Коалесценция аз в отстойниках

Таким образом, скорость процесса разделения водонефтяных эмульсий в отстойнике определяется осаждением взвешенных капель и их коалесценцией. На скорости этих процессов влияют температура подогрева разделяемой эмульсии и добавляемые в нефть реагенты — деэмульгаторы. К управляющим параметрам можно отнести и химические вещества, называемые флокулянтами [36, 37]. Они так же, как и деэмульгаторы, способствуют коагуляции (или флокуляции) диспергированных капель, т. е. объединению их в группы, что в свою очередь приводит к ускорению процесса коалесценции. На скорость процесса коалесценции можно влиять и другими способами применением электрических полей [4—6], коалесцирующих фильтров [38], ультразвука [39, 40], магнитных полей [41] и др. Однако из всех этих способов при подготовке нефти применяют в основном только электрические поля и реже — коалесцирующие фильтры. [c.26]

При варианте с взвесью (рис. 18) предварительно промытый бензин и кислород смешивают с взвесью реагента и направляют в отстойник взвеси [6, 67]. Предварительно катализатор — хлорид меди — осаждают на взмученной глине с размером частиц 200 меш. Температуру и содержание воды в бензине необходимо тщательно регулировать для сохранения требуемых физических свойств взвеси. Очищенный продукт после водной промывки и коалесценции направляют в продуктовые резервуары. [c.108]

Механизм коалесценции капель воды на фильтре является довольно сложным и математически интерпретирован недостаточно. Коалесценция капель диаметром более 10 мкм происходит на поверхности волокон и в их порах. При коагуляции на поверхности волокон, когда краевой угол равен нулю, капли образуют тонкую пленку, стекающую в отстойник. Во втором случае, когда краевой угол равен 180°, капли воды не смачивают волокна, а коагулируют между ними в более крупные. Скорость коалесценции w , уменьшается с увеличением вязкости и плотности, а также с уменьшением межфазного поверхностного натяжения [c.211]

Ощутимые последствия такого неконтролируемого изменения свойств скважинной продукции, как правило, сказываются на свойствах межфазных поверхностей, иногда настолько, что блокируется коалесценция капель дисперсной фазы и пузырьков нефтяного газа и, как следствие, нарушается технологический режим сегрегационного разделения фаз в гравитационных отстойниках, преобладающих аппаратах промыслового обустройства нефтяных месторождений по сегрегации фаз. [c.193]

Обезвоживание нефти производится в аппаратах для разделения водонефтяных эмульсий — гравитационных отстойниках, в которых разделение эмульсии происходит за счет силы гравитации. Малые размеры капель воды и небольшая разница плотностей нефти и воды требуют использования больших по размеру аппаратов. Поэтому основная проблема, решаемая в отстойниках,— укрупнение капель. Для укрупнения капель воды в результате их коалесценции используют термохимические методы и обработку эмульсии в электрическом поле. Аппараты, работа которых основана на этих принципах, называются термохимическими установками и электродегидраторами. [c.29]

Отсутствие в системе фазового и динамического равновесия приводит к необходимости учитывать кинетику процессов. Подобное имеет место при рассмотрении движения смесей в областях с быстро изменяющимися внешними условиями, которые существуют в дросселях, теплообменниках, турбодетандерах, в сепараторах, отстойниках, абсорберах и других устройствах. Нарушение термодинамического и динамического равновесия приводит к интенсивному образованию (нуклеации) одной из фаз (жидкой, газовой) с образованием капель и пузырьков и дальнейшему их росту в результате межфазного массообмена (конденсации, испарения), сопровождающегося процессами взаимодействия капель, пузырьков и других образований, приводящих к коагуляции, коалесценции и дроблению. [c.43]

До недавнего времени полагали, что- критерием для оиределения оптимального размера отстойника является время пребывания в иел смеси. Однако это положение ошибочно. Ограничение в производи тельности отстойной камеры смесителя-отстойника обычно диктуется скоростью коалесценции дисперсной фазы. В большом смесителе-отстойнике дисперсная фаза перетекает в отстойник в виде эмульсии над всей площадью поверхности раздела фаз. Толщина эмульсионного слоя характеризует пропускную способность отстойника для данной системы. Пропускная способность на единицу площади поверхности раздела фаз при данной толщине слоя эмульсии называется удельной скоростью расслаивания (УСР). [c.98]

