RU2670990C1

RU2670990C1 - Method of inrush oil polar compounds in the process of its transportation by main oil pipeline

Info

Publication number: RU2670990C1
Application number: RU2018116732A
Authority: RU
Inventors: Георгий Викторович Несын; Федор Сергеевич Зверев; Егор Сергеевич Дубовой; Рустам Зайтунович Сунагатуллин
Original assignee: Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть")
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2018-10-29

Abstract

FIELD: transportation and storage.

SUBSTANCE: invention relates transport and storage of oil, namely to the field of extraction of polar compounds of oil during its transportation by the main pipeline. Method of inrush oil polar compounds in process of its transportation by the main pipeline is characterized by the fact, that in the flow of oil flowing by the main pipeline, glycerin is introduced to absorb oil polar compounds, then flow of oil with glycerin is directed to a tank, defend to the formation of lower glycerol layer containing polar compounds of oil, which is then directed to an external adsorber, where selection of polar compounds of crude oil is carried out.

EFFECT: technical result is to reduce the loss of extractant, reducing volume of consumed extractant, improving quality of oil and improving its fractional composition due to the use of glycerin as an extractant, that does not mix with either aliphatic or aromatic compounds of oil.

5 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области транспорта и хранения нефти, а именно к области выделения полярных соединений нефти в процессе ее транспортировки по магистральному нефтепроводу. Нежелательные примеси, прежде всего серо- и металлоорганические соединения удаляют на нефтеперерабатывающих заводах. Процессы эти называют деметаллизацией и сероочисткой.The invention relates to the field of transport and storage of oil, and in particular to the field of allocation of polar compounds of oil in the process of its transportation through the main oil pipeline. Undesirable impurities, primarily organo-sulfur and organometallic compounds, are removed at oil refineries. These processes are called demetallization and desulfurization.

Уровень техникиState of the art

Существуют различные способы выделения полярных соединений нефти. Известно, что сырая нефть является термодинамически неустойчивой системой, где постоянно протекают процессы фазовых превращений, а именно, агломерируются и осаждаются тяжелые соединения нефти (парафины, смолы, асфальтены); агломерируется и осаждается диспергированная в нефти вода; агломерируются и осаждаются мельчайшие неорганические примеси различного происхождения.There are various methods for the isolation of polar oil compounds. It is known that crude oil is a thermodynamically unstable system where phase transition processes constantly occur, namely, heavy oil compounds (paraffins, resins, asphaltenes) agglomerate and precipitate; water dispersed in oil agglomerates and precipitates; the smallest inorganic impurities of various origin are agglomerated and precipitated.

Эти процессы обуславливают состав отложений на стенках магистральных нефтепроводов и днищах резервуаров. Периодически магистральные нефтепроводы подвергают очистке с помощью очистных устройств (механических скребков), а донные отложения нефтяных резервуаров очищают, главным образом, с помощью экстрагентов. Процесс сбора и утилизации отложений в общем случае можно отнести к частичной очистке от тяжелых металлов, серы и механических примесей, поскольку первые порции осажденных асфальтенов как раз богаты указанными соединениями. Однако процессы самопроизвольного осаждения тяжелых соединений в процессе транспортировки и хранения нефти протекают на небольшую глубину и промышленного значения не имеют.These processes determine the composition of deposits on the walls of main oil pipelines and the bottoms of tanks. Periodically, oil pipelines are cleaned using treatment devices (mechanical scrapers), and bottom sediments of oil tanks are cleaned, mainly using extractants. The process of collection and disposal of deposits in the general case can be attributed to partial purification from heavy metals, sulfur and mechanical impurities, since the first portions of precipitated asphaltenes are rich in these compounds. However, the processes of spontaneous deposition of heavy compounds in the process of transportation and storage of oil proceed at a shallow depth and have no industrial value.

