Способ транспортировки углеводородных смесей Советский патент 1975 года по МПК F17D1/16 

(54) СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к области перемещения жидкости перекачиванием и представляет собой способ облегчения перемещения углеводородны.х смесей путем изменения их вязкости.

Перекачивание м.ногих видов углеводородных смесей, иапример сырых высокопарафииистых пефтей, ири температуре ниже температуры их застывания весьма затруднительно.

Известен способ транспортировки подобного сырья, согласно которому последнее делят на фракцию с относительно низкой температурой застывания и высокоБЯзкую остаточную фракцию с относительно высокой температурой застывания.

Последнюю затем гидрокрекируют с получеиие.м более легкотекучих продуктов, которые компаундируют с фракцией, имеющей более низкую температуру застывания.

В результате этих операций получают транспортабельные композиции.

Педостатком известного способа явv яeтcя очень сложная технология его осуществления, требующая, в частности, использования дорогостоящих гидрогенизационных процессов.

С целью упрощения технологии процесса в предлагаемом способе транспортировке подвергают суспензию предварительно замороженной фракции с относительно высокой температурой застыва1П я «о фракции с относительно низкой температурой застывания при температуре ниже температуры раствореппя замороженной фракции.

Предложенный снособ применим к различ1ИЯМ углеводородным смесям в случае, если темнература их застывания выше сезонной температуры среды, окружающей транспортирующую спстему. К подобным углеводородным смесям следует отнести сырую нефть, сланцевые дегти, газойли, мазуты и т. п.

Особый интерес представляет использова 1ие пре.тложенного способа для транспортировки высокопарафннпстых (далее в тексте «восков 1дных) сырых нефтей.

Последние обычно содержат 1-80% парафина, который определяют по количеству осадка, образующегося ири о.хлаждении 1 ч. испытуемой смеси в 10 ч метилэтилкетона, причем растворение проводят при 80°С.

Обычно температура застывания нефтей, транспортируемых в соответствии с изобретением, составляет 17,78-65,.

Уг.теводородную сначала разделяют по крайней мере на ДЕ:- фракции: на фракц1ио с относительно низкой те.м,;;ературой застьгаания (имеющую, ка)-: правило, плотность и вязкость при дамной температуре ниже соответст; и углеводородной

зующнх показате

;(j с о Т1:Х- ГГеЛ,ИО ВЫСОКОЙ смеси) и те.j пер ату рой .ui

(имеющую нлотi:Jit д:пи1ой ;е 1цературе выность и вя косгь ше соответствующих исход1:ой углеводородной с.меси). Нилсняя фракция люжег представлять собой любую часть исходной углеводородной смеси и быть iB пределах 1-80 или 20-70, или ЗС-50 вес. ;j (от исходной углеводородиой смеси).

Разделение ) осуществлять любым известным способог;. По жсмаиию возможно также крекирова, ь до 50 или до 42, или до 33 об. % высокоз;;стываю;.цей (|);)акпии.

Низкозасть за;о|Цая фракг,ия должиа иметь температуру застыва.иия, ио крайией мере, на 0,555, предпочтителопо Tia 2,777°С, ниже .мин и м а л ь и о и т е м ii е ;з а г у pi ы транспортир у ю щ е и систе.;ы, например трхболровода, или же комбинации трубопровод;; и батареи резервуаров.

После фракцио Ирозанля углеводородной смеси всю лли :ю крайней мере часть (иапример, до 50%) фра ;ц1;и с высокой температурой застыван я ja: iopa}KHiiaioT п измельчают с получением гве|) часгиц Д| ад1егрол1 0,05 - 20, иредиочтительпо 0,1-5, или 0,5- 3 JaM. Предпочтительная форма получаемых частиц сферическая, причем частицы эти могут быть одинаковыми или ) ио диаметру.

Размельчение же можно осуществлять любым известиь;л1 способом (разбрызызаиием, отливаиие:,), растираиие ;, гшзреланием и т. п.).

и измельчения обычно -на 0,5о- 83,32 или на 5,5-55, выше температуры залюраж:ивапия. Отверждение разбрызгиванием .можно осуществлять лугем разбрызтивания отверждаемой смеси в специальной колонне при обеспечепии отверждаемлю материала е газо.м (например, с во::;д хом, двуокисью углерода, п;)иродиым газс.м и т. п.) ii/или с .водой. ПочЧучеппы матер1;ал собирают в водяной ванне, расиоложениой j иижнс части коЛОПНЫ.

