Интенсификация процессов гидродинамической очистки нефтесодержащих сточных вод тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.04, доктор технических наук в форме науч. докл. Адельшин, Азат Билялович

• Адельшин, Азат Билялович
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук в форме науч. докл. Адельшин, Азат Билялович

1.1. Актуальность проблемы. Решение проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов связано с созданием и внедрением новых методов, сооружений, аппаратов очистки природных и сточных вод, интенсификацией и совершенствованием существующих технологических процессов очистки, методов расчета, конструирования, проектирования и эксплуатации, разработкой систем водоснабжения и канализации.

Разработка, совершенствование, интенсификация технологии очистки вод обусловлены качественными и количественными характеристиками последних и требованиями к качеству очищенной воды.

В основе, практически, всех методов и работы сооружений, аппаратов очистки вод важное место занимают гидродинамические процессы, происходящие как в самих сооружениях, аппаратах, так и в коммуникациях (трубопроводы, местные сопротивления и т.д.). При движении сточной воды в сооружениях, аппаратах, коммуникациях наблюдаются самого различного рода деформации поля скоростей и напряжений, образование зон завихрения и вторичных течений, диссипативные процессы. Все это определяет фазово-дисперсное состояние сточной воды.

В зависимости от условий образования нефтесодержащие сточные воды (НСВ) представляют собой полидисперсные системы от грубодисперсных до коллоидных с размерами частиц нефтепродуктов от 200 до 0,001 мкм и менее. Очистка НСВ от эмульгированных капель нефти представляет большие трудности, поскольку эти капли очень малы (порядка 10 мкм и менее). Размер части нефти имеет превалирующее значения в процессах очистки НСВ. Кроме того частицы нефти окружены прочной бронирующей оболочкой состоящей из веществ, содержащихся в исходной НСВ. Бронирующие оболочки препятствуют коалесценции частиц нефти. Плотность таких стабилизированных бронирующей оболочкой частиц нефти (нефтяных глобул) по величине приближается к плотности сточной воды. Разрушение бронирующих оболочек, снижение дисперсности нефтяных глобул в НСВ являются одним из наиболее действенных и реализуемых факторов интенсификации очистки НСВ.

В настоящее время широкое распространение получили химические и физические методы интенсификации процесса очистки НСВ отстаиванием, фильтрованием, флотацией и т.д.

Химические методы связаны с добавлением в НСВ химреагентов, вызывающих коагуляцию, флокуляцию и коалесценцию нефтяных частиц. Эти методы требуют относительно больших материальных и трудовых затрат.

Существует ряд принципиальных возможностей технологического, конструктивного совершенствования для интенсификации процесса очистки НСВ на базе физических методов. Так в практике очистки НСВ широкое применение нашли тонкослойные отстойники, нефтеловушки, маслоуловители и др. Однако полочные блоки значительно усложняют конструкцию и повышают трудоёмкость изготовления и эксплуатации сооружений очистки НСВ.

Эффективным, широко распространенным и перспективными для интенсификации процесса очистки НСВ является применения метода коалесценции.

Скорость и глубину процесса коалесценции можно увеличить применением электрических, магнитных, ультразвуковых полей, подвижных коалесцирующих элементов, коалесцирующих фильтров-насадок контактных и гидродинамических и различных гидродинамических каплеобразователей (центробежные, струйные, объемные, трубчатые линейные и секционные).

В установках очистки НСВ широко применяются контактные насадки, загруженные мелкозернистыми, плотными, пористыми и волокнистыми фильтрующими материалами, обладающими коалесцирующими свойствами. Такие насадки при работе заиливаются, снижается эффект коалесценции, требуется частая и дорогостоящая регенерация загрузки насадки.

Многочисленные авторы исследовали главным образом работу контактных насадок. Имеющиеся рекомендации по расчету и проектированию контактных насадок, определению параметров процесса коалесценции относятся к конкретным условиям постановки исследований при относительно мелкозернистых загрузках и небольших скоростях фильтрации НСВ. Эти рекомендации не могут быть перенесены на условия, связанные интенсификацией очистки НСВ с применением гидродинамических насадок из крупнозернистых коалесцирующих загрузок и высоких скоростей фильтрации НСВ.

Повышенная скорость фильтрации и крупнозернистая загрузка обеспечивают непрерывную саморегенерацию фильтра коалесцирующих насадок и высокий эффект межкапельной коалесценции нефтяных глобул.

Стремление заменить коалесцирующие насадки с мелкозернистой загрузкой, требующей регенерации и малой производительностью, насадками с повышенной производительностью определило задачи одного из направления данной работы.

Результаты исследований свойств коаесцирующих материалов, процесса гидродинамики и коалесценции в фильтрационном потоке, могут быть использованы при создании высокоэффективных установок очистки НСВ с применением гидродинамических насадок.

Известно, что турбулентные пульсации потока НСВ в трубопроводе способствуют протеканию в объеме потока следующих процессов: эффективное сближение, увеличение частот столкновений нефтяных глобул, ослабление и разрушение бронирующих оболочек и коалесценцию. Для осуществления указанных процессов с целью интенсификации очистки НСВ применяют трубчатые линейные и секционные гидродинамические каплеобразователи, имеющие весьма большую длину, металлоемкость и энергозатрат.

Для интенсификации очистки НСВ перспективны применения центробежных (гидроциклонов) и струйных каплеобразователей, технологически высокоэффективных, компактных,менее материалоемких и во многих случаях менее энергоемких.

Благоприятная с технологической точки зрения гидродинамическая обстановка ^ эффективность и последовательность действия в количественном и качественном отношении гидродинамичесикх сил на дисперсную фазу НСВ в центробежных и струйных каплеобразователях способствуют наиболее полной реализации механизма разрушения НСВ в объеме высокотурбулентного потока. При этом совершенно меняются традиционные представления о гидроциклонах только как об аппаратах разделения нефтяных эмульсий, т.е гидроциклон рассматривается как эффективный аппарат для разделения нефтяных эмульсий так и для коалесценции нефтяных частиц.

В целом в работе рассматривается технология очистки НСВ, основанная на использование гидродинамических эффектов (для интенсификации очистки НСВ), создаваемых коалесцирующими насадками гидродинамического типа, гидроциклонами и струйными каплеобразователями (коалесцентрами).

Разработке и внедрению гидродинамических коалесцирующих насадок, гидро-циклонов-каплеобразователей-разделителей, струйных каплеобразователей, а так же на основе их компактных высокопроизводительных и эффективных блочных (высокоиндустриального изготовления и монтажа) гидроциклонных, струйно-отстойных и коалесцирующими насадками аппаратов, установок очистки НСВ посвящена настоящая диссертационная работа.

Настоящая работа выполнена в соответствии с комплексной научно-технической программой Минвуза РСФСР "Человек и окружающая Среда. Проблемы охраны природы"; совместным приказом Миннефтерома, Минхиммаша, Минпри-бора №304/128/179 от 9.06.76 г «О координировании научных разработок по болч-ным установкам очистки и подготовки сточных вод и нефти» ; постановлением ГКНТ №318 от 31.07.81г по выполнению задания 05.17 целевой комплексной программы 0.Ц.007 (разработка блочной автоматизированной установки для утилизации пластовых вод), планами по разработке и внедрению новой техники и технологии Мин-нефтепрома и Минхиммаша СССР и по внедрению блочных гидроциклонных установок очистки НСВ на объектах производственного объединения (ПО) "Татнефть", а также планами по внедрению новой техники Донецкого эксковаторного завода (Ростовская обл.), Ворошиловградского тепловозостроительного завода (Украина), локомотивного депо станции Юдино (РТ), Альметьевского трубного завода (РТ), Петразоводского грузового порта Беломорского-Онежского пароходства (Республика Карелия) Казанского производственного объединения грузового автотранспорта а так же другими научными, проектными организациями и промышленными предприятиями.

Автор считает своим долгом выразить благодарность академику РАН С.В.Яковлеву, академику РААСН В.В.Найденко, академику ЖКА Р.И.Аюкаеву,многолетнее общение и работа с которыми определили направление научной деятельности диссертанта, а также д.т.н. профессору М.И.Алексееву за научные консультации и рекомендации по оформлению работы.

1.2. Цель работы. Заключается в научном обосновании, разработке, исследовании и внедрение новых гидродинамических коалесцентров-каплеобразователей для интенсификации очистки НСВ, а также создание и внедрение компактных, высокопроизводительных, высокоэффективных и индустриальных аппаратов, установок (станций), полноблочных технологических схем на основе применения новых гидродинамических коалесцентров-каплеобразователей для очистки и интенсификации очистки НСВ, новой технологии очистки НСВ, состоящей в использовании энергии потока исходной эмульсии для осуществления процесса коалесцен-ции капель нефти в НСВ с последующим их отстаиванием.

