Способ глубокого обезвоживания нефти

Авторы патента:

B01J8/00 - Химические или физические процессы общего назначения, проводимые в присутствии жидкости или газа и твердых частиц; аппараты для их проведения (способы и устройства для гранулирования материалов B01J 2/00; печи F27B)

B01D3/00 - Перегонка или родственные обменные процессы, в которых жидкости контактируют с газовой средой, например отгонка легких фракций (газовая хроматография B01D 15/08; деструктивная перегонка C10B; производство алкогольных напитков перегонкой C12G 3/12)

B01D1/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2770990:

Казарцев Евгений Валериевич (RU)

Изобретение относится к способам обезвоживания нефти. Описан способ глубокого обезвоживания нефти, в котором обезвоживание производят совместно с процессом стабилизации на концевой сепарационной установке, без дополнительного предварительного нагрева, причем влагу из нефти удаляют методом испарения вместе с парами газообразных углеводородов при минимально возможном давлении в сепараторе, обеспечивающем свободное истечение из него подготовленной нефти. Технический результат - обезвоживание нефти. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к непрерывным технологическим процессам подготовки нефти и может использоваться на нефтедобывающих предприятиях, а именно для увеличения глубины обезвоживания предварительно подготовленной нефти на концевой ступени сепарации.

После проведения обезвоживания и обессоливания, предварительно подготовленная нефть направляется на ступень стабилизации, где происходит снижение давления насыщенных паров (ДНП) до допустимого лимита на концевой сепарационной установке (КСУ). Нефть, поступающая на КСУ, не является абсолютно безводной, так как обезвоживается до определенного регламентом значения и содержит остаточную влагу.

Остаточное содержание воды в нефти негативно влияет на работу оборудования нефтепромыслов, магистральных нефтепроводов и нефтеперерабатывающих заводов:

- наличие воды в нефти, особенно в сочетании с кислыми газами и минеральными солями, ускоряет коррозионное разрушение трубопроводов и оборудования;

- наличие такого балласта, как вода, увеличивает энергетические затраты на транспорт нефти до объектов переработки и сбыта;

- при наличии воды в нефти возрастает давление и потребление энергии на установках переработки нефти, снижается их производительность.

Таким образом, технически и экономически выгодно максимально снижать влагосодержание нефти при ее подготовке на промысле.

Из уровня техники известны способы обезвоживания (деэмульсации) нефти с применением термического, химического и электрического воздействий, а также их различные комбинации (Тронов В.П. промысловая подготовка нефти. - Казань: ФЭН, 2000. - 416 с).

Недостатком известных способов деэмульсации является неполное обезвоживание нефти из-за наличия остаточного содержания воды в нефти, находящейся в мелкодисперсном виде.

Известен способ обезвоживания и оборудование «Установки подготовки тяжелых нефтей и природных битумов» (см. патент RU 2356595, МПК 6 В01D 17/00, опубл. БИ №15 от 27.05.2009 г.), включающее промежуточную буферную емкость, промежуточный насос, рекуперативный теплообменник, нагреватель, колонну для выпаривания воды, холодильник-конденсатор, буферную емкость для водного конденсата, насос для откачки водного конденсата, насос для откачки обезвоженной нефти.

Недостатками данной установки являются высокие энергетические и капитальные затраты на обезвоживание нефти, повышенное солеотложение на змеевике нагревателя, пенообразование в колонне, ограниченность использования нефтями высокой плотности.

Ближайшим техническим решением является «Установка обезвоживания тяжелой нефти и природного битума (патент RU 2468850, МПК В01D 17/00, В28С 5/02 опубл. БИ №34 10.12.2012), включающая буферную емкость, сырьевой насос, первый теплообменник для охлаждения обезвоженной нефти, нагреватель, испаритель, насос и трубопровод для откачки обезвоженной нефти через первый теплообменник, конденсатор - холодильник, сепаратор, насос для откачки водяного конденсата. Обезвоживание проводят за счет выпаривания воды из предварительно подготовленной нефти в испарителе, улавливании газового и водяного конденсатов с помощью конденсатора - холодильника и сепаратора и возврате сконденсировавшейся жидкой фазы в производственный цикл.

Недостатками установки являются высокая температура нагрева 110-180°C, необходимость в дополнительном оборудовании для испарения воды, ограниченность в применении для тяжелой нефти и природных битумов.

Известное техническое решение и принято в качестве прототипа для заявленного изобретения.

