Какие соли содержатся в нефти
Химический состав нефти довольно сложен и зависит от ряда факторов, таких как: условия образования и происхождение залежей, их географическое месторасположение, глубина залегания и др. В среднем в состав нефти входит около 1000 индивидуальных соединений.
Основными соединениями нефти (до 90%) являются углеводороды с молекулярной массой 220 — 400 г/моль (иногда до 500 г/моль), большинство из которых имеет жидкое агрегатное состояние. Попутный нефтяной газ (ПНГ), растворенный в нефти, также в основном состоит из низших предельных углеводородов — главным образом, из пропана и изомеров бутана.
Кроме углеводородов, в состав нефти входят гетероатомные соединения, содержащие в своей структуре как органическую составляющую, так и неорганические элементы, в том числе металлы. Так, например, специфический запах и цвет в основном обусловлены присутствием азот-, серо- и кислородсодержащих соединений, в то время как большинство углеводородов в химическом составе нефти, за исключением ароматических, в чистом виде лишены запаха и цвета.
В химический состав нефти входит ряд неорганических веществ. В первую очередь это вода, содержание которой иногда доходит до 10%, а также некоторое количество растворенных в ней минеральных солей.
В таблице ниже приведен стандартный химический состав нефти:
| Вещество | ©PetroDigest.ru | Содержание | ||
|---|---|---|---|---|
| Жидкие углеводороды | Алканы (парафины) | 30 — 50% | 80 — 90% (более 500 соединений) | |
| Циклоалканы (нафтены) | 25 — 75% | |||
| Арены (ароматические углеводороды) | 10 — 50% | |||
| Гетероатомные органические соединения | Серосодержащие | Сероводород | Около 250 соединений | 4- 5% |
| Меркаптаны | ||||
| Моно- и дисульфиды | ||||
| Тиофены | ||||
| Тиофаны | ||||
| Полициклические соединения (преимущественно в мазуте и гудроне) | ||||
| Азотосодержащие | Гомологи пиридина, хинола, индола, карбазола, пиррола | Более 30 соединений | ||
| Порфирины (преимущественно в тяжелых фракциях и остатках) | ||||
| Кислородсодержащие | Нафтеновые кислоты | Около 85 соединений | ||
| Фенолы | ||||
| Смолисто-асфальтеновые вещества | ||||
| Металлорганические | Ванадиевые | |||
| Никелевые | ||||
| Растворенные углеводородные газы | до 4% | |||
| Вода | до 10% | |||
| Минеральные соли | В основном хлориды | 0.1 — 4000 мг/л | ||
| Растворы солей органических кислот | ||||
| Механические примеси | ||||
Углеводороды
Углеводороды в нефти представляют три основные класса:
- Алканы (насыщенные углеводороды, или парафины)
- Циклоалканы (по-другому — нафтены)
- Ароматические углеводороды (арены).
Гетероатомные органические соединения
Гетероатомные органические соединения нефти представлены следующими группами:
- Сернистые соединения
- Кислородные соединения
- Азотосодержащие соединения
- Смолисто-асфальтеновые вещества
- Другие элементорганические соединения
Минеральные соли
Сырая нефть может содержать до 15 кг/т минеральных солей. Как правило, основные минеральные соли — это хлориды, гидрокарбонаты, йодиды, бромиды, преимущественно, щелочных и щелочноземельных металлов.В результате гидролиза таких солей образуется HCl, которая в свою очередь вызывает коррозию аппаратуры. Поэтому при поставке сырой нефти на нефтеперерабатывающее предприятие, вводят ограничение на содержание солей до 50 мг/л, а на перегонку — не более 5 мг/л.
Вода и механические примеси
В процессе добычи нефти, на поверхность также поступает пластовая (или «нефтяная») вода. В среднем сырая нефть содержит около 200 — 300 кг/т воды. При этом ее содержание с момента начала добычи постепенно увеличивается, порой достигая к концу эксплуатации скважины 90-98%.
