Глава 6
Электрообезвоживающие и электрообессоливающие установки
Очистка сырой нефти от примесей
Перекачиваемая насосными станциями по нефтепроводам с нефтедобывающих промыслов сырая нефть содержит в себе различные примеси — воду, соли, неорганические твердые вещества. Эти примеси увеличивают стоимость хранения нефти (требуются большие емкости) и удорожают ее транспорт (требуются трубопроводы большего диаметра и более мощные насосные станции). Поэтому добываемая на нефтепромыслах нефть перед отправкой потребителям должна быть освобождена от посторонних примесей. Наиболее простым способом очистки нефти от посторонних примесей является отстой ее в емкостях. При этом способе примеси, имеющие большую плотность по отношению к нефти, опускаются на дно емкости, а оставшаяся на поверхности нефть откачивается насосами. Однако этот способ требует сооружения дорогостоящих больших емкостей и длительного времени для отстоя. Кроме того, вода обычно содержится в нефти во взвешенном состоянии в виде эмульсии (мельчайших частиц воды, покрытых нефтяной пленкой), поэтому способ отстоя в таких случаях не достигает цели, так как большая часть эмульсионной воды остается в нефти. Наиболее эффективным способом освобождения нефти от воды и солей является электрический способ очистки нефти в электродегидраторах.
Электродегидраторы и принцип их действия
Электродегидратор представляет собой металлический резервуар большой вместимости (несколько десятков или сотен кубических метров), внутри которого помещены несколько пар электродов. Принцип действия электродегидратора заключается в следующем. К электродам подается высокое напряжение переменного тока, в результате чего между электродами возникает переменное электрическое поле. Элементарные частицы залитой в дегидратор водонефтяной эмульсии, попадая в электрическое поле, получают электрические заряды (отрицательные или положительные) в зависимости от заряда ближайшего электрода. При этом отрицательно заряженные частицы эмульсии передвигаются по направлению к положительному электроду, а положительно заряженные — к отрицательному. Поскольку электрическое поле меняет свое направление с частотой, соответствующей частоте приложенного переменного тока, то и частицы водонефтяной эмульсии меняют направление своего движения с такой же частотой. При большой частоте перемены направления движения обволакивающая частицы воды нефтяная пленка испытывает большое напряжение и при столкновении отдельных частиц одна с другой разрушается. Частицы воды, освобожденные от нефтяной пленки, соединяются в крупные капли и оседают на дно дегидратора, а обезвоженная нефть поднимается на поверхность. Таким образом в электродегидраторах происходит процесс обезвоживания нефти.
Рис. 31. Схема управления электродегидратором
Процесс обессоливания заключается в тон, что соли, содержащиеся в нефти, вымываются водой и выводятся вместе с ней в виде соляного раствора. Если содержащейся в нефти воды оказывается недостаточно, то ее добавляют в необходимом количестве. При этом вода смешивается с нефтью так, чтобы образовалась водонефтяная эмульсия, которая затем разрушается в электрическом поле электродегидратора. Таким образом, процесс обессоливания нефти сводится к процессу обезвоживания и выполняется в одном и том же аппарате — электродегидраторе.
Электродегидратор получает питание электроэнергией от щита 380/220 В, установленного в электропомещении.
Управление работой дегидратора осуществляется с панели управления, находящейся в помещении операторной.
Схема управления электродегидратором изображена на рис. 31. На электроды Э1 и Э2 от однофазных трансформаторов 77 и Т2 подается напряжение 380/16000— 22000 В, создающее в электродегидраторе переменное электрическое поле. Для ограничения токов короткого замыкания, возникающих при обтекании электродов водонефтяной эмульсией, в схеме предусмотрены реакторы РК1 и РК2. На щите 380/220 В установлены контактор К, рубильники Р, трансформаторы тока ТТ1, ТТ2 и ТТЗ, реле защиты РТ, РП и РУ (токовые, промежуточные и указательные) и кнопки КП2 и КС2 (пуск и стоп). Включение электродегидратора со щита осуществляется кнопкой КП2, отключение — кнопкой КС2. При появлении токов перегрузки или токов короткого замыкания контакты реле РТ1 и РТ2 замыкаются и подают напряжение на обмотку промежуточного реле РП1, которое размыкает свой контакт в цепи контактора К, и дегидратор отключается. Указательные реле РУ1 и РУ2 указывают, в цепи какого трансформатора сработала защита и отключила дегидратор. В цепь управления введен контакт поплавкового реле уровня, который включается при недопустимом снижении уровня жидкости в электродегидраторе, и через размыкающий контакт реле РП2 отключает контактор К. На панели управления операторной установлены дублирующие кнопки КП1 (пуск) и КС1 (стоп), которые позволяют оператору в случае необходимости отключать и включать электродегидратор. Контроль за током нагрузки осуществляется амперметрами А1 и А2, а за напряжением вольтметром В с переключателем ПВ. При замыкании переключателем клемм 1 и 3 напряжений замеряется в цепи 1—3 трансформатора ТТ1, при замыкании клемм 2 и 4 — в цепи 2—4 трансформатора ТТ2. О работе дегидратора сигнализирует лампа ЛВ с красным стеклом, об остановке — лампа ЛО с зеленым стеклом.
Конструктивно электродегидратор представляет собой металлическую емкость вертикально-цилиндрической, шарообразной или горизонтально-цилиндрической формы, с площадкой наверху для размещения электрооборудования и лестницей для подъема на площадку. На площадке электродегидратора устанавливают трансформаторы ТТ1 и ТТ2 и токоограничивающие реакторы
PK1 и PK2. Ввиду того, что трансформаторы и реакторы работают под высоким напряжением (16 000— 22 000 В), пребывание на площадке обслуживающего персонала во время работы дегидратора представляет опасность для жизни. Поэтому у входа на лестницу подъема или у входа на площадку на дверях устанавливают конечный выключатель ВК (см. рис. 31), который отключает установи при открывании дверей. Кроме того, для предупреждения обслуживающего персонала, что дегидратор находится в работе, установлены две лампы ЛБ1 и ЛБ2, сигнализирующие о работе каждого трансформатора в отдельности.
