Магнитную обработку производили с помощью прибора ИМУ-1, при регулируемой частоте колебаний в диапазоне 5-50 Гц, с целью изучения возможности разрушения бронирующий оболочек нефти, а так же снижения солеотложения на поверхности оборудования. Установка представленная на рисунке 1 позволяет обрабатывать жидкости при различных значения характеристик магнитного поля.

Установка включает емкость для приготовления эмульсии 1, аппарат магнитной обработки (соленоид) 2, приемную емкость 3 и блок генерации импульсов, совмещенный с блоком управления 4.

Технические характеристики установки приведены в таблице 1.

Рисунок 1 - Установка магнитной обработки Иму-1

Таблица 1. Технические характеристики установки ИМУ-1

Характеристика Количество
1 Частота следования импульсов 0-50 Гц с шагом 5 Гц
2 Максимальное напряжение на разрядном конденсаторе 1000 В
3 Максимальная амплитуда тока реактора 50 А
4 Форма импульса тока затухающие колебания
5 Общая длительность 1-2 мс
6 Напряженность магнитного поля на оси соленоида 5-10 кЭ
7 Размер соленоида длина - 600 мм,
длина рабочей зоны - 500 мм,
диаметр проходного
отверстия - 15 мм.
8 Максимальная потребляемая мощность 0,2 кВт
9 Напряжение питания 220 В

Методика оценки эффективности работы импульсной магнитной установки

Разрушение водонефтяных эмульсий

Эксперименты проводились следующим образом: водонефтяная эмульсия заливалась в две колбы емкостью 1000 мл. Одну колбу ставили на отстаивание, снимали показатели выпавшей воды по времени, другую же подвергали магнитной обработке путем однократного пропускания жидкости через соленоид. Обработанная водонефтяная эмульсия сливалась в колбу и так же ставилась на отстой.

Оценка эффективности магнитной обработки заключалась в определении количества воды (в %), выделившейся из нефтяной эмульсии в градуированных колбах во времени ("метод бутылочной пробы"). Обработанная эмульсия сливалась в стеклянные флаконы объемом 1000 мл с нанесенной шкалой. Затем эмульсия ставилась на отстаивание при комнатной температуре со снятием показаний степени расслоения через равные промежутки времени.

Долю выпавшей воды в процентах вычисляли по формуле:

где V –объем выпавшей воды, мл;

V0 - объем воды в эмульсии, мл;

Эффективность магнитной обработки оценивали по кривым обезвоживания в координатах количество отстоявшейся воды (%), времени отстаивания (мин), а так- же по содержанию остаточной воды в нефти (%).

Снижение солеотложения

Оценка эффективности магнитной обработки по предотвращению отложения солей осуществлялась в ходе визуального наблюдения (с помощью оптического микроскопа) процесса кристаллизации солей жесткости, выпадавших из отфильтрованного раствора. Фильтрацию выполняли для удаления из раствора затравочных кристаллов солей жесткости. Кроме того, измеряли содержание ионов солей жесткости в пробе до и после магнитной обработки, используя метод титрования.

Ход работы:

  1. Мерную склянку ополоснуть несколько раз анализируемой водой. В склянку налить до метки анализируемую воду (5 мл).
  2. Добавить пипеткой-капельницей к пробе раствор титранта по каплям. Содержимое склянки перемешивать осторожными встряхиваниями.
  3. Добавить раствор титранта постепенно, непрерывно перемешивая содержимое пробирки встряхиванием, до изменения цвета раствора (от красного, через коричневый до зеленого). Вблизи точки эквивалентности после добавления очередной капли наблюдать за изменением окраски раствора не менее 10-20 с. Для уточнения количества капель титранта, израсходованных на титрование, анализ рекомендуется повторить.
  4. Определить величину общей жесткости воды в пробе в dGH в зависимости от объема пробы и количества капель раствора титранта. Одна капля раствора титранта соответствует 1 dGH (немецкая мера измерения жесткости равная 0,35 мг/л (колличество солей в объеме воды)).

Эксперименты по магнитной обработке водонефтяных сред.

Влияние магнитного воздействия на скорость расслоения водонефтяной эмульсии

В соответствии с методикой, изложенной в пункте 1.1, с помощью разработанной лабораторной установки проведена магнитная обработка модельной эмульсии при температуре 21° С, объемном расходе 90 л/час при изменяемых значениях величины магнитной индукции.

В ходе эксперимента обработке подвергалась эмульсия, представляющая собой смесь керосина с подземными грунтовыми водами, образовавшаяся в результате многолетнего загрязнения нефтепродуктами грунтов. Основным стабилизатором данной эмульсии является оксид железа (II), который при окислении кислородом переходит в 3-х валентную форму и выпадает в керосин в виде крупнодисперсных хлопьев.

Показано (рисунок 2), что импульсное магнитное поле низкой частоты существенно повышает скорость расслоения водонефтяной эмульсии в присутствии оксида железа (III).

Рисунок 2. Зависимость скорости расслоения эмульсии от времени баз магнитной обработки и с ней.

Рост динамики статического отстоя после магнитной обработки объясняется тем, что магнитное поле воздействует на бронирующие глобулы нефтепродукта (керосин) включающего ферромагнетики (оксиды железа). Молекулы этих веществ легко ориентируются в магнитном поле, происходит их коагуляция в результате магнитного взаимодействия. Наглядные результаты работы отражены на рисунках 2 и 3.

Через 1 минуту статического отстоя

Через 2 минуты статического отстоя

Рисунок 3. Сравнение объемов выделевшейся воды до (слева) и после магнитной обработки (справа)

Через 15 минут статического отстоя

Через 60 минут статического отстоя

Рисунок 4. Сравнение объемов выделевшейся воды до (слева) и после магнитной обработки (справа)

Влияние магнитного воздействия на солеотложение

В соответствии с методикой, изложенной в пункте 1.2, с помощью разработанной лабораторной установки проведена магнитная обработка водопроводной воды при температуре 21° С, объемном расходе 90 л/час при изменяемых значениях величины магнитной индукции.

Отбор пробы воды из центральной системы водоснабжения, с заведомо известным завышенным показателем общей жесткости, производился в соответствии с ГОСТ 31862-2012 "Вода питьевая. отбор проб".

Установлено, что магнитная обработка снижает значение концентрации солей Ca и Mg приблизительно на 26%, со значения 8,6 мг/л (исходная вода), до значения 6,3 мг/л (искомая вода).

Таким образом, использование магнитной обработки позволяет снижать количество отложений солей в трубопроводах за счет образования микровзвеси солей в объеме перекачиваемой жидкости и уменьшения вероятности адсорбции солей на стенке трубы. На рисунке 4 показано влияние магнитной обработки на кристаллообразование галита, видно, что в обработанной пробе одновременно выпало большое количество микрокристаллов.

Необработанная проба

После магнитной обработки

Рисунок 5. Влияние магнитной обработки на кристаллизацию галита.

Преобразование в устройстве магнитной обработки около 30 % солей жесткости в кристаллическую форму приводит к снижению отложений на поверхностях подверженных нагреву на 70-80% за счет укрупнения полученных кристаллов и выпадения солей жесткости не в виде крепко сцепленной с поверхностью солевой корки, а в виде тонкодисперсного шлама (песка), который легко удаляется в сепараторе или может быть предварительно отфильтрован на механическом фильтре.


На предыдущую страницу