Вода в нефти содержится как в чистом виде, так и в форме эмульсий, поэтому ее отделение проводят в два этапа. Основную массу воды отстаивают в специальных отстойных резервуарах, а для отделения эмульсий нефть обрабатывают специальными деэмульгаторами. Окончательное обезвоживание и обессоливание нефти проводят на специальных установках подготовки нефти (УНП) и электрообезвоживающих, обессоливающих установках (ЭЛОУ). Последние как правило сопряжены с блоком первичной перегонки нефти — атмосферно-вакуумной трубчаткой (ЭЛОУ — АВТ).
Механические примеси нефти представляют собой взвешенные частицы песка, известняка и глины.
Попутный нефтяной газ
Попутный нефтяной газ (ПНГ) — смесь газообразных низших предельных углеводородов, растворенных в нефти, которые в свою очередь могут растворять предельные углеводороды с большим числом атомов углерода, а также бензол и толуол. Кроме этого ПНГ может содержать углекислый газ, азот и сероводород. Содержание ПНГ в нефти может достигать 100 м3/т.
В процессе добычи, сырую нефть подают в специальные трапы-сепараторы, где ПНГ отделяют путем последовательного снижения давления. Увлеченный вместе с газом конденсат отделяют в промежуточных приемниках. Далее ПНГ отправляют на газоперерабатывающий завод. После таких процедур в нефти, тем не менее, остается около 4% растворенных газов, которые высвобождаются в процессе перегонки.
1.2. Влияние солей на использование нефти и нефтяного сырья.
Наличие солей в нефти причиняют особенно тяжелые и разнообразные осложнения при переработке. Содержание солей в нефти нередко достигает2000-3000мг/л и в отдельных случаях доходит до 0,4-0,3 %. Нормальная переработка таких нефтей оказывается совершенно невозможной.
Засорение аппаратуры. Соли отлагаются , главным образом, в горячей аппаратуре. Растворенные в воде соли выделяются при испарении воды . Поскольку последнее происходит в основном на поверхности нагрева или в непосредственной близости от нее, часть выкристаллизовавшихся солей прилипает к этим поверхностям, оседая на ней в виде прочной корки. Иногда эти соляные корки отламываются , извлекаются потоком нефти далее и осаждаются в последующей аппаратуре.
Коррозия аппаратуры.. Коррозия т.е. разъедание нефтеперегонной аппаратуры при переработке соленных нефтей вызывается выделением свободной соляной кислоты в процессе гидролиза некоторых хлористых солей.
Мазут в котором остается значительная часть солей, содержащихся в сырой нефти, обладает также сильными коррозионными свойствами, что приводит к преждевременному выходу из строя топочной аппаратуры электростанций и турбинных двигателей .
Понижение производительности установок . Отложение солей в трубах, уменьшающие их проходные сечения, обусловливает резкое понижение производительности. Мазуты с содержанием хлоридов от 800-2200мг/л имели простой за счет остановок на промывку сырья до 20 % календарного времени.
Уменьшение ассортимента вырабатываемых продуктов. Соли в основном , так же как и при наличии механических примесей, концентрируются только при перегоне в мазутах и гудронах. По имеющимся наблюдениям в аппаратуре осаждается толькот10-20% солей, содержащихся в исходном сырье.
Концентрация солей в гудронах и мазутах лишает возможности выработки из них качественных остаточных продуктов. Так, например, битумы при этом не выдерживают нормы на растворимость в сероуглероде, и кроме того, содержат водорастворимые примеси-соли, что в частности, для дорожных битумов недопустимо.. Остаточные масла из полумазутов, содержащих соли и продукты коррозии- эрозии, имеют повышенную зольность. Мазуты содержащие соли, непригодны для выработки моторной продукции. При переработке засоленных нефтей приводятся следующие данные при переработке сызранской нефти содержание хлоридов в мазуте достигает 10000 мг/л, т.е. 1%. Зольность гудрона после переработки небитдагской нефти на масла повышается до 0.3%. Также мазуты и гудроны не пригодны не только на производство каких-либо остаточных продуктов, но даже и в качестве топлива, так как соли вызывают засорение форсунок , дымоходов, образуют осаждения на обогревочной поверхности и вызывают их коррозию.
