Способ снижения вязкости нефти
METHOD OF OIL VISCOSITY REDUCTION

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.
-1
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 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;
2
4
- способ требует значительных энергетических затрат для подготовки сырья, а именно для выделения фракции C-C 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.
3+
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 C 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.
3+
3+
Экспериментально было установлено, что использование смеси ароматических соединений, полученной в результате проведения утилизации фракции углеводородов C состава попутного нефтяного газа путем реакции ароматизации фракции углеводородов C 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.
3+
Предпочтительно легкие фракции углеводородов, которые при проведении утилизации фракции углеводородов C 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.
3+
Обычно, в зависимости от качества сырой нефти, смесь ароматических соединений, полученную в результате утилизации фракции углеводородов C 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.