Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
107
Эмульсия тығыздығы – аддитивті өлшем болып келеді,
сондықтан пайызды құрамын ескеріп, мұнай мен судың
тығыздық мәнінен оңай есептеледі:
э
=
1
0,01
в
+
1 − 0,01
н
(3.8)
мұндағы ρ
э
, ρ
м
, ρ
с
– эмульсия тығыздығына сәйкес, мұнай
және судыкі, эмульсиядағы судың массалық бөлігі:
=
,
(3.9)
мұндағы
– эмульсиядағы таза судың бөлігі; X – суда
еріген тұздың құрамы, салмақтық % .
Қабаттық судың белгілі тығыздықтары үшін, өндірілетін
мұнай мен эмульсияның айналдыру өлшемі оңай анықталады:
=
с
(
э
м
)
э
(
с
м
)
× 100, % (3.10)
Эмульсияның
электрлік
қасиеті
су
фазасының
дисперстігі және құрамымен анықталады. Мұнай диэлектр. Су
таза күйде классикалық әдебиеттерде диэлектр деп саналады.
Алайда, су құрамында еріген тұз немесе қышқылдың кіші
құрамы болғанынан оның электрөткізгіштігі он есеге өседі.
А.Г. Стромберг мектебінің қызметшілері полярография әдісімен
тіпті, үш есе дистилденген суда иондар бар екенін анықтаған.
Мұнай өткізгіштігі 10
-10
10
-15
(Ом∙см)
-1
, су 10
-7
-10
-8
(Ом∙см)
-1
.
Тәжірибемен
электр
өрісіне
орнатылған
мұнай
эмульсиясында су дипольдары, оның күштік сызығы, бойына
орналасатыны анықталған. Бұл эмульсияның электрөткіз-
гіштігін күрт өсіреді. Эмульсиядағы су тамшыларының электр
өрісінің күштік сызық бойымен орналасып, қасиеті – мұнайды
дайындауда электр өрісін С/М эмульсия түрін бұзуда қолдануға
әсер етеді.
А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков, Г.Ж. Смаилова
108
Мұнай эмульсиялары үшін негізгі көрсеткіш олардың
тұрақтылығы, яғни белгілі бір уақыт бойы су және мұнайға
бөлінбеуі. Тұрақтылық мәселесі дисперсті жүйесінің «өмірі мен
өлімінің» күрделі мәселесі. Дисперсті жүйенің тұрақтылығы
оның негізгі параметрлері: дисперстілік және дисперсті ортада
дисперсті фазаның біркелкі таралуы уақытында өзгермей
қалуымен сипатталады. «Мұнай-су» жүйесіндегі диспергирлеу
сыртқы жұмыс есебінен орындалады.
Мұнай эмульсияларының тұрақтылығын екі түрлі
тұрақтылықпен қарастырады: кинетикалық (седиментационды)
және агрегатты.
Дисперсті фазаның седиментациялық тұрақтылығы – бұл
ауырлық
күш
әсерінен,
дисперсті
фаза
бөлшектерінің
(глобулалар) қалқып шығуы немесе шөгуіне жүйенің қарсы тұра
алу қасиеті. Жүйелерді араластыру үшін кинематикалық
тұрақтылықты шөгудің кері жылдамдығы немесе дисперсті
фазаның қалқып шығуымен бағалайды:
=
г
=
×
(
с
м
)
с
(3.11)
W
г
– дисперсті фаза бөлшегінің шөгу жылдамдығы, м/с;
r – бөлшек радиусы, м;
ρ
с
, ρ
м
– дисперсті фаза және дисперсті орта тығыздықтары-
ның айырмашылығы, кг/м
3
; υ – кинематикалық тұтқырлық, м
2
/с;
g – еркін құлау үдеуі, м/с
2
.
Эмульсияның кинетикалық тұтқырлығы дисперсті орта
тұтқырлығының өсуі және эмульсиялық фаза тұтқырлық
айырмашылығы, су глобулының радиусы азайған кезде артады.
Агрегатты тұрақтылық дисперсті фазаның жекешілікті-
лігін және дисперстілігін сақтай алатын жүйенің қасиеті.
Тұрақтылық дисперстілікпен байланысты:
d↓→D↑→S↑→K
y
↑
(3.12)
Ұсақ дисперсті жүйелер кинетикалық тұрақтырақ, олар
үшін седиментационды-диффузионды тұрақтылықтың орнауы
Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
109
тән. Дөрекі дисперсті жүйелер тез бұзылады, дисперсті фаза
бөлшектерінің шөгуінен (қалқып шығуы) мұнай және суға
бөлінеді.
Дисперсті фазаның бөлшектері (су глобулы) бір-бірімен
соқтығысуы немесе фаза бөліну шекарасында молекулалық
тартылу (Ван-дер-Ваальс күші) күші әсерінен бірігу процесі (ірі
агрегат құруы) коагуляция деп аталады.
Бөлшектер өздігінен фаза бөліну беті төмендегенде:
d↑→D↓→S↓. Агрегатты тұрақтылықтың кетуі седиментациялық,
кинетикалық тұрақтылықтың кетуі:
(d↑→D↓→S↓) → d↑→D↓→S↓→K
y
↓ (3.13)
Мұнай ұңғымаларының өнімін қабаттасуға дайындау
процесінде газ, су, мұнай эмульсияның агрегатты және
кинетикалық тұрақтылығы максималь төмендетілу керек.
Эмульсия түзу үшін екі араласпайтын сұйықтықтарды
диспегирлеу жеткіліксіз. Ұзақ уақыт эмульсияның болуы тек
фазааралық шекарада адсорбционды-сольватты қабат түзілу
есебінен оның тұрақтандыру жағдайында ғана қамтамасыз
етіледі. Эмульсияны тұрақтандыратын заттар – эмульгаторлар
деп аталады. Олар табиғаты бойынша беттік әрекетті заттар
(БӘЗ) болып табылады.
Мұнайдың
табиғи
эмульгаторына
жататындар:
асфальтен, шайыр, нафтенді қышқылдар, парафин кристалдары,
порфириндар, минералдардың қатты бөлшектері, әсіресе лай
және темір сульфиді. Қабат суларының еріген тұздары да
эмульгатор (БӘЗ) болады.
Барлық
мұнайлар
эмульсия
түзеді,
бірақ
олардың
эмульсиялану қасиеттері әртүрлі және араласатын фазалар
қасиетіне байланысты:
мұнай құрамында полярлы компоненттер көп болған
сайын, түзілетін эмульсия тұрақтылығы жоғары болады;
белгілі болғаны, парафин негізді мұнайлар нафтенді негізді
мұнайларға қарағанда тұрақтылығы төмен эмульсия түзеді.
Судың минералдығы жоғары болған сайын, эмульсия
тұрақтылығы да жоғары болады.
Достарыңызбен бөлісу: |
