CZ2014170A3

CZ2014170A3 - Způsob krakování a/nebo deemulgace uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích

Info

Publication number: CZ2014170A3
Application number: CZ2014-170A
Authority: CZ
Inventors: Karel Kohlik; James Michael Halek
Original assignee: Galexum Technologies Ag
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-11-04
Also published as: WO2015140636A1; CZ305506B6; CA2943406A1; US20170190984A1

Abstract

Vynález se týká způsobu krakování a/nebo deemulgace uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích, přičemž se tyto uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny v emulzích podrobí účinkům mikrovlnné energie korelované s frekvencí oscilace molekul těchto uhlovodíků a/nebo mastných kyselin.

Description

Způsob krakování a/nebo deemulgace uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích

Oblast techniky

Vynález se obecně týká způsobu krakování uhlovodíkových vazeb a současně probíhající deemulgace uhlovodíkové emulze (uhlovodíkových emulzí) prostřednictvím použití mikrovlnné energie, především na nízkoenergetické bázi.

Vynález se dále rovněž týká způsobu krakování řetězců mastných kyselin, je-li to žádoucí, a deemulgace emulze (emulzí) mastných kyselin prostřednictvím mikrovlnné energie, především na nízkoenergetické bázi.

Dosavadní stav techniky

Ze stavu techniky je vůči předkládanému vynálezu nejbližší zveřejněná americká patentová přihláška US 2011/0128203 Al (zveřejněná 2.6.2011, pův. James Michael Halek a kol.) popisující zařízení k vytvoření mikrovln k deemulgaci uhlovodíkové emulze. V uvedené přihlášce je popsána jen základní konstrukce tohoto zařízení a nikoliv výše uvedený způsob podle vynálezu.

Americká zveřejněná přihláška US 2010/0111780 Al uvádí způsob rozkladu a extrakce kompozic na bázi ropy. Způsob pracuje s mikrovlnným zářením v rozsahu asi 4 až 18 GHz, přičemž zpracovávaná kompozice absorbuje maximální množství mikrovlnného záření pro dosažení účinného ohřívacího efektu potřebného k rozkladu, což je zcela odlišný způsob od způsobu podle dále uvedeného vynálezu.

Základní informace ohledně uhlovodíkové emulze

Emulze tvoří disperzi nemísitelné tekutiny (disperzní fáze) v jiné tekutině (kontinuální fáze). Klasifikují se obvykle pro tři případy: olej-ve-vodě (O/V), voda-v-oleji (V/O) a komplexní (vícenásobné) emulze. Vícenásobné emulze mají kapičky kontinuální fáze uvnitř kapiček disperzní fáze, jako jsou emulze voda-v-oleji-ve-vodě (V/O/V). V těchto emulzích je takzvaný substrát zvláště nežádoucí, ale obvykle je přítomný v mnoha průmyslových oblastech, jako jsou průzkum ropy, čerpání, rozvody potrubí, doprava, rafinerie, atd. Substrát, který obsahuje například, pokud jde o ropu, potencionálně: vodu, kovové částice, písek, síru, koks, parafíny, vosky, atd., potom tvoří část emulze, která by měla být pokud možno oddělena, což vede k čistší emulzi vyšších kvalitních uhlovodíků s méně nečistotami při velice vysoké účinnosti v kombinaci s požadovaným současně probíhajícím efektem krakování uhlovodíkových molekul s delším řetězcem.

la * i i . ’' t · » * · * ’ * * z

- - . : ..· t ·» · · ♦ ·

Předmětem tohoto vynálezu je tedy způsob krakování a/nebo deemulgace uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzi(ích) a jejich oddělení od nežádoucích nečistot účinným způsobem, přičemž při průzkumu ropy nebo v rafínérských procesech ropy se tento způsob týká krakování uhlovodíků s delšími řetězci na uhlovodíky s kratšími řetězci, kdy například voda, síra, písek, kovové částice stejně jako nečistoty, se oddělují, tj. vypadávají; přičemž n\

kombinaci se zde popsaným způsobem, také spadajícím do rámce tohoto vynálezu, vynález popisuje i podmínky další požadované separace, tj. kromě získávání hlavních složek i separaci a vypadávání velkého procentického podílu parafinů, vosků a/nebo koksu.

Uhlovodíkové emulze, jako jsou těžké surové oleje, jsou obvykle typu emulze voda v surovém oleji (V/O), které jsou obvykle velmi stabilní. Na rozdíl od původních přírodních povrchově aktivních látek obsažených v surové ropě jsou, pokud jde o tvorbu a stabilitu V/O emulzí, asfalteny a pryskyřice také velmi důležité. Předtím, než jsou zpracovány na různé komponenty se tyto uhlovodíkové emulze mohou vyskytovat buď v produktivním ropném ložisku pod povrchem (podzemní médium)_; nebo ve skladovacích nádržích, potrubí, nebo nádobách (ropné tankery) na povrchu.

Pro odborníka v oboru jsou na základě výše popsaných typů emulzí následně zřejmé a používané termíny tuhá emulze a kapalná emulze.

