Способ обезвоживания нефти

 

Изобретение относится к промысловой подготовке нефти. Сущность изобретения: для обезвоживания нефть обрабатывают при нагревании и отстаивают, образующийся при отстое промежуточный эмульсионный слой периодически обрабатывают реагентом - отходом производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза, обработанным конденсатом со стадии ациодолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты. Реагент берут в количестве 5 - 10% от объема промежуточного эмульсионного слоя. 1 з. п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к промысловой подготовке нефти, в частности к процессу обезвоживания нефти с использованием отстаивания.

При обезвоживании нефти в процессе отстаивания в емкостях на границе раздела между нефтью и водой образуется промежуточный слой, представляющий нерасслаивающуюся высококонцентрированную эмульсию, содержащую механические примеси. При накоплении на границе раздела фаз промежуточный слой дренируется, что приводит к загрязнению сточных вод, к дополнительным материальным затратам по переработке промежуточного слоя, а также к ухудшению состояния окружающей среды, так как промежуточный слой, как правило, сбрасывают в пруды отстойники.

Известен способ обезвоживания нефтяной эмульсии, обработанной деэмульгатором, с нагревом и отстаиванием, с разрушением образующегося на границе "нефть-вода" промежуточного слоя, отстаиванием [1] Известен способ обезвоживания нефти путем ее обработки деэмульгатором при нагревании с последующим отстоем и разрушением образующегося на границе "нефть-вода" промежуточного слоя, периодической обработкой его химическим реагентом [2] При этом продукты разрушения эмульсионного слоя сбрасываются в канализацию, чем загрязняют сточные воды. Кроме того, процесс разрушения эмульсионного слоя длителен (2 ч).

Известен способ обезвоживания нефти, включающий обработку ее деэмульгатором, нагрев, отстой и разрушение образующегося слоя обработкой его реагентом, содержащим компоненты при следующем соотношении, мас.

Фракция диоксановых спиртов с температурой кипения 170-300^оC 40-50 Соляная кислота 5-10 Ароматические углеводороды 20-25 Уксусная кислота Остальное Причем, реагент подают в количестве 20% от объема промежуточного слоя [3] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обезвоживания нефти, включающий обработку ее деэмульгатором, нагрев, отстой и разрушение образующегося на границе "нефть-вода" промежуточного слоя, периодической обработкой его реагентом, в качестве которого используют отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза (прототип) [4] Однако, известное техническое решение не обеспечивает глубины обезвоживания нефти с содержанием промежуточного слоя, кроме того требуется значительный расход реагента (10-18%).

Цель изобретения интенсификация процесса обезвоживания нефти, сокращение расхода реагента и улучшение качества подготавливаемой нефти и дренажной воды.

Цель достигается способом обезвоживания нефти путем обработки ее деэмульгатором при нагревании и отстаивании с разрушением образующегося на границе "нефть-вода" промежуточного слоя обработкой его реагентом, в качестве которого используют отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза, предварительно обработанного конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты в количестве 5-10% от объема реагента.

Отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза образуется на Орском ПО "Орскнефтеоргсинтез" при производстве изопропилового спирта, производство которого происходит по следующей схеме Первая стадия заключается в следующем.

Растворение пропилена в серной кислоте, происходит при барботировании газа через слой кислоты.

Взаимодействие растворенного пропилена с водным раствором серной кислоты сопровождается образованием "спирта" и моносульфата.

C₃H₆+H₂SO₄+H₂O При изменении концентрации серной кислоты и пропилена возможно протекание ряда побочных реакций, одной из наиболее характерной является образование и накопление в реакционной массе диизопропилового эфира.

Образование эфира протекает по схеме
C₃H₇HSO₄+C₃H₇OH (C₃H₇)₂O+H₂SO₄
Наряду с указанными реакциями имеет место в некоторой степени связывание пропилена серной кислотой с образованием сульфонов в результате действия кислоты на метильную или соседнюю с двойной связью метиленовую группу.

При взаимодействии пропилена с серной кислотой протекают реакции гидро-дегидрополимеризации, заключающиеся в сопряженном протекании процессов полимеризации, гидрирования и дегидрирования.

Второй стадией получения изопропилового спирта является стадия гидролиза изопропилового экстракта продукта взаимодействия пропилена с серной кислотой.

Реакция гидролиза протекает по схеме
C₃H₇OSO₂OH+HOH C₃H₇OH+H₂SO₄
Гидролиз экстракта в производственных условиях обычно сопровождается побочными реакциями, наличие и интенсивность которых зависят от условий гидролиза.

Гидролизат продукт экстракта, представляющий собой смесь изопропилового спирта, кислоты, диизопропилового эфира, воды и полимеров.

Третьей стадией является отмывка и нейтрализация спирта сырца.

Гидролизат подвергается обработке острым паром с целью завершения гидролиза в верхней части отпарной тарельчатой колонны.

Четвертой стадией является ректификация спирта-сырца.