На нефтеперерабатывающих заводах (далее - НПЗ) осуществляют селективное удаление неорганических примесей, тяжелых металлов и серы. Указанные соединения присутствуют во всех фракциях нефти, но в основном они концентрируются в тяжелых фракциях, - смолах и асфальтенах. Осаждение лишь небольшой части асфальтенов, позволяет избирательно выделять указанные соединения из тяжелой нефти. Частичное осаждение асфальтенов осуществляют добавлением нерастворителя. [Savastano С.А.; The Solvent Extraction Approach to Petroleum Demetallation. Fuel Science and Technology Int'l., 9 (7), 855-871 (1991).]. Недостатком способа является большой расход экстрагентов и необходимость в применении отдельной технологической линии.At refineries (hereinafter referred to as refineries), selective removal of inorganic impurities, heavy metals and sulfur is carried out. These compounds are present in all oil fractions, but they are mainly concentrated in heavy fractions - resins and asphaltenes. Precipitation of only a small fraction of asphaltenes allows one to selectively isolate these compounds from heavy oil. Partial precipitation of asphaltenes is carried out by adding a non-solvent. [Savastano S.A .; The Solvent Extraction Approach to Petroleum Demetallation. Fuel Science and Technology Int'l., 9 (7), 855-871 (1991).]. The disadvantage of this method is the high consumption of extractants and the need for a separate processing line.

Из уровня техники известна обработка тяжелой/битуминозной нефти или тяжелой фракции легкой нефти сверхкритическими флюидами [Xiangyang Zou. Selective Removal of Inorganic Fine Solids, Heavy Metals and Sulfur from Bitumen/Heavy Oils. Doctor of Philosophy, 2003, Department of Chemical Engineering and Applied chemistry, University of Toronto]. Недостатком указанного способа является необходимость наличия специального оборудования, работающего под высоким давлением, использование взрывоопасных этилена и пропана.It is known in the art to treat heavy / bituminous oil or a heavy fraction of light oil with supercritical fluids [Xiangyang Zou. Selective Removal of Inorganic Fine Solids, Heavy Metals and Sulfur from Bitumen / Heavy Oils. Doctor of Philosophy, 2003, Department of Chemical Engineering and Applied chemistry, University of Toronto]. The disadvantage of this method is the need for special equipment operating under high pressure, the use of explosive ethylene and propane.

Из уровня техники известен способ выделения полярных соединений нефти, а именно соединений никеля и ванадия, путем применения экстрагентов, таких как этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диметилсульфон [патент США US 4643821, опубл. 17.02.1987].The prior art method for the isolation of polar oil compounds, namely compounds of nickel and vanadium, by using extractants such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl sulfone [US patent US 4643821, publ. 02.17.1987].

К достоинствам способа следует отнести применение экстрагентов, имеющих большую по сравнению с нефтью плотность, что обеспечивает их быстрое оседание в процессе экстракции и высокую температуру кипения, что обеспечивает низкие потери экстрагентов; а также способность связывать в комплексы ванадий и никель.The advantages of the method include the use of extractants having a higher density compared to oil, which ensures their rapid settling during the extraction process and a high boiling point, which ensures low loss of extractants; as well as the ability to bind vanadium and nickel into complexes.

Недостатками данного способа являются частичная растворимость каждого из экстрагентов в ароматических углеводородах, а следовательно и в нефти, что обусловливает «вымывание» и следовательно высокие потери экстрагентов, высокие соотношения растворитель: нефть, от 0,1: 1,0 до 1: 1, что требует применения больших объемов экстрагентов, и высокая стоимость каждого из экстрагентов.The disadvantages of this method are the partial solubility of each of the extractants in aromatic hydrocarbons, and therefore in oil, which leads to "leaching" and therefore high loss of extractants, high ratios of solvent: oil, from 0.1: 1.0 to 1: 1, which requires the use of large volumes of extractants, and the high cost of each of the extractants.