Разработка и исследовании проводились в следующих основных направлениях: интенсификация процессов очистки НСВ на основе применения гидродинамических коалесцирующих фильтров-насадок с крупнозернистой загрузкой, работающих с повышенными скоростями фильтрации и в режиме саморегенерации загрузки; очистка (разрушения, разделения) и интенсификации процессов очистки НСВ на основе применения напорных гидроциклонов-коалесцентров, гидроциклонных аппаратов; интенсификация процессов очистки НСВ на основе применения каплеобразователей, струйно-отстойных аппаратов;

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: выбор и обаснавание направлений интенсификации процессов очистки НСВ с применением гидродинамических коалесцирующих фильтров, гидроциклонов, струйных коалесцентров; установление и изучение факторов, обуславливающие технологию очистки и {/ интенсификации очистки НСВ; поиск, сбор, систематизация, анализ собранных данных по коалесцирующим материалам, применяемые и рекомендованные к применению; формулировка требований к коалесцирующим материалам; определение перспективных материалов для применения в качестве загрузок коалесцирующих насадок для интенсификации процессов очистки НСВ; поиск, сбор, систематизация, анализ и классификация существующих конструктивных решений коалесцирующих насадок и установок очистки НСВ с применением насадок; анализ существующих механизмов и особенностей разрушения нефтяных эмульсий в коалесцирующих насадках; разработка методики исследований и исследования структуры фильтрационного потока и механизма коалесценции нефтяных частиц в насадках с крупнозернистой загрузкой и повышенными скоростями фильтрации; разработка теоретических основ оптимального проектирования гидродинамических насадок с крупнозернистой загрузкой и повышенными скоростями фильтрации; исследования движения жидкости и моделирование процессов коалесценции в порах загрузки насадок; экспериментальное подтверждение теоретических положений; экспериментальные исследования процессов коалесценции частиц нефти в гидродинамических насадках, влияния обработки НСВ в гидродинамических насадках на процесс очистки НСВ последующим отстаиванием; разработка рекомендации по выбору технологических параметров крупнозернистых коалесцирующих загрузок для расчета и проектирования насадок; разработка новых конструкций коалесцирующих насадок, аппаратов, установок и технологии очистки НСВ с предварительной обработкой их в гидродинамических насадках; внедрение в производство и проверка результатов исследований в промышленных условиях; оценка экономической и технологической эффективности установок очистки НСВ с гидродинамическими коалесцирующими насадками. поиск, сбор, систематизация, анализ собранных данных применения гидроциклонов для очистки и интенсификации очистки НСВ (разрушения, разделения нефтяных эмульсий в т.ч. высококонцентрированных по нефти. исследование механизма и особенности процесса разрушения нефтяных эмульсий в гидроциклонах. определение конструктивных и технологических параметров гидроциклонов при работах их свободным сливом жидкости и с противодавлением на сливах. моделирование процессов коалесценции частиц нефти в турбулентном потоке гидроциклона, гидродинамики гидроциклонов и гидроциклонных установок, прогнозирование эффективности работы гидроциклонных установок; исследования процесса коалесценции частиц нефти при обработке НСВ в гидроциклонах работающих свободным сливом жидкости и противодавлением на сливах, а также влияния предварительной обработки НСВ в гидроциклонах на процесс последующей очистки ее по технологической схеме гидроциклон-отстойник; разработка и внедрение в производство технологии изготовления гидроциклонов; разработка и внедрение в производство установок, работающих по схеме гидроциклон-отстойник, для очистки НСВ, в т.ч. высококонцентрированных по нефти; оценка технологической и экономической эффективности гидроциклонных установок; разработка рекомендации для расчета конструирования, проектирования гидроциклонов и гидроциклонных установок для очистки НСВ; поиск, сбор, систематизация, анализ собранных данных применения струйных коалесцентров-каплеобразователей для интенсификации очистки НСВ; исследование механизма и особенности процесса разрушения нефтяных эмульсий в струйном каплеобразователе и струйно-отстойном аппарате; моделирование процесса коалесценции капель нефти в турбулентном потоке струйного каплеобразователя, оценка адекватности модели; моделирование процессов гидродинамики струйно-отстойного аппарата. Оценка адекватности модели; исследования распространения турбулентной струи жидкости в ограниченном пространстве с перфорированными стенками; исследование структуры потока в струйном каплеобразователе и струйно-отстойном аппарате; исследование влияния технологических и конструктивных параметров струйных каплеобразователей на эффективность процесса коалесценции капель нефти и очистки НСВ; разработка и внедрение новых струйных каплеобразователей и струйно-отстойных аппаратов (установок) для очистки НСВ, новой технологии очистки НСВ с использованием гидродинамических эффектов струйных каплеобразователей; разработка рекомендации для конструирования, проектирования и методики расчета струйных каплеобразователей и струйно-отстойных аппаратов для очистки НСВ; внедрение в производство новой технологии очистки НСВ с применением струйно-отстойных аппаратов с техно-экономической оценкой эффективности применения их; разработка теоретических основ анализа и оптимизации процессов и технологических схем очистки НСВ с применением гидродинамических коалесцирующих насадок, гидроциклонов, струйных каплеобразователей.

1.3. Научная новизна.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями определены гидравлические, гидродинамические характеристики и области действия линейного и нелинейного законов фильтрации для крупнозернистых загрузок коалесцирующих фильтров. разработаны модель крупнозернистой загрузки, оптическая модель коалесци-рующей насадки, экспериментальная установка и методика для визуального исследования процессов фильтрации и коалесценции в насадках с применением бесконтактного оптического шлирен-метода; впервые установлена возможность успешного применения бесконтактного оптического шлирен-метода для исследования процессов движения жидкости в порах гранулированной загрузки, а также процессов коалесценции при фильтрации нефтяных эмульсий типа "нефть в воде" через гранулированные коалесцирующие загруз— с применением оптической модели насадки и бесконтактного оптического шлирен-метода системы Теплера получены тенеграммы процессов фильтрации и коа-лесценции, установлены структура фильтрационного потока, механизм процесса коалесценции при различных режимах фильтрации; даны качественная и количественная характеристики гидродинамические и массообменного взаимодействия в различных зонах фильтрационного потока и вклада их гидродинамического составляющего в процессах коалесценции нефтяных частиц; математически поставлены и решены задачи по определению гидравлических и гидродинамических параметров крупнозернистых коалесцирующих загрузок насадок; математически поставлены и решены задачи по моделированию процесса коалесценции, а также процессов коалесценции и дробления капель нефти в фильтрационном потоке крупнозернистых коалесцирующих загрузок гидродинамических насадок; теоретические модели подтверждены экспериментами; установлена возможность применения гидродинамических насадок из крупнозернистых гидрофобных коалесцирующих загрузок, с повышенными скоростями фильтрации и работающих в режиме саморегенерации для интенсификации процесса очистки НСВ;

-— установлены и широко представлены оптимальные геометрические, гидродинамические и технологические параметры коалесцирующих крупнозернистых материалов, гидроциклонов-коалесцентров, струйных каплеобразователей, а также аппаратов и установок, разработанных на основе применения указанных гидродинамических коалесцентров для интенсификации очистки НСВ; разработана функционально зонная модель напорного гидроциклона, численным моделированием течения жидкости в гидроциклоне определены границы и размеры функциональных зон и исследованы процессы, происходящие в этих зонах; установлены обстоятельства, изменяющие традиционное представление о гидроциклоне как аппарате, в котором происходит только разделение нефтяных эмульсий, в связи с чем исследованы работа гидроциклона как аппарата и для разделения, и для коалесценции частиц нефти с целью интенсификации очистки НСВ; установлен механизм и особенности процесса очистки НСВ в гидроциклонах и по технологической схеме гидроциклон-отстойник; разработана и экспериментально опробирована математическая модель процесса коалесценции частиц нефти в турбулентном потоке гидроциклона; разработана и экспериментально опробирована математическая модель гидродинамики в гидроциклоне и гидроциклонных установок по схеме гидроциклон-отстойник, а также показана возможность применения математической модели для прогнозирования эффективности работы гидроциклонных установок; разработана методика расчета гидроциклонов,работающих со свободным сливом жидкости и с противодавлением на сливах для очистки НСВ (разделение эмульсий типа Н/В и В/Н);

-— установлена возможность и разработана методика применения бесконтактного оптического шлирен-метода для исследования процессов движения жидкости в отсойнике, работающего по схеме гидроциклон-отстойник. Получены тенеграммы процесса движения жидкости в отстойнике, структура потоков и выбран оптимальный гидродинамический режим в аппарате; установлен механизм и особенности разрушения нефтяных эмульсий в струйных каплеобразователях, струйно-отстойных аппаратах; разработана математическая модель процесса коалесценции капель нефти в турбулентном потоке струйного каплеобразователя и математическая модель процесса гидродинамики струйно-отстойного аппарата, и эти модели подтверждены экспериментами; установлены качественная картина и количественно оценены параметры течения жидкости в струйном капелобразователе и в струйно-отстойном аппарате; установлены параметры кинетики отстаивания обработанной исходной НСВ в коалессЦирующих фильтрах, гидроциклонах и струйных каплеобразователях; создана новая технология очистки НСВ с использованием гидродинамических эффектов; разработаны теоретические положения к оптимальному проектированию трубопроводов, подающие НСВ в коалесцирующие насадки, гидроциклоны и струйные каплеобразователи; разработаны теоретические положения оптимизации процессов, аппаратов и установок очистки НСВ с использованием гидродинамических эффектов на основе применения коалесцирующих насадок, гидроциклонов и струйных каплеобразовате-лей; разработаны методики определения дисперсного состава внутренней фазы нефтяных эмульсий типа Н/В и В/Н,и определения устойчивости эмульсии Н/В.

1.4. Практическая значимость работы.

Разработаны новые коалесцирующие материалы на основе вторичного полиэтиленового сырья, отходов производства, керамзита и керамических заполнителей.

Широко представлены параметры коалесцирующих материалов и загрузок. Полученные данные исследований позволяют выбрать материал с наилучшими свойствами для применения в качестве коалесцирующих загрузок с целью интенсификации очистки НСВ.

Разработана технология для промышленного получения коалесцирующих материалов.

Разработаны пресс-формы для промышленного изготовления крупнозернистых гранулированных коалесцирующих материалов в условиях действующей технологии Казанского завода "Полимиз". С применением существующей технологии этого же завода, получены крупнозернистые коалесцирующие материалы на основе вторичного полиэтиленового сырья.

Для работы и проектирования коалесцирующих насадок разработаны рекомендации. Полученные формулы для определения гидравлического уклона и скорости фильтрации могут быть использованы с достаточной точностью при расчете^проекти-рования коалесцирующих насадок.

