Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Общая характеристика процессов подготовки нефти к переработке и способов их совершенствования 9
1.1. Состояние нефтедобывающей отрасли народного хозяйства Вьетнама 9
1.2. Современное состояние проблемы совершенствования технологических процессов подготовки нефти 16
1.3. Система подготовка нефти к переработке 21
1.4. Качественный анализ механизма разделения водонефтяной эмульсии в термохимических отстойных аппаратах 28
1.5. Особенности механизма разделения водонефтяной эмульсии в электродегидраторах 36
1.6. Процессы обезвоживания и обессоливания нефти как объекты системного анализа 43
1.7. Системный подход к постановке задачи оптимального управления процессами обезвоживания и обессоливания нефти 47
1.8. Выводы по главе 53
ГЛАВА 2. Моделирование и расчет процесса дестабилизации водонефтяной эмульсии с помощью деэмульгаторов 56
2.1. Механизм разрушения водонефтяной эмульсии при помощи деэмульгаторов 56
2.2. Механизм транспорта деэмульгатора 68
2.3. Математическая модель конвективной диффузии деэмульгатора 70
2.4. Модель наведенной турбулентной диффузии доставки деэмульгатора на капли дисперсной фазы 74
2.5. Динамическая модель дестабилизации вод онефтяной эмульсии 76
2.6. Определение закона управления процессом дестабилизации эмульсии 80
2.7. Проектный расчет конструкционных элементов блока разрушения эмульсии деэмульгатора 86
2.8. Выводы по главе 89
ГЛАВА 3. Математическая модель процесса обезвоживания водонефтяных эмульсий в промышленных дегидраторах 92
3.1. Анализ механизма обезвоживания нефти в дегидраторах 92
3.2. Передаточная функция и коэффициент обезвоживания дегидратора 97
3.3. Передаточная функция дегидратора по каналу осаждения капель эмульгированной воды в поле силы тяжести 100
3.4. Передаточная функция отстойного аппарата с торцевым вводом сырья 105
3.5. Передаточная функция отстойного аппарата с вводом сырья через щелевые распределительные головки 106
3.6. Учет влияния промежуточного слоя и стесненных условий осаждения капель на передаточную функцию отстойного аппарата 108
3.7. Выводы по главе 111
ГЛАВА 4. Математическое моделирование процесса обессолив ания нефти в электро дегидраторах 113
4.1. Математическая модель процесса смешения пластовой и промывочной вод при обессоливании нефти 113
4.2. Коэффициенты смешения, обезвоживания и обессоливания электродегидраторов 120
4.3. Определение минимального расхода промывочной воды при обессоливании нефти 125
4.4. Контроль эффективности работы смесительных устройств при обессоливании нефти 131
4.5. Выводы по главе 138
ГЛАВА 5. Оптимизация процессов термохимического обезвоживания и обессоливания нефти на промыслах 141
5.1. Постановка задачи 141
5.2. Оптимизация промыслового процесса обезвоживания нефти... 143
5.3. Оптимизация промыслового процесса обессоливания нефти 147
5.4. Выводы по главе , 150
Общие выводы 152
Литературы 157
- Современное состояние проблемы совершенствования технологических процессов подготовки нефти
- Механизм разрушения водонефтяной эмульсии при помощи деэмульгаторов
- Анализ механизма обезвоживания нефти в дегидраторах
- Математическая модель процесса смешения пластовой и промывочной вод при обессоливании нефти
Введение к работе
Повышение требований к качеству товарной нефти является актуальной современной тенденцией как для стран с традиционно развитыми отраслями нефтеперерабатывающей промышленности, так и для стран, в которых эта отрасль находится в стадии становления. К таким странам относится Вьетнам, в котором нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая отрасли в настоящее время только набирают силу. Повышение качества товарной нефти обычно достигается двумя путями: 1) обезвоживание и обессоливание сырой нефти в термохимических установках непосредственно на промыслах; 2) дополнительная очистка нефти на электрообессоливающих установках нефтеперерабатывающих заводов. Для Вьетнама первый путь важен для увеличения доходов от продажи добытой нефти на экспорт, который составляет примерно 3,5 млрд. долларов США в год и занимает 10% ВВП Вьетнама. Перед транспортировкой добытая на нефтепромыслах Вьетнама нефть должна быть соответствующим образом подготовлена, т.е. должна получить товарной вид, требуемый заказчиком, путем предварительного обезвоживания и обессоливания. Второй путь имеет важное значение для народного хозяйства Вьетнама в связи с вводом в строй в ближайшие годы двух нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Первый из них (Зунг Куат) уже строится в центральной части Вьетнама. Объем инвестиций в НПЗ составляет примерно 1,5 млрд. долларов США. Второй (Нги Шон) планируется построить в северной части Вьетнама. Объем инвестиций во 2-й НПЗ составляет примерно 2 млрд. долларов США. Таким образом, создание высокоэффективных установок обезвоживания и обессоливания нефти является насущной актуальной проблемой для набирающей силу нефтеперерабатывающей промышленности Вьетнама.