Popis způsobu podle vynálezu vedoucí k roztržení uhlovodíkových řetězců v emulzi a efektivního deemulgačního procesu

Tento vynález poskytuje způsob pro zpracování V/O, O/V nebo V/O/V emulzí prostřednictvím jejich efektivního deemulgování, a tedy izolování většiny uhlovodíkové tekutiny od nežádoucích komponent, a současně rozbití uhlovodíků s delším řetězcem na uhlovodíky s kratším řetězcem (krakování), a tím přeměnění viskozity a API-měmé hmotnosti izolované uhlovodíkové tekutiny na stálý základ, a sice aplikací určitého postupu emitování mikrovln, jak je dále popsáno v tomto vynálezu. Tento postup emitování může být buď aplikován v produktivním ložisku pod povrchem (ve vrtu) (in-situ - pro podzemní uhlovodíková ložiska} nebo na povrchu (v nádržích nebo ve specializovaných průtokových sestavách).

Předmětem vynálezu je, že se především pro zahájení a udržování procesu zahřívání mikrovlny nepoužívají, ale používají se pro roztržení dlouhých uhlovodíkových řetězců (krakování) na základě resonance vlastní frekvence (zejména valenční frekvence) těchto molekul. To znamená přesné ovlivnění přirozené oscilace uhlovodíkových molekul, aby se navíc dosáhlo potenciace prostřednictvím působení přímo ovlivňovaných uhlovodíkových molekul, což má vliv na oscilaci jejich sousedních molekul („molekulární rezonanční efekt“). Tato potenciace - zesílení účinku vede k emisi energie zejména u molekul se stejnou vlastní frekvencí (případně zvýšené v kombinaci se speciálním pulzováním), k popsané trvalé změně > viskozity a API-měrné hmotnosti těchto uhlovodíků a k účinné deemulgaci.

— i ·. * · · ·

Popis způsobu podle vynálezu vedoucí k roztržení řetězců mastných kyselin v emulzi a efektivního deemulgačního procesu pro tyto emulze

Předkládaný vynález, jak je zde popsán výše, pokud jde o uhlovodíkové emulze, může být rovněž aplikován na krakování molekul mastných kyselin s delším řetězcem na molekuly mastných kyselin s krátkým řetězcem, a zejména také na deemulgaci emulze(í) mastných kyselin, což umožňuje mastné kyseliny oddělit snadněji od nežádoucího substrátu. Kromě toho poměr ppm některých nežádoucích produktů (např. obsah fosforu v řepkovém oleji), je podstatně snížen v deemulgačním procesu emulze mastné kyseliny.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález popisuje unikátní způsob, vedoucí k dosažení studeného krakování molekulárních vazeb uhlovodík/mastná kyselina a také, k dosažení vyšší a účinnější deemulgaění účinnosti pomocí různých postupů emitování.

Podstatou vynálezu je tedy způsob krakování a/nebo deemulgace uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích, přičemž se tyto uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny v emulzích podrobí účinkům mikrovlnné energie korelované s frekvencí oscilace molekul těchto uhlovodíků a/nebo mastných kyselin.

Emulzemi v souladu s tímto vynálezem jsou s výhodou emulze uhlovodíků a/nebo mastných kyselin typu V/O-voda-v-oleji, O/V-olej-ve-vodě nebo V/O/V-voda-v-oleji-ve vodě.

Způsob podle vynálezu se částečně liší podle toho, zda je způsob aplikován na uhlovodíkové emulze a/nebo mastných kyselin v produktivním ložisku pod povrchem, nebo zda jsou emulze uhlovodíků a/nebo mastných kyselin na povrchu mimo produktivní ložisko ve zpracovacích nádržích nebo v průtokových systémech.

Nicméně následující způsob podle vynálezu musí být proveden v každém případě:

Před stanovením úpravy s mikrovlnami, ohledně frekvence a energetického výkonu a případného možného střídavého pulzního procesu, je třeba určit vhodným měřicím zařízením (např. digitální osciloskop, molekulární spektrometr apod.) vlastní molekulární frekvence řetězců uhlovodíků a/nebo mastných kyselin, které mají být podrobeny krakování.

Příklady provedení

A) Krakování a/nebo deemulgace uhlovodíkových emulzí v produktivním ložisku pod povrchem

Aby bylo možné zahájit nebo zvýšit produkci uhlovodíků při formování z těžkých až polotěžkých emulzí surové ropy, nejprve je třeba spustit do vrtu vhodnou standardní vysokofrekvenční emitorovou anténu (RFEA), aby se umožnilo emitování vhodných frekvencí do produktivního ložiska surové ropy. Aby bylo možné uskutečnit způsob studeného krakování uhlovodíků, je třeba použít otevřeného vrtu v prostoru ložiska nebo dielektrického pouzdra (casing).

Pokud je použito kovové pouzdro (casing), mikrovlny nemohou být distribuovány účinným způsobem do produktivního ložiska surové ropy.

