PL98261B1 - Sposob dostosowania do transportu rurociagiem ropy naftowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób dostosowa¬ nia do transportu rurociagiem ropy naftowej pa¬ rafinowej, w postaci zawiesiny zawierajacej skrzep¬ niete czastki parafiny.

Dla polepszenia zdolnosci przepompowywania lepkich surowców takich jak ropa naftowa, w temperaturach ponizej ich temperatur plynnosci, opracowano wiele sposobów np. sposoby polega¬ jace na dodawaniu srodków chemicznych i stoso¬ waniu wymiany ciepla, na tworzeniu zawiesiny skrzepnietej ropy naftowej w wodzie i pompo¬ waniu powstalej zawiesiny w temperaturze po¬ nizej temperatury plynnosci ropy naftowej, na umieszczaniu wzdluz rurociagu w pewnych od¬ leglosciach podwójnych rur i duzych wymienni¬ ków ciepla dla utrzymywania ropy naftowej w temperaturze powyzej jej temperatury plynnosci dla ulatwiania jej pompowania. Glówna wada tych sposobów polega na tym, ze ropa naftowa wykazuje tendencje do twardnienia przy przer¬ wach w przeplywie.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Am. nr 2 526 966 znany jest sposób transportowa¬ nia lepkiej ropy naftowej przez usuwanie lek¬ kich weglowodorów, lacznie z benzyna pierw¬ szej destylacji, uwodornienie pozostalosci dla zwiekszenia jej plynnosci a nastepnie laczenie uwodornionego produktu i lekkich weglowodorów w celu uzyskania nadajacej sie do pompowania mieszaniny.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Am. nr 3 269 401 opisano sposób, wedlug którego roz¬ puszcza sie w ropie obojetny gaz pod bardzo wy¬ sokim cisnieniem i w temperaturze powyzej jej temperatury plynnosci, co zabezpiecza przed zbie¬ raniem sie stracanej parafiny i tworzeniem trwa¬ lej struktury parafinowej.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Am. nr 3 425 429 przedstawiono sposób transportowania lepkiej ropy naftowej przez formowanie emulsji ropy w wodzie i nastepnie jej transportowanie.

Woda zawiera niejonowy srodek powierzchniowo czynny.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Am. nr 3 468 986 przedstawiono sposób polegajacy na formowaniu kulistych czastek parafiny przez dy¬ spergowanie kropel stopionej parafiny w cieczy nierozpuszczajacej, np. w wodzie, a nastepnie chlodzenie zdyspergowanej parafiny dla utworze¬ nia osobnych stalych czastek, które mozna powlec rozdrobnionymi powlokami cial stalych, takich jak weglan wapnia itp. Znane jest dyspergowanie czastek parafinowych przez odlewanie, zbrylanie, suszenie rozpryskowe, wyitlaczanie itp.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjed¬ noczonych Am. nr 3 548 846 sposób transportowa¬ nia ropy naftowej przez dodawanie do ropy naf¬ towej propanu lub butanu.

Znane sposoby transportowania ropy naftowej wykorzystujace zjawisko wymiany ciepla i sy- 98 2613 stem zawieszania ropy naftowej w wodzie sa nie¬ ekonomiczne.

Celem (wynalazku bylo opracowanie bardziej efektywnego i bardziej ekonomicznego sposobu dostosowania do transportu ropy naftowej para¬ finowej.

Wedlug wynalazku sposób dostosowania do transportu rurociagiem parafinowej ropy nafto¬ wej, o zawartosci co najmniej 251% parafiny po¬ lega na tym, ze rope naftowa frakcjonuje sie na trzy frakcje: na frakcje o niskiej temperaturze plynnosci, na frakcje o sredniej temperaturze plyn¬ nosci oraz na frakcje o wysokiej temperaturze plynnosci, przy czym przez frakcje o niskiej tem¬ peraturze plynnosci nalezy rozumiec frakcje za¬ wierajaca weglowodory przecietnie o zawartosci 1—25 aitomów wegla w czasteczce, przez frakcje o sredniej temperaturze plynnosci frakcje zawie¬ rajaca weglowodory przecietnie o zawartosci 15—30 atomów wegla w czasteczce, natomiast przez frakcje o wysokiej temperaturze plynnosci frakcje zawierajaca weglowodory przecietnie powyzej 20— —26 atomów wegla w czasteczce, z tym, ze po¬ dane powyzej zachodzace na siebie zakresy za¬ wartosci atomów wegla w czasteczkach weglowo¬ dorów w poszczególnych frakcjach dla danej ropy naftowej przy frakcjonowanej destylacji nie za¬ chodza na siebie to znaczy, ze w czasie frakcjo¬ nowania danej ropy naftowej przeprowadza sie ostry podzial na poszczególne frakcje z weglo¬ wodorami o okreslonej granicy wielkosci czastek.