В больших промышленных смесителях-отстойниках камеры отстоя обычно в несколько раз больше по размеру камер смешения, поэтому представляет значительный интерес найти некоторые практические способы ускорения коалесценции в таком оборудовании [56]. Несмотря на то что достигнуты определенные успехи в решении проблемы коалесценции (см. гл. 7), не предложено никаких удовлетворительных приспособлений для ускорения отстаивания в промышленных смесителях-отстойниках, кроме центрифугирования. [c.98]

Найдено, что длина клипа коалесценции возрастала с увеличением потока дисперсной фазы и с уменьшением диаметра капель на входе в отстойник. Анализ этого процесса был проведен [56, 57] на основе простой математической модели, согласно которой капли эмульсии коалесцировали как с близлежащими каплями, так и на поверхности, когда время пребывания становилось равным времени коалесценции. [c.292]

Разработана математическая модель, в которой учитывается коалесценция обоих видов в любой части отстойника (например, на расстоянии I от входа), рис. 7-20. Если предположить равную вероятность для любого акта коалесценции, можно составить материальный ба ланс для дисперсной фазы на длине /И. Записав лишь члены первого порядка, получим [c.294]

Более детальные исследования проведены Дэвисом и Али [48] на системах с физическими свойствами, изменявшимися в широких пределах (V = 3,5—55 дин/см, Др = 0,3—0,05 г/см ). В работе были использованы отстойники двух типов (45 X 10 X 18 см) и (45 X X 2,5 X 18 см). И в этих случаях было получено хорошее согласие расчетных данных по уравнениям (81) и (82) и экспериментальных. В этой, более поздней работе, модель была модифицирована. В ней учитывалось распределение капель по времени коалесценции, что оказалось полезным для предсказания изменений продольной скорости капель в клине. [c.296]

Этот раздел включен в данный обзор потому, что, как правило,, экстракционное и сепарирующее оборудование имеет насадку в виде слоев или (для разделения вторичных эмульсий) патронов, ускоряющих коалесценцию. С другой стороны рассматриваемые здесь вопросы имеют значение для оценки пристеночного эффекта в отстойниках и распылительных колоннах и т. д. [47, 48]. Прежде чем обсуждать вопросы коалесценции в потоках, необходимо рассмотреть элементарный акт коалесценции единичной капли на твердо поверхности. Механизм коалесценции и критерии, необходимые для расчетов в случае первичных дисперсий (диаметр капель более 100 мкм), отличаются от таковых для вторичных эмульсий и поэтому будут рассмотрены раздельно. [c.300]

Однако наибольшее распространение из конструкций ступенчатого типа получили смесители-отстойники. Смеситель-отстой-инк имеет на каждой ступени камеру смешения и камеру отстоя. Фазы перемешиваются разнообразными механическими и пневматическими устройствами. Объем камеры отстоя, как правило, определяется скоростью коалесценции, поэтому иптенсивность перемешивания ограничена. [c.211]

Для третьей группы назначение фильтрующего слоя принципиально меняется если в обычных фильтрах он выполняет функцию удерживающей среды, то назначение нефильтрующей загрузки в коалесцирующих фильтрах заключается в укрупнении мелких эмульгированных капель нефтепродуктов. Конструктивно коалесцирующие фильтры практически всегда объединяют с отстойником или в отстойники встраивают коалесцирующие элементы (насадки). В результате коалесценции (слияния частиц) образуются капли нефтепродуктов значительных размеров (до 5— 7 мм), и для их вьщеления из потока отстойник используют как вспомогательное устройство. [c.235]

Коалесценцию обычно производят в переменном электрическом поле напряженностью 80—160 кв/м. При быстром движении капелек в таком поле увеличивается число столкновений. Реже применяют постоянный ток значительно меньшего напряжения. Эмульсию пропускают через отстойник, в котором установлено два или более электродов. Один из них соединен с корпусом аппарата, другой находится в движущейся жидкости и изолирован от стенок аппарата. [c.505]

