato uno di quelli basilari. Viene implementato distruggendo il mezzo acqua-olio con l'aggiunta di demulsionanti che, durante l'adsorbimento al confine di separazione di fase, separano le goccioline di liquido nell'olio. Come componente attivo, dovrebbe essere utilizzata una composizione, che di per sé sarà facilmente separata dal prodotto target. Ad esempio, i demulsionanti utilizzati per la disidratazione e la dissalazione dell'olio non influiscono sulle proprietà della materia prima da purificare e non reagiscono con l'acqua. Questi sono composti sintetizzati che sono anche inerti alle apparecchiature e rispettosi dell'ambiente. I demulsionanti del gruppo solubile in olio si mescolano facilmente con emulsioni contenenti olio e allo stesso tempo vengono scarsamente lavati con acqua. Esistono anche demulsionanti organici non elettrolitici, le cui caratteristiche includono una funzione di dissoluzione rispetto agli emulsionanti oleosi. Come risultato dell'azione chimica, diminuisce anche la viscosità della materia prima.

Giustificazione per la necessità di dissalazione del petrolio

L'utilità di ridurre la concentrazione di sale nel petrolio greggio va ben oltre il danno che i processi di corrosione provocano alle apparecchiature. Va tenuto conto del fatto che i prodotti petroliferi con determinati insiemi di proprietà fisiche e chimiche stabilite da normative rigorose sono utilizzati nei processi di produzione e nella fornitura di infrastrutture di trasporto. Pertanto, la desalinizzazione dell'olio è, in linea di principio, una procedura completamente razionale: un' altra cosa è che diverse tecnologie possono essere utilizzate per svolgere questo compito, per non parlare delle differenze nel grado di riduzione della concentrazione. Ad esempio, nelle aree in cui è prevista la conservazione dell'acqua, può essere introdotto un processo di desalinizzazione in due fasi.

In che modo gli approcci alla gestione del sale variano? Dipende dalla tecnica sottostante. Quindi, nei metodi elettrici, i parametri attuali contano e, nell'ambito del trattamento chimico per la disidratazione e la dissalazione dell'olio, viene utilizzata un'ampia gamma di sostanze attive, che inizialmente influiscono sul contenuto di determinati elementi in modi diversi. Per lo più si tratta delle stesse sostanze chimiche del gruppo generale di demulsionanti che vengono introdotte nell'emulsione in determinate condizioni. Ad esempio, per garantire una miscelazione densa di una sostanza con materie prime oleose, deve essere diretta a monte a una distanza standard dal serbatoio di risciacquo o dalla zona di separazione.

Riscaldare petrolio greggio

Una delle misure preparatorie, il cui scopo è creare un regime di temperatura sufficiente per l'efficace attuazione del processo di desalinizzazione. Cosa serve? Il riscaldamento ha due compiti fondamentali:

• In condizioni di alta temperatura, le particelle d'acqua si muovono a una velocità maggiore, il che rende più attivo il processo di fusione delle molecole in un'unica struttura. Di conseguenza, aumenta il processo di desalinizzazione dell'olio, da cui vengono rimossi i grandi composti dell'acqua.
• La riduzione della viscosità è anche una conseguenza della regolazione della temperatura. La viscosità in quanto tale indica la capacità di un fluido di resistere al flusso. Se questo indicatore diminuisce, i componenti estranei vengono rimossi più facilmente, poiché vengono contrastati da una forza minore dell'ostacolo.

Ma che tipo di regime di temperatura sarà ottimale per l'emulsione d'olio in termini di impatto positivo su ulteriori processi di separazione? Viene impostato un indicatore specifico che tiene conto delle caratteristiche di un determinato campione. Ad esempio, per emulsioni leggere a bassa viscosità, vengono utilizzate temperature medie moderate per prevenire l'ebollizione della fase oleosa e per miscele di idrocarburi pesanti, ha senso aumentare la barra dell'effetto termico. Nella maggior parte dei casi, la temperatura di riscaldamento da 100 a 120 °C è considerata la modalità ottimale per la dissalazione. La modalità fino a 140 °C è considerata elevata.

