Құбырлар орнату мұнай мен газды экспорттау

Эмульсияның түзілуі  беттік құбылыстармен байланысты. Сұйықтықтың  беттік қабаты ауамен немесе басқа  сұйықтықпен шекарада белгілі беттік кернеумен, яғни өзінің бетінің өсуіне кедергі жасайтын сұйықтық күшімен  сипатталды. Мұнайдың және мұнай өнімдерінің беттік кернеуі 0,02-0,05 н/м аралығында болады. Таза мұнай өнімдеріне кейбір заттарды қосу олардың сумен шекарадағы беттік кернеуінің төмендеуіне алып келіп соғады. Бұл құбылыс жалпы сипатты.

Кейбір кездерде заттар тіптен өте аз концентрацияда ерігеннің өзінде сұйықтықтың беттік кернеуін едәуір төмендетеді. Беттік кернеуді төмендететін заттарды беттік-активті заттар дейді. Бұл заттардың ерекшелігі, олардың құрамына, әдетте көмірсутекті радикал (молекуланың гидрофобты бөлігі) және полярлы топты бөлік (молекуланың гидрофилді бөлігі) кіреді. Екі фазалы сұйық жүйеде фаза аралық шекте полярлы заттардың әсерінен беттік кернеудің төмендеуін қосылған заттың жүйе компонентінде оған еріткіш болатын біркелкі тарамауымен түсіндіріледі. Шекара фазадағы оның концентрациясы еріткіштің барлық көлемдегісінен жоғары болады.

Басқаша айтқанда, қосылған полярлы зат еріткіштің беттік қабатымен  адсорбцияланады да оның беттік энергиясын төмендетеді. Осының нәтижесінде фаза бөлу шекарасында адсорбцияланушы қабат түзіледі, оны еріткіш бетіндегі беттік-активті заттың молекуласы қабаты деп қарауға болады.

Әртүрлі эмульсия, оның ішінде мұнай эмульсиясы да егер бір-бірінде  ерімейтін екі сұйықтыққа механикалық  әсер дисперстенуге яғни сұйықтықтың  өте кішкентай бөлшектерге бөлінуіне алып кеп соққанда, түзілуі мүмкін. Сұйықтардың беттік кернеуі аз болған сайын тамшының түзілуі жеңіл жүреді, яғни сұйықтықтың жалпы беті өседі, себебі ол аз күш жұмсауды қажет етеді.

Бірақ екі таза бір-бірінде  ерімейтін сұйықтықтарды араластырудан кейін алынған эмульсия тұрақтығы жоғары болмайды. Ауырлау сұйықтық түбіне отырады, дисперс фазасының тамшылары бір-бірімен соқтығысын үлкейеді. Бұл екі процесте эмульсияның екі қабатқа бөлінуіне алып келіп соғады. Тек қана дисперстігі өте жоғары дәрежеде, дисперс фазасының тамшысының диаметрі микрометрдің ондық бөлшегімен (10^-7 м) өлшенгенде және молекулааралық күшті графитациялық күштер теңестіргенде эмульсияны бұзу қиындайды.

Егер екі бір бірінде  ерімейтін сұйықтықтар қоспасы  дисперстенуге қабілетті жағдайда болса және онда адсорбция қабатын түзу арқылы беттік кернеуде төмендететін беттік – активті зат болса, жағдай басқаша болады. Біріншіден, бұл тамшының бөлінуіне жағдай туады, ал екіншіден (бұл өте шешуші рөл атқарады), тамшы дисперс ортаның молекуласымен емес, ол күшті адсорбциялық қабатымен қапталады. Мұндай жағдайда тұрақты, қиын бөлінетін эмульсия түзіледі, себебі дисперс фазасының тамшысы - өзіндік өте тұрақты қабатымен қапталғандықтан, олар бір-бірімен қосыла алмайды. Кейбір кездерде адсорбция қабатының қалыңдығы микроскоппен байқауға болатындай дәрежеде болады.

