CC BY
46
УДК 665.775
Э. А. Галиуллин, Р. З. Фахрутдинов, Р. Джимасбе
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПАРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АШАЛЬЧИНСКОЙ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ
Ключевые слова: сверхвязкая тяжелая нефть, синтетическая нефть, паротермическая обработка.
Исследуется технология обработки тяжелых нефтей перегретым водяным паром с получением синтетической нефти и тяжелого остатка. Приведены результаты экспериментальных исследований и анализы полученных битумов. Выявлены закономерности влияния режимов работы установки на выход и свойства продуктов. Произведена оценка соответствия показателей качества тяжелых остатков требованиям на битумы дорожные вязкие.
Keywords: extra-heavy oil, synthetic oil, thermosteam impact.
lechnology of processing heavy oil with superheated steam producing synthetic crude oil and heavy residue is studied. The experimental results and anal
ysis of the residue are represented. The regularities of the influence of operating modes of the installation on the yield and properties of the products. An assessment of compliance with quality indicators of heavy residues requirements on viscous bitumen road.
дых парафинов делает ее подходящим сырьем для производства дорожных битумов.
Таблица 1 - Данные анализов исходной нефти на соответствие требованиям ГОСТ 51858-2002)
Показатель Значение Ед.изм. По ГОСТ 51858-2002
Содержание воды 1 % об. 3 группа
Кинем. Вязкость 20°С 50°С 2530 236 сСт -
Плотность, 20°С 0,960 г/см3 4 тип
Фр. Состав: до 200°С до 300°С до 350°С 2,5 14,9 21,5 % мас. 4 тип
Содержание хлористых солей 200 PPm 2 группа
Содержание общей серы 4,6 % мас. 4 класс
Введение
Увеличение доли тяжелых высоковязких нефтей и природных битумов в мировой ресурсной базе обуславливает повышающийся интерес к поиску эффективных методов переработки этого сырья. Предлагаются различные технологии облагораживания, основанные на традиционных процессах, ориентированные на сырье с высоким содержанием САВ, повышенной плотностью и вязкостью [1].
Данная статья посвящена исследованию паротер-мической обработки сверхвязкой нефти (СВН) Ашальчинского месторождения республики Татарстан.
Технология основана на разделении тяжелого сырья с применением перегретого водяного пара на 3 фракции: легкую синтетическую нефть, тяжелую синтетическую нефть и остаток - который можно рассматривать с позиции неокисленных битумов. Понятие «синтетическая нефть» означает смесь жидких дистиллятов, полученная при апгрейдинге (облагораживании) тяжелых нефтей, угля, сланцев и природных битумов. Синтетическая нефть характеризуется облегченным фракционным составом, меньшей плотностью и вязкостью, в сравнении с исходным сырьем [2].
Лабораторная установка и описание ее работы приведены в более ранних публикациях [3-8]. Целью исследований, описываемых в данной статье, является оценка выхода синтетической нефти и определение состава получаемого остатка при подаче избытка пара.
Экспериментальные данные
Предварительно были проведены анализы сырья, Ашальчинской нефти в соответствии со стандартом [9], а также анализ ее группового состава по методике ВНИИ НП. Результаты анализов приведены в табл.1-2.
Опираясь на результаты анализов, можно заключить, что Ашальчинская нефть, согласно классификации стандарта, относится к битуминозным особо-высокосернистым сверхвязким нефтям с высоким содержанием САВ. Высокое содержание смол и ас-фальтенов при практически полном отсутствии твер-
Таблица 2 - Данные анализа группового состава исходной нефти
Образец Компоненты, % мас
Асф. Масла Бенз. смолы Спиртобенз. смолы
Ашал. нефть 3 64,5 20,5 12
По технологии паротермической обработки тяжелого нефтяного сырья [10] была проведена серия экспериментов с нефтью Ашальчинского месторождения. Соотношение пар: сырье во всех экспериментах составляло 2,6-2,7:1.
Данные о режимах проведенных экспериментах приведены в табл. 3, выходы продуктов в табл. 4, а результаты анализа полученных остатков - в табл.5.
Из данных таблиц 3-4 видно, что с повышением температуры в нижней части колонны увеличивается выход синтетической нефти, с уменьшением выхода остатка. Эта зависимость прослеживалась также в экспериментах с соотношением
пар: сырье равным 1:1 [3, 4]. Отличие данной серии опытов от предыдущих экспериментов заключается в том, что для обеспечения равного выхода остатка требуется меньший нагрев, что обусловлено избытком водяного пара, снижающего парциальное давление выкипающих фракций. Во всех экспериментах температурный режим подбирался таким образом, чтобы исключить термическое разложение сырья (температура куба не должна превышать 4000С).
