Депрессорная присадка комплексного действия
Владельцы патента RU 2258079:
Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) (RU)
Томский политехнический университет (ТПУ) (RU)
Изобретение относится к получению присадок для нефтяной промышленности и может быть использовано для снижения температуры застывания, динамической вязкости, предельного напряжения сдвига нефтей, а также как средство предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых отложений при транспортировке и хранении нефти. Депрессорная присадка содержит продукт совместного окисления тяжелой пиролизной смолы (ТПС) с атактическим полипропиленом (АПП), взятых в массовом соотношении 10:(0,5-1,5), и алкилароматические углеводороды при следующем соотношении компонентов, % мас.: Продукт совместного окисления ТПС и АПП 43-60, ароматические углеводороды остальное. Технический результат - повышение эффективности и увеличение спектра действия присадки. 12 табл.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для снижения температуры застывания, снижения динамической вязкости, предельного напряжения сдвига нефтей, а также как средство предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) при транспортировке и хранения нефти.
В настоящее время описаны многие соединения, обладающие в той или иной степени депрессорной активностью по отношению к нефти и нефтепродуктам (Саблина З.А. и Гуреев А.А. Присадки к моторным топливам. М.: Химия, 1977, стр. 221). В качестве депрессоров находят применение многие низкомолекулярные и полимерные органические соединения. Наибольшее распространение имеют промышленные алкилароматические депрессорные присадки (депрессатор АзНИИ, АФК, парафлоу, сантопур), полиметакрилатные (ПМА-Д), сополимеры этилена и винилацетата и др. (Тертерян Р.А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М.: Химия, 1990, с.238). Известна также присадка ДТ-1, являющаяся сополимером эфиров метакриловой кислоты и винилацетата для дизельного топлива (пат. РФ 2016890, С 10 М 145/14, 1994).
Но наиболее часто используется присадка на основе сополимера этилена с винилацетатом. При введении такой присадки в нефть и нефтепродукты в небольших количествах (примерно до 0,1%) температура их застывания снижается на 20-30°С. Недостатком этих и перечисленных выше присадок является недостаточно хорошая их растворимость в нефтях и нефтепродуктах, узкий спектр действия, дороговизна присадок, а также высокие требования к хранению и эксплуатации.
Известны композиции, где в качестве основного компонента используется фракция 130-220°С, образующаяся в виде отгона при получении нефтеполимерных смол (методом термополимеризации жидких продуктов пиролиза), а в качестве добавки в зависимости от варианта используют или кубовый остаток от разгонки жидких продуктов пиролиза с температурой начала кипения выше 220°С, или окисленный битум, или отработанное моторное масло [патент РФ 2092677]. Но степень ингибирования составляет не более 7-38%.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению относится использование тяжелых остатков нефтепереработки, а именно, использование тяжелой пиролизной смолы (ТПС) в качестве депрессора (Загидуллин P.M. и др. //Нефтепереработка и нефтехимия, М.: 1979, №5, С.9-12). Но в данном случае используются высокие концентрации ТПС (от 1 до 10%) и депрессорный эффект не превышает 4-10°С.
Задачей изобретения является создание новой эффективной депрессорной присадки комплексного действия для снижения температуры застывания парафинистых и высокопарафинистых нефтей, улучшения реологических свойств высокопарафинистых нефтей и предотвращение процесса осадкообразования АСПО при добыче, транспорте и хранении нефти. А также расширение сырьевой базы и ассортимента депрессоров и ингибиторов на основе отходов и побочных продуктов различного углеводородного сырья.
Поставленная задача решается тем, что присадка содержит продукт совместного окислении ТПС с атактическим полипропиленом (АПП), взятыми в соотношениях по массе 10:(0,5-1,5), и алкилароматические углеводороды при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Продукт совместного окисления ТПС с АПП - 43-60
Ароматические углеводороды (ксилол, толуол) - остальное
Технический результат достигается введением в нефть предлагаемой депрессорной присадки комплексного действия, концентрация присадки составляет 0,03-0,05% от массы нефти.
Совместное окисление ТПС с АПП проводилось при температурах 190-210°С в присутствии резината кобальта в течение 2-3 часов. Расход воздуха и остальные условия эксперимента аналогичны приведенным в методике [Патент РФ 2158276, БИ №30, 2000 г.]. Продукт представляет собой смолистые соединения черного цвета со следующими характеристиками:
1. Внешний вид - черный битумоподобный продукт.
2. Плотность - 1,12-1,22 г/см3.
3. Температура размягчения (по КиШ) 116-126°С.
4. Элементный анализ (%) - С (89,44), Н (8,83), О (1,72).
