авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Применение химических реагентов для совершенствования процессов подготовки нефти

На правах рукописи

Ситдикова Светлана Рафкатовна

ПРИМЕНЕНИЕ

ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ

ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

ПРОЦЕССОВ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

07.00.10. – ИСТОРИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ

02.00.13. – НЕФТЕХИМИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ

КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Уфа 2003

2

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научные руководители: доктор химических наук

, профессор Мовсумзаде Эльдар Мирсамедович доктор технических наук, доцент Мастобаев Борис Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хабибуллин Раис Рахматуллович кандидат технических наук, старший научный сотрудник Удалова Елена Александровна Ведущее предприятие: ООО “Инжиниринговая компания “БашНИПИнефть”

Защита состоится "23" декабря 2003 года в 15.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.289.01 при УГНТУ по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГНТУ.

Автореферат разослан ""20" ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета А.М. Сыркин Актуальность темы.

Подготовка нефти на промыслах занимает важное положение среди основных процессов, связанных с добычей, сбором и транспортированием товарной нефти потребителю - нефтеперерабатывающим заводам или на экспорт.

От качества подготовленной нефти зависят эффективность и надежность работы магистрального трубопроводного транспорта, качество полученных из нее продуктов.

На конечных стадиях разработки нефтяных месторождений содержание воды в нефти может достигать 90% и более, при этом сырье, поступающее на установки подготовки нефти, характеризуется не только разнообразием физико химических свойств, но и изменением его состава во времени.

На всем протяжении освоения нефтяных месторождений для подготовки нефти применяли большое количество зарубежных и отечественных химических реагентов. Однако нередко свойства реагентов использовали нерационально, что приводило их к перерасходу или затрудняло получение нефти высокого качества.

В связи с этим исследование развития и перспектив применения химических реагентов в области подготовки нефти является актуальной задачей.

Цели работы:

- проанализировать и установить основные этапы и направления применения химических реагентов;

- определить группы наиболее эффективных реагентов, позволяющих повысить качество товарной нефти и снизить себестоимость подготовки нефти.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые в историко техническом плане рассмотрено применение химических реагентов для решения задач подготовки нефти, определены и исследованы основные периоды развития процессов подготовки нефти с использованием химических реагентов.

Впервые рассмотрена и проанализирована связь между развитием производства химических реагентов химической и нефтехимической промышленностями и использованием их при подготовке нефти.

Практическая значимость заключается в том, что впервые обобщен материал по истории применения химических реагентов при подготовке нефти.

Определены приоритетные направления и перспективные группы реагентов.

Материалы работы приняты к использованию в ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов», он учитывается при разработке и подборе химических реагентов для подготовки нефти к транспорту.

Результаты работы используются при чтении курсов “Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов”, “Основы нефтегазового дела” для студентов специальности 09.07.00 в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Апробация работы. Результаты работы представлены на I, II Всероссийской научно-практической конференции проблемы истории "Современные естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела" XIII Международной научно-технической конференции (г.Уфа-2000г, 2001г.), "Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии" (г.Тула 2000г.).

Основное содержание работы

. Диссертация изложена на 122 страницах, включая 10 таблиц и 10 рисунков, и состоит из трех глав, выводов и списка литературы.

В первой главе представлены предпосылки и основные методы подготовки нефти. Вторая глава посвящена исследованию исторических этапов применения основных химических реагентов для совершенствования процессов подготовки нефти. В третьей главе приведены технологии получения наиболее часто применяемых химических реагентов при подготовке нефти.

Глава I. Предпосылки использования химических реагентов в процессах подготовки нефти.

К 1930-ым годам во многих нефтяных районах Советского Союза наблюдалось значительное увеличение добычи эмульсионных нефтей. Так например, в г. по тресту “Азизбековнефть” суточная добыча эмульсии достигала 8 тыс. т и больше. В малгобекской нефти содержание воды доходило до 10%, в вознесенской - до 14%. Высокое содержание воды (до 12%) и золы наблюдалось в небитдагской нефти. Ишимбаевская нефть содержала до 3% воды и до 0,4% солей. Отмечалось, что большинство добываемых эмульсионных нефтей и эмульсий являются чрезвычайно стойкими, не поддающимися разложению обычными методами подогрева и отстоя.



В результате отсутствия или недостаточности деэмульсации добываемых нефтей на промыслах значительная часть нефтей попадала на нефтеперегонные заводы с эмульсией, что вызывало значительный перерасход топлива на установках, увеличение давлений в аппаратуре, способствующих увеличению износа оборудования, образованию течей в соединениях. Наиболее серьезной проблемой при переработке эмульсионных нефтей являлось наличие в них солей, отлагающихся на стенках аппаратуры, забивающих ее и вызывающих коррозию.