Standardní vysokofrekvenční emitorová anténa RFEA musí být připojena k vhodnému mikrovlnnému generátoru, umístěnému na povrchu, se standardním 915MHz magnetronem (laditelným mezi 896 MFIz a 922 MHz), při hodnotě 100 kW, s variabilním energetickým výkonem mikrovlnného generátoru nastavitelným mezi 10 kW výkonu a 100 kW výkonu. Vhodnou anténou RFEA může být například anténa, která je uvedena v americká patentová přihláška US 2011/0128203 Al. Jsou ale i jiné modely jsou vhodné, pokud je zajištěno homogenní emitování mikrovln.

Pro krakování uhlovodíků a deemulgační účely in-situ je třeba RFEA anténu přednostně chránit ve vrtu silným štítem, který by měl být vyroben ze sloučeniny z Λ mikrokeramiky nebo ze skelné keramiky vyztužené nanokeramickymi vlákny.

Na rozdíl od jiných technologií týkajících se oblasti vrtu uhlovodíků, které emitují mikrovlny, pomocí nichž je snaha zahájit nebo zvýšit produkci těžkých surových a polotěžkých surových uhlovodíků pomocí tepelného efektu, předkládaný vynález, jak je zde popsán, umožňuje a poskytuje způsob vedoucí ke změně API-měrné hmotnosti a viskozity těžké a polotěžké surové emulze v produktivním ložisku ropy na stálý základ prostřednictvím nízkoenergetického účinku. To vede k lepšímu průběhu procesu uhlovodíkové emulze in-situ, a tím k vyšší rychlosti produkce nebo ke schopnosti produkovat těžké surové nebo polotěžké surové uhlovodíky, kde nebyl přívod před použitím této technologie.

Pomocí dalšího vedlejšího účinku tohoto způsobu se při vytváření uhlovodíková emulze deemulguje a takto se oddělí z větší části od nečistot, jako je písek, kovové částice, síra, voda atd. Kvalita produkované surové ropy je proto podstatně vyšší, a proto může být prodávána v rafinérii za vyšší ceny.

Oproti dosavadním způsobům podle stavu techniky je spotřeba energie na krakování a deemulgování podle vynálezu 3x až 4x nižší a pro provádění tohoto způsobu nejsou potřeba dodatečné chemické příměsi.

*•44

V oblasti produktivního ložiska pod povrchem, tj. v oblasti vrtu musí být frekvence mikrovlnného generátoru, a tím i emitující vlny RFEA antény, stanoveny při korelované a vyrovnané frekvenci plánovaně určené vlastní frekvence oscilace uhlovodíkových molekul s delším řetězcem přítomných v konečné (cílové) formaci. Tato korelovaná frekvence při správném napájení způsobí, že cílové molekuly vstupují do nezbytné a požadované rezonanční frekvence. Na této frekvenci mohou i malé periodické síly nebo energie způsobit, že jsou vytvářeny velké amplitudy oscilace, protože cílený molekulární systém ukládá vibrační energii. Potřebná energie bude obvykle asi mezi 70 a 100 kW, ale bude záviset na geologickém útvaru (formaci), kde se nachází emulze, nižší energie po delší dobu může vést k lepším výsledkům studeného krakování. Kratší uhlovodíkové řetězce vyžadují menší energetický výkon k dosažení krakování a deemulgačního procesu.

Nejprve musí být zvolena správná frekvence v souladu s předem stanovenou vlastní křivkou vlnové oscilace uhlovodíků, které jsou přítomné in-situ, a mikrovlny mají být emitovány při energetickém výkonu asi mezi 70 a 100 kW po dobu minimálně asi 2 až 3 týdny.

Poté, co mikrovlny rovnoměrně emitovaly po dobu přibližně 21 až 22 hodin, se systém musí držet po dobu 2 až 3 hodin vypnutý než se znovu zapne emitování po dobu dalších asi 21 až 22 hodin. Tento postup zapnutí/vypnutí musí být zachován po celou dobu.

Po době asi 2 až 3 týdnů, v důsledku změny v API-měrné hmotnosti a viskozity uhlovodíků v in—situ emulzi, začne surová ropa proudit směrem k výrobnímu potrubí a začne se chovat podobně jako polotěžké nebo lehké surové ropy, v závislosti na počáteční API-měrné hmotnosti nebo in-situ viskozity. Jakmile surová ropa začne proudit do výrobního potrubí, úroveň výkonu magnetronu se naladí níže a frekvence může být mírně upravena na základě dosažené míry účinnosti studeného krakování.

Tato surová ropa je, pokud je zpracována podle tohoto vynálezu, vždy obohacena o stálý základ, tudíž má kratší uhlovodíkové řetězce a je již oddělená do určité míry od nežádoucího substrátu s nečistotami. Potřebné množství energie je podstatně nižší, než kdyby byly použity mikrovlny při tepelném postupu. Přitom ale_x účinnost způsobu, jak je popsán v tomto vynálezu, je podstatně vyšší. Rezonanční efekt, způsobený správnou frekvencí mikrovln se střídavým zapnutím/vypnutím a snižováním energetického výkonu v průběhu času, umožňuje tento nízkoenergetický způsob, a tím výsledek studeného krakování.