Суть технического решения заключается в использовании КСУ при создании оптимальных условий для испарения и удаления влаги из нефти при организации глубокого обезвоживания одновременно с процессом стабилизации за счет сепарации остаточного газа. Эффективность обезвоживания заключается в снижении влагосодержания в нефти, что достигается посредством снижения давления сепарации на КСУ до минимально возможного значения.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым изобретением, является повышение эффективности технологических операций подготовки нефти, выражающееся в улучшении качества подготовки нефти и сокращении затрат на подготовку нефти организацией дополнительного обезвоживания одновременно с процессом стабилизации нефти, с минимальными затратами и с максимальным использованием имеющегося оборудования.

Техническая задача создания эффективного способа обезвоживания нефти совмещенного с процессом ее стабилизации на КСУ, положенная в основу настоящего изобретения, решается поддержанием оптимальных параметров концевой сепарации, обеспечивающих эффективность глубокого обезвоживания и использованием типового оборудования.

Для повышения степени обезвоживания нефти, используется КСУ, схема которой представлена на фиг. 1, состоящая из сепаратора 1, входного трубопровода 2, трубопровода выхода нефти 3, трубопровода выхода газа 4, при этом сепаратор 1 может иметь дополнительные внутренние конструкционные элементы, повышающие эффективность сепарации.

Процесс глубокого обезвоживания протекает одновременно с процессом стабилизации: предварительно обезвоженный и обессоленный поток нефти попадает в сепаратор 1, где при снижении давления до минимума, обеспечивающего свободное истечение нефти из сепаратора 1, испаряются легкие фракции нефти, а вместе с ними и содержащейся в нефти остаточная влага. Поток нефти, прошедшей стабилизацию и глубокое обезвоживание покидает КСУ, а поток выделяющихся газа и воды отводятся на дальнейшую подготовку или (и) утилизацию.

Стабилизация нефти в КСУ происходит при определенных значениях температуры и давления. Температура в сепараторе поддерживается температурой входящего потока нефти, который в свою очередь, обусловлен необходимостью поддержания требуемого температурного режима для деэмульсации на предыдущих ступенях обезвоживания и обессоливания. Значение давления в сепараторе обусловлено необходимостью снижения ДНП нефти до значения не более 66,7 кПа, установленного ГОСТ Р 51858-2002. Таким образом, доступным для оптимизации параметром является давление в сепараторе, снижение которого до минимума также снижает и ДНП за счет увеличения объема испарения и удаления газообразных компонентов из нефти.

Новым является то, что процесс глубокого обезвоживания протекает одновременно с процессом стабилизации, без дополнительного нагрева, при этом достижение оптимальных параметров для этого процесса не противоречит целевым значениям эффективности для процесса стабилизации.

Новым также является то, что для получения максимального эффекта от глубокого обезвоживания, в виде сокращения влагосодержания на КСУ, давление сепарации снижается до минимально возможного и достаточного для вывода подготовленной нефти из КСУ.

Новым также является то, что предлагаемый способ может быть легко адаптирован к существующим процессам и применен на действующих КСУ.

Совокупность признаков осуществления заявляемого изобретения повышает качество подготовки нефти по содержанию воды без увеличения энергетических затрат.

Перечисленные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения указанного технического результата.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники показал, что оно отличается от известных аналогов, поэтому заявленное изобретение является новым. Заявленные отличительные признаки изобретения явным образом не следуют из уровня техники, являются неочевидными для среднего специалиста в области промысловой подготовки нефти, в связи с чем, заявленное изобретение имеет изобретательский уровень. С учетом возможности использования способа на производстве, изобретение является промышленно применимым и позволяет сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности.

Настоящее изобретение поясняются конкретным примером применения способа глубокого обезвоживания нефти, который наглядно демонстрирует возможность получения указанного технического результата. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенной прилагаемой формулой.

Один из вариантов применения изобретения описывается далее на основе принципиальной схемы КСУ на действующей установке подготовки нефти, представленной на фиг.1. Перед проведением испытания на КСУ был установлен проектный технологический режим стабилизации нефти и зафиксированы его параметры (см. п.1 таблицы 1). Проектом действующей установки подготовки нефти предусмотрена стабилизация нефти после проведения ее обезвоживания и обессоливания. Нефть с температурой 70°C попадает в сепаратор 1, где при давлении в 65 кПа происходит выделение газообразных компонентов с последующим их удалением из сепаратора в факельную линию 4. Стабилизированная нефть покидает КСУ и отводится в резервуарный парк.

Тестовый режим на КСУ (см. п.2 таблицы 1) для осуществления глубокого обезвоживания проводился одновременно с процессом стабилизации и отличался пониженным относительно проектного режима давлением в 35 кПа, которое было определено эмпирическим путем как минимально возможное на данной установке из условия обеспечения свободного истечения стабилизированной и дополнительно обезвоженной нефти из КСУ.

