Вода в жидкие углеводороды, такие как бензиновые и керосиновые фракции, попадает в основном на технологических этапах переработки нефти. Это происходит во время ректификации с применением водяного пара, а также в процессах химической очистки. В нефтепродуктах влага присутствует в двух формах: незначительная часть растворена, а основная масса — в виде мельчайших капель, образующих стойкую эмульсию. Важно отметить, что растворимость воды напрямую зависит от температуры и плотности фракции: в более лёгких продуктах, например в бензоле, её растворяется больше, а с понижением температуры и увеличением молекулярной массы растворимость падает. Так, при 30 °C в бензине может быть растворено около 0,04% воды, а в тяжёлом керосине — всего 0,005%. При этом эмульсионная вода, состоящая из микрокапель размером до 30 микрон, часто составляет 0,8–1,0% от массы продукта, что в разы превышает долю растворённой. Чем тяжелее фракция, тем выше в ней содержание эмульсионной воды и тем стабильнее сама эмульсия.
Способы обезвоживания: отстаивание и электроразделение
Первичное удаление воды из нефтепродуктов может осуществляться двумя основными методами. Традиционный способ — длительное отстаивание в резервуарах в течение 10–50 часов, эффективное для капель крупнее 100 микрон. Для более интенсивной и быстрой обработки применяются электроразделители (электродегидраторы). В них под действием переменного или постоянного электрического поля высокого напряжения мелкие капли воды коалесцируют, сливаясь в более крупные, которые затем быстро оседают. Этот метод позволяет снизить содержание эмульсионной воды до 0,05–0,10%, что приближается к уровню её естественной растворимости. Однако для многих современных процессов, таких как каталитический риформинг бензинов, этого недостаточно — требуется практически полное удаление влаги.
Глубокая осушка: гидроочистка и адсорбция
Для достижения экстремально низких показателей влажности (например, до 0,00015% для бензинов перед риформингом) применяются процессы глубокой осушки. К ним относятся гидроочистка и, что особенно эффективно, адсорбционные методы. В качестве адсорбентов широко используются цеолиты, способные снизить содержание воды в жидкости с начальных 0,03–0,04% до 0,001–0,003%. Это критически важно не только для качества товарных моторных топлив, но и для безопасности работы с сжиженными углеводородными газами (СУГ).
Особенности осушки сжиженных газов и регенерация адсорбентов
Наличие даже следов растворённой воды в СУГ опасно, особенно в холодное время года, так как приводит к образованию ледяных или гидратных пробок в трубопроводах и арматуре. Для их осушки также применяется адсорбционный метод с использованием силикагелей, алюмогелей, активного оксида алюминия и цеолитов.
Процесс регенерации (десорбции) адсорбента при работе с жидкими углеводородами имеет свои особенности. В отличие от осушки газов, здесь можно использовать водяной пар, горячие газы (природный, топливный) или комбинацию вакуума с нагревом слоя адсорбента. Часто нагрев осуществляется непосредственно в слое с помощью трубных змеевиков с паром. После достижения необходимой температуры десорбции (зависящей от типа адсорбента) слой продувается сухим инертным газом, например азотом. Применение цеолитов, в частности типа NaX (13Х), позволяет не только достичь остаточной влажности в 0,0015–0,0025%, но и параллельно очистить углеводороды от сернистых соединений, что повышает комплексную эффективность процесса.