Pro udržení produkce in-situ obohacených uhlovodíkových emulzí budou mikrovlny průběžně emitovány v souladu s postupem, jak je popsáno výše. Nevýhodné je pouze vypnutí produkovaných emitujících mikrovln na dobu delší než asi 2 až 3 hodiny.

B) Krakování a deemulgace uhlovodíkových emulzí a emulzí mastných kyselin v upravovačích nádržích na povrchu a v lodních tankerech na plavidlech

a) Upravovači nádrže na povrchu

Typicky se uhlovodíkové emulze a/nebo emulze mastných kyselin nejprve uloží do výchozí upravovači nádrže (nádrž 1). Objem (kapacitu) této nádrže by bylo vhodné vybrat mezi 5 000 a 10 000 barely, tj. cca 795 000 až 1 590 000 1, ale mohou být použity menší a větší nádrže.

Aby se urychlil proces rozkladu, nechá se s výhodou základní produkt v nádrži rotovat. V první nádrži se použije ve středu nádrže nejméně jedna, s výhodou jedna až dvě mikrovlnné sestavy se standardním 915MHz magnetronem (laditelný mezi 896 MHz a 922 MHz), při 100 kW, variabilní výstupní mikrovlnný generátor a standardní vlnovody, které mají být v kombinaci s vhodným vysokofrekvenčním aplikátorem, jako je například ten, který je uveden v americké patentové přihlášce US 2011/0128203, ale také jiné modely jsou vhodné, pokud je zajištěno homogenní emitování mikrovln. V závislosti na kvalitě této emulze a určené frekvenci oscilace uhlovodíkových řetězců nebo řetězců mastných kyselin, které mají být cílem, musí být pro účely studeného krakování a vysoké účinnosti deemulgačního procesu na příslušnou frekvenci a energetický výkon generátor jemně vyladitelný.

V této první nádrži musí být frekvence mikrovlnného generátoru stanovena při korelované a vyrovnané frekvenci plánovaně určené vlastní frekvence oscilace uhlovodíkových molekul s delším řetězcem nebo molekul mastných kyselin. Tato korelovaná frekvence při správném napájení způsobí, že cílové molekuly vstupují do nezbytné a požadované rezonanční frekvence. Na této frekvenci mohou i malé periodické síly nebo energie způsobit, že se produkují velké amplitudy oscilace, protože cílený molekulární systém ukládá vibrační energii. Potřebná energie bude pro tuto první upravovači nádrž obvykle přibližně mezi 40 a 100 kW, ale bude záviset na objemu a obsahu emulze, která se má upravit; může se použít nižší výkon. Menší objem a kratší uhlovodíkové řetězce nebo řetězce mastných kyselin vyžadují menší energetický výkon k dosažení krakování a deemulgačního procesu.

Jedna úprava v jedné nádrži trvá podle vynálezu asi 5 až 10 hodin. V závislosti na procesu či požadavku může být po jedné úpravě proces ukončen. Pokud je potřeba ve způsobu podle vynálezu dále pokračovat a daný produkt dále upravit, může se oddělený a požadovaný hr ' f ’ ’ ’ ‘ . . · * * .:. : *·· .

produkt uhlovodíku nebo mastné kyseliny buď znovu zpracovat ve stejné nádrži pomocí odčerpávání odpadního substrátu, nebo se může oddělený a požadovaný produkt čerpat do jiné nádrže a znovu se upravit na základě požadované úpravy, jak je výše uvedeno, tentokrát s přizpůsobenými frekvencemi, protože krakované, a tudíž nyní kratší uhlovodíkové řetězce nebo řetězce mastných kyselin, mají nyní také jinou frekvenci vlnové oscilace. Kromě toho každá dodatečná úprava potřebuje menší mikrovlnný energetický výkon než ta předchozí. Pro dosažení nejlepších výsledků by energetický výkon v následujících úpravách měl být přibližně snížen pokaždé o 15 až 30 %.

Některé úpravy uspořádané v řadě vedou k podstatně lepším výsledkům, pokud jde o míru efektivity studeného krakování, účinnost deemulgace, a tím také lepší čistící účinek. Navíc se může pomocí uspořádání více nádrží v sérii udržovat průběžný proces.

Způsob krakování a/nebo deemulgace a čištění emulzí uhlovodíků a emulzí mastných kyselin může být optimalizován v případě, že zpracovávané uhlovodíky nebo mastné kyseliny budou nakonec zpracovány pomocí pulzačního mikrovlnného generátoru při nižším výkonu. Opět platí, že frekvence musí být přizpůsobena vlnovým oscilacím uhlovodíkových molekul nebo molekul mastných kyselin v této poslední upravovači nádrži. V závislosti na oscilační frekvenci cílových uhlovodíků nebo mastných kyselin se použije 915 MHz nebo dokonce 2,45 GHz s pulzující schopností, protože prostřednictvím předem zpracovaných molekul uhlovodíku nebo molekul mastných kyselin se vlastní frekvence oscilace může podstatně změnit směrem k vyšším frekvencím v rozmezí 2,45 GHz. Nicméně schopnost vyladění generátoru musí být na obou standardních frekvencích.

