UA77168C2 - Method for producing dispersion of heavy oil residues in water - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід стосується водних дисперсій важких нафтових залишків та їх приготування. 2 Більш конкретно, винахід стосується приготування водних дисперсій важких нафтових залишків, придатних для транспортування, звичайно по трубопроводах, і для спалювання із зменшеним утворенням шкідливих речовин, особливо ОХ.

Термін "важкі нафтові залишки" стосується нафтових залишків або нафтових фракцій, які мають показник АРІ (Атегісап РеїгоЇївеит Іпзійше-Американський Нафтовий Інститут) нижче ніж 15 і в'язкість при 309С вище за 70 до0оомпа. Типовими прикладами цих нафтових залишків є залишки від вакуумної дистиляції сировинної нафти або інших нафтових фракцій (наприклад, залишки дистиляції при атмосферному тиску) та інші залишки. Ці нафтові фракції іноді є твердими при кімнатній температурі з точкою розм'якшення вище за 80 С, а у деяких випадках вище за 1009С. Такі залишки не течуть і мають дуже високу в'язкість. Тому, їх не можливо використовувати як паливо, якщо їх не нагріти до щонайменше 2802. У деяких випадках це становить значні перешкоди при русі і на фазі диспергування, що також буде спричиняти перешкоди у роботі транспортних ліній.

Патентна література описує різні варіанти технологій обробки для отримання рухомих важких сировинних нафт або в'язких нафтових фракцій, які за своїми властивостями незрівнянно кращі за вище описані важкі нафтові залишки.

Одним з найбільш широко вивчених методів отримання рухомих важких сировинних нафт є утворення емульсій нафта-у-воді (Н/В), де зовнішня фаза (вода) має меншу в'язкість ніж внутрішня фаза (нафта). Ці емульсії, які виготовленні змішуванням води, емульгатора і нафти, можуть легко рухатися. Крім того, що ці емульсії мають низьку в'язкість, вони повинні мати певну стабільність, тобто, вони не повинні розділятися на дві фази під час транспортування і можливого зберігання. Додатково, емульгуючі домішки повинні дозволяти сч ов утворення емульсії з високим вмістом нафтової фази. Незалежно від цих характеристик, базовою вимогою для використання цієї технології є низька вартість емульгуючих речовин. о

Емульгуючі речовини, які відомі у патентній літературі не відповідають цим вимогам.

Наприклад, (у патентах США И5-А-4 246 920, Ш5Б-А-4 285 356, О5Б-А-4 265 264 і О5-А-4 249 554) наведені емульсії, які мають вміст нафти тільки 5095; а це означає, що при таких умовах половина доступного об'єму с зо (наприклад, трубопроводу) не може бути використана для транспортування нафти. (Канадські патенти 1 108 205, 1 113 529, 1 117 568 і патент США Ш5-А-4 246 919) з іншого боку, показують (Се) значні обмежені зменшення в'язкості навіть при низькому вмісті нафти. «-

ЇУ патенті США О5-А-4770199) описано використання емульгуючих речовин, які вміщують комплексні суміші неіонних алкоксилованих поверхнево-активних речовин і епоксилат-пропоксилатних карбоксилатів. Неїнна /ї- Пповерхнево-активна речовина з цієї суміші помітно чутлива до температури і тому може ставати нерозчинною у чн воді при певних температурних умовах, інвертуючи фази, тобто від Н/В до В/Н. Фазова інверсія також може спричинятися високими величинами зсуву під час операцій переміщення.

Крім того, зазначені вище поверхнево-активні речовини мають дуже високу вартість і тому підвищують вартість всієї технології. « 20 Наприкінці, щодо використання Н/В емульсій, то (ЕР-А-237724) описує використання сумішей етоксилованих з с карбоксилатів і етоксилованих сульфатів, тобто продуктів, які не є легко доступними на ринку.

В описі (М/О-94/01684) показане вирішення проблеми рухомих важких сировинних нафт шляхом утворення :з» Н/В дисперсій, які отримані за допомогою диспергаторів, інжектованих у нафтові свердловини. По відношенню до звичайних поверхнево-активних речовин, диспергатори є сульфонатами, які добре розчинюються у воді і які

Не зменшують поверхневий натяг води великою мірою. - Але, проблема приготування водних дисперсій важких нафтових залишків не тільки придатних для транспортування, але також придатних для спалювання із зменшеною емісією сульфурованих сполук, так званих - Оу, все ще остається не вирішеною. Відомо, що під час спалювання нафтових фракцій, які знаходяться у - паливній реакції з киснем, утворюється діоксид сульфуру і сірчастий ангідрид в залежності від їх лужності, і тільки мала частина утримується золою. (о) У відповідності з цим, винахід стосується водної дисперсії важких нафтових залишків, яка є придатною для со спалювання з низькою емісією ЗОу, яка включає: (а) важкий нафтовий залишок; (в) диспергатор; (с) десульфуратор, вибраний з СаСОз, МдСО»з, доломіту і відповідних сумішей, причому, зазначений десульфуратор присутній у кількості від 0,5 до 3,0 молей, переважно від 1 до 2,5 молей, відносно сірки, яка є (Ф) у важкому нафтовому залишку;

ГІ (4) десульфуратор із стабілізуючими та антикорозійними властивостями, вибраний з МоОО, Мо(ОН)», Сао,

Са(он)» і відповідних сумішей, причому, зазначений десульфуратор присутній у кількості від 0,0495 до 0,495 за бо масою відносно загальної маси суспензії; (е) воду; процент за масою (е) відносно суми (а)к(е) складає щонайменше 15905.

Відношення мас води і важкого нафтового залишку може змінюватися у широких межах, наприклад, від 85/15 до 15/85. Але з економічних міркувань переважним є приготування дисперсій з високим вмістом важкого 65 нафтового залишку, які відповідають вимогам текучості водної дисперсії і її ерективного спалювання. Кращого компромісу між такими різними вимогами можна досягнути при співвідношенні вода / важкий нафтовий залишок від 20/80 до 35/65.

Щодо диспергатора (Б), то, як визначено (у європатенті ЕР-А-607426)|, до нього відносяться органічні сульфонати лужних металів або амонію, які відносно солі натрію мають наступні властивості: (А) вміст сірки складає щонайменше 1095 за масою, переважно від 11 до 1595 за масою; (В) розчинність у воді при 2023 складає щонайменше 1595 за масою, переважно від 20 до 6095 за масою; (С) зменшення поверхневого натягу води, при концентрації 195 за масою є нижче 10905.

Вище зазначені властивості чітко відрізняють диспергатори за винаходом від звичайних сульфованих поверхнево-активних речовин (наприклад, алкілбензолсульфонатів). Останні фактично мають повністю відмінні 7/0 властивості, наприклад, низьку розчинність у воді, вміст сірки звичайно нижче 1095 і значне зменшення поверхневого натягу у воді. Типовими прикладами диспергаторів є продукти, отримані при конденсації (алкіл)унафталін сульфокислот і формальдегіду, сульфовані полістироли, лігнін-сульфонати, окиснені сульфовані продукти, отримані обробкою Оз окремих ароматичних фракцій (наприклад, сульфонати, описані (У ЕР-А-379 749 і отримані обробкою 5О»5 паливної нафти з парового крекінгу. Органічні сульфонати, які мають диспергуючі 7/5 властивості, є звичайно речовинами з молекулярною масою більшою за 1000. Завдяки їх високій розчинності у воді і присутності неорганічних солей (наприклад, сульфату натрію), дуже важко точно визначити їх молекулярну масу.

Водна дисперсія за винаходом вміщує кількість диспергаторів в залежності від . кількості і типу важкого нафтового залишку. У будь-якому разі кількість диспергатору, необхідного для отримання стабільної і текучої дисперсії, складає від 0,3 до 1,595 за масою, причому, зазначені проценти кількості диспергатора відносно загальної кількості води і важкого нафтового залишку.

Щодо десульфураторів (с), то вони є твердими речовинами, які розчинюються у воді і спроможні блокувати або щонайменше значно зменшувати 5Оу, що утворюється на фазі горіння. У переважному втіленні вони мають середній діаметр менше З0Омкм, переважно від 1 до 5Омкм. Такі розміри сприяють збільшенню ефективності с десульфурування.

Десульфуратори із стабілізуючими і антикорозійними властивостями (4) також переважно мають середній о діаметр десь такої самої величини, як і у зазначених вище десульфураторах (с).

За необхідності, дисперсія за винаходом має також мінімальну кількість гідророзчинних полімерів, наприклад, натуральних полісахаридів або натуральних похідних, таких як склероглюконати, гуарова смола, Ге)

Зо ксантанова смола. Ці гідророзчинні полімери можуть підвищувати стабільність при зберіганні власну дисперсії.

Крім того, що водна дисперсія важких нафтових залишків за винаходом має текучість і стабільність, вона ще о має перевагу в тому, що її можна спалювати за відомими технологіями з низьким виходом ЗО. «--

Наступним об'єктом винаходу є спосіб приготування дисперсії важких нафтових залишків у воді, яка є придатною для спалювання з низькою емісією ЗО у і має вміст води щонайменше 1595 за масою, введенням -

Зз5 зазначеного важкого нафтового залишку у контакт з водним розчином одного або більше диспергаторів, вибраних з органічних сульфонатів лужних металів або амонію, які відносно солі натрію, мають наступні ( властивості: (А) вміст сірки складає щонайменше 1095 за масою, переважно від 11 до 1595 за масою; (В) розчинність у воді при 2023 складає щонайменше 1595 за масою, переважно від 20 до 6095 за масою; « (С) зменшення поверхневого натягу у воді при концентрації 1906 за масою нижче 1095, - с причому, зазначену дисперсію готують у присутності () одного або більше десульфураторів, вибраних з ц СасСо»з, МосСоО», доломіту і відповідних сумішей, причому, зазначені десульфуратори присутні у кількості від "» 1,5 до 3,0 молей відносно сірки, яка є у важкому нафтовому залишку; і (її) одного або більше десульфураторів із стабілізуючими та антикорозійними властивостями, вибраних з МОО, Мо(ОН)», СаО, Са(ОН)» і відповідних сумішей, причому, зазначені десульфуратори із стабілізуючими та антикорозійними властивостями присутні у -І кількості від 0,049 до 0,495 за масою відносно загальної маси суспензії.

Так як важкий нафтовий залишок має точку розм'якшення вище, ніж приблизно 252С, то його переважно слід їх нагріти до температури, яка є щонайменше рівною точці розм'якшення, для покращення розрідження. - Альтернативно, водний розчин диспергатору або обидві складові можуть бути нагрітими. б» 50 Щодо сполук (Її) і (ії), то вони можуть бути додані на фазі контакту між важким -. нафтовим залишком і водним розчином диспергатора, як тверді речовини і як дисперсія цих твердих речовин у воді. 42) Змішування важкого нафтового залишку і водного розчину диспергаторів у присутності твердих речовин (Її) і (ї) можна здійснити, використовуючи звичайне змішувальне обладнання, наприклад, лопатні змішувачі, турбінні змішувачі і тому подібні. Змішування здійснюють до отримання достатньо рідкої дисперсії, яку можливо перекачувати помпою і яка є стабільною значний період часу. о Таке приготування водної дисперсії можна виконувати "на місці", тобто там, де утворюють (або виробляють) важкі нафтові залишки. В цьому випадку дисперсія буде транспортуватися переважно по трубопроводах до їмо) станцій згорання. Альтернативно, приготування дисперсії може бути виконане ближче до станції згорання.

Зрозуміло, що можливі проміжні розчини. 60 Наступним об'єктом винаходу є композиція, придатна для приготування водних дисперсій важких нафтових залишків, яка включає: (І) водний розчин одного або більше диспергаторів, вибраних з речовин, описаних вище; (І) десульфуратор, вибраний з СаСоО», МоСоО»з, доломіту і відповідних сумішей; (І) десульфуратор із стабілізуючими та антикорозійними властивостями, вибраний з Мао, МОо(ОН)», Сас, 65 Са(ОнН)» і відповідних сумішей.

Сполуки (І) і (І) можуть бути суспендовані у водному розчині (І) так, щоб мати одну ефективну композицію. Альтернативно, сполуки (ІІ) ії (ПІ) можуть зберігатися окремо, як тверді речовини або як водна суспензія. В останньому випадку сполуки (І) і (ПП) використовують разом з водним розчином (І) під час приготування водної дисперсії.

Альтернативно, сполуки (ІІ) і (І) можуть бути додані потім до водної дисперсії, яка була приготована, використовуючи водний розчин (І), переважно перед подачею водної дисперсії у зону згорання.

Наступні приклади слугують для кращого розуміння винаходу.

Приклади

Приклади 1-3 стосуються приготування дисперсій за винаходом. 70 Використовують наступні продукти: (а) нафтовий залишок, який має показник АРІ - 9, в'язкість при 252 - 120000мПа і вміст сірки до 3,595 за масою; (5) водну суміш натрієвої солі конденсованої з формальдегідом нафтален-сульфо кислоти, в якій є карбонат кальцію з середнім розміром частинок 1Омкм і оксид магнію з середнім розміром частинок 20мкм, диспергують.

Дисперсію отримують додаванням до водної суміші, яку нагріли до температури приблизно 802, нафтового залишку, який також нагріли до такої ж температури, і перемішуванням отриманої суміші турбінною мішалкою при швидкості приблизно 1000об./хв. впродовж часу, який варіює від 20 до 120 секунд.

Дисперсії, отримані в такий спосіб, доводять до кімнатної температури (приблизно 252).

В'язкість цих дисперсій періодично контролюють.

Виміри в'язкості були зроблені реометром Наак РМ 12 при швидкості зсуву 1Осек".

Результати наведені у таблиці. см о а 1вв1ве111ля 171202 1ввя

Дисперсії у прикладах 1-3 є також стабільними при зберіганні впродовж щонайменше одного тижня. (ее) «со

Claims (1)

1. Формула винаходу «-

   1. Спосіб одержання дисперсії важких нафтових залишків у воді, яка є придатною для спалювання з низькою - емісією 5О, і має вміст води щонайменше 15 95 мас., введенням важкого нафтового залишку, який має точку рч- розм'якшення вище ніж 25 С, у контакт з водним розчином одного або більше диспергаторів, вибраних з органічних сульфонатів лужних металів або амонію, які, відносно солі натрію, мають такі властивості: (А) вміст сірки складає щонайменше 10 95 мас., переважно від 11 до 15 95 мас.; « (В) розчинність у воді при 20 «С складає щонайменше 15 95 мас., переважно від 20 до 60 95 мас.; (С) зменшення поверхневого натягу у воді, при концентрації 1 9о мас., є нижчим ніж 10 90, - с причому зазначену дисперсію готують у присутності и (Ї) одного або більше десульфураторів, вибраних з СаСО»з, МаСО»з, доломіту та відповідних сумішей, які ,» присутні у кількості від 0,5 до 3,0 моль відносно кількості сірки, яка є у важкому нафтовому залишку, та (ї) одного або більше десульфураторів із стабілізуючими та антикорозійними властивостями, вибраних з Мао, Ма(ОН)», СаО, Са(ОН)» та відповідних сумішей, які присутні у кількості від 0,04 95 до 0,4 90 мас. -| відносно загальної маси суспензії, - при цьому зазначений важкий нафтовий залишок нагрівають при температурі, яка принаймні дорівнює його точці розм'якшення..

   - 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що десульфуратор, вибраний з СаСОз, МоСО»з, доломіту та Фу 50 відповідних сумішей, присутній у кількості від 1 до 2,5 моль відносно кількості сірки, яка є у важкому нафтовому залишку. со З. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що співвідношення мас вода/важкий нафтовий залишок складає від 20/80 до 35/65.

   4. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що десульфуратори мають середній діаметр менше 300 мкм, переважно від 1 до 50 мкм.

   о 5. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що диспергатор присутній у кількості від 0,1 до 3,0 95 мас., переважно від 0,3 до 1,5 9о мас. відносно загальної кількості води та важкого нафтового залишку. іме) Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних бо мікросхем", 2006, М 11, 15.11.2006. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. б5