В заявленном изобретении предлагается аналогичные процессы проводить методом экстракции не смешивающейся с нефтью органической жидкостью, а именно глицерином в процессе транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу.The claimed invention proposes similar processes to be carried out by extraction with an organic liquid which is not miscible with oil, namely glycerin in the process of transporting oil through a main oil pipeline.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа выделения полярных соединений нефти в процессе ее транспортировки по магистральному нефтепроводу, устраняющего вышеперечисленные недостатки, а именно применение больших объемов экстрагентов с высокой стоимостью.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the creation of a method for the isolation of polar oil compounds during its transportation through the main oil pipeline, eliminating the above disadvantages, namely the use of large volumes of extractants with a high cost.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в снижении потери экстрагента, сокращении объема расходуемого экстрагента, повышении качества нефти и улучшении ее фракционного состава за счет применения в качестве экстрагента глицерина, не смешивающегося ни с алифатическими, ни с ароматическими соединениями нефти.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to reduce the loss of extractant, reducing the amount of spent extractant, improving the quality of oil and improving its fractional composition due to the use of glycerin as an extractant, which is not miscible with either aliphatic or aromatic oil compounds.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что способ выделения полярных соединений нефти в процессе ее транспортировки по магистральному нефтепроводу заключается в том, что в поток нефти, протекающий по магистральному нефтепроводу в режиме турбулентного перемешивания, вводят глицерин для абсорбирования полярных соединений нефти, далее поток нефти с глицерином направляют в резервуар, отстаивают до образования нижнего глицеринового слоя, содержащего полярные соединения нефти, который затем направляют на внешний адсорбер, где осуществляют выделение полярных соединений нефти.The claimed technical result is achieved due to the fact that the method of separation of polar oil compounds during its transportation through the main oil pipeline is that glycerin is introduced into the oil stream flowing through the main oil pipeline in turbulent mixing mode to absorb the polar oil compounds, then the oil stream with glycerin is sent to the tank, defended until the formation of the lower glycerol layer containing polar oil compounds, which is then sent to an external ber, wherein the allocation is performed polar oil compounds.

Кроме того, в частном случае реализации заявляемого изобретения количество введенного глицерина составляет не более 4% от общего объема потока нефти.In addition, in the particular case of the invention, the amount of glycerol added is not more than 4% of the total oil flow.

Кроме того, в частном случае реализации заявляемого изобретения процесс отстаивания потока нефти с глицерином в резервуаре составляет от 48 до 72 часов.In addition, in the particular case of the implementation of the claimed invention, the process of settling the flow of oil with glycerin in the tank is from 48 to 72 hours.

Кроме того, в частном случае реализации заявляемого изобретения оставшийся после процесса адсорбции глицерин возвращают обратно в магистральный нефтепровод.In addition, in the particular case of the implementation of the claimed invention, the glycerol remaining after the adsorption process is returned back to the main oil pipeline.

Кроме того, в частном случае реализации заявляемого изобретения внешний адсорбер содержит адсорбент, представляющий собой гранулированный насыпной адсорбент, изготовленный на основе силикагеля.In addition, in the particular case of the implementation of the claimed invention, the external adsorber contains an adsorbent, which is a granular bulk adsorbent made on the basis of silica gel.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Сущность заявляемого изобретения поясняется схемой, на которой показано использование глицерина для осуществления способа выделения полярных соединений нефти в процессе ее транспортировки по магистральному нефтепроводу.The essence of the claimed invention is illustrated by the scheme, which shows the use of glycerin for the implementation of the method of separation of polar compounds of oil in the process of its transportation through the main oil pipeline.

Заявляемый способ основан на использовании турбулентного перемешивания нефти при движении по магистральному нефтепроводу для выделения полярных соединений нефти, а именно никель- и ванадий-органических, серо-органических, азотсодержащих соединений. В поток нефти вводят несмешивающийся с нефтью глицерин, который имеет плотность (1,26 г/см³) выше плотности нефти. Глицерин является распространенным, недорогим и нетоксичным веществом. В то же время он эффективно абсорбирует в себя полярные соединения нефти при ее движении по магистральному нефтепроводу в процессе турбулентного перемешивания.The inventive method is based on the use of turbulent mixing of oil when moving through a main oil pipeline to isolate polar oil compounds, namely, nickel and vanadium-organic, sulfur-organic, nitrogen-containing compounds. Glycerin, which is immiscible with oil, is introduced into the oil stream, which has a density (1.26 g / cm ³ ) higher than the density of the oil. Glycerin is a common, inexpensive, and non-toxic substance. At the same time, it effectively absorbs the polar compounds of oil during its movement along the main pipeline during turbulent mixing.