Trattamento con oli chimici

Anche l'elaborazione o la distruzione della struttura dell'emulsione in questo modo richiede un addestramento speciale. In particolare, i metodi chimici di disidratazione e dissalazione dell'olio vengono effettuati nelle seguenti condizioni fisiche:

• Perper garantire il contatto tra la componente oleosa e la sostanza attiva, la pellicola interfacciale deve essere preventivamente distrutta. Ciò consentirà di aggiungere all'emulsione il demulsionante necessario per l'ulteriore processo.
• Deve essere previsto un numero sufficiente di collisioni di particelle d'acqua disperse per un certo periodo di tempo. In altre parole, agitando o ruotando il contenuto dell'emulsione, l'attività delle particelle di acqua destabilizzata viene aumentata artificialmente.
• Il tempo di decantazione è stato mantenuto, durante il quale grandi particelle d'acqua formeranno un precipitato sullo sfondo della coagulazione.

Da questo momento, puoi iniziare a preparare l'emulsione per il processo di dissalazione dell'olio mediante riscaldamento. Tutte le proprietà positive dell'aumento della temperatura della fase oleosa funzionano con un metodo di separazione chimica, ma è importante tenere conto dei limiti, poiché un aumento eccessivo della temperatura può portare a conseguenze negative. In alcuni impianti di separazione, quando la temperatura è stimata in modo errato, l'olio evapora sullo sfondo di una diminuzione della densità della sostanza e della perdita di volume. Per prevenire tali effetti, molte imprese utilizzano temperature di riscaldamento più basse come rete di sicurezza. Per compensare la mancanza di energia termica, vengono utilizzati un volume maggiore di demulsionante e apparecchiature con potenza maggiore.

Disidratatori elettrici per la dissalazione dell'olio

Negli schemi più semplici per l'implementazione di processi elettromeccanici per la separazione di sale e acqua da un prodotto petrolifero, vengono utilizzati disidratatori elettrici. È multifunzionaleapparecchiature che svolgono diverse attività in fasi, tra cui riscaldamento, impatto elettrico, separazione e pozzetto. I disidratatori elettrici orizzontali per la disidratazione e la dissalazione dell'olio si basano su un serbatoio in cui avvengono processi di separazione a uno o due stadi. I modelli con funzione di riscaldamento (termoseparatori) contengono anche un contenitore al centro del design, ma integrato da una sezione di riscaldamento in ingresso.

I disidratatori elettromeccanici sono progettati con unità a coalescenza, griglie elettrostatiche e le stesse apparecchiature di riscaldamento. Una caratteristica distintiva di questa modifica è l'implementazione di dispositivi di coalescenza progettati per funzionare con fasi nel formato liquido/liquido. Questo tipo di disidratatore elettrico per la dissalazione dell'olio viene utilizzato nel mantenimento di emulsioni problematiche.

Nella tecnologia generale di utilizzo dei disidratatori elettromeccanici, la fase finale è la procedura di precipitazione. All'interno della sua struttura, viene servito un flusso d'olio separato, durante il cui movimento è assicurato il rilascio di gas e gli indicatori di temperatura sono normalizzati.

Il principio di funzionamento del disidratatore elettrico

Quando un componente del petrolio greggio entra in un campo elettrico, le molecole d'acqua con una carica negativa iniziano a muoversi, assumendo una gocciolina a forma di pera, di fronte all'elettrodo positivo. Sulla strada per quest'ultimo, le gocce si scontrano e formano una grande frazione, pronta per ulteriori precipitazioni e separazioni. La difficoltà sta nel fatto che un ciclo di lavorazione dell'emulsionenon basterà separare acqua e sale. Sebbene i sali si dissolvano naturalmente nell'ambiente acquatico, non possono essere eliminati completamente ad alte concentrazioni. Per una pulizia più efficace, è possibile aggiungere alla miscela anche acqua fresca che, in diversi cicli di azione elettrica, laverà via la parte salina. L'unità di desalinizzazione dell'olio con disidratatore, oltre al trattamento elettrico, svolge la sedimentazione (funzione di assestamento). Per questo vengono utilizzate apparecchiature opzionali, che possono avere forme, dimensioni e strumenti ausiliari di controllo del processo diversi.

