Техн. ғылым. докторы, профессор Сулейменов О.А.,

оқытушы Молдакулова А.Д.

Тараз мемлекеттік университеті, Жамбыл политехникалық колледжі

Қазахстан

Мұнайды электр өрісінде тұзсыздандырудың

кейбір проблемалары

Күшті электр өрісін қолданумен мұнайды кәсіпшілік дайындау басқа баламалы әдістерге қарағанда маңызды ғылыми бағыт ретінде кешірек қалыптасты. Электр өрісінің мұнайға және мұнай өнімдеріне ықпалы әлі күнге дейін қосымша зерттеулерді қажет етеді .

Мұнайдың немесе мұнай өнімдерінің ішіндегі майда және өте майда тұзды су түйіршіктерінен (глобула) тазалау әдістері және сол түйіршіктердің сырт қабыршықтарын қиратып су тамшыларын өзара біріктіру (коалесценция) механизмдері толық анықталмаған. Өте майда су түйіршіктерінің диаметрі микрометрден едәуір кіші (нанометрлік диапазон) болғандықтан молекулааралық күштер гравитациялық күштерге теңдес. Мұндай жағдайда эмульсияны кәзіргі замандағы кең қолданылатын әдістермен қиратып су тамшыларын біріктіру өте қиындай береді.

Су тамшылары дисперсиялық ортаның молекулаларымен емес, беті белсенді заттардың (ПАВ) берік әрі жұқа адсорбциялық (сорып алынған) қабыршағымен қоршалған. Мұндай эмульсияның тұрақты қалпын өзгерту өте қиын. Осындай сауытпен қорғалған дисперсиялық фазаның су тамшылары бір бірімен біріге алмайды.

Тұрақты эмульсия құруға себепші болатын заттар эмульгаторлар екені белгілі. Мұнайдың құрамындағы полярлы заттар: шайырлар, асфальтендер, асфальттекті қышқылдар және олардың ангидридтері, нафтен қышқылдарының тұздары мен әртүрлі органикалық емес қоспалар - мұнайда кездесетін беті белсенді заттардың тобын құрайды және олардың әрқайсысы эмульгатор қызметін атқарады. Олар мұнай эмульсияларының тұрақтылығын нығайтады, су тамшыларының бірігуіне және кішкентай түйіршіктерінің іріленуіне кедергі бола алады.

Дымқыл мұнайда «мұнай ішіндегі су» тектес гидрофобты эмульсия шайырлы эмульгаторлар негізінде түзіледі. Шайыр мұнайда жақсы ериді, ал су ішінде тіптен ерімейді. Су түйіршіктерін қоршаған мұнайдың фазааралық беттерінде берік шайыр қабығы пайда болады. Мұнай ішінде кездесетін әртүрлі қатты көмірсутектердің микрокристаллдары эмульсияның сыртқы адсорбциялық қабығының беріктігін одан әрі күшейтеді.

Мұнай эмульсиясының тұрақтылығы су түйіршігі бетіндегі екі қатпарлы оң және теріс полярлы электр қабатын құрайтын зарядтарға байланысты. Электр қабаты эмульсия түйіршіктерінің өзара жақындап, бірігулеріне қарсы әсер етеді. Екі түрлі фазалардың (мұнай және судың) жанасу бетінде оң және теріс полярлы электр қабатының пайда болуын төмендегідей түсіндеруге болады. Гомогенді (біркелкі) фазада тепе-теңдік шарттары сақталған жағдайда,әр компоненттің электрлік потенциалы қарастырылып отырған көлемде тұрақты мәнге тең. Сонымен қатар әр фазаға өзіндік бір потенциал мәні тән. Екі түрлі фазаның жанасу бетінде, әсіресе олардың өзара қозғалыс сәтінде, потенциалы жоғары фазадан потенциалы төмен фазаға электр зарядтары өтіп кетеді. Электр зарядтарының алмасу нәтижесінде фазалардың жанасу бетінде өзара тең, бірақ біріне бірі қарама қарсы полярлы (он және теріс) зарядтар қабаты пайда болады. Бұл қарама қарсы зарядтардың өзара тартылыс күшімен, әрқайсысы өз фазасының жанасу бетінде шоғырланады және екі қатпарлы электр қабатын құрайды.

