DE2608475A1 - Verfahren zum transport wachsartiger rohoele - Google Patents

Description

PATENTANWALT _D._t BERLIN 33 26.2.1976

MANFRED MIEHE falkenried a

Telefon: (030) 8 3119 50

Diptom-Chemiker Telegramme: INDUSPROP BERLIN

Telex: 0185443

ÜS/07/2261

Docket 720092-A-WGY

MARATHON OIL COMPANY 539 South Main Street, Findlay, Ohio 45840, USA

Verfahren zum Transport wachsartiger Rohöle

Es werden Kohlenwasserstoffgemische (z.B. "wachsartige" Rohöle) dadurch transportiert, daß zunächst ein Gemisch in wenigstens eine Fraktion mit relativ niedrigem Stockpunkt und eine Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt fraktioniert, die Fraktion mit hohem Stockpunkt in massive Körper (Pipeline-Schweinchen) zum Erstarren gebracht und die Körper in der Fraktion mit relativ niedrigem Stockpunkt transportiert oder gelagert werden, und zwar vorzugsweise in einer Pipeline bei einer Temperatur unter etwa der Lösungstemperatur der Körper.

Die Erfindung betrifft den Transport viskoser Kohlenwasserstoffgemische, z.B. Rohöl, vermittels Fraktionieren des Kohlenwasserstoff gemisches in wenigstens zwei Fraktionen, zum Erstarrenbringen einer Fraktion in massive Körper und Lagern oder Transportieren der Körper in der fließfähigen Fraktion, vorzugsweise in einem Le itungs system.

Der Stand der Technik wird durch die folgenden Veröffentlichungen wiedergegeben.

US-PS 271 OSO. Hiernach wird Wachs von Rohölen dadurch abgetrennt, daß das Rohöl, z.B. in einen kleinen Strömen oder Strahlen, in den Boden eines eine Sole enthallenden Tanks bei einer Temperatur eingepumpt wird, die für das Erstarren des Wachses ausreichend niedrig ist. Das erstarrte Wachs wird aus der Sole abgetrennt.

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US-PS 1 454 48:>. Hiernach wird Luft unter Druck in das Rohöl eingeblasen unter Ausbilden einer Emulsion aus Luft und Öl unter Erhöhen der Fließfähigkeit des Öls.

US-PS 2 526 966. Hiernach werden viskose Rohöle dadurch transportiert, daß die leichten Kohlenwasserstoffe (einschließlich einfach destilliertem Benzin) abgetrennt werden, der Rückstand unter Erhöhen der Fließfähigkeit desselben hydriert und sodann das hydrierte Produkt und die leichten Kohlenwasserstoffe vereinigt werden, sowie das Gemisch sodann gepumpt wird.

US-PS 2 821 205. Hiernach wird ein Wasserfilm auf der inneren Wand des Rohrs ausgebildet unter Verbessern der Pumpfähigkeit des viskosen Öls. Weiterhin kann ein leichtes Erdöl oder kondensiertes Bohrlochgas dem Rohöl unter Verringern der Viskosität desselben beigemischt werden. Es können auch Mittel, wie Phosphate und Polyphosphate zugesetzt werden, um so die Fähigkeit des Wassers verbessern zu können, selektiv an dem Stahlrohr anzuhaften und das Öl von der Oberfläche des Rohrs zu verdrängen.

US-PS 3 269 4O1. Hiernach wird der Fluß eines wachsenthaltenden Öls in einer Pipeline dadurch erleichtert, daß in dem öl bei erhöhtem Druck und während sich dasselbe über dessen Stockpunkt befindet, ein Gas, wie N , CO₂, Kaminabgas und weniger als 3 Kohlenstoffatome aufweisende Kohlenwasserstoffe gelöst werden.