Czesc frakcji o sredniej temperaturze plynnosci i ewentualnie czesc frakcji o wysokiej tempera¬ turze plynnosci zestala sie w celu otrzymania skrzepnietych czastek. Czesc frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci miesza sie z frakcja o ni¬ skiej temperaturze plynnosci a nastepnie zawiesza sie skrzepniete czasteczki we frakcji o niskiej temperaturze plynnosci otrzymujac zawiesine we¬ glowodorowa odpowiednia do transportowania.

W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie mie¬ szaniny weglowodorowe majace srednie tempera¬ tury plynnosci wyzsze od sezonowej temperatury otoczenia w ukladzie transportowania i zawiera¬ jace co najmniej okolo 25% parafiny, na przyklad rope parafinowa zawierajaca okolo 25% do okolo 80%jparafiny, przy czym parafine okresla sie jako osad, który tworzy sie po rozpuszczeniu jednej czesci ropy naftowej w 10 czesciach metyloetylo- ketonu w temperaturze powyzej 80°C i ochlodze¬ niu mieszaniny do temperatury —25°C. Przykla¬ dowo srednie temperatury plynnosci ropy nafto¬ wej stosowanej w sposobie wedlug wynalazku wy¬ nosza od okolo —18° do okolo +93°C, korzystnie od okolo —7° do okolo +66°C, a najkorzystniej powyzej okolo -|H10oC.

Mieszanine weglowodorów, jak podano powyzej, frakcjonuje sie na co najmniej trzy frakcje, gór¬ na frakcje o stosunkowo niskiej temperaturze plyn¬ nosci, srodkowa frakcje o posredniej temperatu¬ rze plynnosci i dolna frakcje o stosunkowo wy¬ sokiej temperaturze plynnosci. Dla typowej mie¬ szaniny weglowodorowej frakcja o niskiej tem¬ peraturze plynnosci moze stanowic od okolo 20 do okolo 95%, korzystnie okolo 40—95°/o, a naj- 8 261 4 korzystniej okolo 50—70% poczatkowej ilosci ropy, frakcja o sredniej temperaturze plynnosci moze stanowic okolo 3—30%, korzystnie okolo 5—20%, najkorzystniej okolo 10—20% poczatkowej ilosci ropy naftowej a frakcja o wysokiej temperaturze plynnosci moze stanowic okolo 5—60% korzystnie okolo 10—40% i najkorzystniej okolo 50—30% po¬ czatkowej ilosci ropy naftowej.

Podczas frakcjonowania mozna otrzymac wiecej niz trzy powyzej okreslone frakcje. Takze przed lub po frakcjonowaniu, z ropa naftowa moga byc polaczone inne frakcje ropy naftowej lub weglo¬ wodory. Na przyklad inny weglowodór (weglo¬ wodory) lub inne frakcje ropy naftowej moga byc polaczone z frakcja o sredniej temperaturze plyn¬ nosci przed jej skrzepnieciem.

Frakcjonowanie moze byc przeprowadzone do¬ wolnym sposobem, którym rozdziela sie miesza¬ nine weglowodorowa na co najmniej trzy frak- cje, na przyklad przez destylacje, ekstrakcje roz¬ puszczalnikiem, funkcjonowanie przeponowe lub krystalizacje. Poczatkowa mieszanke weglowodo¬ rowa mozna frakcjionowac na górna frakcje i dol¬ na frakcje, a nastepnie dolna frakcje, na frakcje o sredniej temperaturze plynnosci i frakcje o wy¬ sokiej temperaturze plynnosci. Przed, podczas lub po frakcjonowaniu mozna ewentualnie krakowac do okolo 30% ropy naftowej, na przyklad przez uwodornienie termiczne, katalityczne lub ich kom- binacje.

Frakcja o niskiej temperaturze plynnosci powin¬ na miec temperature plynnosci wynoszaca co naj¬ mniej okolo 0,5°C, korzystnie co najmniej okolo °C, a najkorzystniej co najmniej okolo 11°C wyz¬ sza od sredniej wairtosci minimalnego zakresu temperatur ukladu transportowania podczas trans¬ portowania zawiesiny.

