способ подготовки высоковязкой и парафинистой нефти к трубопроводному транспорту

Формула изобретения

Способ подготовки высоковязких и парафинистых нефтей к трубопроводному транспорту путем введения в транспортируемую нефть жидких углеводородных разбавителей - жидких продуктов термокаталитической переработки попутного нефтяного газа, отличающийся тем, что в качестве разбавителя используют жидкий продукт, состоящий из смеси бензино-дизельной фракции и кислородсодержащих продуктов, получаемый путем пароуглекислотной конверсии попутного нефтяного газа в синтез-газ и последующей его конверсией на катализаторе Фишера-Тропша при соотношении CO:H₂ 1:1,8÷3, температуре 190-300°C и давлении 0,12-40,0 МПа, а газообразные продукты направляют на смешение с исходным попутным нефтяным газом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспорту нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для улучшения подготовки к трубопроводному транспорту высоковязких и парафинистых нефтей путем снижения их вязкости.

Известен способ подготовки высоковязких и парафинистых нефтей к трубопроводному транспорту, заключающийся в том, что при транспорте нефти в перекачиваемую нефть вводят углеводородные разбавители [Губин Е.В., Губин В.В. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. - Недра, 1982, с.157].

Недостатком этого способа является использование дорогостоящих и дефицитных разбавителей.

Наиболее близким к заявляемому является способ подготовки к трубопроводному транспорту высоковязких и парафинистых нефтей, заключающийся в том, что в высоковязкую и парафинистую нефть вводят углеводородный разбавитель, в качестве которого используют, в частности, жидкий продукт термокаталитической переработки попутных нефтяных газов (смесь легких ароматических углеводородов, преимущественно бензол, толуол и ксилолы), полученный на цеолитсодержащих катализаторах при 600-650°C, объемной скорости подачи сырья (смеси углеводородов C₂-C ₄) 90-220 ч^-1 и атмосферном давлении. Выход этих разбавителей составляет не более 20-35% мас. в расчете на фракцию С₂-С₄ попутного нефтяного газа, выход разбавителя в расчете на попутный нефтяной газ, взятый в качестве сырья, составляет не более 10-15% мас. [Л.Н.Восмериков, А.В.Восмерикова. Изучение кинетических закономерностей превращения компонентов природного газа в ароматические углеводороды// «Нефтепереработка и нефтехимия», № 1, 2011 г., с.34-34]. При этом жидкий продукт переработки попутных нефтяных газов вводят в количестве 1-20% об. [патент РФ 2089778, кл. F17D 1/16, опубл. 10.09.1997 г.].

Недостатками способа являются:

- невысокая эффективность за счет использования жидкого углеводородного разбавителя, состоящего только из ароматических углеводородов;

- невысокий выход этих разбавителей (не более 20-35% мас.) в расчете на фракцию С₂-С₄ попутного нефтяного газа, а выход этого разбавителя в расчете на попутный нефтяной газ, используемый в качестве исходного сырья, составляет не более 10-15% мас., что составляет 210 кг на 100 м³ попутного нефтяного газа;

Задача изобретения - повышение эффективности действия жидких углеводородных растворителей, повышение их выхода, расширение ассортимента жидких растворителей, рациональное использование сырьевого попутного нефтяного газа и защита окружающей среды.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа:

- повышение эффективности процесса подготовки высоковязкой как парафинистой, так и/или смолистой нефти за счет снижения вязкости и температуры застывания нефти, обусловленное применением многокомпонентного разбавителя, содержащего углеводороды и кислородсодержащие компоненты, преимущественно спирты C₂-С₆;

- увеличение выхода разбавителя за счет вовлечения в переработку всех компонентов попутного нефтяного газа, в том числе двуокиси углеводорода и паров воды;

- защита окружающей среды от загрязнения за счет полного использования всех компонентов сырья и побочных газообразных продуктов;

- расширение ассортимента используемых разбавителей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе подготовки высоковязких и парафинистых нефтей к трубопроводному транспорту путем введения в транспортируемую нефть жидких углеводородных разбавителей - жидких продуктов термокаталитической переработки попутного нефтяного газа, особенность заключается в том, что в качестве разбавителя используют жидкий продукт, состоящий из смеси бензино-дизельной фракции и кислородсодержащих продуктов, получаемый путем пароуглекислотной конверсии попутного нефтяного газа в синтез-газ и последующей его конверсией на катализаторе Фишера-Тропша при соотношении CO:H₂ 1:1,8÷3, температуре 190-300°C и давлении 0,12-40,0 МПа, а газообразные продукты направляют на смешение с исходным попутным нефтяным газом.

