DE2342411C3 - Verfahren zum Transport eines Kohlenwasserstoffgemisches in Form einer Aufschlämmung - Google Patents

Verfahren zum Transport eines Kohlenwasserstoffgemisches in Form einer Aufschlämmung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport eines Kohlenwasserstoffgemisches in Form einer Aufschlämmung.
Es ist sehr schwer, zähflüssiges Rohöl bei Temperaturen unter seinem Stockpunkt zu transportieren. Daher hat man bereits die Anwendung von Wärmeübertragungsmaßnahmen und von chemischen Mitteln zum Verbessern der Fließeigenschaften versucht Um die Pumpfähigkeit zu verbessern, hat man Versuche mit Mitteln zum Herabsetzen des Stockpunktes und mit Verdünnungsmitteln gemacht. Man hat auch versucht Mittel zum Herabsetzen der Viskosität zu verwenden, doch mit nur geringem Erfolg. Außerdem hat man bereits das öl zum Erstarren gebracht und in Wasser aufgeschlämmt und die Trübe bei Temperaturen unter dem Stockpunkt des Rohöls gepumpt
Der Stand der Technik wird durch folgende Veröffentlichungen wiedergegeben.
Gemäß der US-PS 25 26 966 werden zum Transport
von zähflüssigem Rohöl die leichten Kohlenwasserstoffe entfernt und der Rückwand wird zur Erhöhung seiner Fließfähigkeit hydriert Dann werden das Hydrierungsprodukt und die leichten Kohlenwasserstoffe vereinigt S und das Gemisch wird gepumpt
Die US-PS 28 21 205 lehrt eine Verbesserung der Pumpbarkeit von zähflüssigem Ol dergestalt daß auf der Innenwandung der Leitung ein Wasserfilm ausgebildet wird. Außerdem kann die Viskosität des Rohöls dadurch herabgesetzt werden, daß demselben eine leichte Erdölfraktion oder kondensiertes nasses Erdgas beigemischt wird. Eine bessere Haftfähigkeit des Wassers an dem Leitungsrohr kann durch Zusatz von Phosphaten und Potyphosphaten erreicht werden, ohne
is daß es bei der Verdrängung des Ois von der Oberfläche der Leitungswandung zu Emulsionsbildung kommt
Nach der US-PS 32 69401 wird ein erleichtertes Hießen eines wachshaltigen Öls in einer Rohrleitung dadurch erreicht daß man in dem sich oberhalb des Stockpunktes befindlichen öl unter Oberdruck ein Gas, wie z. B. N2, CO2, Rauchgas und Kohlenwasserstoffe mit weniger als 3 Kohlenstoffatomen, löst Es erfolgt hierbei eine Assoziation mit den Wachskristallen unter Verhindern eines Agglomerierens des ausgefällten
2s Wachses unter Bildung sehr fester Wachskörper. Das Gas sammelt sich weiterhin insbesondere auf der Oberfläche der großen Wachsteilchen unter Ausbilden umhüllender Gasfilme, die die Wachsteile voneinander trennen und ein Agglomerieren derselben verhindern.
Nach der US-PS 34 25429 erfolgt zum Transport zähflüssigen Rohöls ein Emulgieren desselbem mit Wasser, das ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel enthält
Nach der US-PS 34 68 986 wird zur Bildung
kugelförmiger Wachsteilchen das Wachs geschmolzen und anschließend in einer nichtlösenden Flüssigkeit wie Wasser, dispergiert Hierbei wird die Flüssigkeit auf einer Temperatur über dem Erstarrungspunkt des Wachses gehalten, sowie anschließend abgekühlt so daß die dispergierten Tröpfchen zu einzelnen Feststoffteilchen erstarren. Auch können die Teilchen mit feinverteilten festen Überzugsstoffen, wie Calciumcarbonat überzogen werden. Nach der US-PS 35 27 692 wird zerkleinertes ölschiefer in einem Lösungsmittel aufgeschlämmt und die Aufschlämmung transportiert Es erfolgt eine Zerkleinerung des Ölschiefers auf eine Korngröße von 0,044—0,10 mm und sodann Aufschlämmen in dem Transportmittel.
