Разработка лабораторной установки для разрушения водонефтяных эмульсий

Abstract

В статье описана разработанная авторами лабораторная установка для разрушения водонефтяных эмульсий, которую возможно применять как новое вспомогательное оборудование в испытательных химико-аналитических лабораториях для пробоподготовки cырых нефтей, являющихся водонефтяными эмульсиями, с целью получения обезвоженной нефти. Лабораторная установка включает два блока из боросиликатного стекла – нагревательный и осушающий. Нагревательный блок представлен сосудом конической формы, оснащенным нагревательным элементом для программируемого нагрева и термостатирования сосуда. Осушающий блок представлен сосудом со сливным отверстием снизу, в который по необходимости помещается водопоглощающий реагент – хлорид кальция, применяемый для более глубокого обезвоживания отделённой нефтяной фазы. Блоки соединены между собой стеклянным переходником, который снабжен двумя фторопластовыми кранами или кранами типа КхН-1 для осуществления сбора водной и нефтяной фазы в разные приемные бутыли. Целесообразность применения хлорида кальция в качестве реагента осушителя подтверждалась серией экспериментов на модельном образце нефти, в котором предварительно освобождались от фракций, выкипающих при температуре ниже 300 °С. Полученные данные подтвердили отсутствие частичной адсорбции смолисто-асфальтеновых веществ во время прохождения отделенной нефтяной фазы через слой осушающего реагента. Для оценки эффективности применения лабораторной установки были рассчитаны метрологические характеристики определения доли отделенной воды. Результатом применения разработанной лабораторной установки является полное разрушение исследуемых водонефтяных эмульсий прямого и обратного типа разной степени устойчивости, которые не поддавались деэмульсации традиционными лабораторными методами. В итоге были получены отделенные нефтяные фазы с содержанием воды менее 1 %, что дает возможность проводить лабораторные исследования нефтей по определению их состава и свойств как для характеристики самих нефтей, так и для установления причин устойчивости анализируемых эмульсий.

The work describes a laboratory setup developed by the authors for destruction of oil-water emulsions. The setup can be used in chemical analytical testing laboratories as new auxiliary equipment for preparing samples of crude oils, which are oil-water emulsions, for obtaining dehydrated oil. The setup includes two borosilicate glass units: heating unit and desiccating unit. The heating unit consists of a conical vessel equipped with a heating element for programmable heating and thermostating of the vessel. The desiccating unit consists of a vessel with a drain hole at the bottom, into which, if necessary, a water-absorbing reagent (calcium chloride) is placed for deeper dehydration of the separated oil phase. The units are connected to each other by a glass adapter, which is equipped with two PTFE or KhN-1 type taps, for collecting water and oil phases into different receiving bottles. Feasibility of using calcium chloride as a drying agent was confirmed by a series of experiments on a model oil sample, in which fractions that boiled away at temperatures below 300 °C were preliminary removed. The data obtained confirmed the absence of partial adsorption of resinous-asphaltene substances during the passage of the separated oil phase through the drying reagent layer. Metrological characteristics of determining separated water fraction were calculated to assess the effectiveness of the laboratory installation. The result of using the developed laboratory setup is the complete destruction of direct and reverse type water-oil emulsions of varying degrees of stability, which could not be demulsified by known laboratory methods. As a result, separated oil phases with a water content of below 1% were obtained, which allows carrying out laboratory studies of oils to determine their composition and properties both to characterize the oils themselves and to establish the reasons for stability of analyzed emulsions.