Dosier-Membranpumpenskids für die Demulgatoreinspritzung in der Öl- und Gas-Industrie
Rohöl enthält gewöhnlich Wasser in unterschiedlichen Anteilen in einer Emulsion. In den meisten Fällen ist das Wasser salzig. Es ist erforderlich das Rohöl am Produktionsort mit Chemikalien zu demulgieren und zu entsalzen, weil:
- Die Käufer eine Obergrenze für den Wasseranteil im Rohöl in ihrer Einkaufsspezifikation haben
- Ein höherer Wasseranteil im Rohöl immer einen niedrigeren Preis bedeutet
Die Chemikalie wird eingebracht:
- Einspritzung am Bohrloch bei hohem Druck
- Einspritzung an der Sammelstelle bei niedrigen bis mittleren Druck
- Einspritzung in den Lagertank, intermittierende Dosierung bei niedrigem Druck
Die verbreitetsten Methoden sind die Einspritzsysteme am Bohrloch und Sammelstellen, mit der Einspritzung in den Lagertank wird oft schlechte Voreinspritzung behoben. Die Bohrlocheinspritzung ist zu empfehlen, weil:
- Diese Pumpe normalerweise kleiner und günstiger ist
- Je früher das Wasser entfernt wird desto weniger Korrosion tritt auf, d.h. weniger Instandhaltung, niedrigere Kosten
Beträchtliche Kostenreduktion:
- Demulgierung von Rohöl hat den Nebeneffekt der Viskositätsreduzierung, dies bedeutet einfacheren Transport, niedrigeren Druckabfall (weniger kW oder hp) und es verringert den Querschnitt von Rohrleitungen und Armaturen.
- Die korrosiven Anteile im Rohöl werden verringert, dies bedeutet eine Verringerung der Korrosion in der Produktionsausrüstung, längere Betriebszeiten und einfachere Anforderungen an die Rohrleitungen und Armaturen, z.B. normaler Stahl statt Edelstahl oder sogar Duplex Edelstahl.
Demulgatoren sind Verbindungen, die bei der Einspritzung in sehr kleinen Mengen in der Emulsion verteilt werden und in der Wasser/Öl-Schicht diffundieren und als Stabilisatoren fungieren. Sie besitzen eine Vielzahl von Aktionsmechanismen:
- Reduzierung oder gar Vermeidung von elektrostatischen Ladungen, die für die Abstoßung zwischen den einzelnen Tröpfchen verantwortlich sind
- Änderung der Benetzbarkeit von in der Schicht absorbierten Feststoffen
- Änderung der Visko-Elastizität des Schichtfilms
Der Demulgierungsprozess läuft wie folgt ab:
Der Demulgator konzentriert sich auf der Oberfläche der kleinen Wassertropfen. Wie ein Flockungsmittel "sammelt" der Demulgator kleine Wassertropfen. Die Tröpfchen bilden eine ansteigende Wasserkonzentration. Der sichtbare Effekt ist die Aufhellung der Ölschicht, da die Wassertröpfchen - die das durchfließende Licht brechen - entfernt werden.
Die Wassertropfen verbinden sich schließlich und werden abgeschieden (Verschmelzung).
Warum ist der Demulgator eine Mischung?
Demulgatoren haben oft eine hydrophile Kohlenwasserstoffkette und eine hydrophile Gruppe, die ihnen Tensideigenschaften gibt. Sie sind basierend auf der Polarität ihrer hydrophilen Gruppen und in drei Kategorien klassifiziert:
- Amonisch (negativ geladen)
- Kationisch (positiv geladen)
- Nichtionisch (ungeladen)
Die letztgenannte ist die am meisten genutzte Verbindung. Demulgatoren müssen normalerweise eine Kombination von Wirkungen bieten und wirken namentlich als:
- Flockungsmittel
- Tropfenabscheider
- Benetzungsmittel
Diese kombinierten Eigenschaften kann eine einzelne Substanz nicht bieten, deshalb sind kommerzielle Demulgatoren Mischungen von zwei oder mehr Typen. Aufgrund der verschiedenen Vorbehandlungsstufen werden Einzelsubstanz-Demulgatoren bei der Entsalzung in Raffinerien eingesetzt (nicht während der Produktionsentsalzung).
LEWA Membranpumpen und Systeme für die Einspritzung von Demulgatoren
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Emulgatoren werden in verschiedenen Formation benutzt, oft mit niedrigen Fördermengen und mittleren bis hohen Drücken (70-300 bar), abhängig von der Einspritzstelle. Verschiedene Viskositäten von bis zu 500 cP sind möglich, besonders wenn die Einbringung bei niedrigen Umgebungstemperaturen stattfindet. Es werden häufig Feld- oder Laborversuche durchgeführt, da die Demulgator-Formel eine kundenspezifische Mischung für ein spezifisches Feld oder eine Mischung von Rohöl von mehreren Ölfeldern ist. Wenn die Rohölqualität sich ändert (älteres Feld = höherer Wasseranteil), wird sich auch die Demulgatorwirkung ändern und sich vielleicht abschwächen. Die Schuld dafür wird gewöhnlich auf die Pumpe geschoben (1. Wahl) oder den Demulgator (2. Wahl) niemals jedoch auf das Feld/Betreiber.
Sollten Probleme auftreten, müssen alle Details über das Rohöl und mögliche Veränderungen im Feld vorliegen.
Ist es wichtig eine genaue Hochleistungsdosierpumpe für die Einspritzung von Demulgatoren zu verwenden? Die Antwort ist definitiv Ja. Warum?
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Unterdosierung hat die folgende Auswirkung:
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Überdosierung hat die folgende Auswirkung:
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Der chemische Prozess - was passiert in der Emulsion? Aufgeteilt in Demulgatorfunktionen:
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Ausfäller
Behandlungsstoffe
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Hybride
Netzmittel
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Manchmal ist deren Entfernung ausreichend um die Emulsion aufzubrechen. Es gibt zwei Wege:
- Feststoffe werden im Öl gelöst und mit dem Öl entfernt
- Feststoffe werden im Wasser gelöst und mit dem Wasser entfernt
Das letztgenannte wird meistens bevorzugt. Es befreit das Öl von seinen Verunreinigungen. Ein Ende des Wirkstoffes wird vom Feststoff stark angezogen und bildet eine Hülle darum. Das andere Ende wird vom Wasser angezogen, das die Feststoffe in die Wasserphase transportiert.