Предварительная обработка исходной НСВ в гидродинамических коалесцирующих насадках позволяет уменьшить продолжительность последующей очистки отстаиванием в 2 и более раза, что способствует созданию высокопроизводительных компактных аппаратов и установок очистки НСВ.

Разработаны новые коалесцирующие насадки, аппараты, защищенные авторскими свидетельствами (а.с №1228913, №1699941); получены большой технологический и экономический эффекты.

Применение гидроциклонов для очистки НСВ позволяет реализовать все стадии процесса разрушения эмульсии одновременно, быстро, в четкой, необходимой для этого процесса, технологической последовательности: деформация и разрушение стабилизированных частиц примеси, бронирующих оболочек на глобулах нефти, столкновение и слияние их, осаждение капель, расслоение, а также сглаживание полидисперсности внутренней фазы эмульсии. Происходит укрупнение частиц нефти 2-3 раза. В результате ускоряется процесс и увеличивается глубина очистки последующим отстаиванием, появляются условия и возможности для создания высокопроизводительных и эффективных компактных аппаратов, блочных установок очистки НСВ; разработаны и реализованы новые технологии изготовления стальных и пластмассовых гидроциклонов; разработаны новые гидроциклонные аппараты для очки НСВ, защищенные автоимиидетелвами (а№№ 1082769, 1228913, 1699935, 1699941, 835964, 874094, 854884, 956438, 1204574, 1063784, 1024420),а также для разделения вкоконцентрированных эмулй (обезвоживания вкообводненных нефтейочкой пловой воды а№№1456178, 1636006); разработаны методика расчета гидроциклонов, рекомендации для проектирования гидроциклонных установок. Математические модели процесса очистки, коалесценции частиц нефти могут быть применены для инженерных расчетов и прогнозирования эффективности работы гидроциклонных установок при проектировании новой техники очистки НСВ,

Разработаны:руйные каплеобразователи ируйно-оойные аппараты, ановки дйя интефикации очки и очки НСВ; методика рета, рекомендации и овные положения проектированияруйных элементов. ируйно-оойных аппаратов, защищенных автоимиидетелвами (а №№ 1313383, 1423501, 1500339, 1504224, 1503843, 1590439, 1579521, 1590440, 1623969, 1606459, 1632454, 1648529, 1643804, 1664357, 1680252, 1.685875, 1692609, 1712315, 1699940, 1725951); математические модели процессов укрупнения капель нефти и гидродинамики струйно-отстойного аппарата могут быть использованы для инженерных расчетов при проектировании установок для очистки НСВ с применением этих аппаратов; разработана методика и установка для исследования процессов движения жидкости, структуры потоков в парах гранулированной загрузки и напорном отстойнике, а также процессов коалесценции частиц нефти в фильтрационном потоке коалесцирующих загрузок с применением, бесконтактного оптического шлирен-метода; разработаны методики для ледования деогостава внутренней фазы нефтяных эмулй типа Н/В (а№1133504) и типа В/Н; ойчиви эмули Н/В; математические модели оптимизации могут быть применены для инженерных расчетов при проектировании оборудования для интенсификации очистки и очистки НСВ;

1.5. Реализация результатов работы.

Разработанные технологии получения и пресс-форма для изготовления гранулированных крупнозернистых коалесцирующих материалов реализованы в Казанском заводе "Полимиз" (РТ) на действующих установках. Пресс-форма приспособлена для работы на отечественных промышленных термопластавтоматах типа ФЗ126-1000 и немецких типа КИАБУ 800.250; результаты ледований, рекомендации по коалирующим фильтрам ндки по а №№1228913, 1699941 реализованы при разработке ановок очки НСВ производительностью 1500 и 3000 м /сутки типа (ТатНИИнефтемаш, г.Казань). разработанная технология изготовления стальных гидроциклонов реализована на предприятиях ПО "Завод им.Серго" (РТ): выпущена опытно-серийная партия гидроциклонов и батарей гидроциклонов; разработана технология изготовления пластмассовых гидроциклонов для условий Казанского завода "Полимиз", приспособленная к работе с отечественными термопласавтоматами типа ДЗ136-100 и немецкими типа KUASY 800/250; разработаны, реализованы блочные гидроциклонные ановки анции)^ т.ч.коалирующими фильтрами (ндками) ируйными коалентрами для очки НСВользованием a.b. №№1082769, 1228913, 1699935, 1699941, 956438, 835964, 1423501, 1313483, а также для разделения вкоконцентрированных по нефти эмулиочкой пловой водыользованием а №№1456178 и 1636006: блок гидроциклон-оойник БГО-5000 производительнью 5000 м3т. (нефтегазодобывающее управление — НГДУ "Сулеевнефть" ПО "Татнефть" 1982 г.), блочная гидроциклоннаяанция БГС-3000 (НГДУ "Елховнефть" ПО "Татнефть", 1982 г.), блочная гидроциклонная ановка типа БГОЖФкоалирующей ндкой (ТатНИИнефтемаш, Казань 1983 г.), опытно-промышленная гидроциклонная ановка (НГДУ "Альметьевнефть" ПО "Татнефть", 1976 г.), ановки гидроциклонные типа УГО-150 И УГО-5000 для очки произвовенныхочных вод от нефтепродуктов (Ворошиловграий тепловозроительный завод, Украина, 1988 г.) гидроциклонная ановка ГУ-150коалирующей ндкой ируйными кап-леобразователями для очки поаневых воддов (Петразовоий грузовой порт Беломоо-Онеого парохова. Рублика Карелия, 1987 г.), ановка УПВ-10-0М1 для очки пловых вод при опробирования и оения моих нефтяных и газовыхважин (ТатНИИнефтемаш, г.Казань, 1992г.), ановка гидроциклонная икоалирующей ндкой БГОФ-ЮО для очкиочных вод авто-предпредприятии (Бугульмиий механичий завод ПО Бугульманефтемаш, РТ, 1988 г.), блочная ановка гидроциклоннаякоалирующим фильтром БГУ-6 для очки мазутдержащих вод (Казаий завод медаппаратуры, 1988 г.) и БГО - 300 (Донецкий эаваторный завод Роая обл., 1984 г) блочная гидроциклонная ановка БГУПС-5000 для предварительногорочкой отделяемой пловой воды (НГДУ "Бавлынефть" ПО "Татнефть", 1989г.), блочная гидроциклоннаякоалирующей ндкойанция БГС-10000 для очки НСВ (НГДУ "Бавлынефть" ПО "Татнефть", 1990г.), блок гидроциклон-оойник БГО-1,7 (локомотивное депо (ЛД) Юдино, РТ, 1991 г.), гидроциклонная ановка ГУ-20 (ЛД Юдино, РТ, 1992г.), гидроциклонно-оойная ановка ГОУ-1,5 (ЛД Юдино, РТ, 1992г.), гидроциклонно-оойная ановка ГОУ-5 (Альметьеий трубный завод, РТ, 1991г.), блок гидроциклон-оойник БГО-24 (Казаое произвовенное объединение грузового автотраорта №6, РТ, 1993г.); блочнаяанция типа БСО-1-1500, БСО-2-ЗООО (ТатНИИнефтемаш, г.Казань, 1988г.); разработанные методики определения деогостава внутренней (нефтяной) фазы эмули Н/В (по а №1133504) и В/Н, а также ойчиви нефтяных эмулй типа Н/В ользованы в ТатНИИнефтемаше, Казаой гдавенной архитектурнороительной академии, Нижегороой гдавенной архитектурнороительной академии при проведении ледователих работ и в учебном проце.

Экономический эффект от внедрения аппаратов, установок (станции) гидроциклонных, струйно-отстойных и коалесцирующими фильтрами, а также авторских изобретений составляет около 2,5 млн. рублей в ценах 1984г.

1.6. Личный вклад соискателя.

Соискатель является научным руководителем, организатором и непосредственным исполнителем во всем комплексе исследований и работ от идей до внедрения, представленных в настоящем научном докладе; автором собран, систематизирован и проанализирован большой фактический материал по состоянию проблемы, и теоретически обоснованы направления исследований, определены задачи исследований их решения; автором разработаны методики и методологии в целом технологических и гидравлических исследований гидродинамических коалесцентров и аппаратов на их основе; автором разработаны и созданы экспериментальные базы по всем направлениям исследований работы; автор осуществил руководство, принимал непосредственное участие в проведении теоретических и экспериментальных исследований и обработке полученных результатов, а так же апробации этих результатов; под непосредственным научным и практическим руководством, и непосредственным участием автора разработаны методики расчета и конструкции гидродинамических коалесцентров, аппаратов и проекты установок (станции) очистки НСВ; автором разработаны механизмы разрушения нефтяных эмульсий в гидродинамических коалесцентрах, разработанных и исследованных в работе; непосредственным участием автора математически поставлены и решены задачи по моделированию процессов коалесценции капель нефти в турбулентном потоке гидродинамических коалесцентров, рассмотренных в работе, а так же процессов гидродинамики в этих аппаратах; непосредственным участием автора разработаны методики; определения дисперсного состава внутренней фазы нефтяных эмульсий; определения устойчивости эмульсии Н/В£ автором разработана методика исследований процессов гидродинамических и коалесценции частиц нефти в турбулентном потоке жидкости с применением бесконтактного оптического шлирен-метода; непосредственным участием автора разработаны теоретические основы оптимизации гидродинамических коалесцентров, аппаратов и процессов очистки НСВ; под руководством и непосредственным участием автора осуществлены все работы по внедрению результатов исследований в производство, в т.ч. пуско-наладочные работы и промышленные испытания.