Po przeprowadzeniu frakcjonowania mieszaniny weglowodorowej calosc lub co najmniej czesc, korzystnie co najmniej okolo 80% frakcji o po¬ sredniej temperaturze plynnosci, korzystnie zawie¬ rajaca do 98% frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci, zbiera sie, doprowadza do skrzepniecia 45 i spiroszkowuje sie tworzac czastki ciala zasad¬ niczo stalego o srednicy od okolo 0,05 mm lub miniej do okolo 20 mm luib wiecej, korzystnie okolo 0,1—5 mm, a najkorzystniej okolo 0,5—3 mm.

Czastki moga miec dowolny ksztalt, na przy- 50 klad cylindryczny, kulisty lub nieregularny, ko¬ rzystnie kulisty. Moga miec równiez jednakowe lub przypadkowe srednice. Sproszkowanie prowa¬ dzi sie przez zbrylanie, wyciskanie, odlewanie, roz¬ drabnianie, mielenie, ciecie i r>odobnymi metodami dyspergowania lub rozdrabniania nieskrzepnietego lub skrzepnietego materialu. Zastosowany sposób doprowadzania do skrzepniecia obejmuje zestale¬ nie, krystalizacje, doprowadzenie do konsystencji podobnej do stalej galairety itp. 68 Frakcja o sredniej temperaturze plynnosci ma korzystnie temperature okolo 0,5° do okolo 83°C, a najkorzystniej okolo 5° do okolo 55°C powyzej jej sredniej temperatury krzepniecia przed eta¬ pami krzepniecia i/lub proszkowania. Frakcja o po- 65 sredniej temperaturze plynnosci, moze zawiera**5 inne frakcje, np. frakcje o wysokiej temperaturze plynnosci itp.

Zbrylanie moze byc wykonane przez rozpryski¬ wanie frakcji w wiezy do zbrylanda, w której grudki stykaja sie z gazem, na przyklad powie- • trzem, N2, COa, gazem ziemnym itp. i/lub woda w positaci cieczy i/lub pary. Grudki ewentualnie zbiera sie w wodnej kapieli na dnie wiezy.

Korzystnym gazem jesit powietrze, które ko¬ rzystnie przepuszcza sie w wiezy za pomoca na- 10 turalnej lub wymuszanej konwekcji przy pred¬ kosciach wystarczajacych, zeby nie przekroczyc predkosci opadania lub osadzania opadajacych grudek.

Stosowane sa predkosci powietrza ponizej okolo 15 6,10 m/sekunde, korzystnie ponizej 3,05 m/sekunde, a najkorzystniej ponizej okolo 1,5 m/sekunde.

Temperatura powietrza wchodzacego do wiezy wynosi korzystnie okolo 0,5°—130°C, korzystniej okolo 5°—80°C ponizej temperatury krzepniecia 20 grudek. Temperatura powietrza opuszczajacego wieze do zbrylania wynosi korzystnie mniej niz okolo 130—80°C, a najkorzystniej mniej niz okolo 55° do okolo 5°C powyzej sredniej temperatury krzepniecia frakcji wplywajacej do wiezy. Wode *5 korzystnie wtryskuje sie do wiezy wspólpradowo z powietrzem, przy czym temperatura wody wy¬ nosi co najmniej okolo 3°C, a korzystnie co naj¬ mniej okolo 15°C ponizej temperatury krzepnie¬ cia frakcji . o sredniej temperaturze plynnosci. 30 Takze korzystne jest rozpryskiwanie wody z wie¬ zy w postaci mgly.

Inny sposób prowadzenia krzepniecia frakcji o sredniej temperaturze plynnosci polega na wtla¬ czaniu lub wstrzykiwaniu do wody frakcji o tern- 35 peraturze korzystnie okolo 3° do okolo 55°C, ko¬ rzystniej okolo 72° do okolo 122°C powyzej jej sredniej temperatury krzepniecia. Korzystnie utrzy¬ muje sie burzliwy przeplyw wody w miejscu wlo¬ towym lub wtryskowym frakcji do wody. Zdy- *o spergowana frakcje nastepnie doprowadza sie do skrzepniecia przez dodawanie chlodzacej wody, na przyklad w przyblizeniu w temperaturze otocze¬ nia. Nastepnie skrzepnieta frakcje oddziela sie od wody, zawiesza sie we frakcji o niskiej tempera- 45 turze plynnosci i transiportuje.

Przed krzepnieciem do frakcji o sredniej tem¬ peraturze plynnosci moga byc dodawane srodki powierzchniowo czynne lub inne dodatki takie jak srodki bakteriobójcze itp. Stosuje sie je w ilo- 50 sciach objetosciowych od okolo 0,0001 do okolo °/o, korzystnie od okolo 0,001 do okolo 10°/o, naj¬ korzystniej od okolo 0,01 do okolo l°/a objetoscio¬ wych. Srodek powierzchniowo czynny powinien byc co najmniej czesciowo rozpuszczalny w we- l5 glowodorach.

