ОПТИМИЗАЦИЯ УДАЛЕНИЯ КАЛЬЦИЯ
CALCIUM REMOVAL OPTIMIZATION

Область техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к обессоливанию и удалению кальция из углеводородного сырья, такого как сырая нефть. В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству для оптимизации удаления кальция из углеводородного сырья, такого как сырая нефть, в течение операции обессоливания для нефтепереработки.
Уровень техники настоящего изобретения
Когда сырую нефть добывают из пласта, она содержит воду и соли. При высоких температурах, которые могут присутствовать на нефтеперерабатывающем заводе в течение переработки сырой нефти, вода может гидролизовать соли с образованием агрессивных кислот. В сырой нефти присутствуют, как правило, хлоридные соли, которые вызывают определенные проблемы, поскольку они могут образовывать хлористоводородную кислоту. Могут также присутствовать бромидные соли, которые могут образовывать бромистоводородную кислоту.
С течением времени агрессивные кислоты могут вызывать значительное повреждение нефтеперерабатывающего оборудования. Повреждение обычно наблюдают в трубопроводах, по которым транспортируют сырую нефть из одной территории нефтеперерабатывающего завода в другую. Могут потребоваться значительные затраты времени и средств для замены поврежденного нефтеперерабатывающего оборудования. В некоторых случаях, например, где отсутствует обводной трубопровод, переработку сырой нефти требуется полностью останавливать для замены нефтеперерабатывающего оборудования.
Таким образом, оказывается желательным удаление солей из углеводородных текучих сред, таких как сырая нефть, перед осуществлением нефтепереработки. Для решения этой проблемы сырые нефти, как правило, пропускают в обессоливатель перед тем, как их подвергают переработке.
Сырые нефти обычно смешивают с промывочной водой перед тем, как их пропускают в обессоливатель. После пропускания через обессоливатель образуются фаза обессоленной сырой нефти и водная фаза. Водная фаза содержит воду (включая воду, которая присутствовала в добытой сырой нефти, а также воду, которая была добавлена в углеводородный поток в течение переработки, такая как промывочная вода) и соль. Слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц разделяется на две фазы. Слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц представляет собой смесь водной фазы и фазы обессоленной сырой нефти.
Поток обессоленной сырой нефти и водный поток выводят из обессоливателя через отдельные трубопроводы. Потоки обычно выводят из обессоливателя в точках, которые находятся на расстоянии от слоя смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц, таким образом, чтобы сократить до минимума присутствие любых водных компонентов в потоке обессоленной сырой нефти и наоборот.
Известны способы оптимизации процессов обессоливания. Например, часто добавляют деэмульгаторы, чтобы сократить до минимума образование слоя смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц и способствовать образованию отдельных фаз углеводородов и воды. Можно также осуществлять приложение электростатического поля к установке обессоливания, чтобы способствовать разделению фаз.
Углеводородное сырье, такое как сырая нефть, также может содержать кальций. Как правило, кальций присутствует в сырой нефти в форме кальциевой соли, такой как хлорид кальция, карбонат кальция, бикарбонат кальция, фосфат кальция, фенолят кальция или нафтенаты кальция. Кальций в сырой нефти может вызывать значительные проблемы, такие как загрязнение, отравление катализатора и неудовлетворительное качество кокса. Чтобы обеспечить переработку сырых нефтей, содержащих кальций в больших количествах, нефтеперерабатывающие заводы должны смешивать сырые нефти с высоким содержанием кальция и сырые нефти с низким содержанием кальция перед переработкой или должны принимать меры для удаления кальция перед переработкой. Удаление кальция стало большой проблемой в течение нескольких последних лет вследствие увеличения применения сырых нефтей с очень высоким содержанием кальция (например, некоторых нефтей из африканского континента, в которых содержание кальция превышает 200 частей на миллион и в некоторых случаях составляет приблизительно 400 частей на миллион).
Удаление кальция на нефтеперерабатывающих заводах, как правило, осуществляют в обессоливателе для нефтепереработки в течение операция обессоливания. Способы удаления кальция из сырой нефти включают добавление кислоты, применение смачивателя твердых частиц, применение обратного деэмульгатора или добавление ингибитора кальциевых отложений.