Эмульсияның түзілуі  мен тұрақтануына жәрдемдесетін  заттарды эмульгаторлар дейді. Оларға мұнайдың шайырлары, асфальтендері, асфальтоген  қышқылдары және олардың ангидридтері, нафтен қышқылының тұздары, тағы да әр түрлі анорганикалық қоспалар жатады.

Тұрақты мұнай эмульсияларының  түзілуіне әртүрлі қатты көмірсутектері – парафиндер, церезиндер және қоспа  алкансақинаалкан көмірсутектерінің  микрокристалдары қатысады, олар эмульсия глобуласының бетіне адсорбцияланып, тұрақты қабат түзеді. Шикі мұнайда эмульгатор болып көбінесе шайырлар саналады. Олар мұнайда жақсы ериді және суда ерімейді. Шайырлар мұнай-су шекарасындағы бетке адсорбцияланып, мұнай жағынан беттік қабатқа түседі де су бөлшегінің айналасында тұрақты қабат түзеді.

Мұнай қышқылдарының  алюминий, кальций, магний және темір  сабынтұздары мұнайдың және оның дистилляттарында жақсы ериді және сондықтан олар гидрофобты эмульсиялар түзуге көмектеседі. Керісінше мұнай қышқылдарының натрий сабынтұзы суда және көмірсутектерінде жақсы ериді. Сондықтан олар су фазасы жағындағы беттік қабатқа, мұнай мұнай тамшыларын қоршап, адсорбцияланады да, мұнайдың судағы гидрофильді эмульсиясының түзілуіне жәрдемдеседі.

Эмульгаторлардың екі  түрі де болған жағдайда эмульсиялардың айналуы, яғни бір түрінен екінші түріне өтуі мүмкін. Осы құбылысты кейбір кездерде эмульсияларды бұзуда пайдаланады.

Мұнай эмульсияларының  қасиеттері. Мұнай эмульсияларына мынадай  физика-химиялық қасиеттер тән: дисперстік, тұтқырлық, тығыздық, электр қасиеті, тұрақтылық. Дисперстік деп дисперс фазасының дисперс ортадағы бөлуін атайды. Дисперс фазаның эмульсиялардағы мөлшері 0,1-нан 100 мкм дейін өзгереді. Мұнай эмульсияларының тұтқырлығы су мен мұнай тұтқырлығынан жоғары. Эмульсиялардың электр тогының өткізгіштігі судың, эмульсия дисперстігінен, тағы да суда еріген тұздар мен қышқылдар мөлшеріне байланысты.

Мұнай эмульсияларының  тұрақтылығына, яғни белгілі уақытта  мұнай мен суға  бөлінбейтін, дисперстік, араласушы сұйықтықтар температурасы, эмульсия құрамында эмульгаторлардың болуы әсер етеді.Мұнай эмульсияларын бұзу әдістері. Мұнай эмульсияларын бұзу тетігі бірнеше сатыдан тұрады: 1) су глобулдарының қақтығысуы; 2) глобулдардың үлкендеу тамшыларға бірігуі; 3) тамшылардың тұнуы.

Эмульсияны  бұзу үшін өндірістік тәжірибеде мынадай  әдістерді қолданады: 1) механикалық; 2) термиялық; 3) химиялық; 4) электр тогымен  әсер ету.

Механикалық әдістерге  тұндыру, центрифугирлеу және сүзу жатады. Тұндыру процесін мұнайды кен  орын жинау жүйесінде шикі зат резервуарларында судың негізгі бөлігін бөлу үшін пайдаланады. Сүзу және центрифугирлеу әдістері іс жүзінде қолдану таппады.

Термиялық әдіс жылу пайдалануға  негізделген. Эмульсияны қыздырғанда  эмульгатордың жұқа қабығы кеңейеді де жарылады, ал сұйықтық тамшылары бір-бірімен бірігеді.