Таким образом часто при переработке нефтей с повышенным содержанием солей приходится отказываться от получения из них указанных остаточных продуктов, т.е. снижать ассортимент вырабатываемой продукции. Мазуты и гудроны, предназначеные на использование в качестве топлива, приходится, если есть возможность смешивать с другими, более чистыми нефтепродуктами в целях понижения зольности.
Соли мышьяка остающиеся в первичных нефтепродуктах, которые служат сырьем для нателитических процессов, являются одной из основных причин отравления дорогостоящих катализаторов.
2.Эмульси нефти с водой. Эмульгаторы.
В научно-технической литературе существует несколько определений понятия «эмульсия»,но наиболее общим является следующее; эмульсия — это гетерогенная система, состоящая из двух несмешивающихся или малосмешивающихся жидкостей, одна из которых диспергированна в другой в виде мелких капелек ( глобул) диаметром превышающим 0.1 мкт. Дисперсная система с более мелкими частицами принадлежит уже коллоидному раствору.
Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам , частицы которых видны в обычный оптический микроскоп, а коллоидные растворы принадлежат к ультрамикрогенным системам , их частицы не видны в обычный микроскоп. Хотя по своей природе они близки , но физико-химические их свойства различны и зависят в значительной степени от дисперсности. При образовании эмульсий образуется огромная поверхность дисперсной фазы. Так ,количество глобул в одном литре воды 1%-высокодисперсной эмульсии исчисляется триллионами , а общая площадь поверхности- десятками квадратных метров. На такой огромной метфазной поверхности может адсорбироваться большое количество, стабилизирующих эмульсию.Эти вещества называются эмульгаторами, адсорбируясь на границе раздела фаз, снижают метфазное поверхностное натяжение, а следовательно уменьшают свободную энергию системы и повышают ее устойчивость.
Оригинальный метод выделения эмульгаторов из нефтяной эмульсии впервые разработан в нашей стране В.Г.Беньковским с сотрудниками. Они выделяли эмульгаторы из эмульсий
туркменский и мангышленских нефтей и исследовали их состав и свойства. Позже воспользовавшись этим методом, многие исследователи выделяли и исследовали эмульгаторы содержащиеся в нефтях различных месторождений.
А.А.Петров с сотрудниками разработали методику выделения асфальтенов и экстракционного разделения нефтей на фракции, применяя растворители с различной полярностью. Экспериментально они установили , что основными эмульгаторами и стабилизаторами эмульсий являются высокомолекулярные соединения нефти (асфальтены, смолы и высокоплавные парафины) и высокодиспергированные твердые минеральные и углистие частицы.
Экстракционным методом эмульгаторы были разделены на фракции; парафины, смолы, асфальтены, вещества с высокой температурой плавления, и твердые минеральные и углистые частицы.
Результаты исследования составов смол и асфальтенов современными инструментальными методами показали, что эти вещества представляют собой полициклические конденсированные соединения, содержащие гетероциклы с серой и азотом. Структурной единицей смол и асфальтенов являются конденсированные бензольные кольца с включением гетероциклов. Считают, что устойчивость образующихся эмульсий зависит не сколько от концентрации эмульгаторов (асфальтенов, смол и др.) в нефти, сколько от их коллоидного состояния, которое в свою очередь определяется содержанием в нефти парафиновых и ароматических углеводородов и наличием в них веществ, обладающихдефлонулирующим действием.
Так же, эмульгаторами служат и микрокристаллы парафина, и высокодисперсные минеральные и углеродистые частицы. Скопление твердых частиц на границе раздела фаз обусловлено избирательным смачиванием отдельных участков их поверхности в результате адсорбции на ней ПВА асфальтосмолистых. Устойчивость эмульсий , стабилизированных твердыми частицами , количественно связана с работой смачивания ее маслом и водой и их воздействием на частицу(на границе двух жидких фаз)
3.Основные методы обессоливания нефтей.