US-PS 3 425 429. Hiernach werden viskose Rohöle dadurch transportiert, daß eine Öl-in-Wasseremulsion ausgebildet wird, wobei das Wasser ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel enthält. Diese Technologie hat sich mit Ausnahme der Sprühkristallisation der Fraktion mit hohem Stockpunkt für das Aufschlämmen, Wärmeübertragungssysteme und Suspensionssysteme auf Rohöl und Wasser als allgemein wirtschaftlich nicht interessant erwiesen. Die Sprühkristallisation einer Fraktion mit hohem Stockpunkt für den Transport in Form einer Aufschlämmung mit einer Fraktion mit niedrigem Stockpunkt scheint ein besonders vorteilhaftes Verfahren für den Transport von wachsartigen Rohölen mit hohem Stockpunkt zu sein.

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Nach der US-PS 3 468 986 werden kugelförmige Wachsteilchen ausgebildet vermittels Schmelzen des Wachses und sodann Dispergieren desselben in einer nicht ein Lösungsmittel darstellenden Flüssigkeit, z.B. Wasser, das bei einer Temperatur über der Verfestigngstemperatur des Wachses gehalten wird, sowie anschließendem Abkühlen der Dispersion unter Verfestigen der dispergierten Tröpfchen in einzelne feste Teilchen. Die Teilchen können mit feinverteilten Feststofen, wie Calciumcarbonat, usw. überzogen werden. Als Stand der Technik ist in dieser Veröffentlichung erwähnt, daB Dispergieren wachsartiger Teilchen durch Verformen, Sprühkristallisation, Sprühtrocknung, Extrudieren usw.

Nach der US-PS 3 548 846 erfolgt ein Transport wachsartiger Rohöle vermittels Einarbeiten von Propan oder Butan in das Rohöl.

Nach der US-PS 3 618 624 werden die viskosen Rohöle transportiert vermittels Einarbeiten eines mischbaren Gases, wie z.B. CO₂/ Methan, Äthan in das Rohöl unter Verringern der Viskosität desselben.

Nach der US-PS 3 846 279 wird die Fraktionierung wachsartiger Rohöle in eine Fraktion mit relativ niedrigem Stockpunkt und eine Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt geleert, sodann Sprühkristallisation der Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt in kugelförmige Teilchen oder Tröpfchen und sodann Aufschlämmen derselben in der Fraktion mit niedrigem Stockpunkt zwecks Transport in Form einer Aufschlämmung.

Nach dem Stand der Technik ist ebenfalls Wärme angewandt worden, z.B. Tracerleitungen und intermittierende Anordnung großer Wärmeaustauscher längs der Pipeline, um so das Rohöl über dessen Stockpunkt zu halten und das Pumpen somit zu erleichtern. Der wesentlihe Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß das Rohöl dazu neigt während Arbeitspausen "sich abzusetzen". Die Menge der durch Sprühkristallisation erhaltenen Teilchen, die in wirksamer Weise in der Aufschlämmung transportiert werden kann, ist jedoch begrenzt, Bei Rohöl mit extrem hohen Wachsgehalten muß ein anderes Verfahren für den Transport der Fraktion mit übermäßig hohem Stockpunkt angewandt werden.

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Erfindungsgemäß verfährt man nun dergestalt, daß ein Kohlenwasserstoff gemisch, z.B. Rohöl mit hohem Stockpunkt in wenigstens zwei Fraktionen fraktioniert wird, und zwar eine Fraktion mit relativ niedrigem Stockpunkt (Obendestillat) und eine Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt (Untenfraktion). Wenigstens ein Teil der Bodenfraktion wird sodann zum Erstarren gebracht oder in Körper (Pipeline-Schweinchen) gegossen. Die Körper werden sodann in die Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt gebracht und vorzugsweise in einer Pipeline transportiert oder bei einer Temperatur unter etwa der Lösungstemperatur der Körper in der Fraktion mit dem niedrigen Stockpunkt gelagert.

Vorzugsweise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchführen.

