депарафинизация и деасфальтизация нефти и ее термодеструкция

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Если температуры застывания нефти равны или выше среднемесячных минимальных температур окружающей трубопровод среды, то такая нефть считается высоковязкой и застывающей в рассматриваемых условиях перекачки.

По способу воздействия на перекачиваемую жидкость и структуру потока технологии перекачки высоковязких и застывающих нефтей можно разделить на 2 основные группы.

1гр.: технологии, не изменяющие реологические свойства перекачиваемых нефтей: создание с помощью механических устройств (насадок, спиралей и т.д.) пристенного внутреннего слоя из маловязкой жидкости (нефти, нефтепродуктов, воды с добавлением ПАВ и без них); уменьшение шероховатости внутренней поверхности ТП или изменение его геометрии (трубы с внутренним покрытием, телескопические ТП); последовательная перекачка партий нефти и воды; транспортировка нефтяных систем в капсулах или контейнерах (в потоке маловязкой жидкости — нефти, нефтепродукта, сжиженного газа и т.д.) либо в потоке газа (природного, воздуха и т.д.).

2гр.: технологии, связанные с изменением реологических свойств нефти (вязкости, предельного напряжения сдвига и др.). Их можно разделить на физические, физико-химические и химические.

Физические: предварительное изотермическое разрушение структуры нефти (например, прокачиванием ее через диафрагму); повышение температуры потока нефти в печах или теплообменниках, расположенных в отдельных пунктах трассы ТП, с использованием для этого различных видов топлива (перекачиваемый продукт, утилизация тепла промышленных производств и т.д.); применение ТП-спутников, расположенных снаружи или внутри трубы, с использованием различных теплоносителей (горячая вода, пар и т.д.) и схем движения нефти и теплоносителя (параллельно друг другу или на встречу друг другу); использование внешнего или внутреннего электрообогрева ТП с тепловой изоляцией или без нее (гибкие ленты, кабели и т.д.) для разогрева всего объема жидкости или только пристенного слоя.

Физико-химические методы можно разделить на следующие типы: перекачка в виде эмульсий нефти в воде с использованием стабилизирующих ПАВ и без них; разбавление перекачиваемой нефти маловязкими нефтями и другими углеводородными разбавителями (нефтепродукты, газовый конденсат и т.д.); термообработка путем нагрева нефти до определенной температуры с последующим ее охлаждением с заданным режимом до температуры перекачки; обработка депрессорной присадкой (стимулятором потока) всего объема нефти или только пристенного слоя потока.

Химические методы: депарафинизация и деасфальтизация нефти и ее термодеструкция.

Втекущее время у нас и за рубежом добывают нефти, владеющие высокой вязкостью (при обыденных температурах) либо содержащие огромное количество парафина. Перекачка таковых нефтей по трубопроводам обыденным, методом затруднена. Для воплощения их транспортировки используют последующие способы увеличения текучести нефтей: смешение вязких с маловязкими

исовместная их перекачка; смешение и перекачка с водой; термообработка вязких нефтей и следующая их перекачка; перекачка за ранее нагретых нефтей; добавление присадок -депрессаторов в нефти.

Втекущее время транспорт таковых нефтей по трубопроводам осуществляется всеми перечисленными методами. Но выбор метода перекачки должен быть обусловлен техникоэкономическим расчетом.

Перекачка с разбавителями

Улучшения реологических параметров вязких нефтей (вязкости, температуры застывания, напряжения сдвига) можно добиться методом смешения их с разбавителями. В качестве разбавителей могут применяться конденсаты, бензины, керосины, маловязкие нефти. Если на месторождении добываются нефти разных видов - вязкие и маловязкие, то, соединяя их, можно достигнуть резкого понижения вязкости и температуры застывания.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Для неких вязких нефтей требуется добавлять чрезвычайно огромное количество разбавителя (до 70 %). Нужное количество разбавителя для каждого сорта нефти определяется лабораторными исследовательскими работами.

Разбавление нефтей конденсатами, бензинами и керосинами фактически не осуществляется, кроме нефтепровода в Канаде (Ллойдминстер-Хардисти).

Подача светлого разбавителя на месторождение, обычно, осуществляется по параллельному трубопроводу, сооружение и эксплуатация которого просит доп. издержек.

Гидротранспорт вязких нефтей

Совместная перекачка вязких нефтей с водой является одним из действенных методов транспорта. Существует несколько вариантов гидротранспорта.

1-ый метод. В трубопровод сразу закачивают воду и вязкий нефтепродукт, таким образом, чтоб нефтепродукт двигался внутри водяного кольца. Чтоб не происходило всплытия нефти в водяном кольце, сгустку присваивают вращение применением «спиральных» труб. Такие трубы на внутренней поверхности имеют винтообразную вырезку промышленного производства либо приваренные железные полосы (проволоку) нужных размеров. Спиральная вырезка вызывает вращение передвигающегося потока, в итоге чего же появляются центробежные силы, отбрасывающие наиболее томную воду к стенам трубы. Потому что поток в основной собственной части состоит из нефти, то резко растет расход воды при малых издержек энергии по сопоставлению с перекачкой одной прохладной вязкой нефти. Таким методом могут перекачиваться нефти, имеющие плотность ниже, чем вода. Разделение воды и нефти на конечном этапе делается хоть каким известным методом (хим. методом, тепловым, отстоем и др.).