Депрессорные свойства присадки были установлены по определению температуры застывания (по ГОСТ 20287-74). Депрессорный эффект, ΔT рассчитывается по формуле:
где ТЗаст.Исх. - температура застывания исходной нефти, °С;
ТЗаст.С прис. - температура застывания нефти с присадкой, °С.
Количественную оценку процесса осадкообразования проводили на установке, разработанной на основе известного метода "холодного стержня", при следующих условиях испытания: температура исследуемого образца нефти - 30°С, температура металлического стержня - 12°С и продолжительность единичного опыта - 60 минут. Ингибирующую способность присадок предотвращать образование нефтяного осадка на "холодном стержне" рассчитывали по формуле:
где SИ - степень ингибирования, % мас.;
W0 - выход осадка исходной нефти, г;
W1 - выход осадка нефти с присадкой, г.
Пример 1.1 Депрессорные и ингибирующие свойства присадки с использованием в качестве растворителя толуола (продукт совместного окисления ТПС с АПП - 60% мас. (при соотношении ТПС к АПП по массе - 10:0,5), толуол - 40% мас.) были установлены для нефти Соболиного месторождения (содержание парафиновых углеводородов - 2,5% мас.).
Применение присадки снижает температуру застывания нефти на 7,5-16,0°С при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. соответственно (табл. 1.1.1), эффективную вязкость на 30,1% (при 10°С), 37,0% (при - 20°С) при 0,05% мас. в нефти (табл. 1.1.2) и предотвращает процесс осадкообразования на 24,3-40,3% при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. (табл. 1.1.3).
| Таблица 1.1.1 Изменение температуры застывания нефти Соболиного месторождения при использовании депрессорной присадки. | |||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Т заст., °С | Депрессорный эффект, ΔТ, °С | |
| 0,00 | -23,0 | - | |
| 0,03 | -30,5 | 7,5 | |
| 0,05 | -39,0 | 16,0 | |
| Таблица 1.1.2 Изменение эффективной вязкости (скорость вращения 81 с-1) нефти Соболиного месторождения с использованием 0,05% мас. депрессорной присадки при температурах, близких к температуре застывания. | |||
| Температура, °С | Эффективная вязкость, η [мПа·с] | Δη, % отн. | |
| Исходная нефть | Нефть с присадкой | ||
| 10 | 189,2 | 132,3 | 30,1 |
| -20 | 498,1 | 313,8 | 37,0 |
| Таблица 1.1.3 Ингибирующая способность присадки для нефти Соболинного месторождения. | ||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Количество АСПО в нефти, г/100 г нефти | Ингибирующая способность, % |
| 0,00 | 4,65 | - |
| 0,03 | 3,52 | 24,3 |
| 0,05 | 2,77 | 40,3 |
Пример 1.2 Депрессорные и ингибирующие свойства присадки, с использованием в качестве растворителя ксилола (продукт совместного окисления ТПС с АЛЛ - 50% мас. (при соотношении ТПС к АПП по массе - 10:1,0), ксилол - 50% мас.), были установлены для нефти Соболиного месторождения (содержание парафиновых углеводородов - 2,5% мас.).
Применение присадки, с использованием в качестве растворителя ксилола, для нефти Соболиного месторождения снижает температуру застывания нефти на 7,5-15,0°С при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. соответственно (табл. 1.2.1), эффективную вязкость на 33,1% (при 10°С), 39,2% (при - 20°С) при 0,05% мас. в нефти (табл. 1.2.2) и предотвращает процесс осадкообразования на 21,5-51,2% при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. (табл. 1.2.3).
| Таблица 1.2.1 Изменение температуры застывания нефти Соболиного месторождения при использовании депрессорной присадки. | |||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Т заст., °С | Депрессорный эффект, ΔТ, °С | |
| 0,00 | -23,0 | - | |
| 0,03 | -30,5 | 7,5 | |
| 0,05 | -38,0 | 15,0 | |
| Таблица 1.2.2 Изменение эффективной вязкости (скорость вращения 81 с-1) нефти Соболиного месторождения с использованием 0,05% мас. депрессорной присадки при температурах, близких к температуре застывания. | |||
| Температура, °С | Эффективная вязкость, η [мПа·с] | Δη, % отн. | |
| Исходная нефть | Нефть с присадкой | ||
| 10 | 189,2 | 126,6 | 33,1 |
| -20 | 498,1 | 302,8 | 39,2 |
| Таблица 1.2.3 Ингибирующая способность присадки для нефти Соболиного месторождения. | |||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Количество АСПО в нефти, г/100 г нефти | Ингибирующая способность, % | |
| 0,00 | 4,65 | - | |
| 0,03 | 3,65 | 21,5 | |
| 0,05 | 2,27 | 51,2 |
Пример 2.1 Депрессорные и ингибирующие свойства присадки, с использованием в качестве растворителя толуола (продукт совместного окисления ТПС с АПП - 57% мас. (при соотношении ТПС к АПП по массе - 10:1,5), толуол - 43% мас.), были установлены для нефти Арчинского месторождения (содержание парафиновых углеводородов - 8,74% мас.).