Es werden Kohlenwasserstoffgemische mit einem durchschnittlichen Stockpunkt unter der saisonbedingten Umweltstemperatur des Transportsystems, z.B. einer Pipeline, erfindungsgemäß behandelt. Beispiele für Kohlenwasserstoffgemische sind Rohöl, Schieferöl, Teersandöl, Brennstofföl, Gasöl, ähnliche Kohlenwasserstoffgemische und Gemische aus zwei oder mehr der gleichen oder unterschiedlichen Art an Kohlenwasserstoffen. Rohöle sind erfindungsgemäß insbesondere geeignet, wobei speziell diejenigen gemeint sind, die man als "wachsartig" bezeichnet. Beispiele für die letzteren sind Rohöle, die bei der saisonbedingten Umweltstemperatur ein "wachsartiges-gelartiges" Aussehen zeigen und etwa 1 bis etwa 80% Wachs enthalten. (Wachs ist definiert als der Niederschlag, der sich dann bildet, nachdem ein Teil des Rohöls in 10 Teilen Methyläthylketon bei etwa 80°C aufgelöst worden ist und sodann die Temperatur auf -25°C abgekühlt wird). Vorzugsweise handelt es sich um diejenigen, die einen durchschnittlichen Stockpunkt über der durchschnittlichen niedrigsten Temperatur des Transportsystems, z.B. einer Pipeline, besitzen. Beispiele für durchschnittliche Stockpunkte von Rohölen, die dem Erfindungsgegenstand insbesondere zugänglich sind, sind diejenigen, bei denen die Werte bei etwa -25°C bis etwa 95°C und vorzugsweise etwa -20°C bis etwa 65°C liegen.

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Der Kohlenwasserstoff wird zunächst in wenigstens ein Obendestillat fraktioniert, das eine Dichte und Viskosität bei einer gegebenen Temperatur niedriger als derjenigen des ursprünglichen Kohlenwasserstoffgemisches bsitzt, sowie eine Bodenfraktion, die eine Dichte und Viskosität bei einer gegebenen Temperatur über derjenigen des ursprünglichen Kohlenwasserstoffgemisches bsitzt. Die Bodenfraktion kann jeder beliebige Anteil des Kohlenwasserstoff gemisches sein, beläuft sich jedoch üblicher Weise auf etwa 1 bis etwa 80%, vorzugsweise etwa 20 bis etwa70% und insbesondere bevorzugt auf etwa 30% bis etwa 60% auf der Gewichtsgrundlage des ursprünglichen Kohlenwasserstoffgemisches. Es können zusätzlich zu den Boden- und Obenfraktionen auch weitere Fraktionen erhalten und in anderen Verfahrensströmen agewandt werden.

Die Fraktionierung kann bei Normaldruck, bei Unterdruck oder überdruck und bei niedrigen und hohen Temperaturen vermittels Verfahren, wie Destillation, Lösungsmittelextraktion, Membaanfraktionierung und Kristallisation durchgeführt werden. Wahlweise kann eine äquivalente Menge von bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 42% und stärker bevorzugt bis zu 33% auf der Volumengrundlage der Bodenfraktion gespalten werden (durch thermischen Abbau, Hydrierung, katalytischen Abbau oder Kombination derselben) während der Fraktionierung oder vor dem Erstarrenlassen.

Das Obendestillat sollte einen Stockpunkt von wenigstens 1°C und vorzugsweise wenigstens etwa 2°C und stärker bevorzugt von etwa 5°C unter der durchschnittlichen Temperatur des Transportsystems, wie eine Pipeline oder eine Kombination aus Pipeline und Tankbatterie, besitzen.

Wenigstens ein Teil der Bodenfraktion wirdsodann in Körper zum Erstarren gebracht, die den Erfordernissen des Transportsystems entsprechen, d.h. Quadrate oder Rechtecke für Lastwagen und Kugeln oder Zylinder für den Pipeline-Transport. Die Bodenfraktion wird in geeignet geformten Formen abgekühlt, vorzugsweise etwa 5°C bis etwa 30°C unter der durchschnittlichen Erstarrungstemperatur der Bodenfraktion, wodurch Körper ausgebildet werden.