3.1.Общее описание методов обессоливания.
Для деэмульсации и обессоливания нефти применяется большое количество различных методов. Одной из основных причин обилия методов считается разнообразие качеств эмульсий. Одни из них например легко поддаются отстою, другие – не отстаиваются совершенно, но разлагаются химическими методами, третьи- электрогидратацией и т. д.
Вторым обстоятельством нередко определяющим выбор метода деэмульсации, оказываются местные условия на заводах и промыслах.
При наличии на заводе какого-либо отхода производства, способного в большей или меньшей степени разбивать эмульсию, он нередко используется для деэмульсации, даже если и дает малоудовлетворяющие результаты. Наоборот, от применения деэмульгаторов хотя и высокоэффективных, но требующих дальнего перевоза, часто отказываются, вследствии необеспеченности нормального снабжения ими. При отсутствии на заводе или промысле пресной воды приходится отказываться от применения методов обессоливания, требующих промывки водой.
Существует мнение, что благодаря отмеченным обстоятельством, нет и не может быть единого , универсального метода, применимого для всех или во всяком случае для большинства эмульсий.
Такое мнение по видимому, следует считать устаревшими. На основании уже имеющихся данных и результатов применения некоторых высокоэффективных деэмульгаторов можно рассчитывать на то, что с их помощью удастся разлагать любые эмульсии
Для достижения обессоливания, при достаточно высокой минерализации эмульсионной воды, необходимо удаление ее по крайней мере до 0.1 % Положение еще больше осложняется , когда в нефти имеются «сухие» соли совершенно не удаляемые обычными методами. Поэтому в таких случаях для собственно обессоливания
приходиться прибегать к дополнительной операции – промывание нефти водой. С этой целью, предварительно деэмульгированная тем или иным способом нефть вновь эмульгируется с пресной водой, и полученная эмульсия подвергается повторному разложению обычно тем же методом.
Наличие значительного количества и разнообразия методов деэмульсации нефти крайне осложняет и затрудняет выявление наиболее рациональных из них.
Все существующие методы деэмульсации могут быть распределены на три основные группы:
1.Механические методы.
Раздел: Химия
Количество знаков с пробелами: 44584
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 0
… раз в смену 9. Замер загазованности Площадка нефтесепараторов С1-С6 Содержание углеводородов в воздухе УГ-2 1 раз в смену В связи с непрерывностью технологического процесса на установке первичной подготовки нефти предусмотрена система контроля и сигнализации. Система сигнализации и контроля обеспечивает безопасность работы установки, следя за технологическими параметрами процесса и …
…
расчет величины
затрат необходимых
для внедрения
этого проекта
в производство.
Оценить изменение
себестоимости
продукции
получаемой
в цехе первичной
переработки
нефти и получения
битума.
В цехе установлено
две печи: для
нагрева нефти
П-1 и для подогрева
мазута и пара
П-3, после реконструкции
должна быть
установлена
печь, которая
полностью
заменит обе
печи П-1 и П-3.
Производительность
печи по …
… направляется на газоперерабатывающий завод. Данная напорная система сбора полностью герметизирована, что исключает потери газа и легких фракций нефти. Она позволяет производить подготовку нефти на центральном пункте нескольких месторождений, расположенных на расстоянии до 100 км. Однако длительный совместный транспорт нефти и воды может привести к созданию стойких эмульсий, и при высокой …
… ; 2 — автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ); 3 — дожимная насосная станция (ДНС); 4 — установка очистки пластовой воды; 5 — установка подготовки нефти; 6 — газокомпрессорная станция; 7 — центральный пункт сбора нефти, газа и воды; 8 — резервуарный парк Обезвоженная, обессоленная и дегазированная нефть после завершения окончательного контроля поступает в резервуары товарной нефти и …
- Авторы
- Научный руководитель
- Файлы
- Литература
Благороднова Е. В.
