Нетрадиционные методы активирования углеводородного сырья

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Нетрадиционные методы активирования углеводородного сырья

2 Освоение методики определения размеров частиц дисперсной фазы

3 Сборка лабораторной установки магнитно-акустической обработки углеводородного сырья

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Подготовка нефти на промыслах занимает важное положение среди основных процессов, связанных с добычей, сбором и транспортированием товарной нефти потребителю - нефтеперерабатывающим заводам или на экспорт. От качества подготовленной нефти зависят эффективность и надежность работы магистрального трубопроводного транспорта, качество полученных из нее продуктов [1].

К поступающей на переработку нефти предъявляются довольно жесткие требования по содержанию эмульгированной воды, хлористых солей, механических примесей и др., обуславливающих коррозию оборудования, в значительной степени определяющих качественные характеристики получаемых нефтепродуктов, сроки службы дорогостоящих катализаторов.

Высокая эффективность процесса обессоливания и обезвоживания нефти достигается за счет оптимизации технологических параметров, использования деэмульгаторов, модернизации оборудования, все это влечет за собой большие затраты, и в целом снижает экономическую эффективность [2].

Таким образом актуален поиск менее дорогостоящих методов, не требующих больших капитальных вложений и энергетических затрат, позволяющих добиться более эффективного удаления нежелательных компонентов из нефти. Значительного повышения эффективности производства на действующих установках можно добиться путем внедрения нетрадиционных методов, а именно воздействием на сырье различного типа полями (магнитное, акустическое).

Целью данной работы является исследование дисперсных характеристик углеводородного сырья, т.е. освоение методики определения размеров частиц нефтяной дисперсной системы, сборка лабораторной установки для обработки углеводородного сырья магнитным полем.

Исследования планируется проводить в соответствии с календарным планом:

1. Литературный и патентный поиск по теме научной работы. Сборка лабораторной установки глубоковакуумной перегонки нефтяных остатков. Создание базы и освоение методики определения размеров частиц дисперсной фазы.

2. Пусконаладка лабораторной установки первичной подготовки и установки магнитно - акустической обработки углеводородного сырья.

3. Проведение экспериментальных исследований по магнитно - акустической обработки углеводородного сырья и его последующей подготовке. Анализ сырья и продуктов.

4. Выводы.

1 НЕТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ АКТИВИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Использование магнитного поля в процессах переработки углеводородного сырья начато относительно недавно. Положительные примеры применения магнитного поля при переработки углеводородных систем в сочетании с простотой эксплуатации, безреагентностью, экологической частотой и быстрой окупаемостью открывают новые возможности интенсификации процессов.

Под влиянием воздействий магнитного поля нефтяные дисперсные системы (НДС) претерпевают изменения в строении и свойствах [3].

Согласно современным представлениям нефть и нефтяные остатки состоят из низко- и высокомолекулярных углеводородных и неуглеводородных компонентов. По коллоидно - химическим свойствам они являются нефтяными дисперсными системами (НДС) со сложной внутренней организацией, способной изменяться под воздействием внешних факторов. Физико - химические и структурно - реологические свойства НДС определяются структурой, размерами и составом сложных структурных единиц.

По литературным данным одним из основных ценообразующих параметров является затрата на подготовку нефти, в том числе на ее обезвоживание и обессоливание. Как известно, основным способом подготовки нефти в настоящее время является ее термохимическая обработка с использованием химических реагентов - деэмульгаторов. Недостатки термохимической подготовки нефти - высокое энергопотребление, металлоемкость и экологическая опасность общеизвестны, поэтому в настоящее время интенсивно проводятся поиски новых методов подготовки нефти, включая магнитное, электрическое, электромагнитное, акустическое и иные воздействия на водонефтяную систему. В частности, в Институте химии нефти СО РАН г. Томска в течение длительного времени проводятся исследования по воздействию на различные дисперсные среды магнитных полей. Влияние постоянного магнитного поля на устойчивость водонефтяной эмульсии впервые было обнаружено при исследовании возможностей разрушения нефти Малоического месторождения (содержание воды в нефти до 75 %). Была проведена серия экспериментов по разрушению водонефтяной эмульсии и в результате прокачки через магнитный активатор жидкости в термостатируемый приемник, где она отстаивалась, после чего углеводородную и водную фазы разделили и проанализировали. В результате достигнута максимальная степень обезвоживания (93 - 95%).