Предпочтительно в качестве газа используют воздух, который пропускают через колоииу отверждения разбрызгивапием .за счет естествеПНО ил;1 принудительной коивскцпп со скоростью, достаточиой для того, чтобы не иревышат1 скорость Выпадеиия каиел) (пли отетаиваиип материала, падающего через колоипу отверждения разбрызгиванием). Применяемая скорость лежит в предела.х 3,04- 12,7 м/е. Воздух }1эетупает в колонну отверждения при TeMiiepaType ниже на 0,55-127,76, поедиочтительпо на 5,П5-83,32С, температуры застывания отверждаемого сырья. Те.мпература отходящего воздуха -на 127,76-83,32,

духом, причем те тературу ej поддерживают иа 2,77-10.10С iKince темпераг ры застывания отвержда:::льт о сь|рья.

того, предизчтите.чопо разбрьктчгзаЬ В1)ду в колоине в иаиравлеиии, иерпе:1Дик Л5 ;:)Hoii направлению потока воздуха.

Дру1Т М епособом диспергирова11;;Я фракции с отиосительио высокой темперагурой заетывания является экструдировапие (разб.зыз1ч-1вацие фракции з воду при температуре на 2,77-55,55, предпочтительно иа 72,2-122,21°С, выше температуры застывания упомянутой фракции). Воду иодают иротивотоко.м к от;)ерждаемой фракц1-1И, возмолчио ос ществлять нпжектирование огверждаел ой фракции в турбулентный иоток воды. Диспе 1гпровапную описанным епособом фракцию зате.м отверждают путе.я; при.мешиваиия охлал-:дающей воды к учюмянутой водной с.мееи. После зтого замороженную фракцию отделяют от воды, суспепдиругот во фракции с отиосительио низкой те 1:};сратурой застывания и транспортируют.

Поверхностно-активное ве;цество .южет быть также чпедечо в выеокэзастываюпгую фрак1ипо; оно /ложс; быть добавлено к cjjpaKцнн до НЛП при ввод i rioii (|)ракпии) в колонну отвержде ия разбрызгиванием. 1еоблодимые кол чее1;за з-:0;о пОВепхпоетно-актизного веи1ества :1ежат в ин1ервалс: 1 - 20, пап)) 1 10 - - 10. иредночтите. 0--- 1 об. %.

Пове)хн ост и о-активное вещеетво должно .лала ;. г:,:еофил:и1ьши с; ОЙствами. обесиеЧгмппп..;;; j aeTiiO ni.iocTi5 илп емешение его с 1П)одуктзм. МолекулгЛ этого веи1.ес1ва проявлять тегдендью к радиальной орнеитапии своей гидрофильной чаеги у n;}iiepxiiocTH капельки высоко:-;ас Тз1ваюп1,ей фракции. Теоретически это имеет место в процессе образозаиия каиельки napa(, и это явление и сообщает 1а иельке более выраженный гидро()ильный характер. К лселательиьп; псверхностио-аг: иаиьм BciuccTfiaAi с.тед}ст отнести ;кпрпые .;ть;, );Капи1е 10--20 a/osioii угле)ода ь .. .ijiexx-ie, ;-ix соли. предпочтительно одховалеитиь й катиоп п т.н. npHijepoM ;г;добного веп ества является сорбитановый :;онолуарат. Однако иоедиоч: ительнь1: :и ;:.:;с }хност1го-акт гв1ьп и веществалтн Я|;; ЯЮ1ет п(чЬт;.)Мь:е .фонаты, содс зжан ; ол,гоьа;и;мгг :с катиошл 1напрт.ез. Na ) и :1М-ю::и е ..олекуля)И,т вес 200--(КК), fianiKi: ; 25G---500, ил, предиочтител.ию 350420.

После того, как фоакцмя с отпосительио «iJсокой т:;1:иерагурой зазтываиия задюрожепа в виде чает1щ желае лого размера, по крайней мере часть ее (а желательпо всю) eycneiruiруют во фракции с от;1осител;и:о тезкой е;.;лс;)а.;урой заетываиия.