Podle výhodného provedení by k dosažení lepších a rychlejších výsledků krakovacího a/nebo deemulgačního procesu měla emulze v každé z nádrží rotovat.

b) Lodní tankery (na plavidlech)

Typická konstrukce ropného tankeru (plavidla) poskytuje několik komor, kde je surová ropa/ ropa skladována. Několik komor je používáno ke zlepšení bezpečnosti v případě nenadálé katastrofy.

Konstrukce ropného tankeru vypadá v příčném řezu jak ukazuje obrázek 1.

V moderním ropném tankeru je obvykle několiFkomor. Těntb vynález také poskytuje řešení pro krakování uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích a účinně deemulguje tyto emulze při transportu v těchto komorách v průběhu přepravy. Za účelem zpracování naložené surové ropy nebo ropy nebo mastných kyselin v těchto ropných tankerech by být měl tanker obsahovat alespoň šest nebo více komor, kam se může uhlovodíková emulze nebo emulze mastných kyselin čerpat poté, co byla upravena v jedné komoře. Stejný postup, jak je zde uveden, se může použít pro každou komoru. Po ukončení úpravy se zpracované emulze mohou čerpat do komory, kde se každý generátor opět nastaví na odpovídající vlnovou oscilaci uhlovodíků nebo mastných kyselin, které se předtím upravovaly v určitém čase. V každé komoře se znovu použije korelovaná frekvence emulze a stejné schéma energetického výkonu, jak je zde výše uvedeno. V poslední komoře se emulze výhodně upraví pomocí pulzního generátoru s nízkým výkonem. Všechny komory se výhodně upraví pomocí vhodných zdrojů - antén, jak je zde výše uvedeno. Nečistoty si sednou na dno příslušných komor a mohou být odčerpány do oddělené odpadní komory.

Tento způsob podle vynálezu může být také aplikován na plavidlech, jak je níže popsáno, v závislosti na ideálním povrchu studeného krakování a deemulgačním postupu a na základě schéma popisujícího tento způsob podle obrázku 2 nebo obrázku 3 v kombinaci s obrázkem 4.

Výhodně se k dosažení lepších, tj. efektivnějších a rychlejších výsledků krakovacího a/nebo deemulgačního procesu je emulze v každé nádrži podrobena rotaci.

q- /, I ; . - ’ * ,, ! i ' — , ,, , · >·

J. 1’·.

C) Krakování a deemulgace uhlovodíkových emulzí a emulzí mastných kyselin v průtokových procesech na povrchu, jako je například potrubí nebo specializované průtokové sestavy

Schéma: Průtokový proces se super-těžkou ropou (netekoucí) zobrazuje obrázek 2.

V tomto příkladu se netekoucí uhlovodíková emulze a/nebo netekoucí emulze mastné kyseliny krátce předupraví (předehřeje) výhodně dvěma emitory, které pracují na tepelném základě tak, aby v tomto procesu tato emulze tekla. Tyto úpravy se provádějí v sériové řadě výhodně šesti komor, které jsou vzájemně propojeny. Opět platí, že stejný postup je zapotřebí provádět tak, jak je zde výše popsáno: Frekvence musí být upravena a korelována na frekvenci vlastní vlnové oscilace emulze v každé komoře. Energetický výkon je třeba odpovídajícím způsobem nastavit, jak je uvedeno ve schématu výše uvedeném.

Výhodně k dosažení lepších, tj. efektivnějších a rychlejších výsledků krakovacího a/nebo deemulgačního procesu, vyjma první nádrže obsahující netekoucí emulzi uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny, je emulze v každé nádrži podrobena rotaci.

Schéma: Průtokový způsob s těžkou ažpolo-těžkou ropou (tekoucí):

zobrazuje obrázek 3.

U tohoto způsobu podle vynálezu není zapotřebí žádná tepelná předúprava. V tomto příkladu již uhlovodíková emulze a/nebo emulze mastné kyseliny je ve fázi kapaliny a tedy teče. Přesto může mít předehřátí ropy na teplotu kolem 40^C kladný vliv na rychlost procesu. Úpravy se provádějí v sériové řadě sestavené výhodně asi ze šesti komor, které jsou vzájemně propojeny. Opět podle vynálezu je potřeba způsob provádět tak, jak je zde výše popsáno: Frekvence musí být upravena a korelována na frekvenci vlastní vlnové oscilace emulze v každé komoře. Energetický výkon je třeba odpovídajícím způsobem nastavit, jak je uvedeno ve schématu výše uvedeném.

Studené krakování a deemulgační postup pro průtokové procesy s mechanismem oddělování nežádoucího substrátu.

zobrazuje obrázek 4.