Отстоявшийся от легких полимеров спирт-сырец подают насосами в эпюрационную колонну. С верха колонны при температуре не более 80^оС уходят пары спиртоэфирополимерной фракции и поступают в дефлетматор, где конденсируются.

Дистиллят изопропилового спирта поступает самотеком после холодильника в емкость спирта-ректификата.

Отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза не растворим в воде, удельный вес которого меньше единицы, самотеком сливается периодически в емкость для хранения. Разделение изопропилового спирта и отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза происходит за счет разности плотностей данных жидкостей.

Плотность изопропилового спирта при 20^оС 0,7887 г/см³.

Плотность отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза при 20^оС 0,8-0,9 г/см³.

Свойства (показатели качества) отхода производства изопропилового спирта гидротацией пропилена в присутствии cерной киcлоты cо cтадии гидролиза приведены в табл. 1.

В наcтоящее время отход производcтва изопропилового cпирта гидротацией пропилена в приcутcтвии серной кислотой со стадии гидролиза выпускается Орским ПО "Орскнефтеоргсинтез" согласно ТУ 38.30215-87.

Конденсат со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты образуется при производстве оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) взаимодействием диметилфосфата с уксусной кислотой и уксусным ангидридом с последующим гидролизом ацетильного производного ОЭДФ и выделением товарного продукта.

При непрерывном получении ОЭДФ из диметилфосфита взаимодействие исходных компонентов осуществляется последовательно (поэтапно) в различных аппаратах.

Сначала диметилфосфит реагирует с уксусной кислотой, образуя фосфористую кислоту и метилацетат.

Далее фосфористая кислота действием уксусного ангидрида ацилируется до ацетильного производного ОЭДФФ (АОЭДФ), который гидролизуется водой до ДЭДФ.

1 стадия ацидолиз диметилфосфита уксусной кислотой протекает по схеме
P + 2CH₃COOH P + 2CH₃COOCH₃
Полимеры, входящие в состав отходов производства изопропилового спирта со стадии гидролиза гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты это смесь углеводородов нормального и изостроения, содержащие три- и тетрамеры пропилена и другие низкомолекулярные полимеры.

Стадия ацидолиза проводится в избытке уксусной кислоты с мольным соотношением 1:2,3 при 104 ± 2^оС.

После достижения состояния пересыщения метилацетат начинает выделяться из системы в виде газа. При этом вместе с ним при 100^оС испаряется и удаляется в виде пара и какая-то часть уксусной кислоты.

Метилацетат это газ, который конденсируется в системе холодильников совместно с частью уксусной кислоты. Количество примеси уксусной кислоты в метилацетате зависит от температуры в парциальном обратном холодильнике, выбираемой выше температуры паров метилацетата в системе метилацетат уксусная кислота, т. е. выше 67^оС. Увеличение этой температуры приводит к увеличению количества примеси уксусной кислоты в метилацетате-сырце.

Краткая характеристика конденсата стадия ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты приведена в табл.2.

Метилацетат (СН₂СООСН₃) растворим в воде (31,9%) и органических растворителях, температура вспышки 9,4^оС, температура самовоспламенения 470^оС, концентрационные пределы взрывоопасны (КПВ) 3,15-15,6% предельно допустимая концентрация (ПДК) 100 мг/м³.

Уксусная кислота имеет константу диссоциации К 1,75˙10^-5 (25^оС), во всех соотношениях смешивается с водой, спиртом, эфиром, бензолом, не растворимы в сероуглероде, КПВ 3,3 22% температура вспышки 34^оС, температура самовоспламенения 454^оС, ПДК 5 мг/м³.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Эмульсию воды в нефти обрабатывают деэмульгатором, сепарируют, нагревают и подвергают отстою при температуре не ниже 20^оС. При этом между чистой нефтью и водой образуется промежуточный эмульсионный слой, содержащий механические примеси. При накоплении промежуточного слоя толщиной 20 см в него с помощью насоса через перфорированный маточник вводят реагент отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза в количестве 7,5-15% от объема слоя, предварительно обработанного конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты в количестве 5-10% от объема реагента при 30-70^оС в течение 1/6-2,5 ч.

Предпочтительными условиями обработки отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты являются температура 40-60^оС и время 1/4-2,0 ч.

После введения реагента в эмульсионный слой последний полностью разрушается в течение 12-20 мин.

Предлагаемый способ позволяет стабилизировать процесс обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, сократить объем вводимого реагента, сократить время отстоя воды, улучшить качество дренируемой воды по содержанию механических примесей и нефти.

П р и м е р 1. Обезвоживание нефти проводят обработкой эмульсии деэмульгатором, с сепарацией от газа и отсутствием при 35^оС.