1
1 ГБОУ гимназии им. С. В. Байменова, 11 «Б» класс
Архирейская Т. Г. (, ГБОУ гимназии им. С.В. Байменова)
1. Байков Н. Н. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды // Н. Н. Байков, Т. Н. Позднышев, Р. И. Мансуров – М.: Недра, 1981. – 261 с.
2. ГОСТ 9965–76 Нефть для нефтеперерабатывающих предприятий. Технические условия (с Изменениями № 1,2)
3. https://www.studfiles.ru/preview/3067508/
4. https://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/2983.html
5. https://www.bibliofond.ru/view.aspxid=523941
6. https://www.intech-gmbh.ru/oil_desalting.php
7.https://enciklopediya-tehniki.ru/tehnologiya-dobychi-gaza-i-nefti/obezvozhivanie-i-obessolivanie-nefti.html
Данная статья является реферативным изложением основной работы. Полный текст научной работы, приложения, иллюстрации и иные дополнительные материалы доступны на сайте III Международного конкурса научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» по ссылке: https://www.school-science.ru/0317/13/28892
Актуальность
Наличие солей в нефти причиняют особенно тяжелые и разнообразные осложнения при переработке. Содержание солей в нефти нередко достигает 2000–3000 мг/л и в отдельных случаях доходит до 0,4–0,3%. Нормальная переработка таких нефтей оказывается совершенно невозможной. Происходит засорение аппаратуры, соли отлагаются, главным образом, в горячей аппаратуре. Растворенные в воде соли выделяются при испарении воды. Часть выкристаллизовавшихся солей прилипает к этим поверхностям, оседая на ней в виде прочной корки. Иногда эти соляные корки отламываются, извлекаются потоком нефти далее и осаждаются в последующей аппаратуре.
Поэтому проблема образования солей – хлоридов в нефти, их вредное воздействие на переработку нефти и способ контроля наличия массовой концентрации хлористых солей в нефти в лабораторных условиях становятся очень актуальными.
Объект исследования: нефть и ее переработка.
Предмет исследования: содержание хлористых солей в нефти
Проблема: образование солей – хлоридов в нефти, их вредное воздействие на переработку нефти и способ контроля массовой концентрации хлористых солей в нефти в лабораторных условиях.
Цель: исследование содержания хлористых солей в нефти, добываемой в Похвистневском районе и их влияние на качество товарной нефти.
Задачи:
1. Изучить и проанализировать литературу об образовании хлористых солей в нефти.
2. Изучить способы определения массовой концентрации хлористых солей в нефти.
3. Изучить влияние хлористых солей на качество товарной нефти.
4.Определить массовую концентрацию хлористых солей в нефти, добываемой в Похвистневском районе в лабораторных условиях.
5. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.
Методы:
- Анализ
- Синтез
- Наблюдение
- Эксперимент
- Обобщение
- Аннотация
Данный материал представлен ученицей 11 РН-класса ГБОУ гимназии им. С. В. Байменова г. Похвистнево. В материале представлена исследовательская работа: что значит обессоливание нефти, какая допустимая массовая концентрация хлористых солей в товарной нефти. Также в материале представлен опыт, который я проделала на специальных приборах. Надеюсь, что рассказ о хлористых солях в нефти и их влияние на качество товарной нефти будет интересен, прежде всего, тем, кто хочет связать свою будущую профессию с производством: разработкой, переработкой и исследованием нефти.
Введение
Нефть – это природная горючая маслянистая жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое.
Нефть известна человечеству с древнейших времен. Это подтверждено раскопками, установившими существование нефтяных промыслов. Природные битумы использовались в качестве вяжущего материала в строительстве. Именно битум применялся при строительстве стен Иерихона и Вавилона. Свидетельство из Библии: битум широко использовался при создании стен и башен Вавилона. В Древнем Египте нефть использовалась для бальзамирования умерших людей. В Древней Греции в качестве зажигательной смеси, топлива.