Пароуглекислотная конверсия попутного нефтяного газа с получением синтез-газа и последующая каталитическая конверсия его на катализаторе Фишера-Тропша при температуре 190-300°C, соотношении CO:H₂ 1:1,8÷3 и давлении 0,12-40,0 МПа обеспечивают получение многокомпонентного жидкого углеводородного разбавителя, состоящего из смеси ароматических и предельных углеводородов бензино-дизельной фракции, а также кислородсодержащих продуктов, преимущественно спиртов С₂-С₆, использование которого обеспечивает многократное снижение вязкости и снижение температуры застывания за счет синергетического эффекта компонентов разбавителя, относящихся к разным классам химических соединений.

Все углеводородные компоненты C₁-С ₆, двуокись углерода, тяжелые углеводороды и водяной пар вступают в реакцию образования разбавителя, что приводит к увеличению выхода разбавителя. Повышению выхода разбавителя способствует также рециркуляция газообразных продуктов на смешение с попутным нефтяным газом.

Изменение содержания и соотношения CO:H₂ обеспечивает возможность регулирования свойств разбавителя;

Снижение загрязнения окружающей среды достигается за счет полноты использования исходного сырья и рециркуляции газообразных продуктов.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве разбавителя используют жидкий продукт, состоящий из смеси бензино-дизельной фракции и кислородсодержащих продуктов, получаемый путем пароуглекислотной конверсии попутного нефтяного газа в синтез-газ и последующей его конверсией на катализаторе Фишера-Тропша при соотношением CO:H₂ 1:1,8÷3, температуре 190-300°C и давлении 0,12-40,0 МПа, а газообразные продукты направляют на смешение с исходным попутным нефтяным газом.

Исходный продукт - попутный нефтяной газ подвергают пароуглекислотной конверсии с получением нефтяного синтез-газа с соотношением CO:H₂ 1:1,8÷3 и последующей конверсией его на катализаторе Фишера-Тропша при температуре 190-300°C и давлении 0,12-40,0 МПа с выделением жидкого углеводородного разбавителя, состоящего их смеси бензино-дизельной фракции и кислородсодержащих продуктов, и углеводородного газа и последующей рециркуляцией их в исходный попутный нефтяной газ. Выделенный жидкий углеводородный разбавитель в количестве 3-20% об. вводят в исходную нефть. Подготовленную таким образом нефть транспортируют потребителю.

Примеры осуществления способа.

Пример 1 (по прототипу).

Подготовку высоковязкой парафинистой Узеньской нефти с кинематической вязкостью 360 сСт при 20°С (15,3 сСт при 50°C), температурой застывания +33°C (содержание твердых парафинов 14,2% мас., силикагелевых смол 22,4% мас., и асфальтенов 0,44% мас.) к трубопроводному транспорту осуществляют путем добавления в нефть жидкого углеводородного разбавителя, состоящего из смеси легких ароматических углеводородов - бензол, толуол и орто-ксилол, взятых в объемном соотношении 20, 30 и 50 соответственно. Объем добавляемого разбавителя составил 3% об. Вязкость нефти составляет 14,5 сСт, температура застывания минус 3°C.

В примерах 2-4 объем добавляемого разбавителя составил 5%, 10% и 20% соответственно. Результаты примеров сведены в таблицу.

Пример 5.

Подготовку высоковязкой парафинистой Узеньской нефти (см. пример 1) к трубопроводному транспорту осуществляют путем добавления в нефть 3% об. жидкого углеводородного разбавителя, полученного переработкой попутного нефтяного газа путем его пароуглекислотной каталитической конверсии с получением синтез-газа, и последующей каталитической конверсией на катализаторе Фишера-Тропша на основе оксида железа следующего состава: 97% Fe₂O₄ , 2,5% Al₂O₃ и 0,5% K₂O при температуре 290°C, объемном соотношении CO:H₂ в синтез-газе, равном 1:2, и давлении 2,8 МПа с получением жидкого углеводородного разбавителя, состоящего из смеси углеводородов бензино-дизельного фракционного состава - 80% мас., остальное - кислородсодержащие продукты (спирты С₂-С₆ 11% мас., карбоновые кислоты 3,1% мас., кетоны 5,9% мас.) с рециркуляцией газообразных углеводородов, образующихся в качестве побочных продуктов, в сырьевой попутный нефтяной газ.