К настоящему времени природа процессов структурообразования и их связь с реологическими свойствами НДС еще полностью не выяснены, и этим объясняется отсутствие достаточной четкости в вопросах регулирования реологических свойств различных нефтей в условиях добычи, подготовки и переработки.

Слабоэнергетические технологии (акустические, вибрационные, магнитные и др.), с помощью которых можно без заметных внешних энергетических затрат или с использованием внутренних резервов вещества перестраивать его структуру, являются наиболее перспективными в виду их экономичности, эффективности и доступности. Эти методы находят все более широкое применение в нефтяной промышленности. Их использование позволяет за короткий промежуток времени достичь значительного уровня разрушения структуры нефтяных ассоциатов и поддерживать этот уровень в течение времени.

Во многих областях хозяйственной деятельности человека (в том числе и при нефтедобычи) накоплен большой положительный опыт применения магнитного поля, создаваемого специальными устройствами - магнитоактиваторами. Промышленные испытания выявили положительное влияние магнитного поля на ряде месторождений. Научное объяснение результатов, полученных на практике, ограничено недостаточной теоретической проработкой проблемы действия сил магнитного поля из-за сложности структурных и энергетических превращений в веществах различного строения на микро- и макроуровне. Поэтому всестороннее изучение поведения нефтей различного состава в магнитном поле позволят углубить и расширить наше понимание вопросов, рассматривающих влияние физических полей на различные структурированные системы, в том числе и на исследуемые нами нефтяные коллоидно-дисперсные системы [5].

2 ОСВОЕНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ

Для Грозненских нефтей были определены размеры частиц дисперсной фазы фотоколориметрическим методом, значения которых представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты определения частиц дисперсной фазы исходных нефтей

Критерием эффективности обработки магнитным полем углеводородного сырья является средний диаметр дисперсных частиц изменение которых проводится с помощью фотоколориметра КФК - 2, в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 - Фотоколориметр КФК-2

Использование тонкослойной кюветы позволяет получить более точные результаты, а также открывает возможность для расчета количества дисперсных частиц.

Определение оптической плотности проводили на фотоколориметре КФК - 2 на длинах волн 540-670 нм с использованием тонкослойной кюветы.

Тонкослойная кювета представляет собой два предметных стекла между которыми помещена прокладка толщиной 0,017 см в соответствии с рисунком 2. Прокладка изготовлена из инертного недеформируемого материала, это может быть пленка или слюда, для получения определенной толщины слоя, которая имеет окно и канал стока. Прокладку помещают на предметное стекло, в центр которого капают одну каплю нефтепродукта и закрывают вторым стеклом а направлении канала стока. При этом продукт полностью заполняет пространство кюветы, а излишки выдавливаются через канал стока. Таким образом получается фиксированная толщина слоя нефтепродукта. Во избежании сдвига фиксируют тонкослойную кювету зажимом.

Рисунок 2 - Сборка тонкослойной кюветы

3 СБОРКА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ МАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Для изучения влияния магнитно - акустической обработки углеводородного сырья на дисперсное состояние углеводородных систем была собрана лабораторная установка представленная в соответствии с рисунком 3. Данная установка включает в себя сырьевую емкость, которая будит способствовать прогреву исследуемой нефти до необходимой температуры; насос с помощью которого возможно осуществить прокачку нефти через постоянные магниты (магнетизатор).