Концентрация озморожен ной (рракцяи в полученной суспензии составляет 1-80 или 5- 55, или предпочтительно 10-50 вес. %.

Во время операции суспендирования температуру низкозастызающей фракции поддерживают (ПО отношению К температуре транспортируюплей системы) равной ± 16,6 предпочтительно :i:ll,rC. Необходимо также, чтобы тслтература изкозастываюш,ей фракции (во -время сусг11:ндирования) была ниже на 2,77 ил;1 на 8,32, или предпочтительно на 16,66°С, температуры растворения замороженпой фракиин. Перод или после суспендирования к нил-созагтывающей фракции мож.но приiMcniaTb разбавитель (например, бензин прямой и т. п.), который смешивается с низкозап ывающсй фракцией, причем температура астмвания этого разбавителя л,олжна быть о выше мииималыюй температурь; трапспортируюцьгй системы. К суспенз)1и можко добавлят| также химические агенты, облегчаю1цие процесс суспендирования, например полимеры с зы.соким молекулярным весом. Кроме того, для сообщения суспензии жcлaтevTЫlьь свойств -в нее можно добавлять присадки, понижающие зязкость, температуру застывания ,и т. д.

После того, как фракция с высокой температурой застывания ,ип10рожена Гкти в ходе ее замораживашя и/илл з ходе ее извлечения, на частицы может быть н.аиесепо покрытие из твердого материала. Это предотвращает агло Мерирование частот и может обеспечить возможность транспортирования при более высоких ))ах су .:;снзи11.

Если фракция с Высокой температурой застывания подвергается отверждению путем разбрызгивания, покрытие может быть нанесено в виде брызг, водных или безводпых, либо в водной ванне, содержащей твердый материал. В качестве материалов покрытия могут быть использованы неограничсские и органические соли металлов из групп II, III, IV А, V, VI, VII и VIlI -периодической системы элемептов, синтетические смолы, например целлюлозный ацетат, полистирол, полиэтилен, поливинил ацетат и подобные смолы, а также другие материал., н.апример глина (бентоннт), каолин, зе.мля Фуллера и другие алюмосиликаты, известняк и т. д. Предпочтительным материалом для покрытия является карбонат кальция.

Для умень.лнения вязкостн замороженно фракции к 1;ей можно добавить газ, смешива1О1Ц1-1ЙСЯ с 1)ракц11е1 с Изкой те:,1пературой застываиия, но предиомтитольно не смешиваюити11ся с замороженной фракцией, например СОз, низшие углеводороды, содержащие менее 4 атомов углерода, и т. п. Газ может быть жидким при тсмперату1)е и давлении транспортнрующей системы. Кроме того, смещиваюндийся газ МОЖ1ГО инжектировать в суспензию при концентрации, превышающей концентрацию при атмосферных условиях. Предпочтительно насыщают СОо при давле и1ях вьапе птмосферного.

Суспензия может транспортироваться навалом, например в автоцистернах, гусеничных

цистернах, резервуарах-трайлерах, наливных баржах, танкерах или подобных средствах, но предпочтительно транспортировать ее по трубопроводу. Разумеется, система трубопровода должна содержать батареи резервуаров,

т. е. сборные или накопительные резервуары, связанные с трубопроводом.

Суспензию можно транспортировать в условиях ламинарного нестационарного (например, при числе Рейнольдса 2000-4000) или

турбулентного потока в трубопроводе. Турбулентный поток может оказаться предпочтительныл, если желательно поддержать заморожен; ые частпцы в равномерно-диспергированном СОСТОЯпИИ.

Суспенз1Ш трансмортируется лучше по трубопроводу, в котором средняя максимальная температура трубопровода, по меньшей мере на большей части его длины, нннче температуры растворения зa iopoжeннoй фракции. Средняя максимальная температура трубопровода на 0,55°С ниже и предпочтительно на 2,77°С ниже средней температуры растворения замороженной фракции в суспензии, причем, темпер ату па растворенлш предполагает здесь

температуру, iipn которой все замороженные частицы переходят в раствор внутри непрерывной фазы суспензии. Кроме того, средняя температура трубопровода не быть ннже средней тем; ера1уры застыва.ния фракцнп с низкой темпера;урой застывания и на 0,55°С, 1предпочт1пч ты10 на 2,77°С выше этоп температуры застывания.