. . · · > ; · · :

-μ- .:. : *.·’ *

Při tomto průtokovém postupu je podle vynálezu důležité, aby emulze stále rotovala v každé nádrži jedním směrem, a tím se zvýšila účinnost deemulgace a vylučování substrátu s obsahem nečistot a nežádoucích sloučenin. V závislosti na složení emulze zejména surové ropy a v závislosti na zjištěných výsledcích může být v některých případech při studené úpravě krakováním pro první komoru a potenciálně také pro další následnou komoru účelné začlenit zařízení jako je odstředivka.

Soustava pro tyto procesy sestává ze tří, až šesti nádrží, které jsou pod povrchem nádob vzájemně propojeny. Do první nádrže se vpouští směs substrátu a vody, či těžké ropy, které je třeba rozložit. S výhodou se vpouští asi v polovině výše nádrže a to tak, aby pomocí přítoku substrát, či ropa v nádrži rotovaly. Pokud nestačí vtok substrátu s vodou na rotaci objemu kapaliny v nádrži, je třeba přidat malou pumpu na dodatečnou rotaci. Zvnějšku spodní části nádrže je umístěno topení, které automaticky udržuje teplotu v nádrži asi na 4t)°C. Uprostřed nádrže jsou umístěny 1 až 2 mikrovlnné antény. Pomocí mikrovlnné energie se směs postupně rozděluje na lehčí olej, či mastné kyseliny, nebo lehčí rozloženou ropu, a těžší substráty-nečistoty, které klesnou ke dnu nádrže. Měřící systém umožňuje sledovat hladinu těžkých substrátů a udržuje ji na konstantní výši pomocí automatického odpouštění těchto substrátů-nečistot.

Při použití dvou zdrojů mikrovlnné energie (jimiž jsou například antény RFAE) v každé z nádrží zároveň umožňuje zvýšit rychlost produkce požadovaných uhlovodíků a/nebo mastných kyselin nebo umožňují štěpení více komponent na základě použití různých frekvencí nebo případně jejich různého výkonu.

Když se první nádrž naplní, přetéká pod jejím horním okrajem rozštěpený produkt do druhé nádrže, kde je podroben stejnému procesu. Zde dochází k dalšímu rozkladu již částečně rozloženého produktu. Počet nádrží se určí dle čistoty výchozího produktu.

Toho se lze dosáhnout také menším počtem nádrží při menší rychlosti přídavného pumpování základního produktu. U poslední nádrže se s výhodou používá pulzovacího generátoru mikrovln. Konečný produkt se přivádí do transportních nádrží. Vzniklý odpadový substrát se odvádí k dalšímu zpracování.

Tento způsob podle vynálezu se s výhodou používá na rozklad těžké až polo-těžké ropy.

Ačkoliv byl tento vynález ilustrován na několika příkladných provedeních, očekávají se v oboru různé modifikace a zlepšení aniž by tyto modifikace překračovaly rámec tohoto vynálezu.

Oblast vynálezu není interpretována jako omezení na příkladná provedení uveřejněná v této přihlášce, ale je vymezena v souhlasu s připojenými patentovými nároky.

Přehled vztahových značek

OBR. 2 (Sestava průtokové jednotky, netekoucí emulze, supertěžká ropa)

A	elektromagnetický emitor (RFEA)
B	vypadávání nečistot (síra, koks atd.) (čistící efekt)
la	úsek (oddělení) tepelné předúpravy (netekoucí emulze uhlovodíku nebo netekoucí emulze mastné kyseliny)
Ib	krakovací věž (varianta)
Α1	elektromagnetický emitor - ohřívací
Α2	elektromagnetický emitor - frekvenční modulace
Α3-Α7	elektromagnetický emitor - frekvenční modulace
Α8	elektromagnetický emitor - pulzní frekvenční modulace
1	úsek (oddělení) tepelné úpravy/nádrž č. 1
2	úsek (oddělení) tepelné úpravy/nádrž č. 2
3	úsek (oddělení) tepelné úpravy/nádrž č. 3
4	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 4
5	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 5
6	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 6 s pulzním modulem
7	potrubí do krakovací věže/k čistírně nebo k nákladní cisterně
B1-B6	vypadávání nečistot do odpadních úseků (oddělení) /odpadní nádrže

iHy— :

* ·

Přehled vztahových značek

OBR. 3 (Sestava průtokové jednotky, tekoucí emulze, těžká až polotěžká ropa)

A	elektromagnetický emitor (RFEA)
B	vypadávání nečistot (síra, koks atd.) (čistící efekt)
la	úsek (oddělení) tepelné předúpravy (tekoucí emulze uhlovodíku nebo tekoucí emulze mastné kyseliny)
Ib	krakovací věž (varianta)
Al	elektromagnetický emitor - ohřívací
A2	elektromagnetický emitor - frekvenční modulace
A3-A7	elektromagnetický emitor - frekvenční modulace
A8	elektromagnetický emitor - pulzní frekvenční modulace
1	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 1
2	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 2
3	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 3
4	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 4
5	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 5
6	úsek (oddělení) studené úpravy/nádrž č. 6 s pulzním modulem
7	potrubí do krakovací věže/k čistírně nebo k nákladní cisterně
B1-B6	vypadávání nečistot do odpadních úseků (oddělení) /odpadní nádrže