Nach der US-PS 35 48 846 wird zwecks erleichtertem Transport von wachsartigem Rohöl demselben Propan oder Butan zugesetzt
Nach der US-PS 3618 624 wird zum Transport zähflüssigen Rohöls dessen Viskosität dadurch verringert daß mit dem öl mischbare Gase, wie z. B. CO2,
Methan oder Äthan zugesetzt werden.
Aus der US-PS 32 34 122 ist es bekannt ein Pumpen wachsartigen Rohöls dadurch zu erleichtern, daß das öl zunächst auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der das Wachs in Lösung geht und sodann das öl auf eine Temperatur unter etwa 24° C unter erneutem Ausfällen des Wachses abgekühlt wird. Das Abkühlen erfolgt in sorgfältig gesteuerter Weise, daß die Abkflhlungstemperatur bei einem Wert von 0,2 bis 1°C pro Minute erfolgt und kein Vermischen eintritt Der wesentliche Kern dieser Veröffentlichung besteht darin, daß es sich um eine spezielle Wärmebehandlung eines wachsartigen Rohöls dergestalt handelt daß die Wachskristalle eine Modifizierung erfahren, daß die Gesamtmasse eine
bessere Pumpfähigkeh erhält.
Der Erfindung Eegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahre! zu schaffen, das es ermöglicht in wirtschaftlicher Weise relativ hochviskose Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere wachshaltiges Rohöl, zu transportieren.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nun in kennzeichnenderweise dadurch gelöst, daß das Kohlenwasserstoffgemisch in mindestens eine Fraktion mit einem relativ niedrigen Stockpunkt und eine Fraktion mit einem relativ hohen Stockpunkt fraktioniert, die Fraktion mit dem relativ hohen Stockpunkt zum Erstarren gebracht, die erstarrte Fraktion in der Fraktion mit dem relativ niedrigen Stockpunkt bei einer Temperatur unter der Auflösungstemperatur der erstarrten Fraktion aufschlämmt und die Aufschlämmung in einem Transportsystem transportiert wird.
Weitere kennzeichnenden Merkmale des erfindnngsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäBe Verfahren ist gegenüber dem dem Erfindungsgegenstand am nächsten kommenden Stand der Technik nach der US-PS 3234 122, der insoweit technisch sehr aufwendig ist, als eine sehr sorgfältige und sehr langsame Abkühlung des erhitzten Rohöls erfolgen muß, was bei den großen zu bewältigenden Mengen bzw. Volumina nicht unerhebliche Schwierigkeiten macht, fortschrittlich.
Das erfindungsgemäBe Verfahren ist besonders vorteilhaft auf Kohlenwasserstoffgemische anwendbar, deren Stockpunkt oberhalb der jahreszeitlich bedingten Durchschnittstemperatur des Transportsystems liegt Beispiele für derartige Kohlenwasserstoffgemische sind Rohöl, Schieferöl, Teersandöl, Heizöl, Gasöl und deren Ger.f.sche. Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil auf wachshaltige Rohöle anwendbar. Insbesondere gehören dazu jene Rohöle, deren Stockpunkt über der niedrigen Temperatur des Transportsystems liegt Zu Rohölen, die erfindungsgemäß besonders geeignet sind, gehören jene mit Stockpunkten von 173 bis 65,6°C
Das Kohlenwasserstoffgemisch wird zunächst in mindestens zwei Fraktionen und zwar eine Kopffraktion und eine Sumpffraktion, fraktioniert Die Sumpffraktion kann 20— 70Gew.%, insbesondere 30—60 Gew.%, des ursprünglichen Kohlenwasserstoffgemisches betragen.