Так, при переработке на Саратовском заводе ишимбаевской нефти, содержащей до 0,3-0,4% солей, наблюдались значительные отложения солей в нагревательных трубах печей. Забивание труб происходило иногда через 20 часов работы. Значительные отложения солей на жаровых трубах и стенках цилиндрических кубов имели место также на заводах в г.Грозном при переработке зольнистой калинской нефти. Вследствие этого быстро прогорали жаровые трубы кубов.

В 1930-1940-ые годы проблеме деэмульсации уделялось недостаточное внимание. На промыслах предпочитали сжигать эмульсии в прудах, спускать в амбары для отстоя или же откачивать в нефть, загрязняя ее, чем заниматься их разложением.

Проведение исследований по деэмульсации, проработка некоторых методов и их внедрение происходили большей частью кустарно, неорганизованно, без достаточного изучения имеющихся литературных данных, зарубежного опыта.

Для устранения отмеченных последствий переработки эмульсионных нефтей требовалось скорейшее разрешение проблемы деэмульсации с применением совершенных методов. С точки зрения развития и обеспеченности наиболее эффективной была признана подготовка нефти с использованием химических реагентов.

II. Исторические этапы применения основных химических реагентов при подготовке нефти на основных месторождениях.

2.1. Применение химических реагентов в 1930-1960 годы.

В 1930-ые годы способы подготовки нефти являлись дорогостоящими и малопроизводительными.

Примером нерационального метода деэмульсации считали способ Буха, заключающийся в обработке эмульсии регенерированной серной кислотой.

Операции деэмульсации с последующей промывкой водой производили в открытых амбарах. Они были сложны, громоздки, а необходимость хранения нефти в ямах была сопряжена со значительными потерями бензиновых фракций.

К 1934 г. химический метод деэмульсации заключался в добавлении к эмульсии или нефти реагентов-деэмульгаторов и в последующем отстое от воды и грязи.

В 1930-ых годах промывка водой являлась весьма эффективным способом очистки нефти от примесей, загрязняющих и корродирующих нефтеперегонную аппаратуру. Уже в конце 1934 г. на основании работ АзНИИ промывка внедрялась на существовавшей в то время 32-кубовой батарее завода им. Сталина в Баку.

Было установлено, что промывка должна проводиться в присутствии деэмульгатора. В качестве деэмульгаторов были испытаны НЧК (нейтрализованный черный контакт), керосиновые щелочные отбросы, а также деэмульгаторы: сульфокислый кальций, сульфокислый алюминий и нафтенаты алюминия.

К 1950-ым годам для подготовки нефти использовали термический, термохимический и электрический методы подготовки.

Из термических методов наибольшее распространение получил подогрев нефти с отстоем, однако эти методы были недостаточно эффективны и не обеспечивали надлежащую обработку нефти.

Из термохимических методов наибольшее распространение получил метод обработки нефтей с применением различных деэмульгаторов, из которых наиболее эффективным на тот период оказался НЧК (нейтрализованный черный контакт).

В 1950-е годы электрический метод получил широкое распространение, было разработано большое количество электрообезвоживающих и обессоливающих установок. Метод электрической подготовки нефти обычно сопровождался промывкой нефти водой и применением деэмульгатора.





В те же годы наиболее применяемым деэмульгатором на деэмульсационных установках оставался НЧК (нейтрализованный черный контакт), получаемый из отходов от производства керосинового или газойлевого контакта. Вырабатывался и применялся также сульфонафт - нейтрализованный кислый гудрон от очистки масел олеумом. Оказалось возможным использование для производства деэмульгаторов кислых гудронов от очистки трансформаторных масел, также содержащих высокомолекулярные сульфокислоты. НЧК и сульфонафты как деэмульгаторы имели существенные недостатки, одним из которых являлся большой расход и вследствие этого высокая стоимость деэмульгаторов.

В 1950 г. было подтверждено, что замена нейтрализатора (NaOH) при получении сульфонафта (и НЧК) аммиаком позволяла удешевить их стоимость, повысить концентрацию, уменьшить расходы по транспорту, облегчить применение, повысить эффективность деэмульгаторов и значительно сократить расходы.

В 1956 г. на промыслах Башкирии количество эмульсионных нефтей составляло 54% от добычи и в 1957 г. возросло до 60%. Аналогичное положение наблюдалось и на других промыслах. В последующие годы добыча эмульсионных нефтей непрерывно возрастала.

В эти годы во ВНИИНП (Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтяной промышленности) проводились работы в направлении радикального улучшения качества НЧК и получения более эффективных нефтерастворимых деэмульгаторов.