1.7. Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение: ежегодно на научно-технических конференциях Казанской ГАСА (КИСИ) 1970-1998 гг; СПбГАСУ (ЛИСИ) 1970, 1975, 1991, 1993, 1997 гг; Нижегородской ГАСА (ГИСИ) 1975; на Всесоюзной научной конференции "Проблемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна Волги", г.Пермь, 1975 г; на республиканской научно-технической конференции "Человек и окружающая Среда". Проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов. г.Ленинград, Политехнический институт, 1975 г; на Всесоюзном научно-техническом совещании "Дальнейшее совершенствование и опыт эксплуатации блочного автоматизированного оборудования для сбора и промысловой подготовки нефти, газа и воды", г.Казань, 1978 г; на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы разработки автоматизированных систем наблюдения, контроля и оценки состояния окружающей среды", г.Казань, 1978 г; на научных конференциях Казанского технологического университета (КХТИ) 1978-89 гг; на научно технической конференции "Охрана природы в нефтяной промышленности Татарии", г.Альметьевск, РТ, 1979 г; на первой республиканской конференции "Проблемы охраны окружающей Среды в районах с интенсивно развивающейся промышленностью", г.Кемерово, 1979 г; на Всесоюзной конференции "Проблема охраны окружающей Среды и рационального использования природных ресурсов", г.Баку, 1980 г; на Первом Всесоюзном симпозиуме "Исследование и промышленное применение гидроциклонов", г.Горький, 1981 г; на республиканской научно-практической конференции "Проблемы охраны окружающей среды и подготовка специалистов в высших учебных заведениях", г.Казань, 1982 г; на семинаре "Современные методы очистки сточных вод от органических примесей", г.Челябинск, 1986 г; на научно-технической конференции ПО Татнефть и Татарского республиканского совета ВООП "Проблемы эффективности охраны окружающей Среды на нефтепромыслах Татарии", г.Альметьевск, РТ, 1988 г; на научном семинаре по обмену опытом в Белостокском политехническом институте, Польша, 1990 г; Международный конгресс "Развитие мониторинга и оздоровление окружающей Среды", г.Казань, 1994 г; научная конференция студентов вузов Республики Татарстан, г.Казань, 1995 г; Международный семинар "Экология строительства и эксплуатации зданий и сооружений", г.Лимерик, Ирландия, 1997 г; на научной конференции Московского энергетического университета, Проблемы энергетики, Казань, 1998; на выездном заседании научно-технического совета Министерства химического и нефтяного машиностроения, г.Казань, 1981 г; на технических советах в ПО Татнефть и в подразделениях его, а также Донецкого экскаваторного завода, Воро-шиловградского тепловозостроительного завода;

В 1981-90 гг. результаты исследования и инженерные разработки по теме диссертации, выполненные под руководством и непосредственным участием автора экспонировались более 19 раз на различных выставках, смотрах, конкурсах (гг. Москва, Казань, Петрозаводск, Ульяновск, Горький, Ижевск) и удостоены пятью серебряными и двумя бронзовыми медалями ВДНХ СССР (1984-90 гг.), медаль лауреата (1985, Ижевск), дипломом лауреата (1984, г.Казань), пятью дипломами всесоюзных и всероссийских выставок, медалью АН СССР (1984), дипломом ЦК союза Молодежи Словакии международной конференции, Прага, 1982.

По теме настоящей диссертационной работы под научным руководством автора защищены шесть кандидатских диссертаций.

1.8. Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 232 печатных работах, в том числе монографии - 3, брошюры - 3, учебные пособия - 4, методические указания и рекомендации - 8, авторские свидетельства - 41.

1.9. Предмет защиты. На защиту выносятся: выбор и обоснование направления интенсификации процесса очистки НСВ с применением гидродинамических эффектов на основе использования: фильтров (насадок) с загрузкой из крупнозернистых коалесцирующих материалов и повышенными скоростями фильтрации НСВ, а также центробежных аппаратов-гидроциклонов и струйных коалесцентров; результаты разработок исследования свойств новых коалесцирующих материалов и технологии получения их; результаты исследований структуры потоков и механизма коалесценции в гидродинамических насадках с крупнозернистой загрузкой, в т.ч. методология исследований с применением шлирен-систем; результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов движения жидкости и коалесценции капель нефти в фильтрационном потоке, в порах крупнозернистой загрузки при различных режимах фильтрации (при линейном и нелинейном законах сопротивления); оптимальные конструктивные и технологические параметры гидроциклонов без противодавления и с противодавлением на сливах для очистки НСВ, в т.ч. высококонцентрированных ; функционально-зонная модель напорного гидроциклона и результаты исследований процессов, происходящие в этих зонах; новый подход представления о гидроциклоне как об аппарате-коалесцентре и результаты исследования гидроциклона как аппарата и для разделения, и для коа-лесценции частиц внутренней фазы нефтяных эмульсий различных типов, а также в целом для разрушения нефтяных эмульсий и интенсификации процессов последующего отстаивания их; математические модели процесса коалесценции частиц нефти и структуры потоков в напорном гидроциклоне с экспериментальным подтверждением адекватности модели; математические модели гидродинамики гидроциклонных установок для очистки НСВ и прогнозирования эффективности работы на основе модели с экспериментальными подтверждением; рекомендации и основные положения методики расчета и проектирования гидроциклонов, гидроциклонных установок для очистки НСВ в т.ч. высококонцентрированных; новые конструкции и технологические схемы гидроциклонных установок для очистки НСВ и разделения высокообводненных нефтей с очисткой отделяемых НСВ; результаты промышленных испытаний гидроциклонных установок и техноэко-номическое обоснование создания и внедрения гидроциклонных установок; оптимальные конструктивные и технологические параметры струйных коалесцентров; математические модели процесса коалесценции капель нефти в турбулентном потоке струйного каплеобразователя и модели гидродинамики в струйно-отстойном аппарате с экспериментальном подтверждением моделей. новые конструкции струйного коалесцентра и струйно-отстойных аппаратов и установок для очистки НСВ; рекомендации и основные положения конструирования, проектирования и методика расчета струйных каплеобразователей и струйно-отстойных аппаратов, а также техника-экономическая эффективность применения их; результаты экспериментальных исследований процессов коалесценции капель нефти и интенсификации очистки НСВ с применением гидродинамических коалес-цирующих фильтров, гидроциклонов, струйных каплеобразователей; теоретические основы анализа и оптимизации установок очистки НСВ с применением гидродинамических коалесцирующих фильтров, гидроциклонов, струйных коалесцентров; методика применения бесконтактного оптического шлирен-метода для исследования процессов разрушения (очистки ) НСВ; методики определения дисперсного состава внутренней фазы нефтяных эмульсий типа н/в и в/н; устойчивости эмульсии типа Н/В;

2. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Основным показателем для нефтяных эмульсий (НСВ) является их устойчивость, которая обусловлена следующими основными факторами: дисперсность системы; физико-химические свойства адсорбационных оболочек на каплях дисперсной фазы; наличие на глобулах дисперсной фазы двойного электрического слоя; температура и рН среды. Исследователи едины в том, что процесс предварительной обработки НСВ с целью достаточно полного и интенсивного разрушения (расслоения, очистки) ее должен быть направлен к достаточно полному уменьшению агрегативной и кинетической устойчивости НСВ (нефтяных эмульсий).

Анализ наиболее признанных теорий стабилизации дисперсных систем показывает на весьма важные обстоятельства.

Теория двойного электрического слоя связывает агрегативную устойчивость эмульсионных систем с образованием двойного электрического слоя (акад. П.А.Ребиндер), который препятствует сближению глобул на расстояние, где действуют молекулярные силы притяжения. Двойной электрический слой может быть образован либо в результате адсорбации ионов электролита, либо в результате взаимодействия веществ дисперсной фазы со средой и ионизацией молекул. При этом дебаевская толщина двойного электрического слоя в эмульсиях типа М/В составляет 10"3 - 10"2 мкм намного меньше, чем в эмульсиях 5Ш, где дебаевская толщина достигает 10-20 мкм (Бхатнагара). В эмульсиях (НСВ) нефтяные частицы имеют отрицательный заряд. Вокруг частиц образуется диффузный слой из ионов противоположного знака. При движении частиц нефти ионы отстают от них и слой разрушается, нарушается электронейтральность системы^ между частицей и жидкостью на границе адсорбационного слоя возникает разность потенциалов.

Анализ формул для численной оценки энергии отталкивания капель дисперсной фазы при сближении их в дисперсионной среде показывает, что энергия отталкивания двух капель воды в масле намного меньше, чем энергия отталкивания двух капель масла в воде, и чем меньше капли, тем энергия отталкивания меньше. Следовательно, высокую агрегативную устойчивость НСВ, особенно концентрированных и высококонцентрированных с внешней водной фазой, на основании только теории двойного электрического слоя объяснить достаточно полно невозможно.

Сольватная теория высокую агрегативную устойчивость эмульсии объясняет образованием на поверхности глобул сольватного слоя из молекул дисперсной среды (акад. П.А.Ребиндер). Согласно этой теории в НСВ вокруг глобул нефти образуется гидратная оболочка, представляющая уплотненную атмосферу диполей воды. В результате упругих свойств слоя и отсутствия поверхностного натяжения на границе этого слоя и среды при столкновении глобул нефти они не коалесцируют. Однако имеются сведения, что даже сильнополярные группы взаимодействуют только с небольшим количеством полярных молекул, что сольватные оболочки могут образоваться только в результате сильного энергетического взаимодействия дисперсной среды с дисперсной фазой, что объяснить устойчивость эмульсионных систем с незначительным молекулярным сродством фаз за счет образования сольватных оболочек невозможно.