Sebbene i disidratatori elettrici siano apparecchiature tecnologicamente complesse e costose, sono sempre più utilizzati non solo dalle grandi, ma anche dalle piccole raffinerie. Questa richiesta è spiegata dai seguenti vantaggi delle unità:

• Risparmio. Come dimostra la pratica, sia in termini di costo dei materiali di consumo che di consumo energetico, i disidratatori elettrici sono la soluzione più redditizia per la separazione dell'olio nella loro categoria.
• Ergonomia. Questa è un'apparecchiatura relativamente nuova, quindi il suo design è stato sviluppato già nelle prime generazioni con un'enfasi sulle moderne forme di controllo con automazione e pannelli di controllo della spedizione elettronica.
• Qualità di elaborazione. Un sistema di progettazione ben congegnato, insieme a un'ampia gamma di catalizzatori chimici, fornisce un trattamento dell'olio di qualità praticamente da laboratorio per una varietà di processi tecnologici in industrie critiche.
• Elevato grado di affidabilità della tecnologia. ALa composizione prevede dispositivi di protezione con automazione che, secondo gli algoritmi incorporati, controllano le operazioni tecnologiche con un leggero rischio di errore. Allo stesso tempo, le funzioni del personale sono ridotte al minimo e nelle versioni high-tech vengono sostituite da sistemi di controllo intelligenti.

Separazione emulsione olio complessa

Se i disidratatori elettrici vengono utilizzati specificamente per le attività di separazione dell'olio pulito dall'acqua e dai sali, i separatori industriali nel complesso implementano la funzione di separare l'emulsione nei componenti. Ad esempio, quando si testa un pozzo, è necessario ottenere un'analisi generale dello strato duro nel fondo del campione estratto. In queste attività, la dissalazione dell'olio può essere considerata un compito indiretto insieme alla determinazione della concentrazione di ferro o magnesio, ma ciò non riduce l'utilità del separatore. Il fatto è che in pratica le stesse raffinerie di petrolio sono interessate non tanto al ritiro puntuale del sale dal prodotto target, ma alla sua preparazione completa per un ulteriore utilizzo. In questo senso, l'esclusione delle impurità solide insieme alla disidratazione e alla dissalazione è solo benvenuta.

I separatori ad alte prestazioni funzionano anche con la fornitura di fango in ingresso e fanghi di gas. Tali installazioni vengono utilizzate per la dissalazione dell'acqua negli impianti di trattamento dell'olio per le imprese consumatrici con un ciclo di produzione finale. Cioè, l'output dovrebbe essere olio puro commerciale, le cui caratteristiche ne consentono l'uso come combustibile o altri materiali. Ad esempio, un separatore prepara l'olioun'emulsione con caratteristiche che consentono la produzione di bitume, lubrificanti, gomme sintetiche, ecc. Una qualità di olio così elevata si ottiene passando attraverso più fasi di lavorazione, tra cui scrubber, coalescenti, vasche di lavaggio, separatori termici e altre unità funzionali in diverse configurazioni.

Tecnologia di desalinizzazione profonda

La desalinizzazione dell'emulsione oleosa insufficiente influisce anche sullo stato delle apparecchiature di processo e sulla qualità del prodotto finale. Pertanto, per i produttori esigenti, gli impianti di trasformazione producono prodotti che hanno subito una profonda separazione. In questo caso, l'attrezzatura per la dissalazione dell'olio riduce la quantità di sali a 3-5 mg/l. Come si raggiunge un tale risultato? Possono essere utilizzate diverse tecnologie, ma il metodo elettrotermochimico combinato è considerato ottimale.

È possibile ottenere alti tassi di separazione profonda con una pulizia complessa con il collegamento di diversi metodi per rimuovere i sali nell'ambiente acquatico. In questo caso, è necessario garantire un'intensa deposizione nel liquido di lavaggio con una forte corrente elettrica. Per quanto riguarda il metodo chimico, è anche collegato sotto forma di aggiunta di demulsionanti attivi.