Оказалось, что аммиачные НЧК (полученные нейтрализацией кислого гудрона аммиаком) обладали более высокой поверхностной активностью, чем натриевые. Впервые это подтвердилось на примере горьковского сульфонафта в 1957 г., аналогичные испытания проводились и с НЧК некоторых других заводов.

Из заводских НЧК наилучшими являлись НЧК завода им. Менделеева и омский, получаемые сульфинированием (первый SO3, второй - моногидратом).

Опытом промысловых установок подтвердилось, что аммиачный уфимский НЧК при расходе в 1,5 раза меньше давал лучшие результаты обезвоживания нефти, чем натровые НЧК.

В 1959-1960 гг. впервые на промыслах и нефтеперерабатывающих заводах были проведены промышленные испытания неионогенных поверхностно активных веществ (ПАВ) - КАУФЭ14, УФЭ8, ОП-7 и ОП-10 в качестве деэмульгаторов нефтей при их обезвоживании и обессоливании.

КАУФЭ14, УФЭ8, и ОП-7 в качестве деэмульгаторов были испытаны на электрообессоливающей установке Ново-Куйбышевского нефтеперерабатывающего завода при обработке мухановской нефти. Все испытанные реагенты при расходе 50-75 г/т перерабатываемой нефти дали вполне удовлетворительные результаты по обезвоживанию и обессоливанию мухановской нефти. Расход деэмульгаторов в 10-14 раз меньше расхода НЧК при тех же качественных показателях обезвоживания и обессоливания.

2.2. Применение химических реагентов в 1960-1980 годы.

За период 1960-1980 гг. появились десятки импортных химических реагентов, выпускаемых в: ФРГ, ГДР, Японии, Англии, Австрии, Америки, Италии, Франции. Испытания, проводимые в эти годы институтом БашНИПИнефть и ЦНИЛРами научно-исследовательскими (центральные лаборатории) по их применению в НГДУ объединения “Башнефть” позволили подробно описать характеристики импортных неионогенных реагентов, применяемых для деэмульсации нефти.

Проведенные на московском нефтеперерабатывающем завод в июне-ноябре 1962г. промышленные испытания совместно с (ВНИИ НП) Всесоюзным научно исследовательским институтом нефтяной промышленности новых поверхностно активных импортных деэмульгаторов 4411, 4422 показали, что они представляли собой органические неионогенные поверхностно-активные вещества типа полиалкиленгликолей с молекулярной массой 2500-3500.

Сравнительные испытания эффективности неионогенных деэмульгаторов и НЧК, производимые параллельно на двух установках системы Московского нефтеперерабатывающего завода, позволили сделать следующие выводы:

деэмульгаторы при расходе г/т и показали - 20-30 (4411 4422) удовлетворительные результаты по обезвоживанию и обессоливанию смеси татарских нефтей, лучший раздел фаз наблюдался при использовании деэмульгатора 4411 в количестве 25-27 г/т и температуре подогрева нефти 95-1100;

- расход деэмульгаторов 4411 и 4422 был в 20-30 раз ниже расхода НЧК при тех же качественных показателях обезвоживания и обессоливания.

В 1968 г. сотрудники ВНИИСПТнефть Позднышевым Г.Н., Мансуровым Р.И., Ручкиной Р.М. выделили способ синтеза фосфорилированных производных полиэтиленгликолевых эфиров спиртов и технология их промышленного получения на основе отечественного промышленного сырья. Основным сырьем для получения реагента, названного оксифос, являлись смеси гексаэтиленгликолевых эфиров синтетических спиртов С8 - С10 и хлорокись фосфора.

Образец полученной опытной партии деэмульгатора оксифос широко испытывался в лабораторных условиях при обработке нефтей различных месторождений Советского Союза. Для получения кондиционных нефтей, исследованных на месторождениях Урало-Поволжья удельный расход деэмульгатора оксифос (г/т) составлял: мухановская угленосная - 110;

радаевская 155;

яринская - 15;

туймазинская - 35;

бавлинская - 30. Проведенные испытания разработанного реагента показали, что по своей эффективности при обработке эмульсий нефтей большинства месторождений оксифос не уступал дисолвану 4411 и мог применяться для обработки промысловых эмульсий.

В 1974 г. для сокращения удельных расходов дефицитных импортных реагентов-деэмульгаторов по рекомендации института ВНИИСПТнефть в НГДУ проводились промышленные испытания с применением “Арланнефть” водорастворимого модифицированного гидрофильного полимера полиакриламида (ПАА) - продуктом смешения 2-8% водных растворов акриламида, 40% формальдегида (формалина) и 20% водного раствора карбонида (мочевины).

С 1974 г. все большее внимание уделялось вопросам внедрения в практику промысловой подготовки маслорастворимых реагентов-деэмульгаторов.