В средние века интерес к нефти, в основном, основывался на ее способности гореть. С VII века н. э. византийцы использовали так называемый греческий огонь (смесь нефти с негашеной известью), которая воспламенялась при увлажнении. Использовалась против вражеских кораблей: ей смазывали наконечники стрел или изготовляли примитивные гранаты. Сохранились сведения о «горючей воде – густе», привезенной с Ухты в Москву при Борисе Годунове.
До начала 18 века нефть преимущественно использовалась в натуральном, то есть непереработанном и неочищенном виде. Большое внимание на нефть в качестве полезного ископаемого было обращено только после того, как было доказано, что из нее можно выделить керосин – осветительное масло, которое можно использовать для освещения жилья в темное время суток. Преимущественное использование переработанной нефти началось только во 2-й половине 19 века, чему способствовал возникший в это время новый способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев. Первая в мире добыча нефти из буровой скважины состоялась в 1848 году на Биби-Эйбатском месторождении вблизи Баку.
Происхождение нефти
Нефть – представляет собой жидкую (в своей основе) гидрофобную фазу продуктов фоссилизации (захоронения) органического вещества в водно-осадочных отложениях.
Нефтеобразование – стадийный, весьма длительный (обычно 50–350 млн лет) процесс, начинающийся еще в живом веществе. Выделяется ряд стадий:
- осадконакопление – во время которого остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов;
- биохимическая – процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода;
- протокатагенез – опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5–2 км, при медленном подъеме температуры и давления;
- мезокатагенез или главная фаза нефтеобразования (ГФН) – опускание пласта органических остатков на глубину до 3–4 км, при подъеме температуры до 150 °C.
- главная фаза газообразования (ГФГ) – опускание пласта органических остатков на глубину более 4,5 км, при подъеме температуры до 180–250 °C.
Свойства нефти
Физические свойства
Нефть – жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до темно-бурого (почти черного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зеленой нефти). Средняя молекулярная масса 220–300 г/моль. Плотность 0,65–1,05 (обычно 0,820–0,950) г/см 2; нефть, плотность которой ниже 0,830 г/см 2, называется легкой, 0,831–0,860 г/см 2– средней, выше 0,860 г/см 2 – тяжелой. Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления. Нефть – легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от –35 до +121 °C. Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворенной в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.
Химический состав
Общий состав
Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть – жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80–90% по массе) и гетероатомные органические соединения (4–5%), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты – растворенные углеводородные газы (C1-C4, от десятых долей до 4%), вода (от следов до 10%), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1–4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси.
Углеводородный состав
В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30–35, реже 40–50% по объему) и нафтеновые (25–75%). В меньшей степени – соединения ароматического ряда (10–20, реже 35%) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические).
Очистка нефти
Очистка нефти – удаление из нефтепродуктов нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел.
Непосредственно сырая нефть практически не применяется. Для получения из нее технически ценных продуктов ее подвергают переработке.
Содержание примесей в нефти
Добытая из промысловых скважин нефть содержит попутный газ, песок, ил, кристаллы солей, а также воду, в которой растворены соли, преимущественно хлориды натрия, кальция и магния, реже – карбонаты и сульфаты. Обычно в начальный период эксплуатации месторождения добывается безводная или малообводненная нефть, но по мере добычи ее обводненность увеличивается и достигает до (94 ± 4)%. Очевидно, что такую «грязную» и сырую нефть, содержащую к тому же легколетучие органические (от метана до бутана) и неорганические (H2S, СО2) газовые компоненты, нельзя транспортировать и перерабатывать на НПЗ без ее тщательной промысловой подготовки.