Для ускорения расслаивания жидкостей и уменьшения размеров отстойников их часто дополнительно снабжают внутренними насадками, способствующими коалесценции капель (пакеты проволочных сеток, пористых и волокнистых материалов). Применение перегородок и подобных насадок позволяет [85] повысить удельную производительность отстойников более чем в 10 раз [до 60 м /(м2-ч)] и дает существенный экономический эффект, поскольку затраты на отстойник обычно значительно превышают затраты на смеситель. [c.288]

Отстойная часть смесителя-отстойника составляет 70—80% объема аппарата. Механизм происходящего здесь гравитационного расслаивания эмульсии связан с коалесценцией капель, что затрудняет расчет отстойника. [c.295]

Из сравнения этих уравнений следует, что отношение кцЦщ равно 0,5, что вполне приемлемо, так как коалесценция капля— капля является частным случаем более общего вида коалесценции капли у поверхности раздела фаз. Величина отношения времен коалесценции может оказаться очень полезной при разработке моделей тонких слоев первичных дисперсий, люделей зон плотной упаковки глубокослойных дисперсий в гравитационных отстойниках, а также в тех случаях, когда эти два типа коалесценции являются конкурирующими процессами. При построении моделей расслаивания необходимо, конечно, учитывать оба вида коалесценции в рамках одного описания. [c.292]

Все современные высокопроизводительные процессы обезвоживания и обессоливания нефтей сопровождаются обязательным подогревом нефти с применением высокоэффективных деэмульгаторов. Если в аппаратах для разделения эмульсии электрическое поле или коалесцирующие фильтры не применяют, такие аппараты принято называть термохимическими отстойниками, или дегидраторами, а весь процесс — термохимическим обезвоживанием или обессоливанием. Если же внутри аппарата для разделения эмульсии встроены электроды, создающие электрическое поле, назначение которого ускорять процесс коалесценции, то такие аппараты называют электродегидраторат [c.27]

Промежуточный эмульсионный слой, расположенный выше грани цы раздела фаз, существует в любом отстойнике и выполняет важны технологические функции. Через этот слой проходит вся отстаиваю щаяся вода он способствует процессу коалесценции на границе раз дела фаз в самом слое может идти межкапельная коалесценция, на нем может фильтроваться мелкодисперсная составляющая эмульсии, когда сырье вводят через этот слой. В отстойном аппарате промежуточный слой является, пожалуй, наиболее сложным звеном. Он существует только в условиях динамического равновесия совокупности процессов, способствующих его образованию и разрушению, обладает пространственно-неоднородной структурой, обусловленной различной концентрацией, вязкостью и дисперсным составом образующих его частиц. В настоящее время нет адекватных моделей для описания поведения подобных гидродинамических систем, хотя и имеется большое количество исследований, посвященных различным их частным случаям [53]. J [c.32]

Основная масса коалесцирующего слоя состоит из мелких капель воды размерами, близкими к критическому. Эти капли попадают в отстойник вместе с сырьем и могут образовываться при ступенчатой межкапельной коалесценции. Любые методы, способствующие укрупнению капель критического размера в коалесцирующем слое или уменьшению их количества в исходной эмульсии, должны приводить к повышению производительности отстойника. [c.35]

При исследовании промежуточных слоев в отстойниках с горизонтальным потоком сырья 153] было замечено, что они имеют форму близкую к клинообразной. Широкая сторона клина обращена в сторону ввода. Скорость утончения клина по его длине зависит от скоростей межкапельной коалесценции в промежуточном слое и на поверхности раздела фаз. [c.36]

При определении ПФ отстойников эффект от процесса межкапельной коалесценции, который может существенно влиять на качество обезвоживания, не учитывался. Интенсивность коалесценции капель при прочих равных условиях определяется временем их пребывания в отстойнике, которое можно оценить. [c.141]