Un altro modo per garantire una desalinizzazione profonda è idromeccanico. In questo caso, le influenze chimiche ed elettriche non vengono applicate. L'accento è posto sulla funzione gravitazionale, che contribuisce all'esfoliazione naturale dell'ambiente acquatico dall'olio. L'unità di desalinizzazione in questo schema è una vasca di decantazione cilindrica con una capacità di 100 - 150 m3. Prevede zone per la separazione delle frazioni, in cui i liquidi scorrono sotto pressione fino a 1,5 MPa. Viene inoltre mantenuto il regime di temperatura da 120 a 140 °C, che contribuisce ai processi di separazione dei fluidi.

Tecnologia di impatto sul campo AC-Direct

Questo metodo è anche chiamato campo DC/AC. Cioè, è completamente basato sull'azione elettrica fornita dal raddrizzatore nel trasformatore. In condizioni di corrente continua, il reticolo elettrostatico acquisisce la polarità (negativa o positiva), che contribuisce al movimento delle molecole d'acqua nella direzione dell'elettrodo. Come risultato dell'attrazione reciproca delle molecole, si forma uno strato d'acqua, che viene visualizzato secondo lo schema più conveniente.

La complessità dell'utilizzo di un impianto elettrico per la disidratazione e la dissalazione del petrolio risiede nel fatto che il processo di coalescenza dell'ambiente acquatico comporta rischi di cortocircuito. Ciò è dovuto al fatto che gli elettrodi negativi e positivi possono entrare in contatto tra loro a causa dei ponti formati durante il movimento delle particelle d'acqua. Questo fattore negativo viene eliminato da un tiristore a triodo, ma solo sotto forma di una parziale riduzione della probabilità di un cortocircuito. Nella lavorazione delle frazioni di olio pesante, la tecnologia AC-Direct non è consentita o limitata per altri motivi. In tali mezzi, anche sotto esposizione termica, l'attività delle molecole d'acqua non è così attiva, il che in linea di principio riduce l'intensità e la qualità complessiva del processo.separazione.

In un modo o nell' altro, il metodo dell'azione elettrica stesso ha un vantaggio rispetto ad altri metodi in quanto il più pratico, facile da usare e poco impegnativo in termini di organizzazione tecnica. Le difficoltà sono causate solo dai requisiti per garantire la sicurezza del processo, che si esprime nella necessità di utilizzare blocchi di sicurezza, unità di prevenzione dei cortocircuiti, stabilizzatori di tensione, ecc.

Funzionalità aggiuntive dei dissalatori

Poiché le raffinerie e le raffinerie di petrolio solitamente combinano la raffinazione del petrolio con una serie di altre fasi del processo, le apparecchiature di separazione sono dotate anche di una serie di caratteristiche ausiliarie, tra cui:

• Funzioni di controllo e misurazione. Vengono utilizzati strumenti di misura sia obbligatori che secondari opzionali. Ad esempio, manometri, dispositivi idrostatici, multimetri, dosimetri, ecc. Negli impianti di dissalazione dell'olio chimico, vengono utilizzati anche dispositivi speciali per determinare il tipo e la quantità di demulsionanti.
• Operazioni di lavaggio e pulizia. La funzione si riferisce ai sistemi self-service - dopo aver pompato fuori l'olio lavorato, viene attivato il lavaggio del serbatoio e dei canali che assicurano il trasporto dell'emulsione.
• Strumenti di gestione dell'alimentazione. Negli impianti elettrici, come già accennato, una variazione dei parametri di corrente influisce sulla qualità dei processi di dissalazione dell'olio, quindi la correzione della fonte di alimentazione può essere considerata comefunzione regolatoria. Per questo vengono utilizzati speciali pannelli di controllo, collegati ad amperometri, voltmetri e un convertitore di corrente.