Наличие в нефти указанных веществ оказывает вредное влияние на работу оборудования нефтеперерабатывающих заводов:
1) при большом содержании воды повышается давление в аппаратуре установок перегонки нефти, снижается их производительность, возрастает расход энергии;
2) отложение солей в трубах печей и теплообменников требует их частой очистки, уменьшает коэффициент теплопередачи, вызывает сильную коррозию;
3) накапливаясь в остаточных нефтепродуктах (мазуте, гудроне) ухудшают их качество.
Вредные примеси в нефти
Присутствие пластовой воды в нефти удорожает ее транспортировку. Повышает энергозатраты на испарение воды и конденсацию паров. Кроме того, присутствие балластной воды повышает вязкость нефтяной системы, вызывает опасность образования кристаллогидратов при пониженной температуре. Пластовые воды, добываемые с нефтью, содержат, как правило, значительное количество растворимых минеральных солей, растворимые газы, химические соединения, образующие неустойчивые коллоидные растворы (золи), твердые неорганические вещества, нерастворимые в воде и находящиеся во взвешенном состоянии.
Механические примеси нефти, состоящие из взвешенных в ней высокодисперсных частиц песка, глины, известняка и других пород, адсорбируясь на поверхности глобул воды, способствуют стабилизации нефтяных эмульсий. Образование устойчивых эмульсий приводит к увеличению эксплуатационных затрат на обезвоживание и обессоливание промысловой нефти, а также оказывает вредное воздействие на окружающую среду. Так, при отделении пластовой воды от нефти в отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой в виде эмульсии, что загрязняет сточные воды.
Еще более вредное воздействие, чем вода и механические примеси, на переработку нефти оказывают соли – хлориды, которые попадают в нефть вместе с эмульгированной водой. Особенно Са и Mg. При их гидролизе (даже при низкой температуре) образуется соляная кислота. Под действием соляной кислоты происходит разрушение (коррозия) металла аппаратуры технологических установок. Особенно интенсивно разъедается продуктами гидролиза хлоридов конденсационно-холодильная аппаратура перегонных установок. Кроме того, соли, накапливаясь в остаточных нефтепродуктах – мазуте, гудроне и коксе, ухудшают их качество.
Наибольшей способностью к гидролизу обладает MgCl2. Гидролиз MgCl2 протекает по следующим уравнениям:
MgCl2+ Н2О > MgOHCl + HCl,
MgCl2+ 2Н2О > Mg(OH)2+ 2HCl.
При наличии Н2S, образующегося в результате разложения сернистых соединений нефти, и в сочетании с кислотой происходит сильная коррозия аппаратуры:
Fe + H2S > FeS + H2,
FeS + 2HCl > FeCl2+ H2S.
Формирование кристаллов соли при фильтровании исследуемого образца
Фото кристаллов соли с фильтра под микроскопом (увеличение в 4, 10 раз)
Степень подготовки нефти
Степень подготовки нефти, поставляемой на нефтеперерабатывающие заводы, определена ГОСТ 9965–76 «Нефть для нефтеперерабатывающих предприятий. Технические условия».
По показателям степени подготовки нефть должна соответствовать нормам, указанным в таблице, при этом в зависимости от подготовки устанавливается I, II, III группы нефти
Наименование показателя | Норма для группы | Метод испытания | ||
I | II | III | ||
1. Концентрация хлористых солей, мг/дм3, не более | 100 | 300 | 900 | По ГОСТ 21534 |
2. Массовая доля воды,%, не более | 0,5 | 1,0 | 1,0 | По ГОСТ 2477 |
3. Массовая доля механических примесей,%, не более | 0,05 | По ГОСТ 6370 и по п. 3.2 настоящего стандарта | ||
4. Давление насыщенных паров, кПа (мм рт.ст.), не более | 66,7 (500) | По ГОСТ 1756 | ||
Из таблицы мы видим, что в зависимости от содержания в нефти хлоридов и воды установлены три группы сырой нефти:
1 группа – содержание воды 0,5%, солей не более 100 м/л;
2 группа – воды 1% и солей не более 300 м/г;
3 группа – воды 1% и солей не более 1800 м/г.