Эмульсияларды бұзу үшін химиялық әдіс – эмульгаторлармен әрекеттесу – су тамшыларының қабаттарының құрылымдық-механикалық тұрақтылығын әлсірететін қаптау – көп қолдану  табуда. Деэмульгатор есебінде әртүрлі  беттік-активті заттар қолданылады, бірақ олардың эмульсияға әсері өте күрделі және аз зерттелген. Деэмульгаторлардың судағы ерітіндісінің әрекетіне қарап, оларды ион-активті және ионсызактивті деп бөледі. Ионактивтілер ерітіндіде катиондар мен аниондарға диссоциацияланады, ал ионсыз деэмульгаторлар иондар түзбейді. Ең жақсы деэмульгаторлық әсер қазіргі кезде кен орындарында және МӨЗ қолданатын ионсыз деэмульгатор проксамин, диссольван, прогалит, оксиэтилденген май қышқылдары (ОМҚ).

Электр тогымен эмульсияларды  бұзу су глобуласының электр өрісінің әсерімен соқтығысын іріленуіне негізделген. Мұнай эмульсиясы айнымалы электр өрісіне түскенде, теріс зарядталған су бөлігі тамшы ішінде қозғала бастайды да, нәк тәрізді пішін алып үшкір жағымен оң зарядты электродқа бағытталады. Электродтардың полярлығын ауыстырғанда тамшы конфигурациясы өзгереді.

Кейбір тамшылар электр өрісінде оң электрод бағытында, бір-бірімен  соқтығысын қозғала бастайды, бірігін  іріленеді де бөлініп төмен түседі.

Өндіріс тәжірибесінде  мұнайдан сумен тұзды бөлу үшін эмульсияларды бұзудың қосарланған әдістерін – термохимиялық, электртермохимиялық және басқа қолданады.

Кен орындарында эмульсияны құбыр ішінде және термохимиялық  бұзу әдістері ең көп тараған.

Эмульсияны құбыр ішінде бұзу мынаған негізделген. Ұңғының құбыр аралық аумағында немесе мұнайды жинау коллекторының кіре берісіне 1 т шикі мұнайға есептегенде 15-20 г эмульгатор беріледі, ол эмульсияны кенжардан мұнайды дайындау қондырғысына дейінгі қозғалу процесінде бұзады. Процесс тиімділігі мына факторларға – эмульсияның деэмульгатормен араластыруды жеделдетуі мен жүргізу уақытына, ағым температурасына, эмульсиядағы судың мөлшеріне байланысты. Эмульсияны құбыр ішінде бұзу әдісін қолдану мұнайды дайындау қондырғыларының қуатын арттырады, дайындау сапасын жақсартады.

Термохимиялық судан  айыруда мұнайдағы судың мөлшері 0,5-1,0% дейін төмендейді, сонымен бірге  тұздардың едәуір бөлігі бөлінеді. Бірақ мұнайлардың көпшілігі қосымша судан және тұздардан тазалауды қажет етеді.

Мұндай тазалауды электротермохимиялық әдіспен, термохимиялық тұндырумен эмульсияны электр өрісінде әрекеттеу арқылы жүргізеді. Мұнайдан су мен тұздарды бөлудің электртермохимиялық қондырғысын электртұссыздандырушы (ЭТТК) деп атайды, оларды кен орындарында да және МӨЗ да пайдаланады. Қазіргі кезде ЭТТК іс жүзінде барлық МӨЗ құрамында бар. Көптеген зауыттарда электртұссыздандыру қондырғыларымен біріктіріліп тұрғызылады да олардың бір бөлігін құрайды. Мұнайдан судың және тұздардың (олардың мөлшері 8-10 рет төмендейді) негізгі бөлігі бөлінеді. 5 дегидратордан мұнай 6 электрдегидратордың екінші сатысына қайтадан әрекеттеу үшін түседі. 6 дегидраторға беру алдында мұнайға тағы да су береді. 6 дегидратордан судан айырылған мұнай 2 жылуалмастырғыш, 8 тоңазытқыштан өтеді де судан айырылған мұнай резервуарларына беріледі. Электрдегидраторларда бөлінген су 9 мұнай айырғышқа, қосымша тұндыру үшін жіберіледі. Ұсталынған мұнай 12 сыйымдылық арқылы шикі зат сорабының қабылдау бөлігіне қайта түседі, ал бөлінген су суытылғаннан кейін, канализацияға түсіріліп, тазалауға жіберіледі.

