Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ К ПЕРЕРАБОТКЕ

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к методам подготовки битуминозной высоковязкой нефти к ее переработке.

Известен способ переработки мазута путем вакуумной ректификации с получением дистиллятных фракций. На жидкую фазу кубового остатка воздействуют акустическими колебаниями частотой 0,1-200 КГц и мощностью 0,2-3 Вт/см² при остаточном давлении 20-200 мм рт. ст. (авторское свидетельство СССР №1377281, опубл. 29.02.1988 г.).

Недостатком способа являются высокие энергетические затраты на создание глубокого вакуума. Также применение только акустического диапазона частот не обеспечивает надежного разрушения высоковязких сред.

Известны способ подготовки нефти к переработке и устройство для его осуществления (патент РФ №2268284, опубл. 20.01.2006 г.), который включает пропускание нефти через рабочую камеру и одновременное воздействие акустическими колебаниями и гидроударами. Воздействие осуществляют в потоке, причем в поток нефти вводят воду, после чего поток пережимают до образования каверны за зоной пережатия.

Недостатком способа является его невысокая эффективность ввиду дополнительной подачи в нефть воды с ее последующим отделением. Также не имеется сведений об эффективности этого метода на тяжелых высоковязких нефтях.

Известны способ крекинга нефти и нефтепродуктов и установка для его осуществления (патент РФ №2078116, опубл. 27.04.1997 г.), в котором сырье (нефтесодержащий продукт) и диспергирующее вещество подают в зону обработки, ультразвуковую обработку ведут с интенсивностью излучения 1-10 МВт/м² в замкнутом циркуляционном контуре при статическом давлении в диапазоне от 0,2 до 5 МПа, и осуществляют последующее разделение обработанного сырья на жидкую и парообразные фазы и получение из парообразной фазы конечного продукта.

Недостатками является отсутствие возможности контролировать процесс получения конечных продуктов по причине замкнутого цикла, ведение процесса при высоких температурах и давлении, энергоемкость.

Известен способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред и расположенных в среде объектов (патент РФ №2455086, опубл. 10.07.2012 г.), согласно которому обработку следует производить в средах, удельное содержание воды или иной жидкой фазы которых превышает 65-70% от общей массы.

Недостатком является отсутствие влияния ультразвукового воздействия на нефть, содержание воды в которой составляет менее 2% масс.

Известен способ кавитационной обработки жидких нефтепродуктов (патент РФ №2455341, опубл. 10.07.2012 г.), принятый за прототип, который состоит в кавитационной обработке жидких нефтепродуктов, включающей эмульгирование нефтепродукта путем интенсивного кавитационного воздействия с последующей рециркуляцией. Обрабатывают непрерывный поток нефтепродукта, при этом часть обработанного нефтепродукта направляют на дальнейшую переработку или сжигание, а остальную часть смешивают с потоком входного необработанного нефтепродукта.

Недостатком данного способа является то, что возникают значительные потери сырья, вызванные сжиганием части обработанных нефтепродуктов. Кроме того, повторная обработка нефтепродуктов приводит к дополнительным затратам.

Технический результат заключается в снижении вязкости тяжелой высоковязкой нефти за счет обработки тяжелой нефти постоянным магнитным полем и в увеличении выхода светлых фракций от 5 до 7% за счет смешения с легкой нефтью, кавитационным воздействием и последующей атмосферной разгонкой.

Технический результат достигается тем, что до эмульгирования тяжелую нефть обрабатывают в магнитном поле с помощью неодимовых магнитов до снижения вязкости, а затем обработанную нефть смешивают с легкой нефтью до концентрации тяжелой нефти в смеси от 7 до 9%, после чего полученную смесь подвергают кавитационной обработке с последующей атмосферной перегонкой.

Способ подготовки тяжелой нефти к переработке поясняется чертежами, где описано:

фиг. 1 - основные свойства неодимовых магнитов,

фиг. 2 - основные свойства ультразвуковой установки,

фиг. 3 - технология подготовки тяжелой высоковязкой нефти к переработке,

фиг. 4 - физико-химические характеристики тяжелой высоковязкой Ярегской нефти и легкой Тэбукской нефти Тимано-Печорского региона,

фиг. 5 - изменение вязкости Ярегской и Тэбукской нефтей до и после магнитного воздействия от 15 до 25 минут,

фиг. 6 - Изменение выхода светлых фракций в результате смешения Ярегской и Тэбукской нефтей,

фиг. 7 - Изменение выхода светлых фракций в результате ультразвуковой обработки смеси Ярегской и Тэбукской нефтей с концентрацией тяжелой нефти 8%.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовленная товарная тяжелая высоковязкая нефть с содержанием массовой доли воды не более 0,5% и механических примесей не более 0,05% по ГОСТ Р 51858-2002. «Нефть. Общие технические условия» проходит через участок трубопровода, оснащенным неодимовыми магнитами, таким образом, чтобы обработка постоянным магнитным полем составляла 20 минут, что позволяет снизить кинематическую вязкость тяжелой нефти с 700 мм²/с до 400-300 мм²/с. Исследования проводились в соответствии с ГОСТ 33-2000 «Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости». Затем намагнитизированная нефть по трубопроводу направляется в резервуар для смешения с легкой нефтью. Концентрация тяжелой нефти в полученной смеси должна составлять от 7 до 9%. Для улучшения процесса смешения используется обработка ультразвуковым воздействием в течение от 15 до 25 минут интенсивностью от 1,5 до 2 Вт/см². Затем подготовленное сырье подвергается атмосферной перегонке в колонне К-101, температура низа которой составляет не более 355°С и верха не более 150°С, а давление верха и низа не более 110 и 160 кПа соответственно. В колонне К-101 происходит разделение обработанной нефти на фракции и мазут. Исследования проводились в соответствии с ГОСТ 2177-99. «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава».

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Проводится операция по воздействию постоянного магнитного поля на тяжелую высоковязкую нефть Ярегского месторождения Тимано-Печорского региона (фиг. 4). Источниками постоянного магнитного поля являются неодимовые магниты (фиг. 1). Время воздействия составляет от 15 до 25 минут. В результате вязкость тяжелой нефти снижается до 300-400 мм²/с (фиг. 5).

Пример 2. Проводится операция по воздействию постоянного магнитного поля на легкую нефть Тэбукского месторождения Тимано-Печорского региона (фиг. 4). Источниками постоянного магнитного поля являются неодимовые магниты (фиг. 1). Время воздействия составляет от 15 до 25 минут. В результате вязкость тяжелой нефти незначительно увеличивается с 5 до 7,5 мм²/с (фиг. 5).

Пример 3. Проводится операция по смешению Ярегской и Тэбукской нефтей с концентрацией тяжелой нефти от 7 до 9%. В результате компаундирования увеличивается выход светлых фракций относительно расчетных значений (фиг. 6).

Пример 4. Проводится операция по ультразвуковому воздействию (фиг. 2) на смесь Ярегской и Тэбукской нефтей с концентрацией намагниченной тяжелой нефти от 7 до 9% (фиг. 3). Время воздействия составляет 20 минут. В результате атмосферной разгонки по ГОСТ 2177-99. «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава» выход светлых фракций увеличивается выход светлых фракций от 5 до 7% (фиг. 7).