На заводе нефть подвергается дополнительному обессоливанию.
По моему мнению, для того чтобы полностью разобраться в методах обессоливания нефти и нефтяного сырья, надо знать причины появления солей в нефти, также какое вредное влияние оказывают соли при добыче, переработке, транспортировки и использовании нефтепродуктов.
Причины появления солей в нефти
1. Минерализация пластовых вод и неорганические вещества в нефти
Пластовые воды, добываемые с нефтью и образующие с ней дисперсную систему, содержат как правило, значительное количество растворимых минеральных солей. По химическому составу пластовые воды делят на хлоркальцевые, состоящие в основном из смеси растворов хлорида натрия, магния и кальция, и щелочные.
Результаты многочисленных исследований минерального состава пластовых вод показывают, что основную долю растворенных веществ составляют хлориды натрия, магния и кальция, могут присутствовать йодистые и бромистые соли щелочных и щелочноземельных металлов, сульфиды натрия, железа, кальция, соли ванадия мышьяка, германия и других.
Сама нефть не содержит хлорных солей. Они попадают в нее вместе с эмульгированной водой. И хотя отдельные исследователи обнаруживали в безводной нефти так называемые кристаллические соли, это не опровергает сделанного утверждения и может быть объяснено. Количество кристаллических солей обычно, незначительно и изменяется в пределах тот нескольких миллиграмм до 10–15 мг/дм3 нефти. Подобные ситуации возможны в двух случаях: либо при добыче нефть проходит соляные отложения и кристаллы солей попадают в нее как механические примеси, либо первоначально в нефти содержится мало мелкодисперсной и сильно минерализованной пластовой воды, которая затем растворяется в нефти, а соли остаются в виде микрокристаллов.
2. Влияние солей на использование нефти и нефтяного сырья
Наличие солей в нефти причиняют особенно тяжелые и разнообразные осложнения при переработке. Содержание солей в нефти нередко достигает 2000–3000 мг/дм3.. Нормальная переработка таких нефтей оказывается совершенно невозможной.
Засорение аппаратуры. Соли отлагаются, главным образом, в горячей аппаратуре. Растворенные в воде соли выделяются при испарении воды. Поскольку последнее происходит в основном на поверхности нагрева или в непосредственной близости от нее, часть выкристаллизовавшихся солей прилипает к этим поверхностям, оседая на ней в виде прочной корки. Иногда эти соляные корки отламываются, извлекаются потоком нефти далее и осаждаются в последующей аппаратуре.
Коррозия аппаратуры. Коррозия, т. е. разъедание нефтеперегонной аппаратуры при переработке соленых нефтей вызывается выделением свободной соляной кислоты в процессе гидролиза некоторых хлористых солей.
Основные методы обессоливания нефти
1.Общее описание методов обессоливания
Для деэмульсации и обессоливания нефти применяется большое количество различных методов.
Для достижения обессоливания, при достаточно высокой минерализации эмульсионной воды, необходимо удаление ее по крайней мере до 0.1% Положение еще больше осложняется, когда в нефти имеются «сухие» соли совершенно не удаляемые обычными методами. Поэтому в таких случаях для собственно обессоливания приходиться прибегать к дополнительной операции – промывание нефти водой. С этой целью, предварительно деэмульгированная тем или иным способом нефть вновь эмульгируется с пресной водой, и полученная эмульсия подвергается повторному разложению обычно тем же методом.
Все существующие методы деэмульсации могут быть распределены на три основные группы:
1.Механические методы.
2.Физико-химические методы.
3.Электрические методы.
Библиографическая ссылка
Благороднова Е. В. ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ХЛОРИСТЫХ СОЛЕЙ В НЕФТИ, ДОБЫВАЕМОЙ В ПОХВИСТНЕВСКОМ РАЙОНЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО ТОВАРНОЙ НЕФТИ // Международный школьный научный вестник. – 2017. – № 5-1. – С. 143-147;
URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=414 (дата обращения: 30.06.2020).