Результат интеллектуальной деятельности: Способ снижения вязкости нефти

Изобретение относится к транспорту нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для улучшения подготовки к трубопроводному транспорту высоковязких путем снижения их вязкости.

Известен (RU, патент 2054604, опубл. 02.07.1993) способ, включающий подачу вещества в жидкой фазе в зону гидродинамической обработки, где на него воздействуют давлением, имеющим постоянную и переменную составляющие. При этом значение переменной составляющей давления выбирают в зависимости от постоянной составляющей давления. Цикл обработки может быть открытым и закрытым. Обработка нефти известным способом сопровождается увеличением температуры нефти и, соответственно, понижением ее вязкости.

Известен (RU, патент 2325432, опубл. 27.05.2008)способ снижения вязкости нефти, включающий подачу нефти в жидкой фазе в зону гидродинамической обработки, где на нефть воздействуют давлением, имеющим постоянную и переменную составляющие, измерение температуры нефти на выходе из зоны обработки, повторную подачу нефти в зону обработки, при этом в зоне обработки путем отбора тепла стабилизируют температуру нефти в диапазоне температур, не ниже температуры, выше которой вязкость нефти уменьшается незначительно, и не выше температуры кипения нефти, измеряют вязкость нефти, завершают обработку давлением при стабилизации значения вязкости нефти.

Недостатком известных способов является последующее восстановление вязкости нефти при понижении температуры до исходного состояния.

Известен (RU, патент 2089778, опубл. 25.10.1994) способ подготовки высоковязких и парафинистыхнефтей к трубопроводному транспорту путем введения жидких углеводородных разбавителей, причем в качестве углеводородных разбавителей используют жидкий продукт переработки попутных нефтяных газов (смесь бензола, толуола и ксилола), полученный на цеолитсодержащих катализаторах при 650°С, объемной скорости подачи сырья 90 220 ч^-1 и атмосферном давлении.

Недостатком способа является невысокая эффективность при использовании в реальных промысловых условиях:

- из-за невозможности получения достаточного количества углеводородного разбавителя вследствие, как правило, ограниченного ресурса попутного нефтяного газа (5-15% масс. на нефть) и незначительного выхода жидкого продукта его переработки (20-35% масс.), в результате чего потенциально достигаемое количество разбавителя составляет лишь 1-5% масс. и, соответственно, вязкость и температура застывания нефти снижаются незначительно;

- известный способ лишь несколько уменьшает содержание твердых парафинов в нефти, обуславливающих ее высокую вязкость и температуру застывания, и уменьшает их только вследствие разбавления жидким продуктом, и поэтому не может быть использован для снижения вязкости парафинистыхнефтей, поскольку подготовленная нефть согласно ГОСТ Р 51858-2002 должна содержать не более 6% масс. парафинов;

- при получении жидкого продукта-разбавителя в известном способе в качестве побочного продукта образуется 65-80% масс.

неконденсируемых углеводородных газов низкого давления, требующие дальнейшей утилизации;

- способ требует значительных энергетических затрат для подготовки сырья, а именно для выделения фракции C₂-C₄ из попутного нефтяного газа, и для нагрева сырья до 600-650°С.

Техническая проблема, решаемая с использованием разработанного способа, состоит в разработке процесса утилизации попутного нефтяного газа с обеспечением возможности транспортировки высоковязкой нефти по трубопроводу.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит повышении степени утилизации попутного нефтяного газа при одновременном уменьшении вязкости нефти.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать в качестве способа снижения вязкости нефти подачу в сырую нефть смеси ароматических соединений, полученную в результате утилизации фракции углеводородов C₃₊ состава попутного нефтяного газа путем проведения реакции ароматизации, предпочтительно, в изотермических реакторах, выполненных, предпочтительно, с использованием тепловых труб при давлении 0,5 - 3,5 МПав зоне проведения реакции.

Экспериментально было установлено, что использование смеси ароматических соединений, полученной в результате проведения утилизации фракции углеводородов C₃₊ состава попутного нефтяного газа путем реакции ароматизации фракции углеводородов C₃₊ состава попутного газа в реакторах при давлении 0,5 - 3,5 МПа в зоне проведения реакции позволяет устранить практически все недостатки, присущие способу - ближайшему аналогу.

Предпочтительно легкие фракции углеводородов, которые при проведении утилизации фракции углеводородов C₃₊ состава попутного нефтяного газа путем реакции ароматизации в реакторах, дополнительно подвергают конверсии с получением синтез-газа, из которого получают через промежуточную стадию синтеза метанол, а далее путем реакции ароматизации метанола в изотермических реакторах получают смесь бензола, толуола и ксилола, которая также может быть использована для уменьшения вязкости сырой нефти.

Обычно, в зависимости от качества сырой нефти, смесь ароматических соединений, полученную в результате утилизации фракции углеводородов C₃₊ состава попутного нефтяного газа, подают в сырую нефть в количестве до 20% об. от объема сырой нефти.

Разработанный способ реализуют следующим образом.

Попутный нефтяной газ, представляющий собой пропан-бутановую фракцию, подают в изотермический реакторный узел, снабженный тепловыми трубами. Пропан-бутановую фракцию перед реакторным узлом предварительно подогревают до 250°С. В первом реакторе узла при давлении 1,5 МПа и температуре 470-500°С на цеолитсодержащем катализаторе в ароматические соединения превращается, в основном, бутан. Превращение пропана происходит в следующем втором реакторе узла после подъема температуры до 510-540°С. Нагрев сырья до необходимой температуры в реакторах узла производят с использованием промежуточного теплоносителя, циркулирующего в тепловых трубах.

Продукты реакции (смесь ароматических соединений) на выходе из реакторного узла охлаждают до 40°С, конденсирующуюся жидкую фазу отделяют от газа в сепараторе и направляют на ректификацию. После нагрева в теплообменнике 150°С смесь ароматических соединений поступает в среднюю часть колонны ректификации. Режим работы этой колонны - давление 2,5÷3,0 МПа, температура верха 65-75°С, низа 260-270°С. Обогрев кубовой части колонны осуществляют либо с использованием дополнительного нагревателя (печи, испарителя), либо с использованием горячих продуктов реакции из второго реактора реакторного узла. Поддержание температуры верха колонны ректификации обеспечивают подачей холодного орошения (40°С) после конденсации паров в холодильнике и сбора жидкости - смеси ароматических соединений. Часть непрореагировавшей бутан-пропановой фракции возвращают на циркуляцию в сырьевой поток перед реакторным узлом.

Стабильная фракция ароматических углеводородов (бензол, замещенные бензолы, толуол, замещенные толуолы, ксилолы, в том числе и замещенные) с низа колонны ректификации последовательно охлаждают до температуры 40°С и отводят как товарную продукцию.

Состав попутного нефтяного газа, подаваемого на ароматизацию в реактор приведен в табл. 1.

Результат проведенного процесса приведен в табл. 2.

Полученную смесь ароматических соединений вводят в трубопровод транспортировки нефти любым известным способом.

Обработанная предлагаемым способом нефть при температуре (20±5)°С имела вязкость, равную 125 МПа⋅с, тогда как необработанная нефть при той же температуре имела вязкость, равную (320÷330) МПа⋅с.