Анализ современного состояния проблемы совершенствования технологических процессов подготовки нефти позволяет выделить в существующих научно-технических разработках пять направлений: 1)
конструктивное совершенствование процессов и аппаратов; 2) совершенствование технологических режимов; 3) исследование механизмов процессов и методов стабилизации и дестабилизации эмульсий; 4) исследование физических процессов разделения водонефтяных эмульсий; 5) оптимизация, автоматизация и автоматическое управление процессами обезвоживания и обессоливания нефти. Несмотря на достигнутые успехи в каждом из названных направлений, можно отметить их общий недостаток, снижающий их эффективность, - отсутствие комплексного системного подхода к проблеме. В то же время системный подход позволяет выделить в любой технологической схеме подготовки нефти независимо от ее технической реализации четыре основные подсистемы: 1) дестабилизация эмульсии при помощи деэмульгаторов; 2) обезвоживание эмульсии; 3) смешение пластовой и промывочной воды; 4) обессоливание и разделение эмульсии. Каждая из этих подсистем характеризуется присущей ей сложной совокупностью взаимосвязанных явлений и процессов. При этом важно отметить, что ряд стадий процессов обезвоживания и обессоливания, например, такие как дестабилизация эмульсии, ее укрупнение, смешение пластовой и промывочной воды, могут проходить в соединительных трубопроводах между основными технологическими аппаратами. Поэтому на качество работы установок подготовки нефти существенное влияние могут оказывать не только входящие в них аппараты, но и пространственное их расположение, длины и диаметры соединительных трубопроводов.
Ввиду большого накопленного опыта эксплуатации установок подготовки нефти их конструктивное оформление хорошо отработано на практике, а технологическое оборудование типизировано и унифицировано. Однако, часто одни и те же установки подготовки нефти с принципиально одинаковыми конструктивными решениями используются для обезвоживания и обессоливания нефти с сильно различающимися свойствами. Возникают ситуации, когда технологическое оборудование используется не с полной отдачей и не в состоянии обеспечить требуемое
7 качество подготовки нефти. Повысить эффективность работы установок можно путем режимной оптимизации существующих и совершенствования конструкции вновь проектируемых установок. При этом в каждом конкретном случае приходится решать задачи математического моделирования, оптимизации и управления процессами подготовки нефти. Для повышения эффективности решения этих задач необходим комплексный системный подход к проблеме. Несмотря на то, что методология системного анализа к настоящему времени достаточно хорошо внедрилась в общую химическую технологию, этого нельзя сказать о технологических комплексах подготовки нефти. Настоящую работу следует рассматривать как первый шаг в этом направлении.