Czasteczki srodka powierzchniowo czynnego ma¬ ja tendencje do ustawienia swych hydrofilowyeh czesci promieniowo do powierzchni kropli i prze¬ kazuja hydrofilowe wlasnosci do grudek, hamujac 60 rozpuszczanie grudek we frakcji o niskiej tem¬ peraturze plynnosci. Teoretycznie zdarza sie to, gdy formuja sie krople parafiny. Nadajacymi sie do zastosowania srodkami powierzchniowo czyn¬ nymi sa kwasy tluszczowe, na przyklad zawiera- •» 161 f jace okolo 15^20 atomów wegla, korzystnie ich sole zawierajace jednowartosciowy kation. Przy¬ kladem uzytecznego srodka powierzchniowo czyn¬ nego jest jednolaurynian sorbitanu.

Korzystnym sirodfciem powierzchniowo czynnym jest sulfonian naftowy, najkorzystniej zawierajacy jednowartosciowy kation, na przyklad Na+ i ko¬ rzystnie majacy srednia mase równowaznikowa okolo 200 do okolo 600, korzystniej okolo 250 do okolo 500, a najkorzystniej okolo 350 do okolo 420. Do zawiesiny mozna dodawac srodki chemicz¬ ne ulatwiajace tworzenie zawiesiny skrzepnietej frakcji. Przykladowymi takimi srodkami sa poli¬ mery o duzej masie czasteczkowej lacznie z bio¬ polimerami i polimeiry wytwarzane na drodze syntezy chemicznej. Poza tym mozna dodawac srodki obnizajace temperature plynnosci, oraz srodki zmniejszajace opór.

Po skrzepnieciu frakcji o sredniej temperaturze plynnosci lub podczas jej krzepniecia i/lub pro¬ szkowania czastki mozna pokrywac stalym, ma¬ terialem. Haniuje to aglomeracje czastek i umo¬ zliwia utrzymywanie wyzszych temperatur zawie¬ siny podczas transportu. Przyklady takich powlok zostaly przedstawione w opisie patentowym Sta¬ nów Zjednoczonych Am. nr 3 468 986. Tam, gdzie frakcje o wysokiej temperaturze plynnosci zbry¬ la sie, powlekanie mozna prowadzic przez natrys¬ kiwanie wodne albo bezwodne albo za pomoca wodnej kapieli zawierajacej material staly. Przy¬ kladowo do tego celu nadaja sie nieorganiczne i organiczne sole metali grup II, III, IV-A, V, VI, VII i VIII ukladu okresowego pierwiastków, syn¬ tetyczne zywice, .takie jak octan celulozowy, po¬ listyren, polietylen, polioctan winylu itp. zywice oraz inne materialy, takie jak glina, na przyklad bentonit, kaolin, ziemia Fullera i inne krzemiany glinu, kaimien wapienny itp. Korzystnym materia¬ lem powlekajacym jest weglan wapnia.

Co najmniej czesc, a korzystnie calosc skrzep¬ nietych czastek zawiesza sie we frakcji o niskiej temperaturze plynnosci. Do frakcji o niskiej tem¬ peraturze plynnosci dodaje sie okolo 1—aotyn ko¬ rzystnie okolo 2—15%)', a korzystniej okolo 5—-lÓP/o frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci. -Przez dodanie frakcji o wysokiej temperaturze plyn¬ nosci do frakcji o niskiej temperatuirze plynnosci uzyskuje sie drobne krysztaly, które nie wykazuja silnej tendencji do tworzenia osnowy. Gdy frak¬ cje o sredniej temperaturze plynnosci doda sie do równowaznej ilosci frakcji o niskiej temperaturze plynnosci bez frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci, wówczas uzyskuje sie wieksze kryszta¬ ly majace silna tendencje do formowania osnowy.

Przez polaczenie frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci z frakcja o niskiej temperaturze plyn¬ nosci uzyskuje sie zawiesine bardziej plynna niz w przypadku laczenia frakcji o niskiej tempera¬ turze plynnosci z czescia frakcji o sredniej tem¬ peraturze plynnosci lub gdy zarówno frakcje o sredniej temperaturze plynnosci, jak i frakcje o wysokiej temperaturze plynnosci doprowadza sie do skrzepniecia, a nastepnie zawiesza sie we frak¬ cji o niskiej temperaturze plynnosci. Korzystnie okolo 5—15^/t frakcji o wysokiej temperatuirze98 261 9 sokiej temperaturze plynnosci. Drugi etap desty¬ lacji samej ropy przeprowadzono dla otrzymania 50% wagowych frakcji o niskiej temperaturze plynnosci i 50% wagowych frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci. Dostateczna ilosc frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci z pierwszego etapu destylacji rozpuszczano w 40% frakcji o niskiej temperaturze plynnosci otrzymujac mie¬ szanine zawierajaca 50% wagowych calosci ropy naftowej. Wówczas frakcje o sredniej temperatu¬ rze plynnosci polaczono z pozostaloscia frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci i mieszanine te doprowadzono do zakrzepniecia dla otrzymania zasadniczo kulistych grudek. Nastepnie zakrzep¬ niete grudki dodano do 50% mieszaniny o niskiej temperaturze plynnosci otrzymujac zawiesine.

Wówczas zawiesine pompowano przez rurociag o przekroju 12,7 mm w temperaturze +4°C. Na¬ stepnie frakcje o wysokiej temperaturze plynno¬ sci z drugiego etapu destylacji doprowadzono do zakrzepniecia w postaci grudek, które dodawano do 50% górnej frakcji z tego etapu destylacji otrzymujac 30% zawiesiny. Zawiesine pompowa¬ no przez ten sam rurociag w temperaturze +4°C.

Porównanie tych dwóch przebiegów wykazalo ze 3G% zawiesiny wytworzonej z 50% mieszaniny z pierwszego etapu destylacji zapewnia mniejsze spadki cisnienia niz przy zastosowaniu zawiesiny wytworzonej z produktów drugiego etapu desty¬ lacji.

Powyzsze przyklady nie maja na celu ogranicze¬ nia zakresu ochrony wynalazku. Przedmiot wy¬ nalazku obejmuje równiez wszelkie modyfikacje, które mieszcza sie w zakresie wynalazku zdefi¬ niowanego w opisie i

Claims (4)

zastrzezeniach. Zastrzezenia patentowe

1. Sposób dostosowania do transportu rurocia¬ giem ropy naftowej, zawierajacej co najmniej 25% 10 10 15 20 25 35 40 parafiny, w postaci zawiesiny, znamienny tym, ze rope naftowa frakcjonuje sie na frakcji o niskiej temperaturze plynnosci, zawierajaca przecietnie weglowodory o 1—25 atomach wegla w czastecz¬ ce, na frakcje o sredniej temperaturze plynnosci zawierajaca przecietnie weglowodory o 15—30 ato¬ mach wegla w czasteczce i na frakcje o wysokiej temperaturze plynnosci zawierajaca przecietnie weglowodory o wiecej niz 20 atomach wegla w czasteczce, przy czym frakcje zawierajace weglo¬ wodory o przecietnie takiej samej liczbie atomów wegla w czasteczce nie zachodza na siebie, na¬ stepnie frakcje o sredniej temperaturze plynno¬ sci i ewentualnie czesc frakcji o wysokiej tem¬ peraturze plynnosci zestala sie dla utworzenia skrzepnietych czastek i zawiesza we frakcji o ni¬ skiej temperaturze plynnosci, do której dodano reszte frakcji o wysokiej temperaturze plynnosci.

2. ¦2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiesine wytwarza sie z ropy naftowej, w któ¬ rej frakcja o sredniej temperaturze plynnosci sta¬ nowi 3—30% ropy naftowej, frakcja o wysokiej temperaturze plynnosci stanowi 5—60% ropy na¬ ftowej, a frakcja o niskiej temperaturze plyn¬ nosci stanowi 20—95% ropy naftowej.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiesine wytwarza sie z ropy naftowej, w któ¬ rej frakcja o sredniej temperaturze plynnosci sta¬ nowi 10—20% ropy naftowej, frakcja o wysokiej temperaturze plynnosci stanowi 30—50% ropy na¬ ftowej, a frakcja o niskiej temperaturze plyn¬ nosci stanowi 50—70% ropy naftowej.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytwarzania skrzepnietych czastek stosuje sie 15% ropy naftowej w postaci frakcji o sred¬ niej temperaturze plynnosci i 45% ropy naftowej w postaci frakcji o wysokiej temperaturze plyn¬ nosci, a nastepnie skrzepniete czastki zawiesza sie we frakcji o niskiej temperaturze plynnosci sta¬ nowiacej 40% ropy naftowej. CZYTELNIA Urzedu Pc^-mr Pilniej R?c