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Die Körper können sodann getrennt, z.B. vermittels Lastwagen, Schiff oder Zug transportiert werden, werden aber vorzugsweise zusammen mit dem Obendestillat in einer Leitung, wie einer Pipeline, transportiert. Die Körper und das Obendestillat können in eine Pipeline vermittels bekannter Verfahrensweisen eingeführt werden. Wahlweise können die Körper und das Obendestillat in einer geeigneten Lagerungsvorrichtung, z.B. in einem Lagertank oder Faß für den anschließenden Transport gelagert werden. Die Körper erhalten eine derartige Größe, daß dieselben in dem speziellen Transport- oder Lagerungssystem wirksam verwandt werden können, dieselben werden jedoch vorzugsweise einen Außendurchmesser von wenigstens 40 mm, stärker bevorzugt von wenigstens 100 mm und insbesondere bevorzugt von wenigstens 200 mm aufweisen. Wenn die Körper zusammen mit dem Obendestillat in einem Leitungssystem transportiert werden sollen, werden die Körper vorzugsweise geringfügig kleiner als der innere Durchmesser des Leitungssystems sein. Es kann ein flüssiges Verdünnungsmittel, wie ein Einfachdestilliertes Benzin, Reservoirkondensat oder ähnlicher Kohlenwasserstoff mit dem Obendestillat vermischt werden, und zwar vor, während und nach der erneuten Vereinigung der Körper mit der Fraktion mit niedrigem Stockpunkt. Jedes mit dem Obendestillat vermischbare Verdünnungsmittel, das vorzugsweise einen Stockpunkt unter der niedrigsten Temperatur des Transportsystems aufweist, ist für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet.

Während oder nach dem Erstarren können die Körper mit Gasen, flexiblen Membranen, starren Materialien oder anderen geeigneten Mitteln überzogen werden, um so ein Festbacken derselben und Verzerren zu inhibieren und während des Transportes hohe Temperaturen zu ermöglichen. Beispiele für flexible Membranen, die für das Einschließen der Körper geeignet sind, finden sich in den üS-PSen 3 473 572 und 3 225 787.

Die erstarrten Körper können bis zu etwa 1% bis zu etwa 90%, stärker bevorzugt 16 bis etwa 86% und insbesondere bevorzugt etwa 10 bis etwa 80% auf der Gewichtsgrundlage des gesamten transportierten Kohlenwasserstoffs ausmachen. Während des Transportes liegt die Temperatur des Obendestillates vorzugweise etwa

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20°C unter bis etwa 20°C über und stärker bevorzugt etwa 10°C unter bis etwa 10°C über der niedrigsten saisonbedingten Umweltstemperatur des Transportsystems. Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die Temperatur des Obendestillates während des Transportes sich auf etwa 20°C und stärker bevorzugt etwa 40°C unter der Lösungstemperatur der Körper in dem Obendestillat beläuft.

Die Körper werden vorzugsweise mit dem Obendestillat in einem Leitungssystem transportiert, bei dem die durchschnittliche höchste Temperatur des Leitungssystems sich wenigstens in der anfänglichen Hauptlänge auf einen Wert unter der durchschnittlichen Lösungstemperatur der Körper in dem Obendestillat beläuft. Die durchschnittliche Höchsttemperatur des Leitungssystems liegt ebenfalls vorzugsweise wenigstens etwa 1°C unter und stärker bevorzugt wenigstens etwa 5°C unter dem durchschnittlichen Stockpunkt der Körper. Weiterhin sollte die durchschnittliche Temperatur des Leitungssystems nicht unter dem durchschnittlichen Stockpunkt des Obendestillats liegen und beträgt vorzugsweise wenigstens etwa 1°C und stärker bevorzugt wenigstens 5°C über dessen Stockpunkt.