Применение кислот и других добавок в способах удаления кальция представляет собой проблемы, которые требуют внимательного наблюдения и оптимизации в целях максимального удаления кальция из смеси сырой нефти без создания отрицательных последствий, таких как последствия переноса кислоты в сырую нефть. Чрезмерное подкисление также может вызывать пониженную скорость коалесценции, повышенную проводимость сырой нефти, что может отрицательно воздействовать на способность электрического поля коалесцировать капельки воды в сырой нефти в течение операции обессоливания, а также коррозию устройство обессоливателя вследствие кислотного значения рН.
В технике были предприняты различные попытки наблюдения оптимизации операций обессоливания.
В документе US 7927479 раскрыто наблюдение в режиме реального времени размера и числа частиц в течение операции обессоливания с применением отражения фокусированного луча. Здесь не упомянуто ни удаление кальция, ни наблюдение концентрации кальция.
В документе US 2011/0100877 раскрыты способы удаления кальция из сырой нефти в операции обессоливания для нефтепереработки посредством введения кислотной добавки в обессоливатель. Способ включает измерение по меньшей мере одной технологической характеристики, осуществление статистического вычисления эффективности процесса обессоливания на основании измерения и регулирование параметров управления процессом обессоливания в зависимости от результатов статистического вычисления.
В документе US 2011/0098082 раскрыты способы удаления кальция и других металлов из сырой нефти в течение процесса обессоливания для нефтепереработки, где в обессоливатель вводят кислотную добавку. Способ включает измерение концентрации металла в нефтяной или водной фазе и изменение характеристики процесса обессоливания для поддержания остаточных уровней примесей в составе обессоленной нефти в зависимости от измеренной концентрации.
В документе US 2011/0120913 раскрыт способ удаления кальция и других металлов из сырой нефти в способе обессоливания для нефтепереработки, где в обессоливатель вводят кислотную добавку. Способ включает осуществление множества исследований для определения по меньшей мере одной статистически значимой технологической характеристики способа обессоливания для нефтепереработки и регулирования установление параметров контроля технологической характеристики в зависимости от результатов исследований.
Стадии измерений согласно документам US 2011/0100877, US 2011/0098082 и US 2011/0120913 включают перемещение образцов текучей среды внутри обессоливателя на измерительные установки, где осуществляются статистические вычисления для обеспечения информации в отношении процесса обессоливания. В указанных документах раскрыто известное в технике так называемое «автономное» наблюдение концентрации кальция. Способы включают отбор образца текучей среды из обессоливателя перед анализом и исследованием образца для определения свойств текучей среды, таких как концентрация кальция. Такое наблюдение обеспечивает только сведения о концентрации кальция в данном конкретном образце при измерении в конкретный момент времени. Если на основании измерений оператор-технолог пожелает регулировать технологический параметр, то к моменту времени осуществления измерения образца и получения требуемой информации оператором-технологом для принятия решения о регулировании измерение образца уже может не представлять того, что происходит внутри обессоливателя. В данном отношении оператор-технолог постоянно «отстает от графика» при наблюдении процесса удаления кальция. Такие технологии автономные измерения также имеют свойственные им недостатки, такие как неэффективность способа отбора образцов и значительный расход времени. Кроме того, в случае автономного наблюдения оказывается затруднительным получение образца, который действительно представляет концентрацию кальция и то, что происходит в обессоливателе.
В документе US 2012/0053861 раскрыты способы оценки начала образования агрессивных соединений в верней системе текучей среды на протяжении технологического потока в зависимости от значений разнообразных измеряемых параметров текучей среды.
В документе US 2014/0198898 раскрыто применение рентгеновских флуоресцентных (XRF) анализаторов для измерения в режиме реального времени технологических параметров в процессах нефтепереработки и последующей оптимизации вышеупомянутых процессов.
Авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость дальнейшей оптимизации способов удаления кальция в течение операций обессоливания. Одна из проблем в осуществлении программы удаления кальция представляет собой обеспечение легкого доступа к данным о содержании кальция в целях оценки эффективности программы. Авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость наблюдения в режиме реального времени технологических параметров в операции удаления кальция. Это обеспечило бы получение достаточного объема технологических данных в режиме реального времени и создание технологических условий, регулируемых таким образом, чтобы обеспечивать оптимизацию процесса удаления кальция. Это противоречит существующим в технике способам, где измерение технологических параметров осуществляют посредством отбора образцов текучей среды из обессоливателя для нефтепереработки перед анализом каждого образца. В некоторых случаях может потребоваться значительное количество времени для анализа каждого образца или для анализа достаточно значительного количества образцов перед получением достаточной информации для принятия решения о регулировании технологических параметров. На этом этапе могут уже возникать недостатки, которые связаны с отсутствием регулирования технологических условий в соответствующих временных рамках. Кроме того, авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость определения конкретных наблюдаемых технологических параметров, что обеспечило бы наиболее эффективную оптимизацию процессов удаления кальция, а также определения конкретных точек в технологической цепи, где измерение конкретного параметра или сочетания параметров может обеспечить наибольший объем информации для оптимизации удаления кальция. Кроме того, авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость оптимизации операций удаления кальция посредством определения того, какое конкретное регулирование может быть осуществлено для конкретных технологических условий на основании измеряемых данных в целях эффективной оптимизации процесса.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Согласно аспекту настоящего изобретения предложен способ оптимизации удаления кальция из углеводородного сырья в процессе обессоливания для нефтепереработки, причем способ обессоливания для нефтепереработки включает следующие стадии:
(a) смешивание одного или нескольких потоков промывочной воды с одним или несколькими потоками углеводородного сырья;
(b) по меньшей мере частичное отделение промывочной воды от углеводородов в обессоливателе для нефтепереработки; и
(c) удаление отделенной воды и углеводородов из обессоливателя для нефтепереработки в форме одного или нескольких потоков обессоленных углеводородов и одного или нескольких потоков сточной воды;
где оптимизация способа включает:
(i) обеспечение по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора по меньшей мере в одной технологической точке обессоливания для нефтепереработки;
(ii) измерение концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора; и
(iii) необязательное регулирование по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii).
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено устройство, содержащее:
обессоливатель;
трубопровод, через который один или несколько потоков углеводородного сырья пропускают в обессоливатель;
необязательный трубопровод, через который один или несколько потоков промывочной воды пропускают в обессоливатель; и
один или несколько рентгеновских флуоресцентных анализаторов, выполненных с возможностью измерения концентрации кальция в воде или углеводородах в одном или нескольких положениях внутри устройства.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложено применение одного или нескольких рентгеновских флуоресцентных анализаторов для оптимизации удаления кальция в способе обессоливания для нефтепереработки, в котором один или несколько потоков углеводородного сырья подвергают обессоливанию таким образом, чтобы получить один или несколько потоков обессоленных углеводородов.
Согласно всем аспектам настоящего изобретения способ предпочтительно включает измерение концентрации кальция в режиме реального времени по меньшей мере в одной технологической точке.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что удаление кальция в операции обессоливания для нефтепереработки может быть оптимизировано посредством измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке. Было обнаружено, что концентрацию кальция можно наблюдать в режиме реального времени, используя по меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный (XRF) анализатор, таким образом, чтобы обеспечивать измерение концентрации кальция в режиме реального времени в технологическом потоке в одной или нескольких технологических точках. Измерения концентрации кальция можно необязательно объединять с измерениями дополнительных параметров (используя анализаторы XRF или другие устройства) в целях обеспечения в режиме реального времени данных о процессе удаления кальция в ходе его осуществления. Эти данные могут быть использованы для определения регулирования, которое требуется осуществлять в отношении одного или нескольких технологических условий процесса удаления кальция, чтобы эффективно оптимизировать способ удаления кальция. Это регулирование одного или нескольких технологических условий может происходить автоматически, поскольку данные о содержании кальция поступают в компьютер, который может принимать решение о регулировании одного или нескольких технологических условий на основании измеренных данных. В качестве альтернативы, регулирование технологических условий может осуществлять вручную оператор-технолог на основании измеренных данных.