На основе так называемого эффекта Гиббаса-Марангони > стабилизация эмульсии объясняется появлением в пленках дисперсионной среды на глобулах дисперсной фазы двухмерных давлений при утоныпении пленок, что препятствует их утонынению. При этом происходит локальное понижение величины адсорбации ПАВ и, как следствие^ местное повышение межфазного натяжения. Исследователи отмечают, что рассмотренный фактор стабилизации является кинетическим, т. к. с достижением адсорбационного равновесия ПАВ в системе его влияния на стабилизацию эмульсии уменьшается.

Стабилизацию эмульсии исследователи объясняют также на основе теории "расклинивающего давления" (Б.В.Дерягин), которая появляется между сближающимися каплями с утоныпением пленки дисперсионной среды и является результатом образования адсорбационных слоев и сольватной оболочки. Эта теория объединяет общие представления теории стабилизации дисперсных систем двойными электрическими слоями и сольватной теории.

Теория структурно-механического барьера устойчивость эмульсионных систем объясняет образованием на поверхности капель дисперсной фазы адсорбационных (бронирующих) оболочек с высокой структурной вязкостью. Оболочки близки к насыщению слоя ориентированных высокомолекулярных ПАВ. Сильным стабилизирующим действием обладают коллоидные оболочки, являющиеся пленочными студ-нями-логелями, сильно сольватированными дисперсионной средой и диффузно в неё переходящими (П.А.Ребиндер).

Исследованиями (В.П.Тронов, Г.Н.Позднышев, А.М.Смирнова,

В.Г.Беньковскина, М.З.Мавлютова, Н.Н.Серб-Сербина и др. ) установлено, что состав оболочек нефтяных эмульсий отличается разнообразием и в них входят: ас-фальтены, смолы, парафины, соли нафтеновых кислот и тяжелых металлов, твердые частицы минеральных и угленосных суспензий с поверхностью, модифицированной полярными компонентами нефти; порфирины и их окислы, содержащие тяжелые металлы и т.д.

Установлено, что металлопорофиновые комплексы приводят к образованию прочной "бронирующей" оболочки; твердые частицы (песок, известняк, глина, гипс, гидрат окиси железа, кварц и др.) способствуют повышению прочности оболочек (А.М.Лобков, Г.Н.Позднышев). Анализ состава бронирующих оболочек нефтяных эмульсий различных месторождений нефти показывает, что основными стабилизаторами являются асфальтены, смолы, в состав которых могут входить высокоплавкие парафины (до 70%) и неорганические механические примеси (до 40%), все компоненты могут быть представлены в разных сочетаниях. Органическая часть стабилизаторов представляется из фракции: парафинов (П), смол гексановых (С) и бензольных асфальтенов (А) (Г.Н.Позднышев) и в зависимости от соотношения фракции различают нефтяные эмульсии: асфальтеновой при (С + А) / П>1,0; парафиновой при (С + А) / П<1,0; смешенный (С + А) / П«1,0 (0,8 - 1,2). Асфальтено

Таблица1.

Элементы Предел измене- Среднее Элемент Предел изме- Среднее ния, масс. % значение нения, масс. % значение, масс. %

Кремний 2-4,5 3,3 Ванадий 0,003-0,008 0,

Алюминий 2-3,8 3,0 Молибден 0,0001-0,004 0,

Железо 1,0-4,2 2,6 Свинец 0,002-0,03 0,

Кальций 1,0-8,0 3,8 Цинк 0,005-0,01 0,

Магний 1,0-2,0 1,4 Галий Следы-0,03 0,

Натрий 0,8 - 8,0 2,3 Цирконий 0,002-0,04 0,

Барий 0,05 - 4,0 2,5 Иттрий 0,001-0,004 0,

Стронций 0,05 - 4,0 1,2 Иттербий 0,0001-0,0005 0,

Медь 0,001 - 0,9 0,26 Лантан 0,001-0,005 0,

Марганец 0,03 - 0,3 0,1 Скандий 0,001-0,002 0,

Хром 0,001 - 0,01 0,006 Титан Следы-0,15 0,

Никель 0,001 - 0,005 0,003 Бериллий Следы Следы

Кобальт 0,001 0, вые эффективно разрушаются при температурах от 5° до 70° С в присутствии деэмульгатуров типа дисольвана 4411; парафиновые при температуре ниже 20° С и резком повышении дозы того же деэмульгатора; повышенное содержание мехпримесей в составе оболочек требуют большие удельные расходы деэмульгатора для разрушения их (Г.Н.Позднышев).

Исследованы составы и физико-химические свойства механических примесей и золы нефтешламов из различных аппаратов и сооружений установок подготовки нефти и очистки НСВ различных нефтепромыслов АО "Татнефть". Анализ результатов спектрального анализа 37 проб механических примесей и золы нефтешламов (таблица 1) показал, что основными элементами состава механических примесей и золы нефтешлама являются кремний, алюминий железо, кальций, магний, натрий, барий и стронций. Диапазон изменения содержания отдельных элементов колеблется в широких пределах от 1 (кобальт) до 900 (медь), у основных элементов, кроме бария и стронция, диапазон изменяется от 1,9 (алюминий) до 10 (натрий).

Средние значения содержания элементов близки к их максимальным значениям. Соотношение указанных величин не превышает 3, 75 (свинец). Элементарный состав механических примесей и золы может быть охарактеризован как однородный.

Минеральная часть механических примесей состоит в основном из глины (оргелиты) олевролитовых, мергелевых и кварцевых песчинок размером не более 1015 мкм. В НСВ в основном содержаться частицы взвешенных веществ (90,999,9%) и нефти (84-97,5%) размером не более 10 мкм встречаются частицы взвеси размером 95-195 мкм (0,31%), нефтяные - 70-75 мкм (0,38%). Совместное присутствие в НСВ (нефтяных эмульсиях) различных металлов, асфальтенов, смол, парафинов и взвеси обуславливают высокую прочность "бронирующих" оболочек вокруг капель и нефти и воды, следовательно, высокую стойкость эмульсии даже при каплях размером 20-30 и более мкм. Адсорбационный слой образуемый нафтеновыми кислотами непрочны, поэтому эмульсии при этом агрегативно неустойчивы.

В процессе формирования защитной оболочки происходит увеличение механической прочности её; эмульсия становится более устойчивой, т.е. происходит её "старение" в начальный период интенсивно, постепенно замедляется и часто через сутки прекращается.

Расчеты показали, что прочность межфазных адсорбационных пленок на границе "нефть-вода" по удельному давлению Ркр для девонских нефтей достигает 500-700 дин/см2 (0,5-0,7 Н/м2) а для угленосных нефтей 800 дин/см2 (0,8 Н/м2). Для девонских нефтей при температуре 20° С и времени старения 1 н- 24 ч. Ркр находится в пределах 600-1100 дин/см (0,6-1.1 Н/м ). Устойчивость нефтяных эмульсий понижается с повышением температуры. Температура нефтяных эмульсий составляет 10-70° С, а в отдельных случаях достигает до 80° С.

Для нефтяных эмульсий характерны гетерогенность и раздробленность. Нефтяные эмульсии полидисперсны и относятся к тонкодисперсным системам с размером капель 1-100 мкм, но в них встречаются капли грубо дисперсные (100-10000 мкм) и коллоидные (1-0,001 мкм) (А.М.Лобков, Д.М.Левченко).

Стойкость нефтяных эмульсий существенно зависит от pH. Увеличение pH приводит к снижению прочности "бронирующих" оболочек.

Нефтяные эмульсии термодинамически неустойчивы, то есть неравновесны. Состояние равновесия нефтяных эмульсий характеризуется полным расслоением её на нефть и воду.

К изучению механизма образования, процессов стабилизации и разрушения нефтяных эмульсий посвящено большое количество трудов. Однако эти вопросы достаточно полно до сих пор не раскрыты. Сущность и успешность процесса предварительной подготовки нефтяных эмульсий (НСВ) к разрушению (очистке) заключается в достаточно полном и быстром снижении агрегативной и кинетической устойчивости эмульсии путем, главным образом, разрушения бронирующих оболочек на каплях дисперсной фазы, препятствующие слиянию, укрупнению (коалесценции) капель.

Практически все нефтяные эмульсии образующиеся на объектах различных предприятий, имеют суспензионный-эмульсионный характер, относятся к полидисперсным, микрогетерогенным системам.

Для разрушения нефтяных эмульсий (очистки НСВ) применяется механический метод (отстаивание, разделение эмульсий в поле центробежных сил, фильтрование НСВ через твердый и жидкий фильтрующие слои, флотация и др.), который получил широкое применение.

Физико-химические методы очистки НСВ, основанная на применении химических реагентов-коагулянтов и флокулянтов, позволяет достигнуть высокую степень очистки. Но сложность технологического процесса и эксплуатации ограничивает применение данного метода.

Механизм разрушения нефтяных эмульсий в общем случае можно разделить на следующие стадии: 1 - деформация и разрушение бронирующих оболочек на глобулах (каплях) нефти; 2 - сближение, столкновение капель; 3 - слияние капель в более крупные (коалесценция); 4 - концентрация, осаждение капель; 5 - выделение дисперсной фазы в виде сплошной фазы (расслоение, разделение эмульсии на нефть и воду).

В практике очистки НСВ для эффективной реализации первых трех стадий интенсифицируют движение частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде различными способами: перемешиванием, центрифугированием, гидродинамическим воздействием в объемных и трубчатых каплеобразователях, фильтрацией НСВ через твердые и жидкие контактные массы, электрической, магнитной, ультразвуковой обработкой и т.д. Четвертая и пятая стадия в основном осуществляется в аппаратах отстойного типа.