Сравнение результатов анализа проб нефти, взятых на выходе с КСУ при проектном и тестовом режиме, с определением содержания воды с помощью кулонометрического титрования по методу Карла Фишера по ГОСТ Р54284-2010 показали снижение влагосодержания нефти с 0,15% до 0,10% (Таблица 1).

Таблица 1 - Параметры процесса на КСУ при проектном и тестовом режиме
№ п.п.	Режим	Давление, кПа	Содержание воды в нефти, %
1.	Проектный	65	0,15
2.	Тестовый (оптимизированный)	35	0,10
3.	Изменение	(абсолютное)	30	0,05
(относительное, %)	46	33

Преимущества изобретения в отличие от известных способов:

- применимы для любых типов нефти в промысловых условиях;

- не используется дополнительное энерго- и металлоемкое оборудование;

- не используется температурный режим, характерный для кипения воды;

- не используется высокое давление для предотвращения кипения воды;

- легкость адаптации к существующим стабилизационным установкам.

Использование оптимизированного режима на концевой ступени сепарации позволяет производить глубокое обезвоживания нефти при испарении и удалении влаги вместе с газообразными углеводородами.

Испытания оптимизированного режима по предлагаемым изобретениям на КСУ подтвердили возможность увеличения глубины обезвоживания на 33 % при одновременном снижении ДНП в нефти (см. п.3 таблицы 1) и повышения качества нефти с возможностью сокращения затрат на химическое, термическое и электрическое воздействий при ее подготовке.

Способ глубокого обезвоживания нефти, отличающийся тем, что обезвоживание производят совместно с процессом стабилизации на концевой сепарационной установке, без дополнительного предварительного нагрева, причем влагу из нефти удаляют методом испарения вместе с парами газообразных углеводородов при минимально возможном давлении в сепараторе, обеспечивающем свободное истечение из него подготовленной нефти.

Каталитический реактор включает фильтрующее устройство, которое извлекает и собирает частицы из потока текучей среды выше внутренних элементов реактора, и это фильтрующее устройство включает элементы, с которыми можно обращаться безопасно, просто и быстро без необходимости в инструментах. Технический результат заключается в том, что фильтрующее устройство защищает катализатор от частиц в реакционном потоке текучей среды на входе в реактор, которое является простым, безопасным и быстрым в обслуживании и которое обеспечивает длительное, эффективное время работы реактора, несмотря на накопление частиц на этом фильтрующем устройстве.

Способ и устройство для снижения давления в потоке отходящего газа // 2768744

Изобретения относятся к способу и устройству для снижения давления в потоке газа. Описан способ снижения давления потока отходящего газа, включающий пропускание потока отходящего газа под давлением в сосуд, при этом сосуд содержит слой твердых частиц, впускной канал для газа, сообщающийся с регенератором катализатора на впускном конце, и выпускной конец указанного впускного канала, сообщающийся с указанным слоем твердых частиц; добавление твердых частиц в указанный слой твердых частиц через впускное отверстие для твердых частиц в указанном сосуде, указанное впускное отверстие для твердых частиц находится в части сосуда, которая не принимает поток отходящего газа, указанное впускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между впускным каналом для газа, проходящим в указанный сосуд, и стенкой указанного сосуда; пропускание потока отходящего газа под давлением через слой твердых частиц в сосуде для снижения давления потока отходящего газа; и выпуск потока отходящего газа из сосуда под более низким давлением.

Способ увеличения концентрации ионов магния в исходной воде // 2768721

Изобретения отгосятся к водоподгоотовке. Описан способ увеличения концентрации ионов магния в исходной воде, причем упомянутый способ включает следующие стадии, на которых обеспечивают входящий поток QIN исходной воды, при этом исходная вода имеет общую щелочность (СаСО3) от 5 до 200 мг/л; пропускают упомянутый поток QIN через твердый слой для получения выходящего потока QOUT обработанной воды; причем, твердый слой содержит источник ионов магния в виде твердых частиц, а упомянутый источник ионов магния представляет собой природный или синтетический гидромагнезит, исходная вода имеет концентрацию диоксида углерода меньше 20 мг/л.

Содержащие внутренние устройства реакторы с неподвижным или подвижным слоем и радиальным течением обрабатываемого технологического потока // 2767954

Изобретение относится к реакторам с подвижным или неподвижным слоем с радиальным течением обрабатываемого технологического потока в процессах каталитического риформинга бензинов, скелетной изомеризации бензинов, обменного диспропорционирования олефинов, олигокрекинга, дегидрирования парафинов или ароматических соединений, производства аммиака.