Общий способ осуществления операций обессоливания для нефтепереработки известен в технике, и специалист в данной области техники знаком с такими операциями. Как правило, один или несколько потоков углеводородного сырья смешивают с одним или несколькими потоками промывочной воды. Эту смесь затем вводят в обессоливатель для нефтепереработки. Один или несколько потоков промывочной воды можно смешивать с одним или несколькими потоками углеводородного сырья перед введением в обессоливатель. В качестве альтернативы, один или несколько потоков промывочной воды можно вводить в обессоливатель для нефтепереработки отдельно от одного или нескольких потоков углеводородного сырья таким образом, что вода и углеводороды не смешиваются до тех пор, пока они не находятся в обессоливателе. После смешивания один или несколько потоков промывочной воды и один или несколько потоков углеводородного сырья, как правило, образуют эмульсию, хотя это не имеет значения. Эмульсия обычно представляет собой эмульсию воды в масле. Если углеводородное сырье и промывочная вода разделяются или частично разделяются, между двумя фазами может существовать слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц, который одновременно содержит промывочную воду и углеводороды.
В течение процесса обессоливания, как правило, соли, присутствующие в углеводородном сырье (в том числе присутствующие непосредственно в составе углеводородного сырья или присутствующие в составе остаточной воды, содержащейся в углеводородном сырье), мигрируют в фазу промывочной воды. Углеводороды и воду затем удаляют из обессоливателя для нефтепереработки в форме одного или нескольких
потоков обессоленных углеводородов и одного или нескольких потоков сточной воды после того, как по меньшей мере частично разделяют углеводороды и воду внутри обессоливателя. Внутри обессоливателя для нефтепереработки процесс обессоливания может включать приложение электрического поля к смеси воды и углеводородов. Это может вызывать коалесценцию диспергированных капелек воды и нефти таким образом, что углеводороды и вода начинают образовывать четкие отдельные фазы. Это может способствовать отделению воды от углеводородов. Как правило, процесс обессоливания также может включать воздействие температуры на смесь воды и углеводородов в обессоливателе для нефтепереработки. Например, процесс обессоливания может включать нагревание смеси воды и углеводородов в обессоливателе при температуре от 100°С до 150°С.
Согласно настоящему изобретению может быть использован обессоливатель любой традиционной конструкции. Как правило, обессоливатель будет иметь один или несколько впусков для одного или нескольких потоков углеводородного сырья, одного или нескольких потоков промывочной воды или потоков, которые содержат смесь промывочной воды и углеводородного сырья. Обессоливатель обычно будет также содержать углеводородный выпуск и водный выпуск. В способе согласно настоящему изобретению углеводородное сырье и промывочную воду можно, как правило, вводить в обессоливатель через впуск исходных материалов. Поток обессоленных углеводородов удаляют из обессоливателя через углеводородный выпуск. Водную фазу удаляют из обессоливателя через водный выпуск. Как правило, когда смесь углеводородного сырья и промывочной воды вводят в обессоливатель для нефтепереработки, смесительный клапан может присутствовать в трубопроводе, который вводит смесь углеводородов и воды в обессоливатель таким образом, чтобы эффективно перемешивать воду и углеводороды перед введением в обессоливатель. Как правило, углеводородное сырье пропускают в обессоливатель в количестве, составляющем от 100 до 100000 баррелей в час, предпочтительно от 500 до 50000 баррелей в час, предпочтительнее от 1000 до 20000 баррелей в час.
Углеводородное сырье может представлять собой любой исходный материал для нефтепереработки. В качестве углеводородного сырья могут быть выбраны сырая нефть, синтетическая нефть, биокомпонент, промежуточный поток, такой как остаток, газойль, вакуумный газойль, лигроин, подвергнутый крекингу материал и их смеси. Например, можно использовать смесь одной или нескольких сырых нефтей или смесь одной или нескольких сырых нефтей с синтетической нефтью. Как правило, углеводородное сырье будет содержать сырую нефть.
Углеводородное сырье будет обычно содержать небольшое количество воды. Вода, которая присутствует в углеводородном сырье, может представлять собой остаточную воду, которая присутствует в углеводородном сырье. Например, когда углеводородное сырье содержит сырую нефть, в этой сырой нефти после добычи из пласта может присутствовать солевой раствор. В качестве альтернативы, в углеводородном сырье может присутствовать остаточная вода, например, от предшествующего процесса обессоливания. Вода будет, как правило, присутствовать в углеводородном сырье в количестве, составляющем менее чем 10 мас. %, менее чем 5 мас. %, например, приблизительно 3 мас. % по отношению к массе углеводородного сырья. Следует понимать, что указанное количество не включает дополнительную промывочную воду, которая обычно добавляется в углеводородное сырье на протяжении трубопровода в обессоливатель.
