Автор: С.Ш. Гершуни (АО «ВНИИНЕФТЕМАШ»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №8/2018
Эффективность и надежность работы блоков обессоливания нефти на установках ее промысловой подготовки и нефтезаводских электрообессоливающих установках (ЭЛОУ) в значительной мере определяется конструкцией смесителя нефти с пресной водой. При этом нужно иметь в виду, что качество обессоливания нефти и требуемый расход пресной воды определяются только дисперсным составом воды, т.е. перепадом давления на диспергирующем устройстве, и никак не зависят от конструкции смесителя, которая определяет только удобство эксплуатации и ремонта, надежность и долговечность. Особенно жесткие требования предъявляются к смесителям установок промысловой подготовки нефти, что связано с двумя факторами. Во-первых, смеситель должен иметь ничтожно малое гидравлическое сопротивление по потоку нефти во избежание газовыделения в отстойнике или электродегидраторе, сильно ухудшающего отделение воды от нефти. Во-вторых, на многих устройствах пресная промывочная вода содержит большое количество механических примесей и солей жесткости, которые в случае неудачной конструкции быстро забивают все щели, зазоры и мелкие отверстия.
В связи с этим особенно привлекательными кажутся форсуночные смесители нефти с водой конструкции ВНИИНЕФТЕМАШ, выпускаемые уже в течение многих лет и безотказно работающие и в нефтяной, и в нефтеперерабатывающей промышленности. Диаметр сопл форсунок намного больше размера обычно присутствующих в нефти твердых частиц, поэтому они не забиваются. Тонкость распыла при том же перепаде давления у центробежной форсунки лучше, чем у отверстия или смесительного клапана. Большой срок службы обеспечивается выполнением сопл форсунок из износостойких конструкционных материалов – изготовлено около 300 форсунок с соплами из реакционно-спеченного карбида кремния, твердость которого исключает возможность не только эрозионного износа, но даже рассверливания сопел на месте монтажа, если специалистам-эксплуатационникам до пуска покажется, что форсунка не пропустит достаточного количества воды. На самом деле с такими форсунками требуется значительно меньший расход воды на обессоливание нефти, чем привычный для специалистов, поэтому никакого рассверливания не требуется. Это подтверждается опытом работы на многих ЭЛОУ и установках промысловой подготовки нефти. В 2016 г. была разработана конструкция более компактных форсунок с конической резьбой, а не с уплотняемой накидной гайкой прокладкой, как ранее.
Смесители выпускаются либо в виде фланцевой катушки, либо с концами под приварку, как показано на схеме обвязки одной из модификаций смесителя для установки производительностью 2…3 млн. т/год (рис. 1). В этом примере в смесителе установлены через фланцевые разъемы два диспергатора воды, в одном из которых две распылительные форсунки, в другом – три. На линии подвода к каждому диспергатору установлена своя запорная арматура, желательно кран Dу50, поскольку арматура работает только в режиме открыто – закрыто; регулирование производится клапаном на водяном насосе. В приведенном примере в работе могут быть либо две форсунки, либо три, либо пять. Поскольку перепад давления на диспергаторе воды пропорционален квадрату расхода, подобная схема позволяет изменить перепад давления при постоянном расходе в 52/22 = 6,25 раз, чего для практических целей больше чем достаточно, учитывая, что еще возможно регулирование расхода воды (т.е. давления в водяной линии). Практика показывает, что чем больше перепад давления на форсунке, тем меньший расход воды нужен для качественного обессоливания нефти. При пусконаладочных работах обычно устанавливается подача воды, равная ~2,5% расхода нефти даже в том случае, если требуемое содержание хлористых солей достигается при значительно меньшей подаче воды особенно в случаях, когда электродегидратор или отстойник оснащаются встроенной секцией водной промывки или распределитель сырья оснащается встроенными струйными смесителями для смешения нефти со скапливающейся внизу воды. Это связано с тем, что содержание хлористых солей является лишь косвенным и весьма приблизительным критерием действительной коррозионной агрессивности нефти при ее переработке. При водной промывке из нефти выводятся не только минеральные соли, но и много других веществ, вызывающих при нагревании усиленную коррозию оборудования.
Форсунки изготавливаются партиями по 50…100, а вот конструкция смесителя разрабатывается индивидуально для каждого объекта с учетом его специфики. Есть смесители только с одной форсункой, есть с одной и двумя форсунками во вводах, есть с 6-ю (3+2+1), если в условиях дефицита воды необходимо очень тонкое регулирование.
Для установок малой мощности разрабатываются миниатюрные форсунки на расход от 50 до 1500 л/ч воды. Для нефтезаводских ЭЛОУ существуют модификации смесителей со смесительным стержнем (рис. 2), обеспечивающие равномерное распределение воды по объему нефти, однородность дисперсного состава и осуществление собственно процесса смешения, т.е. массообмена капель остаточной пластовой и пресной промывочной воды. Для применения таких смесителей в установках промысловой подготовки нефти необходимо принимать специальные меры, снижающие негативные влияние газа на последующее после смешения отделение воды (включение в схему нефтегазового сепаратора, устанавливаемого над электродегидратором, включение в конструкцию электродегидратора газоотделительной секции, разработка эффективного трехфазного сепаратора или отстойника со сбросом газа и т.д.).