Широкого распространения этот метод не получил из-за трудности производства винтообразных нарезок на внутренней поверхности трубы.

2-ой метод заключается в образовании консистенции нефти с водой. Когда появляется смесь типа нефть в воде (Н/В), частички нефти окружены водяной пленкой и контакта нефти с внутренней

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

поверхностью трубы не происходит. Появляется водяное кольцо, внутри которого скользит водонефтяная смесь. Это приводит к понижению утрат на трение при перекачке.

При резком уменьшении скорости перекачки и температуры смесь типа Н/В может перейти в оборотную - типа «вода в нефти» (В/Н). Таковая смесь имеет вязкость даже огромную, чем начальная нефть. Устойчивость эмульсии типа Н/В зависит от почти всех причин. В итоге экспериментальных исследовательских работ было установлено, что малое количество воды обязано быть около 30 % общего размера транспортируемой консистенции. Гидротранспорт применяется на магистральном нефтепроводе в Индонезии.

Перекачка термообработанных нефтей

Термическая обработка (нагрев) с целью конфигурации реологических параметров нефти именуется термообработкой. Она заключается в последующем. Нефть нагревают до некой температуры, а потом охлаждают с данной скоростью. Температуру нагрева и скорость остывания подбирают лабораторным методом для каждого нефтепродукта. В итоге этого резко понижаются вязкость и температура застывания термообработанной нефти. Если эти параметры сохраняются низкими существенное время (одни нефти восстанавливают свои характеристики за 3 суток, остальные - за 20 суток), то нефть можно перекачивать по трубопроводу как обыденную маловязкую жидкость.

Подготовительная термообработка нефти применяется на магистральном нефтепроводе в Индии.

Перекачка нефтей с присадками

У нас в стране и за рубежом для улучшения реологических параметров нефтей перед их перекачкой по трубопроводам применяют добавление особых нефтерастворимых присадок. Это беззольные сополимеры этилена и присадки на базе сложных эфиров метакриловой кислоты. Их добавляют к нефтям в количестве 0,02-0,15 % Механизм действия присадок еще не совершенно ясен. Предполагается, что молекулы присадок адсорбируются на поверхности кристаллов парафина, мешая их росту. Появляется суспензия парафина с огромным количеством маленьких кристаллов и высокой степенью дисперсности.

Перед добавлением присадок нефть следует нагревать до полного расплавления парафина. В предстоящем, при движении нефти с присадками по трубопроводу, она не нуждается в подогреве на промежуточных станциях.

Депарафинизация — процесс направленный на удаление нормальных парафиновых углеводородов из керосино-газойлевых и масляных фракций нефти. Так как

нормальные углеводороды обладают высокой температурой застывания, их удаление из фракции снижает температуру застывания. Например исходная фракция имеет температуру застывания +10 градусов Цельсия, то после депарафинизации температура застывания может составить −50 градусов Цельсия. Депарафинизация применяется в основном для производства минеральных масел, гораздо реже для производства зимнего и арктического дизельного топлива. Принципиально используют две технологии депарафинизации:

1.Сольвентную. Определенный растворитель смешивают с исходной фракцией. Далее смесь охлаждают до требуемой температуры застывания (например: нужно масло с т.з. −40, то смесь охлаждают до −40 градусов Цельсия), выпадающие в осадок нормальные парафины отфильтровывают, растворитель отгоняют от целевого продукта. Процессы повторяются.

2.Каталитическая. На избирательных катализаторах при высоком давлении, температуре и избытке водорода длинные молекулы нормальных парафинов расщепляются и изомеризуются.

ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИЯ, извлечение из остаточных продуктов дистилляции нефти (мазута, гудрона) растворенных и диспергированных в них высокомол. смолисто-

асфальтеновых в-в. Наиб. распространение получила деасфальтизация с использованием легких орг. р-рителей (жидкий пропан, бутан или фракция С5). При деасфальтизации происходят одновременно два процесса: коагуляция и осаждение смолисто-асфальтеновых в-в

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

иэкстракцияуглеводородов. С ростом мол. массы р-рителей увеличивается их растворяющая способность и уменьшается селективность. Процесс проводят в тарельчатых колонных аппаратах или в роторных экстракторах (с вращающимся на общем валу пакетом дисков), где благодаря интенсивному мех. радиальному перемешиванию улучшается массообмен между потоками сырья и р-рителя. Сырье движется в ниж. часть аппарата и контактирует с восходящим потоком сжиженного пропана; осн. часть углеводородных компонентов (деасфальтизат) растворяется в нем

ивыводится из верх. части аппарата. Осаждающиеся смолисто-асфальтеновые в-ва образуют т. наз. концентрат, к-рый непрерывно отводят из ниж. отстойной зоны аппарата. С целью более полного извлечения ценных высоковязких углеводородных фракций концентрат в спец. колонне дополнительно обрабатывают пропаном. При произ-ве компонентов смазочных масел процесс осуществляют при 75-90°С, 3,7-4,4 МПа и объемном соотношении пропан : сырье (5-12): 1. В результате деасфальтизации снижаются вязкость, плотность и коксуемость нефтепродукта, уменьшается содержание в нем металлич. примесей (Ni, V), происходит осветление. Деасфальтизат применяют в произ-ве т. наз. остаточных смазочных масел, как сырье для каталитич. крекинга и гидрокрекинга. Концентрат используют в произ-ве битума.