Как правило, углеводородное сырье также содержит соль. Соль может представлять собой неорганическую соль. Соль может быть выбрана из солей щелочных и щелочноземельных металлов, таких как галогениды щелочных и щелочноземельных металлов. Типичные соли, которые могут содержаться в углеводородном сырье, включают хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид калия и хлорид магния. Сырая нефть, как правило, содержит хлорид натрия. В сырой нефти также могут присутствовать хлорид калия и хлорид магния, хотя, как правило, в меньших количествах, чем хлорид натрия. Количество присутствующей соли будет различаться для различных видов углеводородного сырья. Углеводородное сырье будет, как правило, содержать один или несколько неорганических хлоридов в суммарном количестве от 1 до 300 частей на миллион, например, от 2 до 100 частей на миллион.
Дополнительные компоненты, которые обычно содержатся в исходном материале для нефтепереработки, также могут присутствовать в углеводородном сырье. Например, когда углеводородное сырье содержит сырую нефть, как правило, будут присутствовать асфальтены.
Один или несколько потоков промывочной воды обычно смешивают с углеводородным сырьем в количестве от 1 до 30%, предпочтительно от 3 до 20% и предпочтительнее от 5 до 10 мас. % по отношению к массе углеводородного сырья. В некоторых случаях множество потоков промывочной воды смешивают с углеводородным сырьем. В указанных примерах указанные выше количества означают полное количество промывочной воды, которую смешивают с полным количеством углеводородного сырья. Один или несколько потоков промывочной воды могут содержать воду в любой подходящей форме, такой как пресная вода, морская вода, солевой раствор или любая их комбинация.
Способ обессоливания для нефтепереработки также включает удаление кальция из углеводородного сырья. Кальция обычно присутствует в углеводородном сырье в форме кальциевой соли. Кальциевая соль может представлять собой любую кальциевую соль, которая обычно содержится в составе углеводородного сырья, такого как сырая нефть. Примеры кальциевых солей, которые обычно содержатся в углеводородном сырье, таком как сырая нефть, включают хлорид кальция, карбонат кальция, бикарбонат кальция, фосфат кальция, фенолят кальция, нафтенаты кальция или любую их комбинацию.
Кальциевые соли, удаляемые в течение процесса удаления кальция в обессоливателе для нефтепереработки, могут быть растворены в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, растворены в остаточной воде, содержащейся в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, суспендированы в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, суспендированы в остаточной воде в одном или нескольких потоках углеводородного сырья или в любой их комбинации.
Способ удаления кальция из углеводородного сырья в течение процесса обессоливания для нефтепереработки может включать добавление одной или нескольких добавок в смесь углеводородов и промывочной воды в обессоливателе для нефтепереработки. Добавки могут быть введены в один или несколько потоков углеводородного сырья, один или несколько потоков промывочной воды, или в потоки смесей углеводородного сырья и воды перед добавлением вышеупомянутых углеводородов и воды в обессоливатель для нефтепереработки. В качестве альтернативы, одна или несколько добавок могут быть введены непосредственно в обессоливатель, когда углеводородное сырье и промывочная вода уже присутствуют в обессоливателе.
Добавки может включать любую подходящую добавку для удаления кальция из углеводородного сырья и обеспечения его перехода в водную фазу, присутствующую в обессоливателе. Предпочтительно добавки включают одну или несколько кислот, один или несколько смачивателей твердых частиц, один или несколько обратных деэмульгаторов, один или несколько ингибиторов кальциевых отложений или любую их комбинация.
Примеры подходящих кислот для удаления кальция включают органические кислоты и неорганические кислоты. Примеры подходящих органических кислот включают карбоновые кислоты, гидроксикарбоновые кислоты, функционализированные полимеры акриловой кислоты и их комбинации. Примеры таких специфических соединений известны специалисту в данной области техники, и их можно найти в многочисленных патентах, относящихся к данной области, таких как US 4778589, US 5078858, US 5660717 и US 2004/0045875. Кислотные добавки, используемые для удаление кальция, как правило, добавляют в углеводороды в количестве от 10 до 1000 частей на миллион в воде.
Примеры подходящих обратных деэмульгаторов для удаления кальция включают катионные полимеры. Примеры таких катионных полимеров включают полиаминные конденсаты, поливиниламины, полиаминоакрилаты или их комбинации. Обратные деэмульгаторы, как правило, присутствуют в количестве от 25 до 1000 частей на миллион в воде.