При накоплении в межфазной зоне промежуточного слоя, состав которого приведен в табл.3, толщиной 25 см в него с помощью насоса через перфорированный маточник вводят реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 10% от объема слоя, предварительно обработанный конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 60^оС в течение 1/4 ч в количестве 10% от объема реагента, при этом процесс обезвоживания нефти не прерывают. Дренаж воды в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу, и спустя 20 мин после ее окончания не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 2. Обезвоживание нефти проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производcтва изопропилового cпирта гидратацией пропилена в приcутcтвии cерной киcлоты cо cтадии гидролиза) в количеcтве 7,5 от объема cлоя, предварительно обработанный конденcатом cо cтадии ацидолиза производcтва окcиэтилидендифоcфоновой киcлоты при 40^оС в течение 1/4 ч в количеcтве 5,0 от объема реагента, а дренаж воды в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому cпоcобу, и cпуcтя 12 мин, поcле ее окончания не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 3. Обезвоживание нефти проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 7,5% от объема слоя, предварительно обработанный конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 50^оС в течение 1/2 ч в количестве 7,5% от объема реагента, а дренаж воды в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу, и спустя 18 мин после ее окончания не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 7. Обезвоживание нефти проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 15% от объема слоя, предварительно обработанный конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 35^оС в течение 1/6 ч в количестве 5% от объема реагента, а дренаж в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу, и спустя 12 мин после ее окончания не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 8. Обезвоживание нефти проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 15% от объема слоя, предварительно обработанный конденсатом со стадии адидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 65^оС в течение 2,5 ч в количестве 5% от объема реагента, а дренаж в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу и, спустя 12 мин после ее окончания не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 9. Обезвоживание нефти проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 10% от объема слоя, предварительно обработанный конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 35^оС в течение 1/6 ч в количестве 10% от объема реагента, дренаж в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу, и спустя 20 мин после ее окончания не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 10. Обезвоживание проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 10% от объема слоя, предварительно обработанного конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 65^оС в течение 2,5 ч в количестве 10% от объема реагента, а дренаж в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу и спустя 20 мин не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 11. Обезвоживание нефти проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 10% от объема слоя, предварительно обработанный конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 30^оС в течение 1/6 ч в количестве 10% от объема реагента, дренаж в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу, и спустя 20 мин после ее обработки не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

П р и м е р 12. Обезвоживание нефти проводят аналогично примеру 1, только реагент (отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза) в количестве 10% от объема слоя, предварительно обработанный конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты при 70^оС в течение 2,5 ч в количестве 10% от объема реагента, дренаж в ходе закачки реагента, обработанного по предлагаемому способу, и спустя 20 мин после ее окончания не проводят.

После обработки реагентом промежуточный слой отсутствует.

Для получения сравнительных данных о влиянии обработки промежуточного слоя реагентом на качество обезвоженной нефти проводился контроль содержания воды в нефти до и после обработки. Данные приведены в табл.4 Кроме того, в табл. 4 приведены данные по обезвоживанию нефти согласно способу-прототипу (примеры 13-17) и сравнительные данные обосновывающие границы технологических режимов ведения процесса (примеры 18-22).

Из данных, приведенных в табл.4 видно, что предлагаемый способ выгодно отличается от известного, причем наблюдается улучшение качества как нефти прошедшей обезвоживание, так и дренажной воды.

Например, при оптимальных режимах обезвоживания нефти по предлагаемому способу (пример 4) показатели качества нефти и воды следующие: остаточное содержание воды 0,55 мас. остаточное содержание механических примесей 0,028 мас. остаточное содержание нефти в воде 23 мг/л; остаточное содержание механических примесей в воде 43,3 мг/л.

В тоже время при оптимальных режимах обезвоживания нефти по известному способу (пример 14) показатели качества нефти и воды следующие: остаточное содержание воды в нефти 0,70 мас. остаточное содержание механических примесей 0,035 мас. остаточное содержание нефти в воде 27 мг/л; остаточное содержание механических примесей в воде 52,5 мг/л.

Таким образом, наблюдается снижение остаточного содержания воды в нефти на 27,3% механических примесей в нефти на 25,0% нефти в воде на 17,4% механических примесей в воде на 21,2%
Использование предлагаемого способа обезвоживания нефти с обработкой растворителем переходного слоя при отстаивании обеспечивает следующие технические преимущества; возможность снижения мощности очистных сооружений, устранение из состава очистных сооружений установки обработки ловушечных нефтей, значительное снижение загрязнения воздушного бассейна углеводородными и кислыми газами.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НЕФТИ путем обработки ее деэмульгатором при нагревании и отстоя с периодической обработкой промежуточного эмульсионного слоя, образующегося при отстое, реагентом на основе отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза, отличающийся тем, что в качестве реагента используют отход производства изопропилового спирта, указанный выше, обработанный конденсатом со стадии ацидолиза производства оксиэтилидендифосфоновой кислоты в количестве 5 - 10% от объема промежуточного эмульсионного слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отход производства изопропилового спирта обрабатывают при 40 - 60^oС в течение 0,25 - 2 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3