Технологиялық режим. Тұздардан  айыру процесінің температурасы  мен қысым тазаланатын мұнай  қасиетіне байланысты. Тұтқырлығы төмен  тұрақты эмульсия түзбейтұғын жеңіл  мұнайларды тұздардан айыруды 80-100⁰С, бірақ мынадай мұнайлар, мысалы, Ромашка, Арлан, Маңғыстау үшін 130-140⁰С оптималды болып есептелінеді. Тұзсыздандыру температурасын көтеру электр ток өткізгішті және ток күшін көтереді, изоляторлар жұмысын күрделендіреді. Деэмульгаторды мұнайға біркелкі беру үлкен мән атқарады. Деэмульгаторлардың шығыны 10-нан 30г/т дейін және ол су мен мұнайдың түзілген эмульсия тұтқырлығына байланысты. Өндірісте деэмульгаторларды органикалық

еріткіштерде концентрациялық  ерітінді күйінде шығарады, олардан  қолдану алдында 1-5% судағы ерітіндісін  даярлайды.

Сілтіні мұнайға бос  күкіртті сутегімен жүретін коррозияны басу үшін береді, тағы да ұңғыны қышқыл ерітіндімен әрекеттегенде, мұнаймен араласып кететін анорганикалық  қышқылдарды нейтралдау үшін береді. Жуу суы есебінде өзен суын, бу конденсатын  және айналма су жүйесінің суын қолданады.

ЭТТҚ тәжірибесі көрсеткендей терең тұзсыздандыру үшін мұнайға 10-15% дейін ағын суды қосу қажет. Осының нәтижесінде ағын мөлшері де сондай болады, оны көпбаспалдақты тазалаудан кейін жиынды су қоймасына жібереді. Тұщы судың шығынын азайту мақсатында және ағынды пайдаланаған судың көлемін азайту үшін көп МӨЗ тұзсыздандырудың екінші баспалдағынан жуынды суды бірінші баспалдаққа қайта беру, әрбір тұзсыздандыру сатысында суды қайтадан пайдалану желісі қолдану табуда. Соңғы вариант таза суды пайдалану шығынын қондырғы бойынша 2,5% дейін азайтады. Кейбір зауыттарда, әсіресе таза суға тапшы жерде, ағын суды термиялық зиянсыздандыру қондырғылары (АТЗҚ) іске қосыла бастады. Бұл қондырғыларда ЭТТҚ тұзды ағындарды құрған тұз қалдығы қалғанша буландырады. Осындай буландыру нәтижесінде алынатын конденсатты технологиялық процеске қайтадан жібереді.

Қондырғының ең негізгі  аппараты электрдегидратор-электродтармен жабдықталған сыйымдылық, оларға жоғары кернеулі айнымалы ток қосылады. Кәсіпорындардағы және зауыттардағы ЭТТК әртүрлі конструкциялы электрдегидраторлары қолданылуда:

тік орналасқан, дөңгелек және жазық. Тік цилиндр тәрізді  электрдегидраторлардың қуаты көп  емес (25 м³/сағ. дейін) және сондықтан оларды барлық жерлерде жаңа

конструкциялы аппараттармен ауыстыруда. 1955-1970 жж. қосылған қуатты тұзсыздандыру қондырғыларында сыйымдылығы 600м³ және диаметрі 10,5 м дөңгелек шар тәрізді электрдегидраторлары қолданылған.Мұндай электрдегидраторлардың қуаты (5.17сур.) 300-500м³/сағ. Электродегидраторда үш жұп электродтар орналасқан, оның әрбір жұбы екі бір фазалы кернеуді көтеретін трансформаторлардан ток алады. Трансформаторлардың бірінші сым қабатын арнайы қосу дегидраторлардың электродтар арасындағы кеңістіктегі кернеуді 22-ден 44кВ дейін жеткізуге мүмкіндік береді. Әрбір электродтың ортасына бөлгіш орналасқан, одан мұндай жазық электрод аралық кеңістікке түседі. Шар тәрізді электрдегидраторлардағы есепті қысым – 1,0 МПа.