Ввиду вышесказанного настоящее исследование включает следующие задачи, составляющие начальный этап формулировки системного подхода к проблеме совершенствования процессов подготовки нефти:
Выполнить качественный анализ механизма разделения водонефтяной эмульсии в термохимических отстойных аппаратах и электродегидраторах.
С позиций системного подхода сформулировать задачи оптимизации и управления процессами обезвоживания и обессоливания нефти.
Разработать математическую модель процесса дестабилизации водонефтяной эмульсии с помощью деэмульгаторов и на ее основе предложить инженерные методы и схемы расчета технологических, конструктивных и режимных показателей этого процесса.
Разработать математическую модель процесса обезвоживания водонефтяной эмульсии в дегидраторах и на этой основе получить необходимые для инженерной практики оценки эффективности данной стадии подготовки нефти.
Разработать математическую модель процесса обессоливания нефти в электродегидраторах и на этой основе рекомендовать для инженерной практики удобные и простые в реализации методики
расчета технологических, конструкционных и режимных показателей данной стадии подготовки нефти. 6. Реализовать рекомендации по оптимальному ведению технологических процессов обезвоживания и обессоливания нефти на нефтепромыслах Вьетнама.
Современное состояние проблемы совершенствования технологических процессов подготовки нефти
Проблема совершенствования и оптимизации процессов подготовки нефти существует давно. Во Вьетнаме широкое развертывание работ, направленных на ее решение, началось только с начала 80-х годов.
По вопросам теории и практики разделения водонефтяных эмульсий в мировой литературе ежегодно публикуется более 300 статей, обзоров и книг, в тематике которых можно выделить следующие направления: 1. Конструктивное совершенствование процессов и аппаратов [2-18]. 2. Совершенствование технологических режимов [19-26]. 3. Исследование механизмов процессов и методов стабилизации и дестабилизации эмульсий [27-36], 4. Исследование физических основ процессов разделения водонефтяных эмульсий [7,37-42]. 5. Оптимизация, автоматизация и автоматическое управление процессами обезвоживания и обессоливания нефтей [43-56]. Первое из этих направлений практически полностью перекрывается патентами и заявками на изобретения» а также различного рода публикациями, доказывающими работоспособность тех или иных конструктивных новшеств, которые были реализованы в металле и испытаны в промышленных условиях. В мировой нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей индустрии, было испытано большое количество вариантов дегидраторов и электродегидраторов: аппараты вертикального, шарового и горизонтального типов; аппараты с радиально-щелевыми и продольно щелевыми распределительными головками; аппараты с вертикальным вводом сырья через распределительные устройства и слой промывочной воды; аппараты с различной конструктивной организацией и напряженностью электрического поля и т.д. Было проведено огромное количество экспериментов. И каждый раз эти эксперименты, судя по литературе, подтверждали высокую эффективность предложенных усовершенствований. В то же время зачастую очень трудно понять, за счет чего были получены такие результаты. Причина такого положения дел, очевидно, состоит в том, что нет системного подхода к проблеме повышения эффективности промышленного оборудования. Системный подход позволил бы проводить испытания так, что можно разделить масштабы исследования, т.е. оценивать эффективность только конкретного обследуемого аппарата или его узла, а не эффективность всей технологической схемы в целом. Такую методику можно создать только на базе комплексного системного анализа процессов поведения эмульсии в обследуемых аппаратах или отдельных блоках технологической схемы.
В работах второго направления исследований качественно обосновано и рекомендовано большое количество вариантов совершенствования технологических схем и режимов процессов подготовки нефтей: в широких пределах варьировались температурные режимы процессов - от 15-20С на промыслах до 140-160С на заводах; всеми возможными способами менялись места ввода деэмульгатора и промывочной воды; менялись напряженности электрических полей; фиксировался диапазон изменения интенсивности турбулизации сырьевых потоков в каплеобразователях и т.д. Так же, как и в предыдущем случае, все эксперименты подтверждают проверяемые рекомендации, но объяснить и тем более сравнить получаемые результаты зачастую не удается. Причина такого положения дел прежняя - отсутствие системной методологии при исследовании технологических схем и режимов подготовки нефти.