Использование их для обезвоживания и обессоливания нефтей по сравнению с водорастворимыми было в большинстве случаев более эффективно, а ввод их менее трудоемок, так как по физико-химическим свойствам (низкая температура застывания, невысокая вязкость) их можно было применять в неразбавленном виде.

Разработанные и предложенные к внедрению отечественные реагенты деэмульгаторы - проксанол-186, проксанол-305, проксамин-385 представляли собой пастообразные вещества с температурой плавления 31-370 С. Пастообразная консистенция создавала трудности при использовании их в промысловых условиях, особенно в зимнее время.

В 1975 г. с целью получения легкоподвижного продукта с температурой застывания не ниже (-300С) сотрудниками Гипровостокнефти Ю.С.Смирновым, А.А. Петровым, Л.В. Эпштейн проводились работы по улучшению товарных качеств реагентов-деэмульгаторов.

Поставленная задача решалась путем подбора соответствующего растворителя, небольшое количество которого улучшало физические свойства продукта, при этом его деэмульгирующая способность не ухудшалась. Наиболее подходящим растворителем для реагентов проксанол-186, проксанол-305, проксамин-385 являлся метанол, так как он был доступен, имел небольшую стоимость и низкую температуру застывания.

В 1975 г. сотрудники ВНИИСПТнефть Л.А. Пелевина, Г.Н. Позднышева, Р.И. Мансурова исследовали переход от способа обессоливания путем промывки нефти определенным количеством пресной воды к физико-химическому методу удаления солей из нефти с помощью высокомолекулярных полиэлектролитных добавок типа полиакриламида, позволяющих улучшить качество подготавливаемой нефти и сократить расходы дефицитных реагентов деэмульгаторов.

Дальнейшему улучшению технико-экономических показателей подготовки нефти способствовало применение водорастворимых полимеров в технологических процессах обезвоживания и обессоливания нефти. Однако в связи со сложностью транспортирования и хранения гелеобразного полиакриламида, содержащего в своем составе в качестве балласта до 90-94% воды, предполагалась его замена на порошковые продукты.

В 1976 г. сотрудниками ВНИИСПТнефть Г.Н.Позднышевым, А.А.

Емковым, Д.П. Ворончихиной проводилась работа по исследованию процесса растворения порошковых полимеров в воде, что способствовало выпуску порошкообразных водорастворимых полиакриламидов взамен гелеобразных.

На месторождениях Башкирии вопросами подготовки нефти начали заниматься с 1952 г., когда в НГДУ “Туймазынефть” была построена первая нефтестабилизационная установка с электродегидраторами промышленной частоты для обезвоживания. Для подготовки тяжелой арлано-чекмагушевской угленосной нефти были построены термохимические, а также установки комплексной подготовки нефти (УКПН) с шаровыми электродегидраторами и отстойниками в Ашите и Шушнуре (НГДУ “Арланнефть”) и Мончарово (НГДУ “Чекмагушнефть”).

С 1963 г. по рекомендации БашНИПИнефти в целях предотвращения образования стойких эмульсий в промысловых трубопроводах и снижения вязкости перекачиваемой жидкости в НГДУ “Башнефть” начали осуществлять подачу деэмульгаторов в систему сбора нефти, в частности, дисолвана 4411. К 1977 г. в объединении “Башнефть” работало 30 установок по подготовке нефти, в том числе 15 УКПН, из которых 10 - с блоками стабилизации, а в 5 - работали по схеме обессоливания.

Активными исследованиями в области подготовки нефти Башкирии в эти годы занимались работники объединения “Башнефть” Галлямов М.Н., Юмашева С.М., Брязгин Е.П.

В 1970-ые годы продолжались исследования по выбору экономичных и эффективных реагентов на конкретных месторождениях.

В 1977 г. ГрозНИИ Р.К. Хабибуллиной и Н.П. Прищенко проводились исследования по применению деэмульгаторов (дисолван 4411, проксамин 385, ОЖК и др.) в количестве 10-20 г/т к нефти месторождения Самгори.

Высокое содержание парафиновых углеводородов (до 30%), смол (до 15%) и асфальтенов (до 3%) в нефти и высокая минерализация вод месторождений Мангышлака обусловили необходимость применения более эффективных методов подготовки нефти в отличие от применяемого ранее термохимического способа.

Для этой цели были предложены дисолван-4411 на месторождении Жетыбай и серво-5348 на месторождении Узень. В результате применение дисолвана позволило снизить обводненность товарной нефти до 0,5-1% при удельном расходе - 68 г/т подготовленной нефти.