Шар тәрізді электрдегидраторлар  өте үлкен және оларды жасау көп  металл шығынын талап етеді. Горизонталды электрдегидраторлар экономикалық жағынан тиімді, сондықтан ЭТТҚ қазір барлығын тегіс осындай дегидраторларды пайдалануда. Кен орындарындағы қондырғыларда 1,0 МПа қысымға есептелінген. ІЭГ-160 электрдегидраторлары көп тараған, МӨЗ-1,8 МПа қысымға есептелінген 2ЭГ-160, 2ЭГ-160-2, 2ЭГ-200-2 электрдегидраторлар пайдалануда. ЭГ-160 дегидраторларының көлемі 160 м³, ал ЭГ-200 – 200м³. ЭГ-160 және 2ЭГ-

160 электрдегидраторларда  шикі затты беруге бір, ал 2ЭГ-160-2 және 2ЭГ-200-2 – екі ендіру орны бар.

Шикі затты бір жерден ендіретін электрдегидраторларда (5.18 сур.) су мұнай эмульсиясын аппарат  бойында орналасқан жазық маточник арқылы береді. Аппаратқа түскен мұнай  әуелі су қабатына, ал одан кейін  электродтардың астындағы электродаралық кеңістікке түседі. Дегидраторлардың жоғарғы жағында әрекеттелінген мұнайдың шығару коллекторы орналасады.

Екі жерден берілетін  аппараттарда шикі затты электрод астындағы  кеңістікке, ал оның аздау мөлшерін – электродтар аралығына береді. Горизонталды электродегидраторлардың жақсы жағы – мұнайдың жүру жолы ұзындау, аппараттардағы мұнайдың болу уақыты көптеу, себебі шикі затты өндіретін жер басқа конструкциялы жабдықтарға қарағанда төмен орналасқан. Одан бөлек горизонталды электрдегидраторда мұнайды тұнған тұз ерітіндісінің қабатына төменгі электрод астына бергенде, мұнайдың осы ерітіндімен әрекеттесуі болады және судың үлкен бөлшектері, мұнай электродтар арасындағы электр кеңістігіне түспей жатып, тұнып бөліне бастайды.

Мұнайды сусыздандыру мен  тұзсыздандырудың экономикалық тиімділігі. Айдауға түсетін мұнайдағы тұздардың мөлшерін 8-14-тен 3 мг/л дейін азайту, алғашқы айдау қондырғыларының жөндеу аралық уақытын 1-2-ден 3-5 жылға дейін ұзартып қоймай, сонымен қабат кейінгі өңдеу қондырғыларының да жөндеу аралық уақытын ұзартады, отын, реактивтер, катализаторлар шығынын кемітеді. Мұнайдағы хлоридтердің мөлшерін бар болғаны 1 мг төмендету алғашқы айдау қондырғыларында 1 т өңделетін мұнайға есептегенде 1,1 тиын экономикалық эффект береді.

Соңғы жылдары кен  орындарынан МӨЗ түсетін мұнайдағы тұздар мөлшері күрт кеми бастады: егер 1973ж. МӨЗ берілетін мұнай көлемі құрамында тұздар мөлшері 300 мг/л тек 31,4% ғана болса, қазір бұл көрсеткіш 90% жетті. МӨЗ жақсы дайындалған мұнайдың түсуі, оның зауыт ЭТТҚ тұзсыздануын тереңдетуді жеңілдетеді, сондықтан тұзсыздандыру баспалдақтары кемиді, ағынды су мен су қоймаларына түсетін тұздар мөлшері азаяды, бұл қоршаған ортаны қорғауда үлкен мән атқарады.