Примеры подходящих смачивателей твердых частиц включают сульфонированные масла, этоксилированные касторовые масла, этоксилированные фенолформальдегидные смолы, простополиэфирные материалы, сложнополиэфирные материалы или любую их комбинацию. Смачиватели твердых частиц, как правило, присутствуют в количестве от 2-100 частей на миллион в воде.
Примеры подходящих ингибиторов кальциевых отложений включают фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту (РВТС), аминотриметиленфосфоновую кислоту (АТМР), 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту (HEDP), полиакриловую кислоту (РАА), фосфинополиакрилат, полималеиновую кислоту (РМА), терполимер малеиновой кислоты (МАТ), сополимер сульфоновой кислоты или любую их комбинацию. Ингибиторы кальциевых отложений, как правило, присутствуют в количестве от 5 до 100 частей на миллион в воде.
Способ согласно настоящему изобретению включает обеспечение по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора по меньшей мере в одной технологической точке обессоливания для нефтепереработки. По меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор может представлять собой рентгеновский флуоресцентный анализатор любого подходящего типа для измерения концентрации кальция в углеводородах, воде или смеси углеводородов и воды. Как правило, по меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор включает использующий монохроматическую оптику анализатор XRF. Как правило, по меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор фокусирует энергию для/от одного или нескольких потоков углеводородного сырья, одного или нескольких потоков обессоленных углеводородов, одного или нескольких потоков промывочной воды, одного или нескольких потоков сточной воды или любой их комбинации с применением рентгеновского устройства, имеющего по меньшей мере одну фокусирующую монохроматическую рентгеновскую оптику.
По меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор может содержать окно, отделяющее рентгеновское устройство от одного или нескольких потоков углеводородного сырья, одного или нескольких потоков обессоленных углеводородов, одного или нескольких потоков промывочной воды, одного или нескольких потоков сточной воды, смеси углеводородов и воды в обессоливателе или перед обессоливателем или любой их комбинации.
По меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор может включать монохроматический волнодисперсионный рентгеновский флуоресцентный (MWDXRF) анализатор или монохроматически возбуждаемый энергодисперсионный рентгеновский флуоресцентный (ME-EDXRF) анализатор или любую их комбинацию.
Примеры таких рентгеновских флуоресцентных анализаторов, которые могут быть использованы в способе и устройстве согласно настоящему изобретению, включают анализаторы, описанные в документе US 2014/0198898, хотя могут быть также использованы и другие рентгеновские анализаторы, известные в технике.
Способ согласно настоящему изобретению необязательно включает стадию регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция, осуществляемое на стадии (ii) способа согласно настоящему изобретению. Предпочтительно способ согласно настоящему изобретению включает такую стадию.
Стадия регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция, осуществляемое на стадии (ii), может быть осуществлена автоматически. Например, компьютерная программа, выполненная с возможностью приема данных измерений, осуществляемых на стадии (ii), может автоматически регулировать технологическое условие в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii). В качестве альтернативы, стадия регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция, осуществляемое на стадии (ii), может быть осуществлена вручную оператором, наблюдающим данные измерения концентрации кальция на стадии (ii). Согласно этому варианту осуществления, на основании контроля и необязательного анализа данных измерения на стадия (ii), оператор может регулировать технологическое условие способа обессоливания для нефтепереработки таким образом, чтобы оптимизировать способ.
Стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора предпочтительно включает измерение концентрации кальция в режиме реального времени. Термин «измерение в режиме реального времени», который использован в настоящем документе, представляет собой технический термин, который обычно используют для обозначения измерения параметра, например, концентрации кальция в процессе осуществления способа. При измерении в режиме реального времени данные измерения получают в течение непродолжительного периода времени (например, немедленно или в течение нескольких секунд или минут), таким образом, что оператор-технолог (человек или компьютер) имеет доступ к данным, в то время как процесс еще продолжается. Как правило, наблюдение в режиме реального времени включает измерение одного или нескольких технологических параметров с постоянной скоростью с относительно короткими временными интервалами между всеми измерениями. Это обеспечивает определение изменения одного или нескольких технологических параметров в режиме реального времени, пока процесс еще продолжается. Оператор может затем принимать решение в отношении процесса на основании данных, в то время как процесс еще продолжается, таким образом, что могут быть немедленно осуществлены любые необходимые регулирования, требуемые для оптимизации процесса. В данном отношении измерение в режиме реального времени обеспечивает непрерывное наблюдение процесса и может приводить к оптимизации и повышению эффективности процесса. В этом заключается отличие от наблюдения, которое не осуществляется в режиме реального времени. Например, когда образец текучей среды отбирают из технологического потока и анализируют вне технологического потока. Такой анализ может занимать значительное количество времени (например, несколько часов, суток или недель) для получения данных измерения в отношении процесса. Это может означать, что любая неэффективность, которая существует в процессе, и регулирование, которое может потребоваться, чтобы оптимизировать процесс, не определяется до тех пор, пока процесс не будет завершен, или по меньшей мере до тех пор, пока не будет достигнута более поздняя стадия процесса. Это могло бы означать, что любое регулирование процесса, которое необходимо для оптимизации процесса, не осуществляется своевременно. Согласно предпочтительному варианту осуществления все измерения концентрации кальция осуществляют посредством измерения в режиме реального времени.
Оптимизация способа согласно настоящему изобретению может включать измерение одного или нескольких дополнительных технологических параметров или условий помимо измеряемой концентрации кальция. Один или несколько указанных дополнительных технологических параметров можно измерять посредством рентгеновских флуоресцентных анализаторов. В качестве альтернативы, один или несколько дополнительных технологических параметров можно измерять, используя другие подходящие средства, известные в технике. Предпочтительно один или несколько дополнительных технологических параметров также наблюдают посредством измерения в режиме реального времени, хотя это не имеет значения. Наиболее предпочтительно концентрацию кальция и один или несколько дополнительных технологических параметров измеряют посредством измерения в режиме реального времени. Согласно предпочтительному варианту осуществления все измерения концентрации кальция и все измерения одного или нескольких дополнительных технологических параметров осуществляют посредством измерений в режиме реального времени.
Стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора и/или необязательный стадия измерения по меньшей мере одного дополнительного технологического параметра может включать измерения в режиме реального времени и лабораторные измерения.
Авторы настоящего изобретения поняли, что в целях оптимизации удаления кальция в течение процесса обессоливания для нефтепереработки существует необходимость определения конкретных технологических параметров, измерение которых обеспечивает наиболее эффективную оптимизацию процесса. Например, существует необходимость определения того, что конкретные параметры и конкретные комбинации параметров при измерении будут обеспечивать достаточную информацию в отношении продолжающегося процесса обессоливания, чтобы оператор-технолог или компьютер имел возможность принимать решение на основании измеряемых данных в отношении регулирования процесса, что обеспечивало бы его эффективную оптимизацию.
Было обнаружено, что измерение концентрации кальция, предпочтительно посредством измерения в режиме реального времени представляет собой особенно подходящий параметр для наблюдения в целях удаления кальция в операциях обессоливания для нефтепереработки. Было обнаружено, что непрерывное измерение концентрации кальция в режиме реального времени обеспечивает достаточные данные, чтобы оператор-технолог мог осуществлять регулирование процесса обессоливания в течение его осуществления таким образом, чтобы стала возможной оптимизации процесса.
Концентрация кальция может быть измерена в любой подходящей точке технологического потока обессоливания. Например, стадия измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора может включать измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках углеводородного сырья перед введением в обессоливатель, измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов после обессоливателя, измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках промывочной воды перед введением в обессоливатель, измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках сточной воды после обессоливателя, измерение концентрации кальция в смеси углеводородов и воды в обессоливателе, измерение концентрации кальция в отделенной водной фазе и/или в отделенной углеводородной фазе, присутствующей в обессоливателе, или в любой их комбинации.
Оптимизация способа согласно настоящему изобретению может включать измерение по меньшей мере одного дополнительного технологического параметра помимо концентрации кальция. Авторы настоящего изобретения поняли, что определение конкретных дополнительных измеряемых технологических параметров и комбинаций технологических параметров имеет большое значение для эффективной оптимизации способ удаления кальция в обессоливателе для нефтепереработки. В частности, существует необходимость определения таких комбинаций технологических параметров, измерение которых обеспечивает данные, наиболее пригодные для применения в целях оптимизации способа оператором-технологом и возможности принятия решения в отношении регулирования процесса на основании данных для оптимизации способа.