В результате исследования эффективности действия реагентов на месторождениях Узбекистана было установлено, что наиболее действующими деэмульгаторами для подготовки нефти месторождений Средней Азии являлись Виско К-3-Е, сепарол 29, дисолван 4490. Эти реагенты обеспечивали низкое содержание остаточной воды и солей при наименьших удельных расходах.

В 1978 г. Порайко И.Н. и Арутюнов А.И. (Управление Приднепровскими нефтепроводами) выделили первое промышленное применение водорастворимых полимеров акриламида (ПАА, АМФ) для более полного обезвоживания нефти.

На основании лабораторных опытов по термостатированному деэмульгированию и обессоливанию белорусской нефти было установлено наличие обессоливающего и обезвоживающего действия смесей ПАА+дисолван 4411, ПАА+доуфакс в соотношении 1:4 с общим минимальным расходом 30 г/т.

Путем прибавления незначительных количеств ПАА (10-15 г/т) в предварительно нагретую и обработанную дисолваном эмульсию (30 г/т) удавалось снижать содержание воды до 0,06-0,36%. Последовательной дозировкой в горячую эмульсию вначале вводили дисолван, а затем водорастворимый полимер и получали полностью обезвоженную нефть нефтяных месторождений Украины, Башкирии, Мангышлака, Перми, Оренбуржья, а также Прикамского месторождения ТАССР. В качестве таких гидрофильных полимеров для обезвоживания нефти испытывались КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза), ПАН, ГИПАН, полиоксы и полиакриламиды (ПАА, АМФ).

В 1979 г. сотрудники ВНИИСПТнефть Плахута Г.Н., Емков А.А., Позднышев Г.Н. в ходе изучения влияния полимерных добавок к отечественным неионогенным деэмульгаторам выделили следующие полиэлектролиты, дающие положительные результаты: полиакриламид (ПАА), метас, гипан, седипур и нитролигнин.

Для дальнейшей интенсификации процессов глубокого обезвоживания и обессоливания нефти было предложено использовать: ТатНИПИнефтью путевую деэмульсацию и встроенные секционные каплеобразователи между блоками нагрева и отстаивания;

СибНИИ НП - устройства разрушения нефтяных эмульсий (УРВ), представляющие разновидность трубных каплеобразователей;

ВНИИСПТнефтью композиции реагентов, состоящих их неионогенных ПАВ - деэмульгаторов и водорастворимых полиэлектролитных добавок (типа полиакриламида, метаса и т.п.).

Совместными усилиями СПКБ “Союзнефтеавтоматика”, КБ объединения ВНИИКАнефтегаз, ТатНИИнефтемаш, ЦКБН, “Саратовнефтегаз”, ВНИИСПТнефть, Гипровостокнефть, ТатНИПИнефть успешно разрабатывалось новое и совершенствовалось существующее блочное автоматизированное оборудование для сбора, подготовки нефти, газа и воды на промыслах.

Дальнейшее развитие подготовки нефти на промыслах было связано с разработкой высокоэффективных комплексно-действующих отечественных реагентов, способствующих интенсификации процессов глубокого обезвоживания и обессоливания нефти, создания методов и средств разрушения стойких нефтяных эмульсий.

2.3. Применение химических реагентов в период с 1980 по 2003 годы.

Одной из важнейших задач, стоящих перед нефтяной промышленностью в 1980-е годы являлся переход на реагенты-деэмульгаторы отечественного производства вместо дорогостоящих импортных. Затраты на деэмульгаторы составляли 20-37% себестоимости подготовки нефти.

В гг. в НПО была разработана 1982-1983 “Союзнефтепромхим” безметанольная товарная форма реагента СНПХ-44, представляющего собой 50% ный раствор дипроксамина-157 в смеси с кубовыми остатками производства бутанола, оксосинтезом и ароматическим растворителем.

В 1989 г. сотрудники Гипровостокнефти Смирнов Ю.С. и Мелошенко Н.П.

подчеркивали, что впервые в отрасли было сформировано направление и создана методика разработки высокоэффективных деэмульгаторов, обеспечивающая возможность получения деэмульгаторов применительно к различным технологическим процессам подготовки нефти с разнообразными физико химическими свойствами.

Гипровостокнефть совместно с НПО “Полимерсинтез” и МНПО НИОПиК разработал серию высокоэффективных деэмульгаторов на базе неионногенных ПАВ. Товарные деэмульгаторы были представлены блоксополимерами окисей алкиленов, их производными и композициями на их основе.

В годы были разработаны и испытаны отечественные 1980-ые деэмульгаторы дипроксамин 157-65 М, проксамин 385-50, проксанол 305-50 и реапон 4в ”(табл. 1), созданы мощности по их производству на Казанском ПО “Оргсинтез”, синтезированы новые марки отечественных деэмульгаторов реапоны 1, 2, 3 и 101, СНПХ-42 и СНПХ-43, ДСН-20 и другие.