Третье направление исследований - анализ механизмов и методов стабилизации и дестабилизации водонефтяных эмульсий - характеризуется более высоким научным уровнем исследований по сравнению с двумя предыдущими направлениями. Если не затрагивать чисто химические вопросы синтеза деэмульгаторов и физико-химические вопросы механизмов взаимодействия различных поверхностно-активных веществ (ПАВ), то следует констатировать, что многочисленные исследования в области исследования механизмов и методов разрушения водонефтяных эмульсий позволили создать четкие руководящие принципы по подбору и применению деэмульгаторов. Однако, качественный характер этих рекомендаций, к сожалению, не позволяет строить оптимальные схемы для подачи и регулирования деэмульгаторов. Таким образом, опять приходится признать отсутствие системного подхода к определению места и роли явлений дестабилизации эмульсий деэмульгаторами в общей системе подготовки нефти. Четвертое направление (исследование физических основ процессов разделения водонефтяных эмульсий) объединяет работы, к которым следует отнести исследования электрических свойств эмульсий, реологии эмульсий, взаимодействия капель эмульсий в электрических полях, процессов коалесценции и дробления в эмульсиях и т.д. Большинство из этих исследований доведено до количественных моделей. Однако, они носят больше академический характер и их использование при анализе технологических процессов подготовки нефтей затруднено, так как отсутствует системное представление технологических процессов и их звеньев, в которых можно было бы учесть описания вышеперечисленных элементарных процессов. Такое положение делает практически невозможным применение известных моделей составных простейших (элементарных) процессов, определяющих поведение водонефтяных эмульсий в различных блоках процессов подготовки нефтей.
Механизм разрушения водонефтяной эмульсии при помощи деэмульгаторов
Механизм разрушения нефтяных эмульсий с помощью деэмульгаторов состоит из нескольких стадий: 1) доставка деэмульгатора на поверхность капли пластовой воды (транспортная стадия); 2) разрушение бронирующей оболочки капель, образованной эмульгатором (кинетическая стадия); 3) столкновение капель воды; 4) слияние капель воды с нарушенными бронирующими оболочками в более крупные капли; 5) выпадение капель или выделение в виде сплошной водной фазы. Чтобы обеспечить максимальную возможность столкновение глобул воды, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в смесителях, при помощи подогрева, ультразвука, электрического поля, центробежных сил и т.п. Однако для слияния капель воды одного столкновения недостаточно, нужно при помощи деэмульгаторов ослабить структурно-механическую прочность слоев, обволакивающих глобулы воды, т.е. сделать их гидрофильными [62-69].
При образовании эмульсии увеличивается поверхность дисперсной фазы, поэтому для осуществления процесса эмульгирования должна быть затрачена определенная работа, которая концентрируется на поверхность раздела фаз в виде свободной поверхностной энергии. Энергия, затраченная на образование единицы межфазной поверхности, называется поверхностным (межфазным) натяжением. Капли дисперсной фазы стремятся к сферической форме, так как такая форма имеет наименьшую поверхность и наименьшую свободную энергию для данного объема.
Все двухфазные дисперсные системы делятся на две группы по величине удельной свободной межфазной энергии - поверхностному натяжению о\ К первой группе относятся лиофобные дисперсные системы — термодинамически агрегативно неустойчивые, характеризующиеся некоторым временем существования, с относительно высоким межфазным натяжением а о"т, большим граничного значения от. Ко второй группе относятся лиофильные дисперсионные системы — термодинамически устойчивые, самопроизвольно образующиеся эмульсии со значением межфазной поверхностной энергии, меньшим граничного значения а стт. Предельный случай лиофильных систем соответствует безграничной взаимной растворимости, когда а=0, т.е. образованию однофазной системы -истинного раствора, обычного или высокомолекулярного в данной среде.