Было обнаружено, что, помимо концентрации кальция, следующие дополнительные технологические параметры являются пригодными для применения в измерении в целях обеспечения достаточных данных для осуществления наиболее эффективной оптимизации процесса: рН, содержание железа, концентрация аммиака, концентрация амина или их комбинации. Наблюдение концентрации кальция в комбинации с аминами и/или аммиаком является особенно предпочтительным.
Предпочтительно способ согласно настоящему изобретению включает помимо измерения концентрации кальция, наблюдение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания. Измерение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания может включать измерение рН в любой точке, которая оказывается подходящей для обеспечения данных, которые могут быть использованы для принятия решения в отношении регулирования процесса, которое может оптимизировать удаление кальция. Как правило, измерение рН может включать измерение рН одного или нескольких потоков промывочной воды, одного или нескольких потоков сточной воды, присутствующей в обессоливателе воды или любую их комбинацию. Когда способ согласно настоящему изобретению включает добавление одной или нескольких кислот по меньшей мере в одной точке процесса обессоливания, способ предпочтительно включает измерение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания.
Было обнаружено, что комбинация измерения концентрации кальция и измерение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания оказывается особенно пригодной для применения в целях оптимизации способа удаления кальция. Было обнаружено, что измерение концентрации кальция в режиме реального времени в комбинации с рН обеспечивает достаточные данные, чтобы оператор-технолог или компьютер имел возможность принятия информированного решения в отношении регулирования процесса таким образом, чтобы эффективно оптимизировать этот процесс. Решение может включать осуществление регулирования по меньшей мере одного условия процесса обессоливания.
В некоторых случаях стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора включает измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов и измерение рН одного или нескольких потоков сточной воды. В этом примере стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) может включать регулирование скорости добавления одной или нескольких кислот в технологический поток обессоливания.
В некоторых случаях стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора включает измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках углеводородного сырья и в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов. Измерение концентрации кальция в указанных точках обеспечивает определение эффективности процесса удаления кальция. Поскольку концентрацию кальция в углеводородах измеряют до и после процесса обессоливания, определяется степень, в которой осуществлен процесс удаления кальция из углеводородов. В этом примере стадия (ii) может необязательно включать измерение рН одного или нескольких потоков сточной воды. В этом примере стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) может включать регулирование скорости добавления одной или нескольких кислот в технологический поток обессоливания.
В некоторых случаях стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора включает измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов и в одном или нескольких потоках сточной воды. Этот пример обеспечивает определение полного баланса во всем обессоливателе.
Стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) может включать любое подходящее регулирование одного или нескольких технологических условий. Регулирование может быть осуществлено оператором-технологом на основании контрольных измерений на стадии (ii). В качестве альтернативы, регулирование может быть осуществлено автоматически посредством компьютера, выполненного с возможностью приема и анализа измерений стадии (ii) при получении и анализе измерений стадии (ii).
Как правило, стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки включает регулирование скорости введения одного или нескольких кислот в процесс; скорости введения одного или нескольких обратных деэмульгаторов в процесс; скорости введения одного или нескольких смачивателей твердых частиц в процесс; скорости введения одного или нескольких ингибиторов кальциевых отложений в процесс; температуры внутри обессоливателя для нефтепереработки; давления внутри обессоливателя для нефтепереработки; перепада давления смесительного клапана; скорости введения одного или нескольких потоков углеводородного сырья; скорости введения одного или нескольких потоков промывочной воды; напряженности электрического поля, приложенного в обессоливателе для нефтепереработки; присутствия, отсутствия или количества одного или нескольких добавок в поток промывочной воды или поток углеводородного сырья; концентрации кислоты, смачивателя твердых частиц, обратного деэмульгатора или ингибитора кальциевых отложений, если его используют; или любой их комбинации.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки включает стадию добавления по меньшей мере одной кислоты в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости добавления кислоты.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки дополнительно включает стадию добавления смачивателя твердых частиц в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости введения смачивателя твердых частиц.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки дополнительно включает стадию добавления обратного деэмульгатора в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости введения обратного деэмульгатора.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки дополнительно включает стадию добавления ингибитора кальциевых отложений в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости введения ингибитора кальциевых отложений.