Man kann das Fraktionieren unter beliebigen Druckverhältnissen und Temperaturbedingungen durchführen. Dasselbe kann z.B. durch Destillation, Lösungsmittelextraktion, Fraktionieren mit einem Diaphragma oder Kristallisation erfolgen.
Der Stockpunkt der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt soll mindestens 0,560C, vorzugsweise mindestens 2,78"C, unter der niedrigsten Temperatur des Transportsystems liegen.
Nach dem Fraktionieren des Kohlenwasserstoffgemisches wird die Fraktion mit dem hohen Stockpunkt, die Sumpffraktion, zum Erstarren gebracht und zu festen Teilchen zerkleinert, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,05—20 mm vorzugsweise 0,1—5 mm, insbesondere von 0,5—3 mm, haben. Die Teilchen sind vorzugsweise kugelförmig. Die Zerkleinerung erfolgt durch Sprühkristallisieren, Strangpressen, Formpressen, Zerschnitzem oder Mahlen. Wenn die Zerkleinerung durch Zerschnitzeln oder Mahlen erfolgt, wird sie vorzugsweise nach dem Erstarren durchgeführt
Bevor die Fraktion mit dem hohen Stockpunkt dem Erstarnings- oder Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird, befindet sie sich vorzugsweise auf einer Temperatur, die 0,56—833"C, insbesondere 5,6—55,60C, über der Erstarrungstemperatur liegt Zum Sprühkristallisieren kann man die Sumpffraktion in einen Sprühkristallisa-S tionsturm sprühen, in dem der Sprühnebel mit einem Gas, z. B. Luft, N2, CO2, Erdgas und/oder Wasser in Berührung kommt Man kann das Sprühgut gegebenenfalls auch in einem Wasserbad am Boden des Turms auffangen. Als Gas wird Luft bevorzugt, die vorzugsweise durch natürliche oder erzwungene Konvektion durch den Sprühkristallisationsturm bewegt wird, und zwar mit Geschwindigkeiten, welche die Sinkgeschwindigkeit des Sprühgutes in dem Sprühkristallisationsturm nicht überschreiten. Die Luftgeschwindigkeit kann unter
ι S 6,1 m/sec, insbesondere unter 3,05 m/sec und besonders bevorzugt unter 1,52 m/sec, betragen. Die Temperatur der in den Sprühkristallisationsturm eintretenden Luft liegt vorzugsweise 0,56 bis 127,8"C, insbesondere 5,6—8330C, unter der Erstarrungstemperatur des Sprühnebels. Die Temperatur der den Sprühkristallisationsturm verlassenden Luft liegt vorzugsweise zwischen 12730C unter und 5,6°C über der Erstarrungstemperatur der in den Sprühkristallisationsturm eintretenden Fraktion mit dem hohen Stockpunkt Zusammen mit der Luft wird vorzugsweise Wasser in den Turm gesprüht, dessen Temperatur mindestens 2$° C, vorzugsweise mindestens 1 !,10C unter der Erstarrungstemperatur der- Fraktion mit hohem Stockpunkt liegt Vorzugsweise wird das Wasser in der Strömungsrichtung der Luft in den Turm gesprüht
Vor dem Erstarren der Fraktion mit dem hohen Stockpunkt kann dieser ein oberflächenaktives Mittel zugesetzt werden. Dieses kann der Fraktion beispielsweise vor oder bei ihrem Eintritt in den Sprühkristallisationsturm beigemischt werden. Das oberflächenaktive Mittel kann der Fraktion in einer Menge von 0,0001 -20 Vol.% vorzugsweise 0,001-10 Vol.% und insbesondere 0,01 — 1 Vol.%, beigemischt werden. Die Affinität des oberflächenaktiven Mittels für öl soll so stark sein, daß es das Produkt löslich machen kann oder sich verhält als ob es mit dem Produkt mischbar sei. Beispiele von geeigneten oberflächenaktiven Mitteln sind Fettsäuren mit 10—20 Kohlenstoffatomen und insbesondere deren einwertige Kationen enthaltende Salze. Ein brauchbares oberflächenaktives Mittel ist beispielsweise Sorbitanmonolaurat Vorzugsweise ist das oberflächenaktive Mittel ein Erdölsulfonat, das insbesondere ein einwertiges Kation, z. B. Na+, enthält und das zweckmäßig ein durchschnittliches ÄquivaJentgewicht von 200—600, vorzugsweise 250—500 und insbesondere 350—420, besitzt
Nachdem die Fraktion mit dem hohen Stockpunkt zu Teilchen mit der gewünschten Korngröße erstarrt ist, werden die Teilchen in der Fraktion mit dem niedrigen
ss Stockpunkt aufgeschlämmt Während des Aufschlämmens liegt die Temperatur der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt vorzugsweise zwischen 16,7° C unter und 11,1°C über der niedrigsten jahreszeitlich bedingten Umwelttemperatur des Transportsystems.