Таблица Физико-химические свойства деэмульгаторов Содержание Деэмульгатор активного Динамическая вязкость, мПас при температуре, 0С Температура, 0 С вещества,% Реапон 1м 50 110 220 430 1220 -56 Реапон 2 50 40 80 200 500 55 Реапон 3 65 50 110 270 1150 -50 Реапон 4в 55 50 105 260 900 -50 Реапон 101 50 32 58 74 260 -50 Проксамин НР-71 70 37 81 230 - Проксанол 186-50 50 26 57 174 1580 -50 Проксамин 385-50 50 36 80 200 1200 -50 В 1991г. сотрудники ВНИИСПТнефти Емков А.А., Мансуров Р.И. отмечали, что промышленный ассортимент отечественных деэмульгаторов, потеснив импортные, не позволил полностью исключить закупки импортных деэмульгаторов без изменения качества подготовки нефти. Так, например, дипроксамин 157-65М нашел применение в 19 производственных объединениях, однако эффективность его использования не всегда соответствовала уровню импортных реагентов.

В последующие 1990-е годы в НИИнефтепромхиме сотрудниками Н.А.

Лебедевым, О.А. Варнавской, Т.В. Юдиной, В.Б. Тузовой, Л.В. Наумовой в результате исследований был создан ряд высокоэффективных реагентов, обладающих различными свойствами и отличающихся условиями применения.

Процессы химизации к 1995 г. разделяли на 2 периода: качественный и количественный рост 1980-1990 гг. и спад с 1991 г. За 1980-1990 гг. объем применения химпродуктов в технологических процессах подготовки нефти в СССР увеличился с 31,5 до 36,5 тыс.т, а к 1993 г. составил всего - 27,3 тыс.т.

В настоящее время по результатам промышленных испытаний, проведенных на различных месторождениях России, наиболее эффективными химическими реагентами для совершенствования процессов подготовки нефти признаны деэмульгаторы на основе неионогенных ПАВ (поверхностно-активные вещества).

Деэмульгаторы этого типа получают присоединением окиси этилена или окиси пропилена к органическим веществам с подвижным атомом водорода. Исходным сырьем для такого синтеза служат органические кислоты, спирты, фенолы и другие, а также окись этилена и окись пропилена.

Глава III Исторические аспекты производства химических реагентов для подготовки нефти.

Впервые предположение о роли поверхностно-активных веществ для подготовки и переработки нефти было высказано Л.Г. Гуревичем еще в 1912- гг. и изложено в его фундаментальном труде “Научные основы переработки нефти”. В России способ химического деэмульгирования нефтей был запатентован в 1913 г. Л.Ф. Беркганом, в США – в 1914 г. Барникелем.

С тех пор синтезировано и предложено большое количество поверхностно активных веществ в качестве деэмульгаторов нефтяных эмульсий.

Динамику производства химических реагентов можно рассмотреть на примере развития промышленного получения первых деэмульгаторов – НЧК и более совершенных реагентов типа блоксополимеров окисей этилена и пропилена, наиболее часто используемых в процессах подготовки нефти.

3.1. Производство анионоактивного деэмульгатора НЧК.

Анионоактивный деэмульгатор - нейтрализованный черный контакт (НЧК) широко применялся в Советском Союзе с 1930-х годов для деэмульгирования нефтей. Деэмульгатор НЧК постепенно вытеснялся более эффективными неионогенными деэмульгаторами, расход которых в десятки, а иногда и в сотни раз меньше при лучшем качестве деэмульгирования. В смесях с некоторыми веществами деэмульгирующая активность НЧК увеличивалась, что позволяло несколько снизить его расход.

Деэмульгатор НЧК является технической смесью продуктов сульфирования, смолистых веществ, сульфатов и др. Деэмульгирующими свойствами в НЧК обладают в основном соли водорастворимых сульфонафтеновых кислот анионоактивные вещества. Химический состав сульфонафтеновых кислот, содержащихся в НЧК, разнообразен и зависит от состава и качества дистиллятов, взятых для сульфирования.

Деэмульгатор НЧК сначала получали как побочный продукт при производстве так называемого светлого контакта Петрова (сульфонафтеновые кислоты, растворимые в масле), а также при очистке нефтяных дистиллятов серной кислотой, олеумом или серным ангидридом. Когда потребность нефтяной промышленности в деэмульгаторах возрасла, были сооружены специальные установки для производства НЧК сульфированием керосино-газойлевых фракций нефти и нейтрализацией получаемого кислого гудрона. Первая установка по производству НЧК была создана в 1943 г. на Уфимском НПЗ, а потом и на других заводах.