Zwecks erleichterter Pumpfähigkeit kann ein mit dem Obendestillat mischbares Gas eingeführt werden. Das Gas ist vorzugsweise mit den Körpern nicht mischbar. Beispiele für derartige Gase sind unter anderem CO₂, Kohlenwasserstoffe mit weniger als etwa 3 Kohlenstoffatomen, N₂, Kaminabgas und ähnliche Gase. Das Gas kann in das Obendestillat unter derartigen Bedingungen eingedrückt werden, daß das Gas in Konzentrationen vorliegt, die größer als die Sättigungsbedingungen bei Normaldruckbedingungen sind; das Gas sollte jedoch nicht unter derartigen Bedingungen vorliegen, daß eine freie Gasphase vorhanden ist. Das Obendestillat wird vorzugsweise mit CO₂ bei erhöhten Drücken gesättigt.

Den Körpern können vor dem Erstarren chemische Mittel zugesetzt werden, die die Unversehrtheit derselben erleichtern, z.B. kann es sich um hochmolekulare Polymere handeln. Es können weiterhin die Viskosität verringernde Mittel, den Stockpunkt verringernde Mittel und den Widerstand verringernde Mittel den Obendestillaten beigemischt werden,um so entsprechend die zweckmäßigen Eigenschaften zu erzielen.

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Ausführungsbeispiel

Es wird ein "wachsartiges" Rohölgemisch mit einem durchschnittlichen Stockpunkt von 45°C und einer durchschnittlichen API Dichte von etwa 50° vermittels Destillation fraktioniert, wobei 35 Gew.% Obendestillat (Fraktion mit niedrigem Stockpunkt, durchschnittlicher Stockpunkt bei -10 C) und 65% als Bodenfraktion (durchschnittlicher Stockpunkt etwa 55°C) erhalten werden. Die Bodenfraktion wird auf 70°C erhitzt und sodann in Formen gegossen unter Ausbilden zylinderförmiger Körper mit einem Durchmesser von 60 cm und einer Länge von 61 cm. Die Körper werden auf 30°C abgekühlt und sodann in eine Pipeline mit einem Innendurchmesser von 61 cm eingeführt, die fließende flüssige Kohlenwasserstoffe bei einer Temperatur von 35°C, der Umweltstemperatur, enthält. Die Körper werden durch die Pipeline über eine Strecke von 320 km transportiert und sodann zurückgewonnen. Diese Körper zeigen nur eine geringe oder keine physikalische Verformung und geringen Verlust durch Auflösen in dem Khlenwasserstoffträger.

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Claims (8)

Patentansprüche ! !..Verfahren zum Transport oder Lagerung eines Kohlenwasserstoffgemisches als eine Kombination aus einer Obenfraktion und einer Bodenfraktion, dadurch gekennzeichnet , daß

1) das Kohlenwasserstoffgemisch in wenigstens eine Oben- und eine Untenfraktion fraktioniert;

2) wenigstens ein Teil der Bodenfraktion in feste Körper verformt;

3) die Körper mit der Obenfraktion wieder vereinigt und

4) die Kombination bei einer Temperatur unter etwa der Lösungstemperatur der festen Körper in der Obenfraktion transportiert oder gelagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoffgemisch ein "wachsartiges" Rohöl angewandt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angewandte "wachsartige" Rohöl eine durchschnittliche Wachskonznetration von etwa 1 bis etwa 80 Gew.% aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angewandte "wachsartige" Rohöl einen durchschnittlichen Stockpunkt über etwa der durchschnittlichen, saisonbedingten, niedrigsten Temperatur des Transportsystems aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination durch ein Leitungssystem transportiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das angewandte Leitungssystem eine Pipeline ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angewandte Kombination in einer Lageranordnung gelagert wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Bodenfraktion etwa 20 bis etwa 70 Gew.% des Kohlenwasserstoffgemisches entspricht.

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