Рисунок 3 - Лабораторная установка магнитно - акустической обработки нефти (1 - термометр; 2 - обогреваемая емкость; 3 - термомаслостойкие трубки; 4 - перистальтический насос; 5 - магнетизатор; 6 - приемник)

Для исследования влияния на нефтяные системы постоянного магнитного поля большей магнитной индукции возможно использование магнетизатора, магнитное поле в котором создается электромагнитами. Схема такого магнетизатора представлена в соответствии с рисунком 4. Технические характеристики аппарата: оптимальное значение конструктивного модуля аппарата 13,5 мТл*м, магнитная индукция в рабочем зазоре составляет 0,2 Тл, интервал линейных скоростей потока 0,5 - 1,5 м\с, производительность 6 - 9 м³\ч, диаметр аппарата в цилиндрической части 195 мм, продольный размер аппарата 942 мм, масса 100 кг, максимальная сила тока 0,39 А, потребляемая мощность 89 Вт.

Рисунок 4 - Схема магнетизатора (1 - катушки; 2 - корпус; 3 - магнитопрово мТл*м, магнитная индукция в рабочем зазоре составляет ; 4 - активный зазор)

При подготовке к эксплуатации аппарата была разработана инструкция по его применению, в которой приведены назначение, технические характеристики, устройство и принцип работы аппарата. Описаны основные операции монтажа и подготовки, предусмотрены необходимые меры по безопасной эксплуатацуии магнетизатора и обеспечения нормальных условий для обслуживающего персонала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внедрение нетрадиционных методов активирования нефтяного сырья, воздействие на нефтяные остатки различного типа полями (электрическим, акустическим, магнитным) по результатам исследований как отечественных, так и зарубежных научно-исследовательских институтов способствуют снижению размеров нефтяных ассоциатов, увеличению глубины переработки нефти, а также уменьшению энергозатрат. Перевод сырья в активное состояние дает возможность более полно реализовать потенциальные возможности сырья и добиться повышения выхода целевых продуктов или улучшения показателей их качества. Таким образом, магнитное поле существенно влияет на размеры частиц коллоидно-дисперсной фазы нефтяных систем и, следовательно, на их реологические характеристики.

Преимуществом изменения дисперсной структуры углеводородного сырья является безреагентность, т.е. в систему ничего не добавляется, нет необходимости поддерживать ресурсы веществ, используемых в качестве добавок, кроме того, экологичность волновых воздействий в ряде случаев выше, чем добавки специальных веществ в систему.

В настоящее время ведется работа по совершенствованию процесса подготовки различных нефтей к первичной переработке. Замысел в данной области вполне целесообразен и практически осуществим.

Исследование способа подготовки нефтяного сырья с помощью магнитных полей является актуальной задачей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти. М.: Химия. 2001, С.333.

2. Хуторянский Ф.М. Разработка и внедрение высокоэффективных технологий подготовки нефти на электрообессоливающих установках НПЗ. Автореф. дисс.д.т.н., М., 2008.

3. Пивоварова Н.А. Интенсификация процессов переработки углеводородного сырья воздействием постоянного магнитного поля. Автореф. дисс. д.т.н., М., 2005, стр.3.

4. Ю.В. Лоскутова, Н.В. Юдина. Влияние магнитного поля на структурно-реологические свойства нефтей // Известия Томского политехнического университета. Томск, 2006 г., Т.309. №4. С.104.

5. В.В. Леоненко, Г.А. Сафонов. Магнитно-акустическая обработка нефти Талаканского месторождения // Нефтепереработка и нефтехимия. 2005 г. №3. С.10.

6. Пивоварова Н.А., Клепова Н.А., Белинский Б.И., Туманян Б.П. Влияние магнитного поля на результаты перегонки нефтяных остатков // Нефтепереработка и нефтехимия, 2003, №12, С.23-26.

7. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Ч1. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. М.: Химия, 1972. С.360.