Группа рационализаторов УНПЗ и сотрудников ЦНИЛ: Р.М. Карпоносова, Д.А. Стром, И.И. Кантор, Я.И. Середа, М.Х. Мавлютова, О.А. Чернявская предложили получать новый деэмульгатор из недефицитного местного сырья (вакуумного газойля) путем сульфинирования серной кислотой.

В 1960-1970 годы НЧК получали, главным образом, сульфированием вакуумного газойля, выкипающего до 3600С на 40-45%. Сульфирование проводили 98%-ной серной кислотой при температуре, не превышающей 50-600С, в два приема, подавая по 20-25 вес.% кислоты на газойль в каждый прием. Расход серной кислоты составлял 500 кг на 1 т получаемого НЧК.

Некоторые установки работали на отработанной процесса (от алкилирования) 80-85%-ной серной кислоте, что удешевляло производство НЧК и способствовало экономии свежей серной кислоты. В качестве сырья для сульфирования некоторые заводы использовали также газойль каталитического крекинга (рис.1.).

IV II I III III II V VI I I Рис.1 Технологическая схема производства НЧК 1- емкость для НЧК;

2 – щелочная мешалка;

3 – кислотная мешалка;

4 – промывная колонна;

5 – теплообменник;

6 – емкость для сырья (газойль);

7 – емкость для отработанного газойля.

Линии: I – водяной пар;

II – щелочь;

III – вода;

IV – серная кислота;

V – сульфированный газойль в щелочную мешалку;

VI – вода в канализацию.

Товарный деэмульгатор НЧК по техническим условиям содержал не менее 15% сульфонафтеновых кислот, не более 12% сульфатов, не более 5% минерального масла;

был нейтральным или слабощелочным (рН = 7 - 8,5).

Качество промышленных партий НЧК зависило от многих факторов и изменялось в широких пределах. Как показал опыт работы, аммиачный НЧК, предложенный инженером Е.А. Мышкиным более эффективный, чем натриевый, и экономически более выгоден.

3.2. Производство деэмульгаторов типа блоксополимеров окисей этилена и пропилена.

В 1960-е года процесс получения деэмульгаторов типа блоксополимеров осуществляли периодически в три ступени (рис.2). На первой ступени получали промежуточное полипропиленгликолевое производное. В реакционный аппарат загружали расчетное количество обезвоженного сырья и 0,1-0,5% катализатора. В качестве катализатора применяли едкие натр и калий или метилат натрия.

Массу нагревали до 80-900 С и азотом вытесняли из аппарата воздух.

Мерник 2 заполняли жидкой окисью пропилена. По достижении температуры реакционной массы 800 С в реакторе создавали вакуум и из мерника 2 сжатым азотом подавали в реактор 1 через барботер окись пропилена. Процесс вели при 90-120О С и избыточном давлении 1,2-1,5 ат. При полимеризации происходило интенсивное поглощение окиси пропилена. После прекращения реакции температура снижалась до 1000 С и необходимое давление поддерживалось сжатым азотом. Перед выпуском реакционной массы избыточную окись пропилена отдували азотом.

В результате реакции получали полипропиленгликоль. В зависимости от требующейся степени оксипропилирования на первой ступени готовили полипропиленгликоль молекулярной массой 700-900. Полученный на первой ступени полиоксипропиленгликоль переводили на вторую ступень оксипропилирования.

Технология процесса и конструкция реактора второй ступени те же. На второй ступени получали продукт заданного молекулярного веса.

2 Рис.2 Схема производства блоксополимеров окисей этилена и пропилена.

- реактор первой ступени оксипропилирования;

2 – мерник окиси пропилена;

3 – реактор второй ступени оксипропилирования;

4 – реактор оксипропилирования;

5 – мерник окиси этилена;

6 – приемник готового продукта;

7 – емкость сжатого азота;

8- вакуумный насос.

Полипропиленгликоль со второй ступени оксипропилирования подавали в реакционный аппарат 4, где его оксиэтилировали. Окись этилена подавали из мерника 5, оборудованного, так же как мерник 2, приборами для пневматического взвешивания. Оксиэтилирование велось при температуре реакционной массы 130 1400 С и избыточном давлении в реакционном аппарате 1,5-2 ат. По окончании оксиэтилирования аппарат продували азотом. Массу, не прекращая перемешивания, охлаждали до 80-900 С и сжатым азотом переводили в приемник 6 готового продукта.

ВЫВОДЫ 1. На основании проведенных исследований выявлены:

- предпосылки подготовки нефти, такие как недопущение образования стабильных эмульсий, существенное снижение транспортных расходов, предохранения магистральных трубопроводов от коррозионных разрушений;

- основные методы подготовки нефти со времени начала ее проведения, представляющие собой разновидности химического деэмульгирования с использованием химических реагентов.