Очищенный кремний, а также устройства и системы для его производства // 2766149

Изобретение может быть использовано в производстве полупроводников и фотоэлементов. Устройство для очистки кремния содержит емкость, имеющую верхний конец, противоположный нижний конец и боковую стенку, проходящую между противоположными концами и образующую камеру, и отверстие для ввода кремния в верхней части емкости для ввода расплавленного кремния в камеру.

Способ и технологическая установка для выделения изобутена из потока c4-углеводородов // 2765747

Изобретение относится к способу выделения изобутена. Описан способ выделения изобутена из потока С4-углеводородов, содержащего, по меньшей мере, 1-бутен, 2-бутен, изобутан и изобутен, включающий подачу полученного из потока С4-углеводородов потока материала, обогащенного изобутаном и изобутеном, и потока водорода в реактор изомеризации в присутствии катализатора с последующей ректификацией полученных потоков.

Устройства для осаждения частиц // 2764775

Группа изобретений относится к устройству и способу осаждения клеток или частиц и может быть использовано для отделения мелких частиц от основной жидкости в различных областях, таких как выращивание культур клеток (микробов, млекопитающих, растений, насекомых или водорослей), отделение частиц твердого катализатора от жидкости или газа и очистка сточных вод.

Способ и установка для производства олефинов // 2764129

Изобретение относится к получению этилена. Описан способ производства этилена, в котором этан в исходной реакционной смеси частично каталитически превращают путем окислительного дегидрирования в присутствии кислорода с получением газообразной первой смеси компонентов, содержащей по меньшей мере этан, этилен, уксусную кислоту и воду, при этом по меньшей мере часть газообразной первой смеси компонентов подвергают операции промывки промывающей жидкостью с получением жидкой второй смеси компонентов, содержащей воду и уксусную кислоту, причем первую часть второй смеси компонентов используют для формирования промывающей жидкости, а вторую часть второй смеси компонентов подвергают экстракции растворителем с получением жидкой третьей смеси компонентов, содержащей по меньшей мере один органический растворитель и уксусную кислоту, и тем, что по меньшей мере часть жидкой третьей смеси компонентов нагревают и подвергают перегонке с получением жидкости, преимущественно или исключительно содержащей уксусную кислоту, причем нагревание третьей смеси компонентов или ее части, подвергнутой перегонке, осуществляют по меньшей мере частично в условиях теплообмена с первой смесью компонентов и/или с первой и/или со второй частью второй смеси компонентов.

Способ получения сероводорода в реакторе с циркулирующим каталитическим слоем // 2763905

Изобретение относится к технологии производства сероводорода из водорода и элементарной серы непрерывным способом с использованием катализатора с псевдоожиженным слоем. Способ включает следующие этапы: (а) приведение в контакт серы с твердым катализатором в зоне А, содержащим, по меньшей мере, один металл, выбранный из металлов групп VIB и VIII Периодической системы элементов, в форме сульфида металла, при температуре от 120 до 160°C; (b) циркуляцию смеси серы и катализатора с этапа (a) в реакционной зоне, содержащей трубчатый реактор В, образованный из восходящего вибрирующего винтообразного спиралевидного канала, в которой упомянутую смесь приводят в контакт с водородом, причем реакционная зона демонстрирует температуру в точке входа катализатора, большую или равную 150°C, и температуру в точке выхода катализатора, меньшую или равную 300°C, и давление, меньшее или равное 3⋅105 Па; (c) разделение катализатора и газообразных эфлюентов, содержащих сероводород в зоне C' и (d) рециркуляцию катализатора на этап (a).

Доставка катализатора полимеризации // 2762062

Изобретение относится к системе подачи катализатора полимеризации и непрерывному способу доставки катализатора полимеризации в реактор полимеризации. Описана система подпитки катализатора, содержащая: поток катализатора; поток разбавителя; а также аппарат предварительного контактирования, содержащий две ступени смешивания, расположенные последовательно, причем каждая из двух ступеней смешивания имеет конфигурацию корпусного реактора с непрерывным перемешиванием, при этом первая ступень из двух ступеней смешивания принимает содержимое, включающее в себя катализатор, полученный из потока катализатора, и разбавитель, полученный из потока разбавителя, и при этом аппарат предварительного контактирования выполнен так, что 70-100% содержимого проходит через две ступени смешивания в течение одной продолжительности пребывания в аппарате, составляющей от около 5 минут до около 30 минут.

Способ и устройство для очистки гелия // 2768434

Изобретение относится к способу очистки гелия. Поток (1), содержащий по меньшей мере 10% гелия, по меньшей мере 10% азота в дополнение к водороду и метану, разделяют, чтобы образовать поток (3), обогащенный гелием, содержащий водород, первый поток (9), обогащенный азотом и метаном, и второй поток (11), обогащенный азотом и метаном.