На рис. 7.12 приведен расчетный график зависимости отношения при у = 0,5 от относительной скорости оседания капель. (При меньших значениях у графики практически совпадают с приведенным.) Из графика видно, что в данном случае, в отличие от отстойника с горизонтальным потоком сырья, время пребывания капель возрастает одновременно с увеличением их размера, или точнее — скорости оседания. Увеличение времени пребывания капель в отстойной зоне приводит к их накоплению и, как следствие, к увеличению межкапельной коалесценции, что способствует улучшению ПФ и КУО по сравнению с рассмотренными. [c.142]

В конструкциях других тарелок /см.рис. 5,6 и 5,в/ перфорация выполнена на малой поверхности тарелки лишь для одной из фаз, вторая фаза имеет возможность свободного прохода по карману С15]. Центральная часть тарелки превращена в горизонтальный отстойник для эмульсии. В конструкции отстойника на выходе из него предусмотрена перегородка, образующая совместно с переливной кромкой тарелки гидрозатвор для отделения эмульсионного слоя от отстоявшейся дисперсной фазы. Сходная по устройству конструкция ситчатой тарелки /рис. 5,г/ запатентована фирмой Standard Oil Development o. /США/ в ФРГ еще в 1953 г. L16]- В тарелке предусмотрена перфорация как для легкой, так и для тяжелой фазы. Значительная часть тарелки выделена для коалесценции дисперсной фазы. В конструкции тарелки предусмотрены пластины 1, образующие совместно с пластинами 2 и 3 гидрозатворы для эмульсии. [c.25]

Процесс разделения эмульсий фильтрацией существенно отличается от процесса разделения суспензий. Для отделения воды от нефтепродуктов применяют коагулирующую и водоотталкивающую (лиофобную) перегородки. Процесс состоит из приближения капель воды к перегородке, контакта с ней, вытеснения водой топлива с поверхности перегородки, адгезии воды на поверхность, коалесценции капель адгезионной воды с каплями в среде нефтепродукта на поверхностном слое фильтра, течения воднотопливной концентрированной эмульсии через коагулирующую перегородку, отделения нескоагулировавших микрокапель воды на лиофобной перегородке и осаждения скоагулировавших капель воды в отстойник [33]. [c.207]

После коалесценции до определенных размеров капли под действием гидродинамической и гравитационных сил двигаются по волокнам, образуя между собой перемычки, затем выносятся с волокнистого слоя и под действием противоположно направленных гравитационной и архимедовой сил осаждаются в отстойник. После коалесценции на каплю (рис. 54) действуют силы сцепления с волокном фильтра, гидродинамическая сила потока, гравитационная и архимедова силы. Сила сцепления капли с волокном [c.211]

Поведение эмульсий рассматривается в разделе V в связи с процессом обезвоживания нефти. Обсуждаются актуальные проблемы укруппегшя капель эмульсии. Показано, что наиболее эффективно этот процесс происходит, если эмульсию обрабатывать в электрическом поле. В связи с этим подробпо обсуждается поведение проводящих капель в эмульсиях, взаимодействие капель в электрическом поле и коалесценция капель в эмульсиях. В качестве приложений рассмотрены процессы разделения эмульсий в отстойниках, электродегидра-торах и электрических фильтрах. [c.6]