Расслоению НСВ способствует увеличение поверхностного натяжения на границе нефть-вода. С этой целью понижение концентрации эмульгаторов достигают разбавлением эмульсии. Разрушение эмульгаторов достигается при добавлении кислот, тем самым увеличивается поверхностное натяжение, что приводит к расслоению НСВ.

Укрупнение нефтяных капель и расслоение эмульсии наступает при уменьшении электрокинетического потенциала до нуля, что может быть достигнуто в электрическом поле и введением в воду электролитов, вызывающих коагуляцию нефтяных частиц.

Вероятность столкновения частиц дисперсной фазы можно интенсифицировать, увеличив концентрацию этой фазы, что способствует расслоению НСВ.

Для полного разделения эмульсии необходимо создать наилучшие условия отстаи-вания^гидродинамический режим. Иногда в аппаратах очистки НСВ на границе вода-нефть образуется промежуточный слой, обуславливающий процесс очистки.

Ускорить процесс осаждения можно путем увеличения разности плотностей нефти и воды, уменьшением вязкости среды, увеличением размером капель; скорость всплывания капель нефти прямо пропорциональна квадрату их диаметра (Стоке), поэтому предварительное укрупнение диспергированной фазы сокращает время очистки НСВ в отстойнике.

Определяющим глубину и скорость процесса очистки, является степень разрушения бронирующих оболочек на каплях нефти, режим движения, обеспечивающий укрупнение капель и эффект массопередачи между каплями нефти. Эти процессы осуществляются наиболее полно при турбулизации потока НСВ.

Турбулентные пульсации способствуют протеканию в объеме потока НСВ следующих процессов: ослаблению бронирующих оболочек и межмолекулярных связей между компонентами бронирующих оболочек, способствует снижению прочности и разрушению оболочек в результате их деформации (растяжения, сжатия) при дроблении капель; улучшению условия взаимного эффективного столкновения и коалесценции в связи с возникновением турбулентных пульсаций и струйных потоков разной интенсивности, а увеличение же жесткости контакта капель при столкновении их, увеличивают частоту эффективных столкновений.

Указанные процессы наиболее полно могут быть осуществлены в высокотурбулентном потоке в полости различных каплеобразователей. В гидравлических аппаратах большое значение имеет пристеночный эффект, где имеет место наиболее интенсивное изменение градиента скорости и значительная сила удара капель об стенку, что обуславливает разрушение бронирующих оболочек капель нефти. Это значительно улучшает условия коалесценции капель нефти в объеме последующих сооружений, например, отстойников.

Таким образом, интенсифицировать процесс очистки НСВ можно путем предварительной гидродинамической обработки её в различных устройствах. Процесс очистки НСВ можно интенсифицировать путем оптимизации концентрации нефти в НСВ, осуществляя дозированную подачу нефти в подающий исходную НСВ трубопровод.

Во многих случаях перспективными являются физические методы снижения дисперсности нефтяной (внутренней) фазы НСВ. Существует ряд принципиальных возможностей технологического и конструктивного совершенствования и интенсификации процесса очистки НСВ на базе физических методов. Так в практике очистки НСВ широкое применение нашли тонкослойные отстойники, нефтеловушки, маслоуловители и т.д.

Имеются высокостойкие нефтяные эмульсии, для разрушения которых требуется высокая температура. При этом дозировка деэмульгатора позволяет уменьшить температуру нагрева, разрушить эмульсию. Такой способ разрушения эмульсии с применением тепла и деэмульгаторов, в сочетании гидродинамических факторов^ нашел широкое применение на промыслах для разрушения нефтяной эмульсии типа В/Н. Присутствие деэмульгатора в НСВ так же благоприятно действует и при разрушении, очистки её.

Представив многофакторные процессы очистки НСВ& в виде конкретизированных сил и их сочетании можно определить силы, интенсйцирующие процесс очистки НСВ. На основе анализа фактического материала дана сравнительная оценка различных методов очистки НСВ по количеству сил (факторов), интенсифицирующих процесс разделения (разрушения) эмульсии "нефть в воде" (очистки НСВ). Количество факторов, положительно влияющих на процесс НСВ распределяются следующим образом: отстаивание - 3 фактора; фильтрация - 4 фактора; флотация - 6 факторов; тонкослойное отстаивание - 5 факторов; отстаивание с жидкостной фильтрацией - 8 факторов; отстаивание с предварительной коалесценцией - 7 факторов; отстаивание с предварительной обработкой в гидродинамических каплеобразователях - 8 факторов. Такой подход не претендует на полное и всестороннее рассмотрение всех аспектов затрагиваемой задачи прежде всего потому, что эффективность очистки НСВ зависит не только от количества, но и от качества воздействия интенсифицирующих факторов. Все эти факторы должны воздействовать на процесс в определенной последовательности, определенной величиной и в течении определенного времени.

Таким образом коалесцеиция в процессе интенсификации очистки НСВ совершенно необходима; чем выше глубина коалесценции, тем выше эффект и скорость очистки НСВ.

Перспективным является применение комбинированных методов очистки НСВ, где имеет место наиболее полные по количеству и качеству воздействующих факторов, интенсифицирующих процесс очистки НСВ. При этом гидродинамическим воздействием на НСВ достигается наибольшее количество эффектов, интенсифицирующие процесс очистки НСВ.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОАЛЕЦИРУЮЩИХ ФИЛЬТРОВ-НАСАДОК

3.1. Коалесцирующие материалы, насадки и установки, механизм и особенности разрушения нефтяных эмульсий в них - результаты литературно-патентного поиска

Для интенсификации процесса очистки НСВ в коалесцирующих насадках в составе существующих установок очистки и в насадках в составе устройств и аппаратов очистки, защищенных авторскими свидетельствами, патентами предложено к применению более 50 видов материалов: гранулированные, волокнистые, пористые искусственного и естественного происхождения как высокоэнергетической (поверхностное натяжение твердого тела 100-500 мДж/м , гидрофильные), так и низкоэнергетической поверхностью (поверхностное натяжение менее 100 мДж/м2, гидрофобные). Эти материалы следующие: целлюлозные волокна, стружка нержавеющей стали, фарфор, клинкерный щебень, шлак, гранулированный и волокнистый полипропилен, пенополиуретан, металлы и их окислы, стеклянные шарики, полиэтилен, гранулированный или волокнистый фторопласт, нейлон, стеклянные волокна, гранулоподобная сера; песок, покрытый серой, желтая сера, пемза, соответствующим образом обработанный песок, гравий, фиброгласса, гранулированные полиэфирные смолы, полиуретан, гранулированный стирол, вспененный полистирол, пена, глиноземистая фибра, торф, намывная хлопковая масса, каменный уголь (антрацит), дробленный и недробленый специально обработанный керамзит, поливи-нилхлорид, полипропилен, ракушечники, кирпичный щебень, пропитанные нефтью и другие.

При выборе колесцирующего материала следует исходить из его доступности и стоимости в условиях эксплуатации установок очистки НСВ, а также из соответствия выбранного материала к следующим требованиям; фракционный состав загрузки; достаточная однородность размеров зерен, волокон; пористость и плотность; механическая прочность (истираемость, измельчаемость); химическая стойкость и набу-хаемость по отношению к фильтруемой среде (воде, нефти, нефтепродуктам); термостойкость, адгезионные и электрокинетические свойства поверхности; фобность и фильность; гидравлические свойства (коэффициент формы, удельная поверхность); водопоглащение и др.

К показателям характеризующим механические свойства волокнистых материалов относятся: прочность, удлинение, начальный модуль, эластичность, устойчивость к многократным деформациям, текучесть над нагрузкой, усадка при повышенных температурах. Перечисленным требованиям в различной степени отвечают все известные коалесцирующие материалы.

В процессах интенсификации очистки НСВ наибольшее применение нашли полимерные материалы, которые обладают высокими коалесцирующими свойствами.

Отечественной промышленностью освоен массовый выпуск различных видов гранулированных и волокнистых полимерных материалов на основе углеводородных соединений, обладающих хорошо выраженными гидрофобными свойствами.

Технология очистки НСВ в полной мере может быть обеспечена высококачественными коалесцирующими материалами из ресурсов страны как искусственного, так и естественного происхождения. Однако промышленностьадо сих пор не освоен выпуск^отвечающие всем требованиям коалесцирующих материалов для целей технологии очистки НСВ, что сдерживает развитие и широкое применение метода коа-лесценции, разработки новых и совершенствования конструкции насадок.

В аппаратах, установках очистки НСВ коалесцирующие насадки главным образом контактного типа применяются для интенсификации процессов очистки НСВ как ступень предварительной обработки НСВ перед отстаиванием, флотацией, фильтрованием, гидроциклонами, жидкостной контактной массой, воздействием ультразвукового и электрического полета также в комбинациях с нагревателями, коагулированием, гидрофобированными пластинами, обработкой катионовыми электролитами, адсорбентами и т.д.

Во многих установках очистки НСВ реализованы следующие технологические схемы: отстойник-коалесцирующий фильтр (насадка) - отстойник; отстойник-насадка - отстойник - насадка-отстойник; отстойник-насадка-насадка-отстойник; отстойник - насадка - полочный блок - насадка - полочный блок; отстойник-насадка-полочный отстойник; жидкая контактная масса-насадка-отстойник- полочный блок; насадка - жидкая контактная масса-флотатор-гидроциклон - насадка волокнистая-насадка гранулированная; отстойник-полочный блок-насадка-флотатор-насадка и др.

С появлением новых полимерных материалов на основе углеводородных соединений, хорошо выраженными гидрофобными, коалесцирующими свойствами, контактные насадки заняли ведущее место в составе аппаратов и установок очистки НСВ как в нашей стране так и за рубежом.