Přehled vztahových značek

OBR. 4 nádrž mikrovlnná anténa mikrovlnný generátor chemická’ pumpa regulační ventil pro chemické komponenty vodní topeni topná' spirala regulační ventil topeni snímač teploty syfonova roura snímač výsky hladiny a) odpad/ tezke komponenty, b) komponenty/ vzduch regulační ventil pro odpouštění odpadu odvod do odpadové nádrže vztrikovací dýza chemických komponent elektrické napájení mikrovlnného generátoru pulzující mikrovlnný generátor výstupní potrubí z nádrže

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY (upravcnrf?.472(H5)·

1. Způsob krakování a/nebo deemulgace uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích, vyznačující se tím, že se tyto uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny v emulzích podrobí účinkům mikrovlnné energie korelované s frekvencí oscilace molekul těchto uhlovodíků a/nebo mastných kyselin.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že emulze uhlovodíků a/nebo mastných kyselin sestává z emulzí typu V/O-voda-v-oleji, O/V-olej-ve-vodě nebo V/O/V-vodav-oleji-ve vodě.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se uvedený způsob provádí v produktivním ložisku pod povrchem nebo na povrchu mimo produktivní ložisko.
4. Způsob podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že zahrnuje po sobě následující kroky:

a) zjištění frekvence oscilace molekul uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích pomocí známých způsobů zahrnujících použití digitálního osciloskopu nebo molekulárního spektrometru pro následné umožnění emitace k nim odpovídajících frekvencí mikrovlnné energie;

b) korelace a vyrovnání frekvencí mikrovlnné energie se zjištěnou oscilací molekul uhlovodíků a/nebo mastných kyselin;

c) působení mikrovlnné energie s výše uvedenou korelovanou frekvencí na molekuly uhlovodíků a/nebo mastných kyselin alespoň v jednom kroku, a

d) případné pulzní působení mikrovlnné energie na molekuly uhlovodíků a/nebo mastných kyselin.
5. Způsob podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že se kroky působení mikrovlnné energie v krocích 4c) až 4d) na tekuté emulze provádějí za pokojové teploty.

- π· - · t t n t j 9 9

j. : ·.·· : ·
6. Způsob podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že se kroky působení mikrovlnné energie v krocích 4c) až 4d) na tuhé emulze provádějí v kombinaci zvýšené a pokojové teploty.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se před kroky působení mikrovlnné energie v krocích 4c) až 4d) emulze zahřívají alespoň jedním konvenčním tepelným zdrojem.
8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že podle kroků 4b) až 4d) působí mikrovlnná energie na molekuly uhlovodíků a/nebo mastných kyselin s delším řetězcem.
9. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že mikrovlnná energie dle kroku 4c) působí v rozmezí hodnot od asi 10 kW do asi 100 kW se standardním generováním elektromagnetického vlnění v oblasti mikrovln v rozsahu frekvencí 896 až 922 MHz, zajišťující krakování molekul uhlovodíků a/nebo mastných kyselin a/nebo jejich deemulgaci, tj. oddělení nečistot, jako je například písek, kovové částice, síra, koks, organické látky, voda apod. od uhlovodíků a/nebo mastných kyselin.
10. Způsob podle nároku 3 až 9, vyznačující se tím, že se v případě těžby uhlovodíků v produktivním ložisku pod povrchem mikrovlnná energie dle kroku 4c) a případně kroku 4d), emituje pomocí periodicky přerušovaného působení, po dobu minimálně 2 až 3 týdnů, s hodnotou energie od asi 70 kW do asi 100 kW, s korelací frekvence vůči frekvenci oscilace molekul uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny, čímž u uhlovodíků a/nebo mastných kyselin dochází ke krakování_;tj. ke zkrácení délky jejich řetězců,a společně s tím ke snížení jejich měrné hmotnosti - API a snížení jejich viskozity.
11. Způsob podle nároků 3 až 9, vyznačující se tím, že při působení mikrovlnné energie na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny na povrchu mimo produktivní ložisko je po kroku 4c) zařazen nejméně jeden další krok působení mikrovlnné energie se standardním generováním elektromagnetického vlnění v oblasti mikrovln v rozsahu frekvencí 896 až 922 MHz, mající nižší energetickou úroveň mikrovlnné energie, s výhodou asi sníženou o asi 15 až 30 % s dále korelovanou frekvencí oproti kroku ' J 14^~ ' ’ i , i · · ť ¹ ’ Ί ♦