Представление о расположении молекул ПАВ (поверхностно-активных веществ), адсорбированных на границе раздела фаз в эмульсиях В/Н («вода в нефти») выдвинуто впервые Лангмюром и сводится к следующему. Полярная часть молекулы ПАВ, обладающая гидрофильными свойствами, погружена в воду, а неполярная гидрофобная - в нефть. Термины «гидрофильный» и «гидрофобный» характеризуют соответственно способность или неспособность материала связывать воду. Например, гидрофильными называют материалы, смачивающиеся водой, а гидрофобными - материалы, не смачивающимися водой. Расположение молекулы ПАВ на диспергированных частицах типа В/Н («вода в нефти») и НТВ («нефть в воде») показано на рис 2.1. В эмульсиях типа Н/В деэмульгатор (ПАВ) располагается на межфазной поверхности так, что гидрофобные части молекулы направлены внутрь диспергированной частицы, а гидрофильные части нагружу. В эмульсиях типа В/Н, наоборот, гидрофильные части нагружены в глобулу воды, а гидрофобные образуют своеобразный частокол вокруг глобулы и направлены в нефть.
По молекулярной массе ПАВ делятся на низкомолекулярные и высокомолекулярные. Низкомолекулярные и высокомолекулярные ПАВ по-разному заполняют межфазную поверхность, на которой они адсорбируются. Низкомолекулярные ПАВ на границе «вода - нефть» располагаются в виде частокола из вертикально поставленных молекул : гидрофильная «голова» (обозначена кружочком на рис.2.2) находится в воде, а гидрофобный «хвост»- в нефти. Для высокомолекулярных ПАВ гидрофобная часть деэмульгатора направлена не в глубь нефтяной фазы, а распределяется горизонтально по межфазной поверхности (см.рис.2.2.). Этим объясняется малый расход деэмульгаторов такого типа при разрушении нефтяных эмульсий.
Механизм действия деэмульгаторов разработан в трудах акад. Ребиндера П.А. и его школы [62]. Согласно этому механизму деэмульгаторы, обладая большей поверхностной энергией, чем эмульгаторы, вытесняют их из поверхностного слоя глобул воды. Поэтому наиболее эффективными деэмульгаторами должны быть ПАВ с высокой поверхностной энергией и растворимые преимущественно в нефтяной фазе в эмульсиях типа В/Н.
Деэмульгатор, адсорбируясь на межфазной поверхности капли воды, способствует диспергированию и коллоидному растворению механически прочного гелеобразного слоя. Вытеснив с поверхностного слоя капли природные эмульгирующие вещества, деэмульгатор образует гидрофильный адсорбционный слой, не обладающий структурно-механической прочностью. Вытесненные капли воды при столкновении сливаются (коалесцируют) в более крупные.
Из практики известно, что в нефтяной промышленности широко применяются как водорастворимые, так и нефтерастворимые деэмульгаторы. Преимущества нефтерастворимых деэмульгаторов заключается в том, что они легче смешиваются с нефтью и не вымываются водой.