Применение депрессорной присадки, с использованием в качестве растворителя толуола, для нефти Арчинского месторождения снижает температуру застывания нефти на 20,0-22,0°С при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. (табл. 2.1.1.), эффективную вязкость на 33,1% (при 10°С), 39,2% (при - 20°С) при 0,05% мас. в нефти (табл. 2.1.2) и предотвращает процесс осадкообразования на 20,9-33,7% при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. (табл. 2.1.3).
| Таблица 2.1.1 Изменение температуры застывания нефти Арчинского месторождения при использовании депрессорной присадки. | |||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Т заст., °С | Депрессорный эффект, ΔT °C | |
| 0,00 | 3,0 | - | |
| 0,03 | -17,0 | 20,0 | |
| 0,05 | -19,0 | 22,0 | |
| Таблица 2.1.2 Изменение эффективной вязкости (скорость вращения 81 с-1) нефти Соболиного месторождения с использованием 0,05% мас. депрессорной присадки при температурах, близких к температуре застывания. | |||
| Температура, °C | Эффективная вязкость, η [мПа·с] | Δη, % отн. | |
| Исходная нефть | Нефть с присадкой | ||
| 20 | 1997,1 | 1579,7 | 20,9 |
| 10 | 5077,4 | 3366,3 | 33,7 |
| Таблица 2.1.3 Ингибирующая способность присадки для нефти Соболиного месторождения. | |||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Количество АСПО в нефти, г/100 г нефти | Ингибирующая способность, % | |
| 0,00 | 4,5 | - | |
| 0,03 | 3,08 | 31,53 | |
| 0,05 | 3,48 | 22,59 |
Пример 2.2 Депрессорные и ингибирующие свойства присадки, с использованием в качестве растворителя ксилола (продукт совместного окисления ТПС с АПП - 55% мас. (при соотношении ТПС к АПП по массе - 10:1,3), ксилол - 45% мас.), были установлены для нефти Арчинского месторождения (содержание парафиновых углеводородов - 8,74% мас.).
Применение депрессорной присадки, с использованием в качестве растворителя ксилола, для нефти Арчинского месторождения снижает температуру застывания нефти на 19,0-21,5°С при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. (табл. 2.2.1), эффективную вязкость на 33,1% (при 10°С), 39,2% (при - 20°С) при 0,05% мас. в нефти (табл. 2.2.2) и предотвращает процесс осадкообразования на 20,9-32,3% при концентрации в нефти 0,03-0,05% мас. (табл. 2.2.3).
| Таблица 2.2.1 Изменение температуры застывания нефти Арчинского месторождения при использовании депрессорной присадки. | ||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Т заст., °С | Депрессорный эффект, ΔT °C |
| 0,00 | 3,0 | - |
| 0,03 | -16,0 | 19,0 |
| 0,05 | -18,5 | 21,5 |
| Таблица 2.2.2 Изменение эффективной вязкости (скорость вращения 81 с-1) нефти Соболиного месторождения с использованием 0,05% мас. депрессорной присадки при температурах, близких к температуре застывания. | |||
| Температура, °С | Эффективная вязкость, η [мПа·с] | Δη, % отн. | |
| Исходная нефть | Нефть с присадкой | ||
| 20 | 1997,1 | 1649,6 | 17,4 |
| 10 | 5077,4 | 3625,3 | 28,6 |
| Таблица 2.2.3 Ингибирующая способность присадки для нефти Соболиного месторождения. | |||
| Концентрация присадки в нефти, % мас. | Количество АСПО в нефти, г/100 г нефти | Ингибирующая способность, % | |
| 0,00 | 4,5 | - | |
| 0,03 | 3,15 | 32,3 | |
| 0,05 | 3,68 | 20,9 |
Таким образом, использование новой депрессорной присадки, полученной совместным окислением ТПС с АПП, позволяет снизить значения температуры застывания и вязкостные характеристик парафинистых и высокопарафинистых нефтей, а также предотвращать процесс осадкообразования.
Депрессорная присадка комплексного действия на основе тяжелой пиролизной смолы, отличающаяся тем, что присадка содержит продукт совместного окисления тяжелой пиролизной смолы (ТПС) с атактическим полипропиленом (АПП), взятых в массовом соотношении 10:(0,5-1,5), и алкилароматические углеводороды при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Продукт совместного окисления ТПС с АПП | 43-60 |
| Ароматические углеводороды | Остальное |