Ferner soll beim Aufschlämmen die Temperatur der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt unter der Auflösungstemperatur der erstarrten Fraktion mit dem hohen Stockpunkt liegen, und zwar zweckmäßig um mindestens 2,78° C, vorzugsweise um mindestens 83° C und insbesondere um mindestens 16,7° C. Vor oder nach dem Aufschlämmen kann der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt ein flüssiges Verdünnungsmittel beigemischt werden, z. B. einfach destilliertes Benzin. Im
Rahmen der Erfindung kann man jedes Verdünnungsmittel verwenden, das mit der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt mischbar ist und dessen Stockpuokt vorzugsweise über der niedrigsten Temperatur des Transportsystems liegt
Um das Aufschlämmen der beispielsweise aus Polymerisaten von hohem Molekulargewicht bestehenden erstarrten Fraktion zu erleichtern, kann man der Aufschlämmung geeignete chemische Mittel zusetzen. Man kann der Aufschlämmung auch durch Beimischung von die Viskosität, den Stockpunkt und den Strömungswiderstand herabsetzenden Mitteln geeignete Eigenschaften vermitteln.
Nach dem Erstarren der Fraktion mit dem hohen Stockpunkt oder während des Erstarrens und /oder der Zerkleinerung derselben können die Teilchen mit einem Feststoff überzogen werden. Ein derartiger Oberzug hemmt das Agglomerieren der Teilchen und kann einen Transport der Aufschlämmung auch bei höheren Temperaturen derselben ermöglichen. Beispiele derartiger überzüge sind in der US-PS 34 68 986 angegeben. Im Fall einer Sprühkristallisation der Fraktion mit dem hohen Stockpunkt kann man das Überzugsmaterial in Form eines wässrigen oder wasserfreien Sprühnebels oder in Form eines den Feststoff enthaltenden wässrigen Bades auftragen. Zu den brauchbaren Oberzugsmaterialien gehören anorganische oder organische Salze der Metalle der Gruppen II, III, IVa, V, Vl, VII und VIII des Periodischen Systems, ferner Kunstharze, wie Celluloseacetat, Polystyrol, Polyäthylen oder Polyvinylacetat, sowie andere Substanzen, wie Ton (z. B. Bentonit),), Kaolin, Bleicherde, andere Aluminiumsilikate oder Kalkstein. Ein bevorzugtes Überzugsmaterial ist Calciumcarbonat.
Um die Viskosität der Aufschlämmung herabzusetzen, kann man ihr ein Gas beimischen, das mit der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt mischbar und mit der erstarrten Fraktion vorzugsweise nicht mischbar ist. Das Ga;. kann bei der Temperatur und unter dem Druck des Transportsystems flüssig sein. Beispiele derartiger mischbarer Gase sind CO2 und niedere Kohlenwasserstoffe mit weniger als 4 Kohlenstoffatomen. Das mischbare Gas kann in die Aufschlämmung unter solchen Bedingungen eingeleitet werden, daß das Gas in gröBeren Konzentrationen vorhanden ist als das Gas unter atmosphärischen Bedingungen. Vorzugsweise wird das Gemisch unter einem Überdruck mit CO2 gesättigt.