I ». · ···

4c).
12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že se krok působení mikrovlnnou energií na povrchu provádí mimo oblast produktivního ložiska v upravovačích nádržích, na plavidlech, zejména v lodních tankerech, nebo v potrubích či v průtokových sestavách.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny v tekuté emulzi v upravovačích nádržích s objemem nádrže cca 5 000 až 10 000 barelů, tj. cca 795 000 až 1 590 000 1,působí mikrovlnná energie v rozsahu energií od asi 40 do asi 100 kW se standardním generováním elektromagnetického vlnění v oblasti mikrovln s frekvencí 915 MHz, při prvním upravovacím kroku po dobu asi 5 až asi 10 hodin, následně se produkt skladuje, nebo se po odčerpání odpadů s výhodou odvádí k dalšímu působení mikrovln s přizpůsobenými frekvencemi odpovídajícími kratší délce řetězců pro jeho další krakování a/nebo deemulgaci.
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny nebo jejich emulze jako poslední krok působí pulzní mikrovlnná energie, s korelovanou frekvencí vůči frekvenci oscilace molekul uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny,výhodně se standardním generováním pulzaěního vlnění v oblasti mikrovln s frekvencí 915 MHz až 2,45 GHz.
15. Způsob podle kteréhokoliv nároku 12 až 14, vyznačující se tím, že se pomocí mikrovlnné energie zpracovávaná emulze uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny podrobí uvnitř upravovači nádrže rotaci v místě působení této mikrovlnné energie, s výhodou okolo elektromagnetického zdroje emise.
16. Způsob podle kteréhokoliv nároku 12 až 15, vyznačující se tím, že v jedné upravovači nádrži v závislosti na konkrétní emulzi uhlovodíků a/nebo volných mastných kyselin a úhlu emise elektromagnetického zdroje mikrovlnné energie působí nejméně jeden zdroj, s výhodou simultánně dva elektromagnetické zdroje, přičemž se tak za stejnou dobu získají 2 různé molekulární struktury uhlovodíků a zejména volných mastných kyselin.

; . »» >.*.»· *

- > i ,:. : ·..’ ί
17. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že se na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny nebo jejich tekuté emulze působí krokem mikrovlnné energie pro krakování a/nebo deemulgaci s příslušně korelovanou frekvencí vůči frekvenci oscilace molekul získávaného uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny v alespoň jedné komoře lodi, s výhodou lodního tankeru a následně se takto upravená emulze čerpá nejméně alespoň do 2 různých skladovacích komor, kde se ponechává jako výsledný produkt nebo se v každé ze skladovacích komor dále upravuje pomocí různé velikosti mikrovlnné energie s příslušně korelovanou frekvencí vůči délce řetězce získávaného uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny.
18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že se na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny nebo jejich emulze jako poslední krok působí pulzní mikrovlnnou energií, s korelovanou frekvencí vůči frekvenci oscilace molekul uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny, výhodně s rozsahem hodnot energie 5/20 kW.
19. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že se na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny v tuhé emulzi jako zejména supertěžká ropa v průtokové sestavě nejprve působí nezávislým dvojím konvenčním tepelným zdrojem, čímž se uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny v tuhé emulzi převádějí do kapalného stavu a následně se působí mikrovlnnou energií za zvýšené teploty v alespoň nejméně 2 po sobě následujících krocích a poté za pokojové teploty v alespoň nejméně 2 po sobě následujících krocích, kdy po každém provedeném kroku se s výhodou odvádí konkrétní získaný uhlovodík a/nebo mastná kyselina, kde při dalším následném kroku se působí nižší energetickou úrovní mikrovlnné energie oproti předchozímu kroku s rozsahem hodnot energie v jednotlivých krocích zejména při 50/70 kW, 40ť60 kW, 30/50 kW, 20*40 kW a 10a30 kW, přičemž každý krok má příslušně korelovanou frekvenci vůči, frekvenci oscilace molekul získávaného uhlovodíku oproti předchozímu kroku.
20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že se na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny nebo jejich emulze jako poslední krok působí pulzní mikrovlnnou energií, s korelovanou frekvencí vůči frekvenci oscilace molekul uhlovodíku a/nebo mastné v^Lí.

kyseliny, výhodně s rozsahem hodnot energie 5/20 kW.

- ‘o , .... - · :

, . . ...... _:··· · ·· · ···
21. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že se na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny v tekuté emulzi jako zejména super těžká ropa v průtokové sestavě působí mikrovlnnou energií za pokojové teploty v alespoň nejméně 2 po sobě následujících krocích, kdy po každém provedeném kroku se s výhodou odvádí konkrétní získaný uhlovodík a/nebo mastná kyselina, přičemž na každý další krok se působí nižší energetickou úrovní mikrovlnné energie oproti předchozímu kroku s rozsahem hodnot energie v jednotlivých krocích zejména při 50^70 kW, 40/60 kW, 30*50 kW, 20/^0 kW a 10-30 kW, přičemž každý krok má příslušně korelovanou frekvenci vůči frekvenci oscilace molekul získávaného uhlovodíku oproti předchozímu kroku.
22. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že se na uhlovodíky a/nebo mastné kyseliny nebo jejich emulze jako poslední krok působí pulzní mikrovlnnou energií, s korelovanou frekvencí vůči frekvenci oscilace molekul uhlovodíku a/nebo mastné kyseliny, výhodně s rozsahem hodnot energie 5*20 kW.