В примерах 6-8 объем жидкого углеводородного разбавителя составил 5%, 10%, 20% соответственно. Реологические показатели подготовленной нефти приведены в таблице.

Пример 9-12 (по прототипу).

Подготовку высоковязкой парафинистой Жетыбайской нефти с кинематической вязкостью 420 сСт при 20°C (16,6 сСт при 50°C), температурой застывания +30°С и содержанием твердых парафинов 23,4% мас., силикагелевых смол 14,2% мас., асфальтенов 2,75% мас., к трубопроводному транспорту осуществляют путем добавления в нефть жидкого углеводородного разбавителя, состоящего из смеси легких ароматических углеводородов состава бензол: толуол: орто-ксилол - 30:50:20, и в объемах разбавителя по примеру 1. Результаты примеров сведены в таблицу.

Пример 13.

Подготовку высоковязкой парафинистой Жетыбайской нефти (см. пример 3) к трубопроводному транспорту осуществляют путем добавления в нефть 3% об. жидкого углеводородного разбавителя, полученного переработкой попутного нефтяного газа путем его пароуглекислотной каталитической конверсии с получением синтез-газа и последующей каталитической конверсией его на катализаторе Фишера-Тропша, полученном сплавлением магнетита с оксидами Mn, при температуре 230°C, и объемном соотношении CO:H₂ в синтез-газе, равном 1:2 и давлении 2,8 МПа с получением жидкого углеводородного разбавителя, состоящего из смеси углеводородов бензино-дизельного фракционного состава - 75% мас., остальное - кислородсодержащие продукты (спирты С₂-С₆ 10% мас., карбоновые кислоты 7,0% мас., кетоны 8% мас.) с рецикуляцией газообразных продуктов, образующихся в качестве побочных продуктов, в исходный попутный нефтяной газ.

В примерах 14-16 объем жидкого углеводородного разбавителя составил 5%, 10% и 20% соответственно. Результаты примеров приведены в таблице.

Пример 17.

Подготовку парафинистой нефти Чкаловского месторождения Томской области (М-горизонт) с кинематической вязкостью 18 сСт при 20°C, температурой застывания +15°C и содержанием твердых парафинов 27,4% мас., силикагелевых смол 0,56% масс, асфальтенов 0,43% мас., к трубопроводному транспорту осуществляют путем добавления в нефть 3% об. жидкого углеводородного разбавителя, полученного переработкой попутного нефтяного газа путем его пароуглекислотной каталитической конверсии с получением синтез газа, и последующей каталитической конверсией его на катализаторе Фишера-Тропша, полученном нанесением Со на TiO₂, при температуре 190°C, объемном соотношении CO:H₂ в синтез-газе, равном 1:1,5, и давлении 4,5 МПа с получением жидкого углеводородного разбавителя, состоящего из смеси углеводородов бензино-дизельного фракционного состава - 90% мас., остальное кислородсодержащие продукты (спирты С ₂-С₆ 8,0% мас., карбоновые кислоты 1,1% мас., кетоны 0,9% мас.) с рециркуляцией газообразных углеводородов, образующихся в качестве побочных продуктов, в исходный попутный нефтяной газ.

В примерах 18-20 объем жидкого углеводородного разбавителя составил 5%, 10% и 20% соответственно. Результаты примеров приведены в таблице.

Из таблицы видно, что подготовка высоковязких парафинистых нефтей по предлагаемому способу позволяет снизить вязкость и температуру застывания подготовленной к транспортировке нефти. Выход жидкого разбавителя в расчете на исходный попутный нефтяной газ по сравнению с прототипом больше в 2-4 раза.

Предлагаемый способ находит промышленное применение при подготовке высоковязких и парафинистых нефтей к транспортированию на промысловых и магистральных трубопроводах, в частности на месторождениях нефти Казахстана.