Заключение диссертации по теме «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов», Адельшин, Азат Билялович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Определены и изучены факторы обуславливающие технологию очистки (разрушения) и интенсификации очистки НСВ (нефтяных эмульсий).

Основным качественным показателем нефтяных эмульсий (НСВ) является их устойчивость. Стабилизирующими компонентами в нефтяных эмульсиях являются естественные эмульгаторы, различные твердые механические примеси, которые образуют на поверхности капель дисперсной фазы (нефти, воды) прочные бронирующие оболочки, препятствующие слиянию капель дисперсной фазы при их контакте.

Сущность и успешность процесса предварительной подготовки нефтяных эмульсий (НСВ) к разрушению (очистке) в основном заключается в достаточно полном и быстром снижении агрегативной и кинетической устойчивости их путем, главным образом, разрушения бронирующих оболочек. Свойства бронирующих оболочек дисперсной фазы во многом обуславливают методы разрушения (очистки) НСВ.

2. Эффективными и перспективными методами разрушения нефтяных эмульсий (очистки НСВ) являются комбинированные методы, в которых имеет место наиболее полное по количеству и качеству воздействие факторов, интенсифицирующих процесс очистки НСВ.

3. Собраны, систематизированы и проанализированы данные: о механизме и особенностях разрушения НСВ в гидродинамических каплеобразователях; о коалес-цирующих материалах и существующих конструкциях гидродинамических каплеоб-разователей, аппаратов и установок с применением их для разрушения нефтяных эмульсий (очистки НСВ).

4. Гидродинамическим воздействием достигается: наибольшее количество эффектов интенсификации процессов очистки НСВ; разрушение бронирующих оболочек на каплях дисперсной фазы нефтяных эмульсий (НСВ) при их частом и жестком контакте и слиянии, укрупнении (коалесценции) под действием турбулентных пульсаций скорости потока.

5. Для интенсификации процесса очистки НСВ широко применяются коалесци-рующие фильтры контактного типа с загрузкой из полимерных материалов, обладающие высокими гидрофобными свойствами; промышленностью не освоен выпуск коа-лесцирующих материалов для целей технологии очистки НСВ. Гидродинамические насадки практически не нашли применения. Исследования и публикации посвящены в основном контактным насадкам; межкапельная коалесценция в фильтрационном потоке парового пространства практически не изучена.

6. Процессами дробления и коалесценции капель в турбулентном потоке можно управлять, задавая режимы движения НСВ в зависимости от постановки задачи: разрушение бронирующих оболочек капель или их коалесценция (столкновения, слияния, укрупнения).

Процесс коалесценции капель дисперсной фазы (нефти, воды) происходит эффективно в турбулентном потоке под действием турбулентных пульсаций.

7. Перенос известных математических моделей процесса коалесценции к кап-леобразователям различных типов, конструкций и геометрии не представляется возможным, т.к. они достаточно полно не учитывают гидродинамику каплеобразователей и механизм процесса коалесценции в них, эффективность столкновений капель, качественные параметры исходной жидкости и дисперсной фазы.

8. Задачи целесообразности турбулизации потока, разрушение бронирующих оболочек и предварительное укрупнение капель дисперсной фазы нефтяных эмульсий (НСВ) наиболее эффективно могут быть решены с помощью коммуникационных трубопроводов - каплеобразователей, транспортирующих исходную НСВ к очистным сооружениям или в специально смонтированных трубопроводах и устройствах, выполняющих роль каплеобразователей.

Многие устройства,представленные как устройства для очистки НСВ, имеют в основе процесса интенсификации очистки коалесценцию. Однако этот механизм, как один из основных, авторами работ не учитывается.

9. Механизм разрушения нефтяных эмульсий (НСВ) в сооружениях очистки НСВ можно разделить на следующие стадии: деформация и разрушение бронирующих оболочек на глобулах нефти; сближение и столкновение капель; слияние капель (коалесценция); концентрация; отстаивание капель; выделение дисперсной фазы в виде сплошной фазы (расслоение) - разделение эмульсии на нефть и воду.

10. Для осуществления указанных стадий процесса очистки НСВ автором создана технология, которая предусматривает предварительное разрушение брони и укрупнение капель нефти за счет гидродинамической обработки исходной НСВ в крупнозернистых саморегенерирующих коалесцирующих фильтрах (насадках), гидроциклонах, гидроциклонах каплеобразователях, струйных каплеобразователях. Технология в целом реализована в разработанных автором различной конструкции гидроциклонных установках, типа БГО, УГО и др., струйно-отстойных аппаратах типа БСО и в аппаратах с гидродинамическими крупнозернистыми саморегенерирующими коа-лесцирующими фильтрами, работающими по схемам: гидроциклон-отстойник; гидроциклон-отстойник-насадка-отстойник; струйный каплеобразователь-отстойник; струйный каплеобразователь-отстойник-насадка-отстойник; отстойник-насадка-отстойник и др.

11. Разработаны: новые коалесцирующие материалы на основе вторичного полиэтиленового сырья, отходов производства, керамзита и керамических заполнителей; так же разработаны и внедрены новые технологии промышленного получения указанных материалов.

12. Впервые установлена возможность успешного применения бесконтактного оптического метода для исследования процессов движения жидкости в порах гранулированной загрузки, а также процессов коалесценции при фильтрации нефтяных эмульсий типа «нефть в воде» через гранулированные коалесцирующие загрузки; разработаны оптическая модель коалесцирующей насадки с крупнозернистой загрузкой и методика для визуального исследования указанных процессов.

13. Получены тенеграммы процессов фильтрации и коалесценции, установлены структура фильтрационного потока, механизм процесса коалесценции при различных режимах фильтрации; даны качественная и количественная характеристики гидродинамического и массообменного взаимодействия в различных зонах фильтрационного потока и вклада их гидродинамического составляющего в процессах коалесценции нефтяных частиц.

14. Впервые разработана функционально-зонная модель напорного гидроциклона, определены границы и размеры зон, исследованы процессы происходящие в них.

15. Впервые теоретически и экспериментально подтверждены обстоятельства, изменяющие традиционное представление о гидроциклоне как аппарате только для разделения нефтяных эмульсий; в связи с чем исследована работа гидроциклона как аппарата и для разделения, и для коалесценции частиц нефти, и в целом для интенсификации очистки НСВ.

16. Установлены и широко представлены оптимальные геометрические, гидравлические , гидродинамические и технологические параметры коалесцирующих крупнозернистых материалов, загрузок насадок, работающих в режиме саморегенерации; гидроциклонов; гидроциклонов-коалесцентров; струйных каплеобразователей, а так же аппаратов и установок, разработанных на основе применения указанных гидродинамических коалесцентров для интенсификации очистки НСВ.

17. Установлены механизм и особенности процесса очистки (разрушения) НСВ в фильтрационном потоке гидродинамических насадок; в турбулентном потоке гидроциклона; струйного каплеобразователя и по технологическим схемам: гидроциклон-отстойник, насадка-отстойник, струйный элемент-отстойник.

18. Разработаны и экспериментально подтверждены математические модели процессов коалесценции капель нефти: в фильтрационном потоке гидродинамической коалесцирующей насадки; в турбулентном потоке гидроциклона и струйного каплеобразователя.

19. Разработаны и экспериментально подтверждены математические модели процессов гидродинамики крупнозернистых коалесцирующих фильтров, гидроциклона, струйного каплеобразователя; установок по схеме гидроциклон-отстойник и струйно-отстойного аппарата.

20. Разработаны и реализованы в производство: новые конструкции гидродинамических каплеобразователей, аппаратов с применением их для очистки НСВ, защищенные авторскими свидетельствами, а так же рекомендации, методики расчета и основные положения конструирования, проектирования, автоматизации, прочностных расчетов, строительства и эксплуатации блочных установок очистки НСВ с применением гидродинамических коалесцирующих фильтров, гидроциклонов, гидроцикло-нов-коалесцентров, струйных каплеобразователей.

21. Установлена способность трубопроводов обвязки аппаратов выполнять не только транспортные, но и технологические функции по разрушению НСВ; разработаны и реализованы пути оптимизации трубопроводов обвязки аппаратов; аппаратов и установок с применением указанных выше новых гидродинамических каплеобразователей.

22. Предварительная гидродинамическая обработка НСВ (нефтяных эмульсий) в гидроциклонах, струйных каплеобразователях и гидродинамических фильтрах из крупнозернистых коалесцирующих загрузок с повышенными скоростями фильтрации, работающих в режиме саморегенерации способствует наиболее полному и быстрому разрушению бронирующих оболочек на каплях дисперсной фазы (нефти, воды), уменьшению полидисперсности, образованию качественно иной внутренней фазы, коалесценцию капель и разделению.

Благоприятная с технологической точки зрения последовательность действия различных гидродинамических сил позволяет наиболее полной и быстрой реализации механизма разрушения нефтяных эмульсий (НСВ). Воздействие гидродинамических сил в исследованных аппаратах превышает на 2-3 более порядка действия других факторов. Все это способствует интенсификации процесса очистки НСВ последующего отстаивания: увеличивается глубина очистки НСВ по нефти и сокращается продолжительность отстаивания в 1,5-2,0 и более раза.

Экономический эффект от внедрения новых гидродинамических каплеобразователей, аппаратов и установок с применением их составил около 2,5 млн. рублей (в ценах 1984 года).

Содержание исследований опубликованны в 232 печатных работах, в т.ч. монографии - 3, брошюры - 3, учебные пособия - 4, методические указания и рекомендации - 8, авторских свидетельств - 41 Основными публикациями являются:

1. Адельшин А.Б. Энергия потока в процессах интенсификации очистки нефте-содержащих сточных вод. Монография. - Казань.: КазГАСА, 1996. - 200 с.