Man kann die Aufschlämmung in Tankwagen, Tankanhängern, Tankkähnen oder Tankern transportieren; vorzugsweise wird sie in einer Leitung, z. B. einer Rohrleitung, transportiert. Der Leitung bzw. dem Leitungssystem sind Tankbatterien, d. h. Anordnungen von Aufnahmetanks, zugeordnet.
Man kann die Aufschlämmung in der Leitung unter Bedingungen transportieren, bei denen eine laminare Strömung, eine turbulente Strömung oder zwischen diesen beiden Strömungszuständen liegende Übergangs-Strömungsbedingungen, z. B. mit einer Reynoldschen Zahl zwischen 2000 und 4000, vorhanden sein. Turbulente Strömungsbedingungen kann man bevorzugen, wenn die erstarrten Teilchen gleichmäßig verteilt bleiben sollen.
Die Aufschlämmung wird vorzugsweise in einer Leitung transportiert, deren höchste Temperatur in mehr als der ersten Hälfte ihrer Länge unter der Auflösungstemperatur der erstarrten Fraktion liegt. Die höchste Temperatur der Leitung liegt vorzugsweise um mindestens 036° C und insbesondere um mindestens 2,78°C unter der Auflösungstemperatur der erstarrten Fraktion in der Aufschlämmung. Dabei wird als die Auflösungstemperatur jene Temperatur bezeichnet, bei der sich im wesentlichen alle erstarrten Teilchen in dem Dispersionsmittel in Lösung befinden. Ferner liegt die Durchschnittstemperatur der Leitung nicht unter dem Stockpunkt der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt, vorzugsweise mindestens 0,560C und insbesondere mindestens 2,78° C über diesem Stockpunkt
Beispiel 1
Ein wachshaltiges Rohöl von dem Altamontfeld in dem Uintabecken in Utah (USA) weist einen Slockpunkt von 43,30C auf. Dieses Rohöl wird derart destilliert, daß eine Kopffraktion, d. h. eine Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt, in einer Menge von 32Gew.% des Rohöls erhalten wird. In der Destillationskolonne beträgt die Endtemperatur der Kopffraktion 130° C und die Endtemperatur der Bodenfraktion, d.h. der Fraktion mit dem hohen Stockpunkt 305°C. Die Bodenfraktion hat einen Stockpunkt von 47,8° C. Die Bodenfraktion wird sprühkristallisiert, indem sie bei einer Temperatur von 71,1°C durch eine kreisförmige
as Düse von 036 mm Durchmesser in einer Menge von 1,14 l/h in die Atmosphäre gesprüht wird, die aus Luft von 26,7° C besteht Die Düse wird auf eine Temperatur von 47,8—52,8°C gehalten. Beim Verlassen der Düse erstarrt die mit der Luft in Berührung kommende Flüssigkeit zu kleinen Perlen mit Durchmessern im Bereich von ö,l — 1 mm. Die Perlen fallen 229 cm tief in die Kopffraktion. Die Konzentration der erstarrten Kopffraktion in der flüssigen Bodenfraktion beläuft sich in der so erhaltenen und auf 0° gehaltenen Aufschlämmung auf 45%. Die so erhaltene Aufschlämmung wird auf 00C gehalten.
Zur Überprüfung der Eigenschaften der Aufschlämmung werden unterschiedliche Mengen von 14,0-3031/ min. durch ein 6,1 m langes Rohr mit einem Innendurchmesser von 12,7 mm und im Anschluß daran durch ein 244 cm langes Rohr mit einem Innendurchmesser von 12,7 mm gepumpt Beim Pumpen steigt die Temperatur nie über 233° C.