Таблица 3 - Параметры проведенных экспериментов
Таблица 4 - Выходы продуктов
Таблица 5 - Результаты анализа образцов полученных остатков
В эксперименте №2 в колонну подавался перегретый пар с температурой около 400-410°С для получения максимального кол-ва синтетической нефти. Выход остатка в этих условиях составил всего 20% мас., при этом его пенетрация составила всего 11 ед. Эксперименты № 3-5 проводились с целью получения битума, отвечающего требованиям стандартов [11,12] по пенетрации. Для этого подбирались условия по температуре в кубе. Полученные остатки соответствуют по пенетрации дорожным битумам марок БНД 40/60, 90/130, 60/90 соответственно (по старому стандарту), и БНД 50/70, БНД 100/130, БНД 70/100 соответственно (по новому стандарту).
Из проведенных экспериментов вытекает, что определяющим свойства кубового остатка является температура куба, и, подбирая температурный режим куба, можно получить остаток с соответствующей стандартам свойствами - пенетрацией, температурой размягчения.
На рис. 1,2 приведены зависимости выхода тяжелого остатка и его пенетрации от температуры в кубе колонны.
§ 20
10 ■
0 ------------
290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 Температура куба, гр. С
Рис. 1 - Зависимости выхода тяжелого остатка от температуры в кубе колонны
300 250
Ч 200
I 150 С 100
0 -I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 Температура куба, гр. С
Рис. 2 - Зависимости пенетрации остатка от температуры в кубе колонны
Для остатков из экспериментов 2 и 3 был определен групповой состав (табл. 6).
Таблица 6 - Результаты анализа группового состава остатков
Анализ группового состава двух образцов остатков, полученных при граничных температурных условиях куба (мягкого и жесткого) позволяет связывать малакометрические свойства остатков с их групповым составом для данного типа сырья.
Заключение
На основании проведенных экспериментальных исследований Ашальчинской нефти можно заключить, что образец относится к особо-высокосернистой сверхвязкой нефти с высоким содержанием САВ.
Показано, что паротермической обработкой Ашальчинской СВН можно выделить синтетическую нефть и остаток, соответствующий по некоторым параметрам битумам, определен групповой состав этого продукта. Определен благоприятный режим этого процесса.
Параметр Ед. Номер эксперимента
изм №1 №2 №3 №4 №5
Продолжительность Мин. 34 50 27 35 30
эксп-та
Соотношение
пар:нефть (по массе) - 2,7 2,6 2,6 2,6 2,7
Температура
подогрева сырья низа колонны верха колонны °С 308 302 151 308 400 225 313 350 161 306 330 187 303 340 201
Наименование продукта Выход, % масс. по экспериментам
№1 №2 №3 №4 №5
Легкая синт.нефть 17 29 11 23 6
Тяжелая синт.нефть 22 45 49 20 39
Суммарно синт.нефти 39 74 60 43 45
Остаток 55 20 35 49 47
Потери 6 6 5 8 8
Образец Пенетрация, 0,1 мм Температура, °С
размягчения размягчения
№1 275 - -20
№2 11 74 -
№3 52 54,2 -
№4 101 46 -9
№5 71 49 -5
№ Асфальтены. Масла Бенз. Спиртобенз.
остатка %мас. %мас. смолы смолы
%мас. % мас.
2 10,5 56 25,5 8
3 20 27 42 11
Литература
1. Галиуллин Э.А., Фахрутдинов Р.З. Вестник КТУ, 19, 4, 47-52 (2016)
2. Курочкин А.К., Топтыгин С.Л. СФЕРА. Нефтегаз, 1, 92105, (2010)
3. Галиуллин Э.А. и др. Вестник КТУ, 17, 6, 252-253, (2014)
4. М.И. Фарахов и др. Нефтепереработка и нефтехимия, 5, 17-19, (2014)
5. Галиуллин Э.А. и др. Сборник материалов конференции: "Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе", 1, 32-36, (2014)
6. Галиуллин Э.А., Фахрутдинов Р.З. Сборник материалов конференции:«Нефтегазопереработка и нефтехимия», 115-117, (2015)
7. Галиуллин Э.А.и др.. Сборник тезисов конференции: "Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России", 206, (2016)
8. Галиуллин Э.А. и др Вестник КТУ, 19, 4, 55-58, (2016)
9. ГОСТ Р 51858-2002. Нефть. Общие технические условия
10. Патент РФ 2566775
11. ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия
12. ГОСТ 33133-2014. Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования
© Э. А. Галиуллин, аспирант кафедры химической технологии переработки нефти и газа, edward@ingehim.ru; Р. З. Фахрутдинов, профессор кафедры химической технологии переработки нефти и газа, frz07@mail.ru; Р. Джимасбе, магистрант кафедры химической технологии переработки нефти и газа, richarddjimasbe@yahoo.fr.
© Е. А. Galiullin, postgraduate student, of "Chemical technology of petroleum and gas processing" department of Kazan national research technological university, edward@ingehim.ru; R. Z. Fakhrutdinov, professor of "Chemical technology of petroleum and gas processing" department of Kazan national research technological university, frz07@mail.ru; R. Djimasbe, undergraduate student of "Chemical technology of petroleum and gas processing" department of Kazan national research technological university, richarddji-masbe@yahoo.fr.