Қатты заттардан алынған ұнтактардың эмульсия құруға бейім болуы олардың суды немесе мұнайды тез сіңіруімен түсіндіруге болады. Сусіңіргіш (гидрофильді) эмульгаторлар (сазбалшық, бор, гипс) су ішіндегі мұнай түйіршіктерін, ал сусіңірмейтін (гидрофобты) эмульгаторлар мұнай ішіндегі су түйіршектерін тұрақтандырады. Сырт қабатында аттас зарядтар орналасқан түйіршіктер бір бірінен алшақтайды, сондықтан олар бірігіп ірілене алмайды.

Мұнай эмульсияларының тұрақтылығы температураға тәуелді : температура жоғарыласа, эмульсия тұрақтылығы төмендейді . Температураны жоғарлату шығыны мол әдіс болып есептелгенімен, эмульсия қабықтарының, әсіресе құрамында парафин немесе церезин бар эмульсиялардың механикалық беріктігін өте тез кемітеді. Осының нәтижесінде эмульсиялардың сырт қабаты бұзылып, су тамшылары бірігіп, іріленеді. Температура төмендеген кезде эмульсиялардың сорып алынған сырт қабықтарының механикалы беріктігі жоғарылайды, эмульсия бұзылуы қиын тұрақты күйге көшеді.

Пласт суларының РН мөлшері мұнай эмульсиясының беріктігіне маңызды ықпал жасайды. РН сутекті факторы эмульсияның сырт қабаттарының серпінділігін, мұнай-су шекарасындағы реологиялық қасиеттерін төмендетеді. Эмульсиядағы РН сутекті факторын сілті қосып көтереді. Нәтижесінде су түйіршіктерінің сырт қабықтары бұзылып, эмульсия ыдырап, ішіндегі мұнай мен су бір бірінен ажырап шығады.

Уақыт өтуіне байланысты сұйық ішінде таралған эмульгаторлар фазааралық қатты кабықта шоғырланады, оны қалыңдатады және қатайтады. Сондықтан мұнай ішіндегі су түйіршектері бұзылмайтын тұрақты эмульсия түріне көшуі мүмкін. Эмульсияның осылай «ескіруі» алғашқы сәтте өте қарқынды жүрсе, содан соң бірте-бірте бәсеңдейді және, көбінесе, бір тәулік ішінде шегіне жетіп тоқталады. Өндірістік жағдайда ескірмеген эмульсиялар тез өнделеді және шығын азаяды.

Электрлі техникалық материалдарды зерттеу саласында сұйық диэлектриктердің электрлік параметрлерін өлшеу техникасы, тәжірибе жүргізу әдістемелері және үрдістің ілімдік негізі едәуір дамытылған. Мұнайлардың, мұнай өнімдерінің және олардан алынатын майлардың электр өрісіндегі қасиеттері біршама зерттелген. Осы ғылыми деректер мұнайды кәсіпшілік дайындау саласын, электр өрісінде мұнай өнімдерін тұзсыздандыру және сусыздандыру үрдістерін жоғары деңгейде талдауға негіз бола алады.Электр өрісіндегі тұзсыздандыру және сусыздандыру үрдістері мұнайдың, мұнай өнімдерінің және олардың эмульсияның полярлану, электр өткізгіштік және диэлектрлік шығындар ілімдеріне негізделген.

Кәзіргі кездегі мұнайды, мұнай өнімдерін электр өрісінде тұзсыздандыру және сусыздандыру ілімі мен тәжірибесі саласындағы мағлұматтарды, электрлі дегидраторлар мен электрлі статикалық бөлгіштердің жұмыс істеу қабілетін талдап, жинақтап бір жүйеге келтіру, ғылыми зерттеулердің тиімді бағыттарын анықтау өзекті мәселелерге айналған. Осы тақырыпта шет елдерде көрнекті ғылыми жетістіктерге қол жеткізген ізденушілердің әр түрлі басылымдарда жарық көрген еңбектері Қазақстан мұнайының ерекшеліктерін ескере отырып толықтыруларлы талап етеді.