Прнмер 1. Восковидная сырая нефть нро.мыслов Альтамант бассейна Утаха Уинта имеет средний удельный вес -- 0,8251 и

среднюю температуру застывания прпмерно 43,33°С. Эту сырую нефть перегоняют так чтобы 30% по весу сырого продукта выходило е верхнюю фракцию (т. е. фракцию с низкой температурой застывания). Конечная те.мпература кипения верхней фракции в перегонной колонне составляет 129,99С. а температура застывания нижней фракции (т. е. фракцш с высокой температурой застывания) составляет 47,7/°С. Нижнюю фракцию отверждают путем разбрызгивания при 71,1°С в атмосфере воздуха (с температурой 26,) посредством кольцевого сопла диаметром 0,025 .мм со

скоростью 11,356 л/ч.

Температуру сопла поддержи.вают па уровне 40,66-52,. По выходе нз сопла жидкое гн она отверждается в гранулы при коптактирований с воздухом. Средний диаметр

гранул составляет 0,1 - 1 мм. Рранулы подают с высоты 2,28 м в верхнюю фракцию, и температура нолучаемой суспензии поддерживается на уровне . Суспензню перекачивают по трубе длиной

6,09 м и диаметром 1,27 см в последовательнэсти с трубой длиной 2,43 м, диаметром 1,27 см со скоростью 11,35-30,28 л/мии. Во время псрекач-ки температура никогда не превышает 23,. После нерскачки су йензию испытывают, и оказывается, что гранулы существенно не срезаны и не растворены в верхней фракции. П р и м е р 2. Вязкую сырую нефть с темпеL и удельным весом ратурой застывания 0,8251 перегоняют с целью получения 44 вес. % вер.хней фракции и 56 вес. % нижней фракдии. Средняя верхняя температура церемонной колонны составляет 260С у са.мого конца, а температура нижней части у самого нижнего канца - 371,11°С. Давлеиие в перегонной колонне составляет 632 мм рт. ст. Нижнюю фракцию отделяют и направляют в колонну отверждения разбрызгиванием. Нижнюю фракцию со средней температурой застывания 53, разбрызгивают при 82, в коло.ниу отверждения. Средняя температура воздуха, поступающего в колонну, составляет 21,, а средняя те.маература воздуха, выходящего из колонны, составляет 23,89С, средняя скорость 0,60 м/с. Для облегчения замораживания .материала в нижнюю секцию колонны вбрызгивают 757,08 л/ч воды. Материал падает с высоты 8,22 .м в нижнюю част1 колон.ны для отверждения разбрызгиванием, где собнрается в воде при 15,56-18,33°С. Средний диаметр частиц раве1 0,8--4,25 мм. Водную суспензию разделяют на воду и куски материала. Носле этого куски .мате зпала суспендируют в верхней фракции при 4,44°С. Суспеизпю трапспортируют -по трубопроводу при те.мпературе, не превышаюп ей 23,89°С в условиях ламниарного и нестационарного потока. Наблюдается, что суспензня ведет себя как пластик Бпнгхема. Н р и .м е р 3. Повторяют процедуру при.мера 2 за исключением того, что ннжиюю фракцию отВерждают разбрызгиван-нем в водной ванне, содержащей примерно 1% по весу карбоната кальция. Карбонат кальция покрывает материал по меньшей jMepe мопомолекулярны.м слоем карбоната. Это предотвращает агло.мерирование материала, а также растворение материала в верхней фракции. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е и и я Сиособ транспортировки углеводородных с.месей, вклЮЧающнй стадшо разделения исходной смеси на фракцию с относигельно низкой темпе)атурой застывапия и фракцию с отиосительно высокой температурой застывания, отличающийся те.м, что, с целью упроп1ения технологии процесса, транспортировке подвергают су:,чензпю предварительно замоноженной (|)ракции с огюсительно высокой температурой застывания во фракции с относительно низкой ; е.мнерат фой заст1 1ваиия Н1)и температуре ниже температуры растворения замороженной фракции.