Анализ механизма обезвоживания нефти в дегидраторах
Выполнен качественный анализ механизма разрушения водонефтяной эмульсии, состоящего из нескольких стадий: 1) доставка деэмульгатора на поверхность капли пластовой воды (транспортная стадия); 2) разрушение оболочки капель, образованной эмульгатором (кинетическая стадия); 3) столкновение капель воды; 4) слияние капель воды с нарушенными бронирующими оболочками в более крупные капли; 5) осаждение капель в сплошную фазу дренажной воды. 2. Проанализированы физико-химические особенности действия различных деэмульгаторов в зависимости от их типа: водорастворимые или нефтерастворимые. Подчеркнуты различия в действии водорастворимы деэмульгаторов в зависимости от их физической природы: анионоактивные, катионоактивные и неионогенные. Указано на важность учета геометрической картины расположения гидрофильной и гидрофобной частей молекулы деэмульгатора относительно границы раздела фаз в эмульсиях типа «вода в нефти» и «нефть в воде». Подчеркнуты различия в схеме расположения молекул низкомолекулярных и высокомолекулярных деэмульгаторов. 3. Проанализированы результаты испытания наиболее употребительных деэмульгаторов при обезвоживании нефти на промысловых термохимических установках России, Германии, Франции, Японии, Вьетнама. 4. Дан математический анализ транспортной стадии доставки деэмульгатора на поверхность капель пластовой воды при различных механизмах транспорта: конвективной диффузии; молекулярной (или броуновской) диффузии; «наведенной» турбулентной диффузии. Получено оценочное соотношение (2.15), позволяющее с 10%-ой точностью прогнозировать лимитирующую стадию воздействия деэмульгатора при сравнении транспортной и кинетической стадии разрушения эмульсии в зависимости от технологических условий ведения процесса. 5. Построена динамическая модель дестабилизации водонефтяной эмульсии, исхода из допущения, что адсорбция деэмульгатора на каплях эмульсии идет гораздо медленнее, чем процесс установления диффузионного профиля концентрации около капель. Решение уравнений данной модели позволило получить удобную расчетную зависимость (2.29), связывающую между собой показатель степени дозировки деэмульгатора, степень разрушения бронирующих оболочек эмульсии, безразмерное время воздействия деэмульгатора. 6. Выполнена оценка времени процесса дестабилизации эмульсии и дозировки деэмульгатора, необходимые для разрушения эмульсии в транспортном потоке с удельной диссипацией энергии Єо=500 см2/сек3, температурой нефти Т=80 С, вязкостью v=0,05 ст. и величиной межфазной поверхности S=60 см Уем . При использовании неионогенного деэмульгатора типа Диссольван (М«2500; площадь, занимаемая одной молекулой деэмульгатора - 10" см), выбирая коэффициент дозировки деэмульгатора т=1?5, при плотности р=1,1 г/см3 получим: весовой расход деэмульгатора Р=40 г/т; время разрушения бронирующих оболочек от степени х0=0 до степени х=0,9 составляет t= 46сек. 7. Выполнен проектный расчет конструкционного элемента блока разрушения эмульсии. Рассмотрен случай, когда блок дестабилизации эмульсии реализуется в виде участка транспортного трубопровода. Так, при величине межфазной поверхности на единицу объема эмульсии S=50 см"1, безразмерном времени пребывания эмульсии в блоке дестабилизации т=1 необходимая длина участка трубопровода для обеспечения степени разрушения эмульсии х=0,9 составляет 1«75м.
Во всех известных промышленных процессах обезвоживания и обессоливания нефтей основным оборудованием является аппарат для разделения водонефтяной эмульсии. Разделение происходит путем отстаивания эмульгированной воды. Попадая в нижнюю часть аппарата, капли переходят в сплошной слой воды, так называемую дренажную воду, которую выводят из аппарата. В процессе осаждения на границе раздела фаз нефть - вода капля как бы останавливается и в зависимости от ее размеров, величины межфазного натяжения и чистоты межфазной поверхности может в течение длительного времени (от секунд до десятков минут) "жить" на этой границе до момента коалесценции со сплошной фазой. При таком замедлении движения капель они накапливаются выше границы раздела фаз, образуя эмульсионный промежуточный слой, концентрация воды в котором может быть значительно выше концентрации исходной эмульсии.
Рассмотрим принципиальные возможности конструктивного и технологического совершенствования и интенсификации процесса разделения эмульсии в отстойном аппарате.
Обычно в верхней отстойной зоне промышленных дегидраторов соблюдается ламинарный режим движения жидкости и капли воды оседают в слое нефти по закону Стокса. Существуют три основных подхода к повышению эффективности процесса осаждения капель воды в отстойниках: 1) увеличение разности плотностей нефти и воды; 2) уменьшение вязкости нефти; 3) увеличение размеров капель воды. Рассмотрим каждый из этих трех подходов. Первые два подхода тесно связаны с температурой процесса разделения водонефтяной эмульсии.
