Патент на изобретение №2205332

(54) СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ ОСТАТКОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта. Способ извлечения и перемещения нефтезаводского гудрона путем получения дисперсий типа масла в воде из указанного гудрона, причем указанные дисперсии содержат по меньшей мере 20 мас.% воды, а диспергирующий агент выбирают из солей щелочных металлов, аммония и соответствующих смесей, солей полимерных сульфонатов, полученных в результате конденсации нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида, при этом способ включает: а) разжижение гудрона путем нагревания до температуры, по меньшей мере равной точке его размягчения; б) перемешивание гудрона, разжиженного таким образом, с желаемым количеством воды и диспергирующим агентом до образования дисперсии типа масло в воде; в) извлечение и перемещение гудрона в форме дисперсии типа масло в воде, образованной на стадии (б). Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования нефтезаводского гудрона. 4 з.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к способу перемещения нефтяных остатков (гудрона), имеющих точку размягчения выше 80^oС.

Более точно, настоящее изобретение относится к способу перемещения нефтяного гудрона посредством образования водных дисперсий указанного гудрона в присутствии специфических диспергирующих агентов.

Термин “нефтяной гудрон” относится к нефтяным остаткам, имеющим точку размягчения выше, чем 80^oС, обычно выше, чем 100^oС.

Типичными примерами такого нефтяного гудрона являются остатки после вакуумной перегонки нефтяного сырья или других нефтяных фракций (например, остатки при разгонке при атмосферном давлении), остатки после легкого крекинга.

В настоящее время вышеуказанный гудрон перемещают и извлекают посредством разбавления более легкими углеводородными фракциями до получения газойля.

Этот способ имеет очевидные недостатки в связи с необходимостью использования огромных количеств углеводородных фракций с более высокими химико-техническими показателями для получения более низкокачественного продукта.

В патентной литературе описаны различные способы перемещения тяжелого нефтяного сырья или вязких нефтяных фракций, которые, однако, с точки зрения их свойств не сопоставимы с нефтезаводским гудроном.

Одним из наиболее широко изученных способов перемещения тяжелого нефтяного сырья состоит в получении эмульсий типа масло в воде (М/В), в которых дисперсионная среда (вода) менее вязкая, чем дисперсная фаза (нефть). Эти эмульсии, приготовленные смешением путем перемешивания воды, эмульгирующего вещества и нефти, можно легко перемещать. Помимо того, что они имеют низкую вязкость, эти эмульсии также должны обладать определенной стабильностью, т. е. они не должны разделяться на две фазы при транспортировке и во время их возможного хранения. Кроме того, эмульгирующие добавки должны давать возможность образовывать эмульсии с высоким содержанием нефтяной фазы. Независимо от этих характеристик основное требование по использованию этой методики заключается в низкой стоимости эмульгирующих агентов.

Эмульгирующие агенты, предлагаемые в патентной литературе, не отвечают этим требованиям.

Например, в US-A-4246920, US-A-4285356, US-A-4265264 и US-A-4249554 описаны эмульсии, содержание нефти в которых составляет только 50%, а это означает, что при таких условиях половина имеющегося объема (например, трубы) не доступна для транспортировки нефти.

С другой стороны, в канадские патентах 1108205, 1113529, 1117568 и в USA-А-4246919 отмечается достаточно ограниченное снижение вязкости, несмотря на низкое содержание нефти.

В US-A-4770199 описано использование эмульгирующих агентов, состоящих из комплексных смесей неионных алкоксилированных поверхностно-активных веществ и этилоксилированно-пропоксилированных карбоксилатов. Неионное поверхностно-активное вещество в такой смеси очевидно чувствительно к температуре и, следовательно, при определенных температурных условиях может стать нерастворимыми в воде и вызвать обращение фаз, т.е. из типа М/В в тип В/М. Обращение фаз может быть вызвано также высокими значениями сдвига во время операции перемещения.

Более того, вышеуказанные поверхностно-активные вещества являются чрезвычайно дорогими и вносят значительный вклад в повышение стоимости процесса.

И, наконец, снова возвращаясь к эмульсиям типа М/В, в ЕР-А-237724 описано использование смесей этоксилированных карбоксилатов и этоксилированных сульфатов – продуктов, не слишком доступных на рынке.

В противоположность этим документам WO-94/01684 решает проблему перемещения тяжелого нефтяного сырья посредством образования дисперсий типа М/В, получаемых при помощи диспергирующих агентов, инжектируемых в нефтяные скважины. По сравнению с обычными поверхностно-активным веществами диспергирующие агенты представлены сульфонатами, которые очень хорошо растворимы в воде и не слишком намного снижают поверхностное натяжение воды.

Во всех этих документах, тем не менее, не описано перемещение нефтезаводского гудрона (материала, который очень отличается от тяжелого нефтяного сырья) при помощи образования дисперсий типа М/В.

В данном изобретении предложен способ, который дает возможность более квалифицированно использовать нефтезаводской гудрон.

В соответствии с этим настоящее изобретение относится к способу извлечения и перемещения нефтезаводского гудрона посредством получения из указанного гудрона дисперсий типа масло в воде, причем содержание воды в указанных дисперсиях составляет по меньшей мере 20 мас.%, предпочтительно более 25 мас. % и еще более предпочтительно от 28 до 32 мас.%, а диспергирующий агент выбирают из солей щелочных металлов, аммония и соответствующих смесей и продуктов конденсации нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида, при этом способ включает:
а) разжижение гудрона нагреванием до температуры, по меньшей мере, равной точке его размягчения;
б) смешивание гудрона, разжиженного таким образом, с желаемым количеством воды и диспергирующего агента до образования дисперсии типа масло в воде;
в) извлечение и перемещение гудрона в виде дисперсии типа масло в воде, образованной на стадии (б).

Что касается диспергирующих агентов, то они являются специфическими добавками со следующими характеристиками, по которым они отличаются от обычных поверхностно-активных веществ: высокая растворимость в воде (обычно свыше 15 мас. % при 20^oС); ограниченное уменьшение поверхностного натяжения воды (обычно при 1% концентрации в воде поверхностное натяжение уменьшается максимально на 10%). С химической точки зрения диспергирующие агенты, которые можно использовать в способе по настоящему изобретению, являются щелочными или аммонийными солями полимерных сульфонатов, получаемых в результате конденсации нафталинсульфоновой кислоты с формальдегидом.

Диспергирующие агенты являются продуктами или смесями продуктов, которые ускоряют образование дисперсии или стабилизируют дисперсию без значительного изменения межфазного натяжения.

В способе по настоящему изобретению термин “дисперсия” относится к многофазной системе, в которой одна фаза является непрерывной и, по меньшей мере, другая является тонкодисперсной. В дисперсиях, образованных согласно способу по настоящему изобретению, непрерывной фазой является вода, в то время как дисперсная фаза, более или менее тонко распределенная, состоит из твердых или жидких частиц нефтезаводского гудрона. Диспергирующие агенты активируют и стабилизируют дисперсии, образованные таким образом. Как можно заметить в экспериментальной части, сульфонаты щелочноземельных металлов не являются эффективными, эффективными являются только сульфонаты щелочных металлов и аммония, предпочтительно натрия.

Операция (а) способа по настоящему изобретению заключается в разжижении гудрона, обычно нагреванием по меньшей мере до точки его размягчения.

После разжижения гудрон приводят в контакт с водой и с диспергирующим агентом, предпочтительно с водным раствором диспергирующего агента. Массовое соотношение между гудроном и водой может изменяться в широком интервале, например от 90/10 до 10/90. Однако по очевидным экономическим причинам предпочтительнее использовать другие количества гудрона, что, однако, может создать препятствие из-за избыточной вязкости.

Количество диспергирующего агента зависит также от типа гудрона, подлежащего перемещению; в любом случае количество диспергирующего агента, необходимое для получения стабильной текучей дисперсии, находится в интервале от 0,05 до 2,5 мас.%, предпочтительно от 0,3 до 1,5 мас.%, причем указанные процентные соотношения относятся к количеству диспергирующего агента в расчете на общее количество воды и нефтяного гудрона.

Контакт между гудроном и водным раствором диспергирующего агента можно осуществлять периодически или непрерывно непосредственно на заводе, на котором получают гудрон, или в каком-либо хранилище для указанного гудрона.

Контакт между водным раствором диспергирующего агента и гудроном может быть облегчен перемешивающими устройствами, такими как мешалки, центробежные насосы и турбины. После получения дисперсии (это можно легко определить, наблюдая уменьшение вязкости системы) ее можно легко транспортировать перекачкой к месту хранения или на участок конечного использования (например, непосредственно на сжигание).

Следующие примеры приведены для лучшего понимания настоящего изобретения.

Примеры
Количества дистиллированной воды (FW-пресной воды) и добавки, рассчитанные в соответствии с типом дисперсии, которую требуется получить, точно взвешивали в стеклянной емкости. Добавку, растворимую в воде, гомогенизировали простым механическим перемешиванием.

Взвешенное количество гудрона, подогретое на водяной бане или в печи до 80-130^oС, добавили к водному раствору. Стеклянную емкость, содержащую водный раствор добавки в качестве нижней фазы и нефть в качестве верхней фазы, нагревают на водяной бане до предварительно выбранной температуры приготовления дисперсии (40-95^oС).

После достижения требуемой температуры смесь подвергают механическому перемешиванию (смеситель типа Ultraturrax UT45, оборудованный простой турбиной с постоянной скоростью вращения 10000 об/мин) в течение желаемого времени (2 или 5 минут): турбина Ultraturrax установлена для работы в водной фазе.

Полученную дисперсию оставляют в покое примерно на 24 часа и анализируют вязкость при 25^oС. Указанные измерения вязкости осуществляют при помощи реометра RFSII Rheometrics цилиндрической формы.

В приведенных ниже таблицах в графе вязкости приведены два значения, оба в МПа и через 24 часа после начала приготовления дисперсии, причем первое значение соответствует 10 сек^-1, а второе 100 сек^-1.

Стабильность водных растворов определяют расчетом количества воды, отделенной за период времени, по отношению к общей массе дисперсии. Стабильность в таблицах приведена в виде измерения в процентах количества воды, отделенной после 27 дней, по отношению к общей массе дисперсии.

По отношению к используемым диспергирующим агентам символ R5 относится к Rheobuild ^{5000 фирмы М.А.С., т.е. продукту конденсации натриевой соли нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида, имеющему молекулярную массу 4304; символ R1 относится к Rheobuild 1000 MAC. , т.е. продукту конденсации кальциевой соли нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида, имеющему молекулярную массу 3390; символ D4 относится к NNMSH 40 OF Great, т.е. этилоксилированному нонилфенолу, имеющему молекулярное соотношение оксида этилена и нонилфенола, равное 5.18.}

В таблице 1 приведены опыты, проведенные с использованием гудрона после легкого крекинга, обозначенного как 6В2 VSB загрузка RA 673 и имеющего следующие характеристики: Fe 53 мг/кг, Na 16 мг/кг, Ni 70 мг/кг, V 238 мг/кг; RCC: 16,2 мас.%, S: 2,71 мас.%.

В таблице 2, с другой стороны, показаны опыты, проведенные с использованием вакуумного остатка, обозначенного как SZRN/02 и имеющего следующие характеристики: Fe 73 мг/кг, Na 25 мг/кг, Ni 129 мг/кг, V 390 мг/кг; RCC: 29,0 мас.%, S: 3,62 мас.%.

Наконец, в таблице 3 представлены опыты, проведенные с использованием гудрона после легкого крекинга, обозначенного как ATZ RV и имеющего следующие характеристики: Fe 49 мг/кг, Na 23 мг/кг, Ni 81 мг/кг, V 236 мг/кг; RCC: 28,3 мас.%, S: 4,38 мас.%.

В указанных таблицах вязкость выражена в МПа. Первое значение относится к вязкости при 10 сек^-1, второе значение – к вязкости при 100 сек.^-1 Стабильность выражена в % отделенной воды после 27 дней состояния покоя.

Формула изобретения

1. Способ извлечения и перемещения нефтезаводского гудрона путем получения дисперсии типа масло в воде из вышеуказанного гудрона, причем указанные дисперсии содержат по меньшей мере 20 мас. % воды, а диспергирующий агент выбирают из солей щелочных металлов, аммония и соответствующих смесей солей полимерных сульфонатов, полученных в результате конденсации нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида, при этом способ включает: а) разжижение гудрона нагреванием до температуры, по меньшей мере равной точке его размягчения; б) перемешивания гудрона, разжиженного таким образом, с желаемым количеством воды и диспергирующего агента до образования дисперсии типа масло в воде; в) извлечение и перемещение гудрона в виде дисперсии типа масло в воде, образованной на стадии(б).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание воды в дисперсии больше чем 25 мас. %.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что содержание воды в дисперсии изменяется в интервале от 28 до 32 мас. %.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диспергирующий агент выбирают из солей щелочных металлов полимерных сульфонатов, полученных в результате конденсации нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что диспергирующий агент выбирают из натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида.

РИСУНКИ