Основным принципом работы термохимических отстойных аппаратов является подогрев эмульсии, что уменьшает вязкость нефти и тем самым увеличивает скорость осаждения капель воды. Добавление в эмульсию химических реагентов — деэмульгаторов способствует дестабилизации эмульсии и увеличению скорости коалесценции капель. Термохимические отстойники по конструкции мало чем отличаются от гравитационных газовых сепараторов. Отстойники отличаются друг от друга геометрией емкости, конструкцией вводных и выводных устройств, а также некоторыми особенностями организации гидродинамического режима внутри отстойника. В настоящее время применяют в основном горизонтальные отстойные аппараты с отношением длины к диаметру, равным примерно шести. Отличительной особенностью отстойников является использование специальных устройств ввода и вывода эмульсии, называемых маточниками, предназначение которых состоит в равномерном распределении эмульсии по сечению аппарата. Распределители для ввода эмульсии в аппараты могут различаться. Это отличие зависит от того, подается эмульсия под слой дренажной воды или прямо в нефтяную фазу. Если водопефтяная эмульсия подается под слой дренажной воды, которая собирается в нижней части аппарата, то для ускорения разрушения струек нефти с каплями воды, вытекающих из отверстий трубчатого маточника, отверстия в маточниках делают в нижней или боковой части. Для равномерного распределения эмульсии по сечению аппарата трубчатые маточники устанавливают по высоте аппарата. Такое расположение пе всегда удобно. Другим устройством является маточник в виде короба, открытого снизу, с отверстиями в верхней части. Эти короба устанавливают па некотором расстоянии друг от друга на двух распределительных трубах, отверстия в которых находятся прямо под коробами. В коробах происходит самопроизвольное разделение нефти и воды. Нефть вытекает сверху из отверстий короба, а вода остается в нижней части. При подаче эмульсии в слой нефти используют трубчатые маточники с отверстиями в верхней части. При этом возникает проблема распределения отверстий по длине трубы для обеспечения равномерного расхода жидкости. Неравномерный расход приводит к нежелательному перемешиванию эмульсии в аппарате. [c.30]

Важным технологическим процессом подготовки нефти к транспорту является обезвоживание нефти, т. е. удаление из нефти воды. Осуществляется этот процесс в специальных емкостях (отстойниках), в которых капли воды отделяются от нефти путем гравитационной седиментации. Размер этих емкостей должен обеспечить осаждение из нефти достаточно мелких капель. Размер капель, как правило, мал, так что скорость их осаждения подчиняется закону Стокса V = 2Ap .RV9 le, где Ар — разность плотностей фаз, — динамическая вязкость сплошной фазы. Для характерных значений Ар = 200 кг/м , 1 = 10 Па с, / = 10 мкм имеем [/=0,5 10" м/с. Это значит, что из слоя водонефтяной эмульсии высотой 1 м вьшадут все капли радиусом более 10 мкм за время I - 2 10 с = 50 ч. Для Е = 100 мкм это время составит I - 0,5 ч. Таким образом, если удастся увеличить радиус капель воды в эмульсии в 10 раз (например, от 10 до 100 мкм), то время разделения эмульсии уменьшится на два порядка, а следовательно, во столько же раз уменьшится объем (длина) отстойника. Столь большое увеличение размера капель за относительно неболыпое время можно осуществить, поместив эмульсию в однородное внешнее электрическое поле. Для определения времени, необходимого для укрупнения капель воды в нужное число раз, следует определить скорость коалесценции капель, т. е. исследовать динамику процесса укрупнения капель в эмульсии. [c.244]

Необходимость более глубокого изучения процесса коалесценции была признана инженерами-химиками около десяти лет назад. На первом этапе работы внимание исследователей было сосредоточено на коалесценции единичных капель на плоской поверхности раздела фаз. Сейчас это явление изучено достаточно хорошо, но установленные количественные закономерности нельзя перенести от этого случая на более сложные системы. Поэтому в настояш,ее время отстойники конструируются на основе главным образом эм-ппрических методов, разработанных в результате пилотных испытаний. [c.21]

Необходимость быстрого разделения фаз стимулирует также конструирование приспособлений для ускорения расслаивания. Для этой. цели испоЬьзуют отбойные перегородки или насадки, хотя принцип их действия полностью не выяснен. Отчасти такие приспособления препятствуют распространению эмульсии в нижнюю часть отстойника и таким образом создают благоприятные условия для межкапельной коалесценции, которая в большинстве случаев является первой стадией расслоения фаз. Кроме этого, если материал насадки предпочтительно смачивается дисперсной фазой, капли этой фазы будут собираться на насадке, что обусловит коалесценцию смежных капель с выделением больших капель, способных легко коалесцировать с образованием поверхности раздела фаз. [c.21]