Impianto di desalinizzazione completo

Nelle grandi raffinerie di petrolio, dove i processi di pulitura e separazione vengono eseguiti con materie prime che si muovono nel flusso, vengono utilizzate unità speciali sulla flottazione e sui principi di funzionamento centrifughi. Le capacità dell'unità di desalinizzazione dell'olio in linea UPON consentono di lavorare fino a 500 m3/h di materia prima, fornendo un livello di salinità fino a 3 g/m3. Tuttavia, per mantenere elevate velocità di separazione, è necessaria una pressione adeguata nel circuito di alimentazione dell'olio. Per questo vengono utilizzate unità di compressione separate o integrate. Pertanto, la pressione media all'ingresso della linea di elaborazione è 1,1-1,5 MPa.

Nelle condizioni di attuazione di uno schema semplificato con miscelazione a uno stadio, l'emulsione viene preliminarmente diluita con acqua, dopodiché la miscela viene inviata alla valvola miscelatrice ed entra nell'unità di separazione. Attraverso la condotta di aspirazione, l'unità di desalinizzazione dell'olio in linea distribuisce la soluzione preparata lungo l'intera lunghezza del recipiente di separazione, il che consente di separare efficacemente le frazioni. Durante la separazione meccanica può verificarsi anche un'azione elettrostatica. Nella fase finale, l'olio già depurato viene immesso nel canale di circolazione comune con direzione alla successiva fase tecnologica di lavorazione o stoccaggio temporaneo. Va notato che la qualità della dissalazione in linea è piuttosto bassa a causa dell'esclusione della funzionesump, tuttavia, in alcune aree, i requisiti per prestazioni elevate nella preparazione di un prodotto petrolifero mettono al primo posto la velocità di lavorazione.

Sistemi ausiliari di trattamento dei fanghi

La maggior parte degli impianti di disidratazione e separatore utilizza per impostazione predefinita una fase di filtrazione grossolana con drenaggio del componente del liquame. Questa procedura non deve essere confusa con la rimozione delle impurità, poiché i fanghi sono un effetto collaterale della produzione di olio e possono danneggiare i sistemi di purificazione fine delle materie prime nelle primissime fasi della lavorazione. Pertanto, le impurità pesanti vengono rimosse anche prima dei processi di desalinizzazione dell'olio. In questo caso, il fango è inteso come i sedimenti di rocce, sabbia e altre particelle grossolane che sono entrate nell'emulsione in diversi stadi del buon funzionamento del campo.

Come viene eseguita la pulizia dei fanghi? Sono previsti diversi processi di rimozione, ma tutti si basano su metodi meccanici di filtrazione con drenaggio e lavaggio. Negli impianti industriali per la disidratazione e la dissalazione dell'olio, a questi processi è collegata una soffiante a pressione di 4 bar o più. In rari casi, il fango viene sottoposto a trattamento termico e chimico - questo vale per speciali composti stabili, il cui trattamento di drenaggio è inefficace.

Conclusione

I problemi di preparazione dell'olio per i principali processi di lavorazione tecnologica per un successivo utilizzo nel settore manifatturiero vengono risolti con diversi mezzi e metodi. Le tecnologie di disidratazione e desalinizzazione sono tutt' altro che le più importantioperazioni di questo spettro, ma è impossibile farne a meno. L'industria moderna sta cercando di applicare metodi più ottimizzati ed efficienti dal punto di vista energetico per risolvere i problemi di separazione, che si manifestano nella connessione di nuove installazioni high-tech. In particolare, le moderne generazioni di apparecchiature di disidratazione e dissalazione dell'olio si stanno attivamente sviluppando verso una maggiore funzionalità ed ergonomia. Ciò è dimostrato dalla comparsa di trasformatori autoregolanti e sensori di misura ad alta precisione, che consentono di tenere sotto controllo tutti i parametri principali del processo di pulizia. I sistemi di sicurezza non vengono lasciati incustoditi. Sia nei metodi di separazione chimica che nell'uso di disidratatori elettrici, vengono utilizzati mezzi di protezione isolanti e protettivi sia per le apparecchiature stesse che per gli operatori coinvolti nella lavorazione tecnologica dell'olio.