Nach dem Pumpen wird die Aufschlämmung unter-
4s sucht Die Perlen sind im wesentlichen nicht abgeschert und in der Kopffraktion nicht gelöst
Beispiel 2 Durch die Destillation eines zähflüssigen Rohöls mit
einem Stockpunkt von 47,2° C werden eine Kopffraktion in einer Menge von 44 Gew.% und eine Bodenfraktion in einer Menge von 56 Gew.% erhalten. Die Temperatur der Kopffraktion beträgt am Ende der Destillation 260° C und die der Bodenfraktion 37 Γ C.
5s Der Druck in der Destillationskolonne beträgt 632 mm Hg. Die Bodenfraktion (Stockpunkt 533° C) wird entnommen und zu einem Sprühkristallisationsturm transportiert, in dem sie bei 8£2°C versprüht wird. Die Durchschnittstemperatur der in den Turm eintretenden Luft beträgt 21,1°C und die Durchschnittstemperatur der den Turm verlassenden Luft 2330C. Die Geschwindigkeit der Luft beträgt 61 cm/sec Um das Erstarren des Sprühnebels zu erleichtern, wird in den untersten T«;il des Turms Wasser mit einer Temperatur von 18° C
< 5 und in einer Menge von 757 l/h gesprüht (zerstäubt). Das Sprühgut fällt 8,23 m tief zu Boden des Sprühkristallisationsturms und wird dort in Wasser aufgenommen, das auf 15,6—183°C gehalten wird. Der Durchmesser der
sprühkristallisierten Teilchen liegt im Bereich von 0,8-1,25 mm.
Die wässrige Suspension des Sprühgutes wird in Wasser und Sprühgut getrennt. Das Sprühgut wird dann in der Kopffraktion mit einer Konzentration von 40% bei 4° C aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wird unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 angegeben, transportiert, wobei die gleichen Ergebnisse erhalten werden. Die Aufschlämmung verhält sich wie ein Binghamkörper.
Beispiel 3
Das Beispiel 2 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß die Bodenfraktion in ein Wasserbad sprühkristallisiert wird, das 1 Gew.% Calciumcarbonat enthält, so daß das Sprühgut mit einer mindestens monomolekularen Schicht aus dem Calciumcarbonat überzogen wird. Dieser Überzug verhindert ein Agglomerieren des Sprühgutes, sowie dessen Auflösung in der Kopffraktion.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Transport eines Kohlenwasserstoffgemisches in Form einer Aufschlämmung, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoffgemisch in mindestens eine Fraktion mit einem relativ niedrigen Stockpunkt und eine Fraktion mit einem relativ hohen Stockpunkt fraktioniert, die Fraktion mit dem relativ hohen Stockpunkt unter Ausbildung von Teilchen zum Erstarren gebracht wird, die erstarrte Fraktion in der Fraktion mit dem relativ niedrigen Stockpunkt bei einer Temperatur unter der Auflösungstemperatur der erstarrten Fraktion in der Fraktion mit dem relativ niedrigen Stockpunkt aufgeschlämmt und die Aufschlämmung in einem Transportsystem transportiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschlämmen bei einer Temperatur erfolgt die mindestens 2,78"C unter der Auflösungstemperatur der erstarrten Fraktion liegt
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Fraktion mit dem relativ hohen Stockpunkt durch Sprühkristallisation zum Erstarren gebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche! bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die erstarrte Fraktion zu festen Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 20 mm vorzugsweise 0,1 bis 5 mm, zerkleinert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die erstarrte Fraktion in kugelförmige Teilchen zerkleinert wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß ein oleophiles oberflächenaktives Mittel der Fraktion mit dem hohen Stockpunkt in einer Menge von 0,0001 bis 20VoL% der Fraktion mit dem hohen Stockpunkt vor dem Erstarren derselben beigemischt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die erstarrte Fraktion mit einem Feststoff, vorzugsweise mit Calciumcarbonat überzogen wird.
DE2342411A 1972-09-18 1973-08-22 Verfahren zum Transport eines Kohlenwasserstoffgemisches in Form einer Aufschlämmung Expired DE2342411C3 (de)

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