Несмотря на то что определяющим фактором является скорее коалесценция, чем действительное расслаивание, Рьен [16] показал, что толщина слоя эмульсии растет экспоненциально с увеличением потока, поэтому сечение отстойников может моделироваться при увеличении даже в 1000 раз. Изменение в широких пределах вводимой в смеситель энергии оказывает лишь небольшое влияние на УСР. Лоуэс и Ларкин изучали зависимость УСР от химического состава, отношения фаз и температуры для эмульсии азотной кислоты в растворе ТБФ в керосине (рис. 3-2). [c.98]

Ступенчатый центробежный экстрактор Робатель создан специально для фармацевтической и ядерной промышленности [39]. Экстрактор представляет собой многоступенчатый смеситель-отстойник, в котором для быстрого разделения фаз на каждой ступени используется центробежная сила, поэтому объем жидкости снижается до минимума. В отличие от других центробежных экстракторов отстойники в экстракторе Робателя не содержат тарелок, вызывающих коалесценцию. Созданы модели, эквивалентные почти 12 физическим ступеням с временем пребывания на ступени, равным 5—10 с. Типичная производительность по азотной кислоте и керосину 8—12-камерного аппарата с корпусом диаметром 76,2 см составила 3880 л/ч. Внутри камеры глубиной около 90 см может находиться 12 ступеней. Этот экстрактор является еще одним примером [c.109]

Врелш пребывания экстрагента. Прп проведении некоторых процессов необходимо, чтобы время пребывания экстрагента было очень коротким, в этом случае можно свести к лшнимуму его разложение и задержку. Для этой цели предпочтителен экстрактор с приспособлением для расслаивания, например центробежный. Смесители-отстойники с гравитационным расслаиванием не обеспечивают малого времени пребывания, особенно на нескольких ступенях, так как расслоение и разделение фаз должно происходить па каждой ступени и будет зависеть от скорости коалесценции дисперсной фазы. В дифференциальных экстракторах расслоение и разделение фаз наблюдается только на концах аппарата, поэтому врелгя [c.111]

Так, Рьен, Далей и Лоури [47] проводили работы по коалесценции эмульсий (система водные сульфатные растворы — растворы ди-2-этилгексилфосфорной кислоты и трибутилфосфата в керосине) на модели отстойника. Образующаяся в смесителе при различных оборотах мешалки эмульсия непрерывно поступала в отстойник, диаметр которого можно было изменять от 15 до 122 см. [c.291]

Трудно понять, почему введение энергии в смесительную камеру не влияет на высоту слоя эмульсии в отстойнике. Можно было ожидать, что уменьшение размеров капель приведет к увеличению высоты слоя эмульсии [49—53). Затем отмечалось, что при фиксированном соотношении объемов фаз объем эмульсии в случае, когда дисперсная фаза является органической, больше, чем при диспергировании водной фазы. В то же время найдено, что обычно наблюдается обратное явление [51, 53, 541. Авторы сделали вывод, что разделение обусловлено лишь коалесценцией капель на границе раздела жидкостей, хотя во всех последующих работах были отмечены процессы межкапельной коалесценции [51, [c.292]

Испытания проводились на вторичной воде после стадии промывки. Жидкость удаляли из отстойника и измеряли необходимые физические свойства фаз и время коалесценции (на установке подобной той, что использовал Лоусон). Результаты показали, что улучшение работы оборудования достигалось за счет уменьшения величин обратных потоков дисперсной фазы и выбора соответствуюш,ей Г Онструкции устройства для ввода эмульсии. Это позволило увеличить пропускную способность отстойника на 30%. [c.297]

Величину pH реакционной смеси, содержащей Биопразу и находящейся в реакторе 6, снижают до 4,2, например до 2,5—4,2, предпочтительно до 3,5, Добавляя кислоту, например 98 % серную кислоту в количестве 0,5—I л на 9,5 м Жидкости. При добавлении кислоты содержимое реактора непрерывно перемешивается с помощью насоса. Через I мин образуется мелкий осадок в результате коалесценции размеры хлопьев осадка постепенно увеличиваются. Время осаждения составляет Ю мин затем содержимое реактора перекачивается насосом в отстойник 7 емкостью 50 м . Полный цикл обработки материала в реакторе продолжается 1,5 ч. [c.325]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология