Результат интеллектуальной деятельности: Способ подготовки высоковязкой нефти

Изобретение относится к способам подготовки высоковязкой нефти для ее транспортировки по трубопроводу и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Известен способ подготовки высоковязкой нефти, включающий термообработку части высоковязкой нефти путем ее нагрева до 80-90°С, термический крекинг оставшейся части нефти при температуре 400-500°С, последующее их смешение и охлаждение полученной сырьевой смеси до температуры перекачки по трубопроводу [А.с. СССР №1122866, МПК C10G 31/06, оп. 07.11.1984].

Недостатком известного способа является физическая нестабильность высоковязкой нефти, закачиваемой в трубопровод, вызванная повышенным газосодержанием, что приводит к потерям нефти при ее транспорте и хранении.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки высоковязкой нефти для перекачки по трубопроводу, включающий предварительную термообработку нефти путем нагрева в сырьевом теплообменнике с последующим разделением ее потока на две части, одну из которых направляют на термокрекинг, а другую - на смешение с продуктами термокрекинга с последующим охлаждением полученной сырьевой смеси до температуры ее перекачки по трубопроводу, продукты термокрекинга подвергают разделению на газопарожидкостную и жидкую фазы в испарителе, при этом жидкую фазу из испарителя подают в качестве теплоносителя в теплообменники с последующим разделением охлажденной жидкой фазы на две части, одну из которых подают на закалочное охлаждение продуктов термокрекинга перед подачей в испаритель, а другую - на смешение с термообработанной частью нефти, причем газопарожидкостную фазу продуктов термокрекинга охлаждают и подают на разделение в газосепаратор на газ, используемый в качестве топливного газа в печи термокрекинга, и дистиллят, подаваемый на смешение с полученной сырьевой смесью в упомянутый трубопровод (патент РФ №2560491, МПК C10G 31/06, оп. 20.08.2015).

К недостатку известного способа относится то, что в дистилляте после газосепаратора, который используется в качестве компонента термообработанной нефти, находится значительное количество растворенных углеводородных газов, что также приводит к физической нестабильности нефти, закачиваемой в трубопровод и к ее потерям при транспорте и хранении.

Предлагаемое изобретение направлено на уменьшение потерь высоковязкой нефти при транспорте и хранении путем повышения ее физической стабильности.

Это достигается тем, что в способе подготовки высоковязкой нефти для перекачки по трубопроводу, включающем термообработку нефти путем нагрева в теплообменниках и печи термокрекинга, последующее разделение продуктов термокрекинга на газопарожидкостную и жидкую фазы в испарителе, применение последней в качестве теплоносителя в теплообменниках с последующим разделением охлажденной жидкой фазы на две части, одну из которых подают на закалочное охлаждение продуктов термокрекинга перед подачей в испаритель, а другую после доохлаждения используют в качестве компонента нефти, закачиваемой в трубопровод, последующее разделение газопарожидкостной фазы продуктов термокрекинга в газосепараторе на углеводородный газ, используемый в качестве топлива печи термокрекинга, и дистиллят, согласно изобретению дистиллят подвергают дополнительному разделению на углеводородный газ и стабильный дистиллят в колонне стабилизации, снабженной насадкой, при этом углеводородный газ из колонны стабилизации смешивают с углеводородным газом из газосепаратора, а стабильный дистиллят после нагрева в кипятильнике используют частично в качестве горячей струи, подаваемой в нижнюю часть колонны стабилизации, частично после охлаждения в холодильнике - в качестве острого орошения, подаваемого в верхнюю часть колонны стабилизации, а балансовое количество стабильного дистиллята смешивают с охлажденной жидкой фазой испарителя и подают на перекачку.

Целесообразно высоковязкую нефть перед подачей в печь подвергнуть обессоливанию путем смешения с пресной водой и деэмульгатором в электродегидраторе.

Целесообразно продукты термокрекинга после печи направить в испаритель через реакционную камеру.

Целесообразно часть жидкой фазы испарителя, подаваемой на смешение со стабильным дистиллятом, направить в качестве теплоносителя в котел-утилизатор для выработки водяного пара.

Целесообразно углеводородный газ перед сжиганием в печи подвергнуть очистке от сероводорода, например, обработкой 40%-ным водным раствором метилдиэтаноламина.

Дополнительное разделение дистиллята в колонне стабилизации, снабженной насадкой, позволит отделить газовую фазу от стабильного дистиллята (жидкой фазы) перед смешением последнего с жидкой фазой испарителя, и, как следствие, уменьшить газосодержание, и повысить физическую стабильность нефти, закачиваемой в трубопровод.

Использование части жидкой фазы испарителя до смешения ее со стабильным дистиллятом в качестве теплоносителя в котле-утилизаторе позволит получить водяной пар, используемый в кипятильнике для нагрева части стабильного дистиллята (жидкой фазы), циркулирующей в нижней части колонны стабилизации, и, как следствие, снизить энергоемкость процесса термообработки высоковязкой нефти. Избыток водяного пара реализуется на сторону.

Очистка углеводородного газа, выводимого из газосепаратора, в адсорбере от сероводорода, например, обработкой 40%-ным водным раствором метилдиэтаноламина позволит использовать его в качестве технологического топлива при переработке сернистых и высокосернистых нефтей.

Предварительное обессоливание нефти от хлористых солей в электродегидраторе до их содержания не более 5 мг/дм³ позволит увеличить межремонтный пробег печи термокрекинга.

Направление продуктов термокрекинга после печи в испаритель через реакционную камеру позволит смягчить условия крекинга путем выдержки продуктов термокрекинга (реакционной массы) в последней, оптимизировать глубину конверсии сырья, влияющую на конечную вязкость жидкой фазы - основного компонента нефти, закачиваемой в трубопровод, и, как следствие, увеличить продолжительность межремонтного пробега печи.

Способ осуществляют следующим образом.

Высоковязкая нефть насосом 1 через теплообменник 2 после смешения с промывной водой и деэмульгатором поступает в электродегидратор 3 на обессоливание. После электродегидратора 3 высоковязкая нефть с содержанием хлористых солей не более 5 мг/дм³ через регенерационный теплообменник 4 поступает в реакционную печь 5, где нагревается до температуры 450-460°С, и далее поступает в низ реакционной камеры 6, в которой выдерживается в течение 2-4 мин. Газожидкостная смесь с верха реакционной камеры 6 после ее захолаживания поступает в зону питания испарителя 7. В испарителе 7 газопарожидкостная смесь продуктов термокрекинга разделяется, пары поднимаются вверх через укрепляющую часть испарителя 7, оборудованную клапанными тарелками 8, а жидкая фаза опускается вниз по каскадным тарелкам. Температура верха испарителя - 160-180°С, низа - 280-300°С.

С низа испарителя 7 жидкая фаза (кубовый продукт) после насоса 9 разделяется на два потока, один поток проходит через теплообменники 4, 2, 10 и соединяется со вторым потоком, который проходит через трубное пространство котла-утилизатора 11 и теплообменник 12, затем объединенный поток охлаждают в воздушном холодильнике 13 и подают в смеситель 14, где он смешивается со стабильным дистиллятом (бензином), поступающим из колонны стабилизации 15, оснащенной насадкой 16. Бензин стекает в кипятильник 17, и далее насосом 18 через водяной холодильник 19 подается в смеситель 14, откуда окончательно полученная нефтяная смесь закачивается в трубопровод на дальнейшую перекачку. При этом первый поток жидкой фазы испарителя, прошедший, соответственно, через теплообменники 4, 2 и 10 частично используют в качестве захолаживающего агента парожидкостной смеси, поступающей из реакционной камеры 6 в испаритель 7.

Газопарожидкостная фаза (пары бензиновой фракции) из испарителя 7 после охлаждения в воздушном холодильнике 20 поступает в газосепаратор 21, с верха которого газ выводится в отбойник 22 и далее - в адсорбционную колонну 23 для очистки от сероводорода путем промывки 40% водным раствором метилдиэтаноламина (МДЭА). Полученный газ частично используется в качестве топлива печи 3, избыточное количество топливного газа выводится с установки.

Дистиллят (бензиновая фракция), отделяемая в газосепараторе 21 насосом 24, частично возвращается в испаритель 7 в виде острого орошения, балансовое количество нестабильного дистиллята перепускается в колонну стабилизации 15.

Стабильный дистиллят (бензин) с низа колонны стабилизации 15 поступает в кипятильник 17, обогреваемый водяным паром, поступающим из котла-утилизатора 11, при этом пары из кипятильника 17 возвращаются в низ колонны стабилизации 15 для отпарки легких углеводородов, стабильный дистиллят (бензин) насосом 18 после охлаждения в водяном холодильнике 19 частично возвращается на 1 тарелку колонны стабилизации 15 в виде острого орошения. Основная масса стабильного дистиллята (бензина) направляется на смешение с жидкой фазой испарителя в смеситель 14.

В табл. 1 приведены показатели качества дистиллятов (бензинов), используемых в качестве компонента нефти, закачиваемых в трубопровод, по прототипу и по предлагаемому изобретению.

Исходная высоковязкая нефть имеет плотность 969 кг/м³ при 20°С, содержание серы - 4,1% масс., кинематическая вязкость при 20°С - 2140 сСт.

Как видно из табл. 1, в дистилляте (бензине), полученном по предлагаемому способу, содержание легких углеводородов (С1-С4) снизилось в 4,7 раза по сравнению с прототипом.

В табл. 2 приведены основные показатели нефтяной смеси, закачиваемой в трубопровод по прототипу и по предлагаемому способу.

Как видно из табл. 2, в нефтяной смеси, полученной по предлагаемому способу заметно снизилось давление насыщенных паров (в 3,4 раза) по сравнению с аналогичным показателем по прототипу, а именно этот показатель характеризует физическую стабильность нефти: чем меньше давление насыщенных паров, тем более стабильна нефть, меньше потерь в окружающую среду за счет испарения легких компонентов нефти.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет путем включения дополнительной стадии стабилизации бензиновой фракции существенно улучшить физическую стабильность нефти, оцениваемую по показателю «давление насыщенных паров», и, следовательно, снизить потери нефти при транспорте и хранении, а также снизить энергоемкость процесса подготовки нефти к перекачке по трубопроводу за счет эффективного использования тепловых потоков для выработки водяного пара и теплофикационной воды.

Кроме того, за счет проведения операции по обессоливанию высоковязкой нефти и использования реакционной камеры предлагаемый способ позволяет добиться существенного увеличения продолжительности межремонтного пробега печи термокрекинга в процессе подготовки высоковязкой нефти к перекачке по трубопроводу.