Обезвоживание высокообводненных нефтей и аномально стойких эмульсий

Есть нефти, в которых вода составляет до 60 %. Такие нефти представляют собой капли воды, покрытые нефтяной оболочкой, не дающей этим каплям сливаться.

Процесс укрупнения капли воды может быть осуществлен путем химических добавок, разрушающих нефтяную оболочку капель и позволяющих каплям сливаться.

Вторым способом, который является предпочтительнее, является организация коалесценции капель воды в электрическом поле. Необходимо обеспечить, чтобы при этом не возникало короткого замыкания между электродами, которое возможно из-за высокой проводимости нефти и наличия большого количества капель. Существует несколько способов устранения короткого замыкания:

1. на электродах создать диэлектрическое покрытие;

2. обеспечить газовый зазор у электрода;

3. создать вихревое движение жидкости, которое препятствует образованию цепочек из капель; использовать определенные источники высокого напряжения, которые предотвращают возникновение коротких замыканий.

Рис. 1.9. Аппарат обезвоживания высокообводненных нефтей и эквивалентная схема

Использование диэлектрического покрытия

Этот способ реализуется путем нанесения диэлектрического покрытия на высоковольтный электрод (рис. 11.9).

При возникновении проводящих каналов в нефти напряжение прикладывается к диэлектрическому слою и короткого замыкания не происходит. В нормальном режиме напряжение распределяется между слоем и нефтью.

Эквивалентная схема представляется в виде последовательного соединения двух сопротивлений z _с и R _нефти:

δ - толщина диэлектрического покрытия, f - частота питающего напряжения, ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, R _нефти - эквивалентное сопротивление нефти.

Для того, чтобы слой нефти находился под воздействием электрического поля необходимо, чтобы на диэлектрическом покрытии не возникало большое падение напряжения. Это достигается путем увеличения частоты f питающего напряжения или путем увеличения ε.

Высоковольтные источники высокой частоты дороги. Кроме того, с ростом частоты напряжения уменьшается интенсивность электрогидравлических потоков из-за того, что не будет создаваться избыточных электрических зарядов, которые являются источниками этих потоков. В результате интенсивность слияния капель падает.

Лучшим решением оказалось применение диэлектрического покрытия из керамики с высоким значением ε.

Применение газового зазора

Применение газового зазора иллюстрируется на рис. 1.10. При подаче высокого напряжения на коронирующие электроды в газовой среде над поверхностью нефти образуется коронный разряд. Движение носителей зарядов в нефти вызывает появление потоков в слое жидкости. В результате возникает интенсивное перемешивание и взаимодействие капель, приводящее к их слиянию.

Рис. 1.10. Схема процесса с воздушным зазором между поверхностью жидкости и электродами

Рис. 1.11. Форма питающего напряжения