2. На основании изученных материалов и анализа литературы выделены следующие исторические этапы использования химических реагентов: первый (1930-1960-е годы) характеризовался широким применением малоэффективного реагента-деэмульгатора НЧК с удовлетворительными результатами по обезвоживанию и обессоливанию нефти;

второй (1960-1980-е годы) - появлением импортных химических реагентов, поступающих из зарубежных стран ФРГ, ГДР, Японии, Англии, Австрии, Америки, Италии, Франции;

третий этап (1980- годы) отмечался переходом на химические реагенты отечественного – производства вместо дорогостоящих импортных, способствующих развитию процессов подготовки нефти.

3. На основании анализа проведенных теоретических и экспериментальных исследований выявлены наиболее эффективные химические реагенты на основе неионогенных ПАВ, такие как Дисолван 4411, Сепарол WF-41, Servo 5348, Visco K-3-E и отечественные Дипроксамин-157-65 М, Проксамин 385-50, Реапон 4в, Проксанол 305-50, способствующие улучшению качества подготовки нефти.

4. Выявлен ряд новых эффективных и экономичных реагентов-деэмульгаторов серии марки СНПХ, таких как СНПХ-4410, СНПХ-4480, СНПХ-501, СНПХ-4705, успешно используемых в различных регионах России и СНГ: Западной Сибири, Башкортостане, Татарстане, Урало-Поволжье, Украине, Белоруссии, Казахстане.

Показана эффективность применения отечественных композиционных деэмульгаторов, позволяющих снизить температуру деэмульсации, уменьшить расход деэмульгатора и время разделения эмульсии.

Анализ процесса развития производства и применения химических 5.

реагентов показал, что совершенствование процессов подготовки нефти неразрывно связано с развитием химической и нефтехимической промышленностей и созданием более эффективных химических реагентов для обезвоживания и обессоливания нефти. Представлены технологии производства наиболее применяемых реагентов: НЧК и блоксополимеров окисей этилена и пропилена для подготовки нефти.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. С.Р.Зорина (С.Р.Ситдикова)/ Подготовка нефти к транспорту // Реактив-2000:

Тез. докл. I Всероссийская научно-практическая конференция "Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела". – Уфа: Гос. изд-во научно-техн. лит-ры “Реактив”. - 2000. С.23.

2. С.Р.Зорина (С.Р.Ситдикова)/ Развитие основных методов деэмульсации нефти при подготовке к трубопроводному транспорту // Реактив-2001: Мат. II Международной научно-практическая конференция "Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела". – Уфа: Гос. изд-во научно-техн. лит-ры “Реактив”. - 2001.- С.60.

3. С.Р.Зорина (С.Р.Ситдикова), Б.Н.Мастобаев / Использование деэмульгаторов при подготовке нефти к транспорту // Реактив-2001: Мат. II Международной научно-практическая конференция проблемы истории "Современные естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела". – Уфа: Гос. изд-во научно-техн. лит-ры “Реактив”. - 2001.- С.59.

4. Т.В.Дмитриева, Б.Н.Мастобаев, С.Р.Зорина (С.Р.Ситдикова)/ Химические реагенты для транспорта нефти // Реактив-2000: Тез. докл. XIII Междунар.

науч.-техн. конф. "Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии". – Тула: Изд-во Тул.гос. пед. ун-та им. Л.Н. Толстого, 2000. - С. 283.

5. С.Р.Зорина Т.В. Дмитриева/ Развитие процессов (С.Р.Ситдикова), подготовки нефти и использования в них химических реагентов // Материалы международной научно-технической конференции “Трубопроводный транспорт – сегодня и завтра”. – Научные труды. – Уфа. - 2002. – С.95.

6. С.Р.Зорина (С.Р.Ситдикова), Б.Н.Мастобаев, Э.М.Мовсумзаде, Т.В.Дмитриева/ Поверхностно-активные вещества при подготовке и транспорте нефти // Химическая технология. – 2002. - № 4. – С.14-19.

7. Э.М.Мовсумзаде, Б.Н.Мастобаев, С.Р.Зорина (С.Р.Ситдикова), Т.В. Дмитриева/ Некоторые химические препараты для подготовки нефти к переработке и транспорту // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2000. - № 12. – С.38-43.

8. Э.М.Мовсумзаде, Б.Н.Мастобаев, Т.В.Дмитриева, С.Р.Зорина (С.Р.Ситдикова) // Укрощение “строптивых” факторов // Нефть России. – 2000. - № 8. – С.61-63.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.