2. Аделыпин А.Б., Урмитова Н.С. Использование гидродинамических насадок с крупнозернистой загрузкой для интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод. Монография. Казань.: КазГАСА, 1997. - 250 с.

3. Аделыпин А.Б., Потехин Н.И. Интенсификация очистки нефтесодержащих сточных вод на основе применения струйно-отстойных аппаратов. Монография. Казань.: КазГАСА, 1997. - 208 с.

4. Аделыпин А.Б., Иванов Н.В. Обезвоживание нефти с применением гидроциклонов. //Нефтяное хозяйство. 1976. №8.- с.45-47.

5. Аделыпин А.Б., Иванов Н.В. Осветление сточных вод с применением напорных гидроциклонов. // Нефтепромысловое дело. - 1976. №8.- с.60-62.

6. Аделыпин А.Б., Бахарев В.А., Иванов Н.В. Исследование гидроциклонов для очистки сточных вод. // Нефтепромысловое дело. 1978. №10. - с.26-28.

7. Аделыпин А.Б., Булгаков, Лерман Б.А. и др. Результаты испытаний опытно-промышленной батарейной гидроциклонной установки. //Нефтепромысловое дело. 1978. №12. - с.35-36.

8. Аделыпин А.Б., Иванов Н.В., Гришин Е.М. Гидроциклоны напорные, батареи напорных гидроциклонов. Блочные гидроциклонные установки и станции для очистки сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей: Рекомендации для применения. - Казань: КИСИ, 1978.- 12 с.

9. Аделыпин А.Б. Иванов Н.В. и др. Напорные гидроциклонные установки в процессе очистки сточных вод. Сер. Машины и нефтяное оборудование. - М.: ВНИИОЭНГ, 1981.-47 с.

10. Аделыпин А.Б., Мутин Ф.И., Урмитова Н.С., Ястребов П.И. Установки очистки нефтепромысловых сточных вод с коалесцирующими насадками. - М.: ЦИНТИ-химнефтемаш. Сер. Нефтепромысловое машиностроение, 1983, - 40 с.

11. Аделыпин А.Б., Кадыров P.M. Исследование количественных и качественных характеристик нефтешламов установок подготовки нефти и воды, их обезвоживания. - МЦИНТИхимнефтемаш. Серия ХМ-3. Нефтепромысловое машиностроение. 1984.- 12с.

12. Аделыпин А.Б., Селюгин A.C. и др. Результаты промышленных испытаний блочной автоматизированной гидроциклонной станции очистки нефтепромысловых сточных вод. //Нефтепромысловое дело и транспорт нефти. - 1985. - №12. - с.36-38.

13. Аделыпин А.Б., Сафиуллин Р.К, Селюгин A.C., Соколова М.Д. Численные расчеты на ЭВМ поля скоростей в напорных гидроциклонах. // В кн,: «Извлечение из сточных вод и использование ценных веществ в системах водоотведения» Межвузовский сб. тр. - Л.: ЛИСИ, 1986. - с.34-39.

14. Аделыпин А.Б., Потехин Н.И. Математическое моделирование процессов очистки нефтесодержащих сточных вод в струйно-отстойном аппарате. / В сб. Теплообмен в отопительно-вентиляционныхустройствах/.Казань,: КХТИ, 1987. - с.41-48.

15. Аделыпин А.Б., Сафиуллин Р.К. Цифровое моделирование течений жидкости в напорных гидроциклонах. //Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1988. №3. с.87-91.

16. Аделыпин А.Б., Бусарев A.B. Селюгин A.C. и др. Обезвоживание нефтей в напорных гидроциклонных установках. //Нефтяное хозяйство 1988. - №4. - с.54-56.

17 . Адельшин А . Б . , Урмитова Н . С . , Каюмова Д . С . Гидродинамические характеристики некоторых коалесцирующих зернистых материалов. Гидравлика сооружений. Сб.науч. трудов. - Калинин: Калининский ГУ, 1988. - 96 с.

18. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Аленкин Г.А. и др. Методика определения дисперсного состава частиц внутренней фазы эмульсии типа «вода в нефти». Научи . техн . инф. сб. Научно-производственные достижения нефтяной промышленности в новых условиях хозяйствования. М.: ВНИИОЭНГ. 1989, вып.4, с.6-7.

19. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Саблин И.В. и др. Влияние гидроциклонной обработки на дисперсность частиц внутренней фазы эмульсии типа «вода в нефти». //Науч. техн. инф. сб. «Научно-производственные достижения нефтяной промышленности в новых условиях хозяйствования» М.: ВНИИОЭНГ, 1989, вып.5, с.5-7.

20. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Аленькин Г.А. и др. Очистка нефтепромысловых сточных вод в напорных гидроциклонах работающих с противодавлением на сливах. //Известия вузов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1989. №5, с. 42-44.

21. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C. Определение устойчивости эмульсий типа «нефть в воде». Экспр.инф. Сер. Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений. - М.: ВНИИОЭНГ. 1990, вып. 11, с.24-27.

22. Адельшин А.Б., Барлев A.A. Автоматизация процессов очистки вод. Учебное пособие, Казань, КИСИ, 1990, - 92 с.

23. Адельшин А.Б., Урмитова Н.С., Фатхуллин Р.Г. Движение вязкой жидкости в порах гранулированной коалесцирующей насадки. Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации. //Межвуз . сб. науч. трудов. Казань: КИСИ, 1990, - с.25-32.

24. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B. Моделирование процессов изменения дисперсности капель внутренней фазы нефтяных эмульсий в напорных гидроциклонах. //В кн. Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации. Межвуз.сб. трудов. - Казань, КИСИ, 1990. - с.4-10.

25. Адельшин А.Б., Саблин И.В., Аленький Г.А. и др. Очистка нефтепромысловых сточных вод в напорных гидроциклонах, работающих с противодавлением на сливах. //Известия Вузов. Нефть и газ. Баку, 1990, №3, с.42-47.

26. Адельшин А.Б., Селюгин A.C. Математическая модель гидродинамики потоков в напорном гидроциклоне. //Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. Новосибирск. - 1991. - №12. - с.71-74.

27. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Пекуровский В.Р. Математическая модель гидродинамики гидроциклонных установок для разделения эмульсий типа «нефть в воде». //Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. №6. Новосибирск, 1991. - с. 100-103.

28 . Адельшин А.Б., Фаткуллин Р.Г., Урмитова Н.С. Исследование движения вязкой жидкости в порах гранулированной коалесцирующей насадки при нелинейном законе сопротивления. Гидромеханика отопительно-вентиляционных устройств. //Межвуз. сб. науч. трудов. Казань: 1991. - с.67-72.

29. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Саблин И.В. и др. Методика расчета напорных гидроциклонов, предназначенных для разделения эмульсий типа «вода в нефти». Экспр.инф. Сер. Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений. - М.: ВНИИОЭНГ. 1991, вып.5, с.44-47.

30. Аделынин А.Б., Селюгин A.C., Аленькин Г.А. и др. Исследование агрега-тивной устойчивости нефтяных эмульсий. Инф. сб. Научно-технические достижения и передовой опыт рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности. - М.: ВНИИОЭНГ, 1991, вып. 10, с.26-29.

31. Адельшин А.Б. Блочные автоматизированные гидроциклонные станции очистки нефтесодержащих сточных вод. Учебн. пособие. Казань, КИСИ, 1992.- 93с.

32. Адельшин А.Б., Потехин Н.И. Математическое моделирование процессов коалесценции капель нефти в насадках с крупнозернистой загрузкой. Гидромеханика отопительно-вентиляционных устройств. //Межвузовский сб. научн. трудов. Казань, 1993. - с.51-56.

33. Адельшин А.Б., Шарафутдинов Д.К., Потехин Н.И. Математическая модель коалесценции частиц нефти в фильтрационном потоке. Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации. //Межвуз. сб., научн. трудов. Казань: КИСИ, 1994. - с.59-67.

34. Адельшин А.Б., Урмитова Н.С., Сафиуллин Р.К. Механизм процесса коалесценции и особенности разрушения нефтяных эмульсий при движении их через коалесцирующую насадку: Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации. //Межвуз.сб. научн. трудов. Казань, 1994. - с.83-92.

35. Адельшин А.Б., Потехин Н.И. Блочные установки для очистки нефтесодержащих вод с применением струйно-отстойных аппаратов. Учебн. пособие. - Казань.: КазГАСА, 1996. - 88 с.

36. Адельшин А.Б., Боровая A.B., Шарафутдинов В.Ф. Моделирование процесса коалесценции и разрушения нефтяных эмульсий при движении их через коалесцирующую насадку. Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации. //Межвуз. сб. научн. трудов. Казань: КазГАСА, 1997, с.9-17.

37. Адельшин А.Б., Потехин Н.И., Каюмов P.A. К вопросу об оптимизации струйно-отстойных аппаратов. //В сб. Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации. Казань. :КазГАСА, 1997. - с.67-72.

38. Адельшин А.Б., Потехин Н.И., Урмитова Н.С. Разработка и моделирование процессов и установок по интенсификации очистки нефтесодержащих вод с применением гидродинамических эффектов. В сб. Экология строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Москва - Лимерик (Ирландия): 1997. - 119 с.

39. Авторские свидетельства на изобретения №№ 835964, 837925, 854884, 865821, 874094, 956438, 1024420, 1063784, 1082769, 1133504, 1204574, 1228913, 1242197, 1313483, 1423501, 1456178, 1500339, 1503843, 1504224, 1590439, 1590440, 1579521, 1606459, 1623969, 1632454, 1636005, 1636006, 1648529, 1773975, 1664357, 1685875, 1659604, 1680252, 1699941, 1699940, 1653804, 1773985, 1725951, 1712315, 1699935, 1692609.