Математическая модель процесса смешения пластовой и промывочной вод при обессоливании нефти
Процесс смешении водонефтяной эмульсии с промывочной водой состоит из многократно повторяющихся актов коалесценции и последующего дробления капель промывочной и пластовой воды. Поскольку наиболее медленно коалесцируют, а следовательно и смешиваются, мелкие капли, то лимитирующей стадией процесса смешения является коалесценция мелкодисперсной пластовой воды. Поэтому в качестве основной характеристики процесса смешения будем использовать скорость убывания количества капель, которые ни разу не скоалесцируют за время t.
Будем характеризовать состояние эмульсии в момент времени t в элементарном объеме в окрестности точки с координатами х, у, z, распределением числа частиц по объемам n(t,V,x,y,z). Переменные х, у, z можно рассматривать как координаты фазового пространства для распределения частиц с объемами в интервале (V,V+dV). Поскольку частицы могут исчезать и появляться в элементе фазового объема в результате процессов дробления и коалесценции частиц, уравнение неразрывности в этом пространстве запишется в виде где v — скорость движения частиц, a j+ и j" — потоки частиц объема V соответственно приходящие и уходящие из элемента фазового объема. Поток j+ образуется за счет коалесценции капель с объемами, меньшими V, и за счет дробления капель с объемами, большими.
Физика реального процесса коалесценции такова, что слияние 3-х и более капель очень редкое явление, поэтому будем учитывать только парное взаимодействие 2-х частиц. Вероятность коалесценции двух капель с объемами V и и обозначим через K(V,ai), а через g(V/oo) - вероятность образования капли объемом V при дроблении капли объемом со. Тогда поток j можно записать в виде Поток j" образуется в результате коалесценции частиц объема V со всеми остальными частицами, а также в результате дробления частиц этого объема. Для потока j" будет справедливо равенство Подставляя (4.2) и (4,3) в (4,1) и дополняя полученное интегродифференциальное уравнение начальными и граничными условиями, получим кинетическое уравнение для описания поведения коалесцирующей дисперсной системы с учетом дробления частиц. Если влиянием процессов дробления на формирование распределения частиц по объемам можно пренебречь, из (4.1), (4.2) и (4.3) получим кинетическое уравнение для описания коалесцирующей дисперсной системы Подобные системы реализуются во многих технологических звеньях процессов подготовки нефти, таких как предварительное укрупнение в каплеобразователях [68], коалесценция при гравитационном отстое в электрическом поле и без него, коалесценция в процессе смешения в условиях сильной турбулизации потока и др. Впервые уравнения подобного типа для описания поведения во времени коагулирующей дисперсной системы были рассмотрены Смолуховским [83]. Он моделировал дисперсную систему, состоящую из сферических коллоидных частиц. Под действием броуновской диффузии эти частицы могут сталкиваться и слипаться (коагулировать), что приводит к изменению во времени их размеров и числа. Смолуховский рассмотрел дискретный аналог уравнения (4.4). Впоследствии этим уравнением занимались многие исследователи. Достаточно полные обзоры по общим и частым методам его решения можно найти в работе [83]. Имеющиеся в литературе результаты относятся главным образом к исследованиям поведения коллоидных и аэрозольных дисперсий. Нас же интересуют дисперсные системы типа жидкость—жидкость, поведение которых может существенно отличаться от поведения аэрозольных и коллоидных систем вследствие различной подвижности частиц в этих системах, обусловливаемой вязкостными свойствами непрерывных фаз, разностью плотностей фаз и размерами частиц. Если коллоидные системы обладают по ли дисперсностью с размером частиц 10 7—10 5 см, то полидисперсность водонефтяных эмульсий на два порядка выше (10"5—10"1 см).