Средний магистральный нефтепровод имеет диаметр D 700 мм и расстояние между резервуарными парками L примерно 300 км. Нефть движется по нему со средней скоростью 2 км/ч и проходит это расстояние за 150 часов, или около 6 суток. Таким образом, данный отрезок магистрального нефтепровода можно рассматривать в виде реактора (экстрактора) объемомThe average main oil pipeline has a diameter of D 700 mm and the distance between tank farms L of approximately 300 km. Oil moves through it at an average speed of 2 km / h and travels this distance in 150 hours, or about 6 days. Thus, this section of the main oil pipeline can be considered as a reactor (extractor) with a volume

и периодичностью действия 6 суток, причем в каждой точке реактора реализуется турбулентный режим перемешивания. В стационарных заводских условиях такой экстрактор был бы нерентабельным.and a frequency of 6 days, with a turbulent mixing mode being implemented at each point of the reactor. Under stationary factory conditions, such an extractor would be unprofitable.

В лаборатории экспериментально определяют оптимальное время контакта глицерина с нефтью при перемешивании, которое отвечает наиболее полному извлечению полярных соединений. Затем, зная линейную скорость прохождения нефти по магистральному нефтепроводу, рассчитывают местоположение пункта ввода глицерина в магистральный нефтепровод. Ввод глицерина в поток нефти, проходящий по магистральному нефтепроводу осуществляют, предпочтительно, с помощью насоса-дозатора.In the laboratory, the optimal contact time of glycerol with oil is determined experimentally with stirring, which corresponds to the most complete extraction of polar compounds. Then, knowing the linear speed of oil passage through the main oil pipeline, the location of the point of entry of glycerin into the main oil pipeline is calculated. The input of glycerol into the oil stream passing through the main oil pipeline is preferably carried out using a metering pump.

Количество вводимого глицерина должно составлять не более 4% от общего объема потока нефти. Это обусловлено тем, что патрубок, через который происходит откачка нефти из резервуара, расположен на высоте 50 см. Это составляет 1/20 части от общей высоты резервуара и, является верхней границей нижнего слоя глицерина, что соответствует 5% от общего объема нефти. Таким образом объем глицерина должен составлять менее 5% от общего объема потока нефти, предпочтительно не более 4%.The amount of glycerol injected should be no more than 4% of the total oil flow. This is due to the fact that the pipe through which oil is pumped out of the tank is located at a height of 50 cm. This is 1/20 of the total tank height and is the upper boundary of the lower glycerol layer, which corresponds to 5% of the total oil volume. Thus, the volume of glycerol should be less than 5% of the total oil flow, preferably not more than 4%.

При движении нефти по магистральному нефтепроводу турбулентное перемешивание является неотъемлемой характеристикой потока. Процесс абсорбции на данном этапе протекает следующим образом. Глицерин при введении в магистральный нефтепровод диспергируется на мелкие капли с большой общей поверхностью контакта нефть - глицерин, и за шесть суток нахождения в трубопроводе капельки глицерина абсорбируют в себя большую часть полярных соединений нефти. Далее поток нефти с глицерином направляют в резервуар, где в процессе отстаивания образуется нижний глицериновый слой, содержащий полярные соединения нефти. В процессе движения потока нефти с глицерином по магистральному нефтепроводу образуется мелкая дисперсная система глицерин - нефть и для ее разделения необходимо время, достаточное для полного отделения глицерина от нефти и образования нижнего глицеринового слоя, которое, исходя из практики, составляет от 48 до 72 часов.When oil moves through the main oil pipeline, turbulent mixing is an integral characteristic of the flow. The absorption process at this stage proceeds as follows. When introduced into the main oil pipeline, glycerin is dispersed into small droplets with a large common oil-glycerin contact surface, and after six days in the pipeline, glycerol droplets absorb most of the polar oil compounds. Next, the flow of oil with glycerin is sent to the tank, where during the sedimentation process, the lower glycerol layer containing polar compounds of oil is formed. During the movement of the oil flow with glycerin through the main oil pipeline, a fine dispersed glycerin-oil system is formed and its separation requires time sufficient to completely separate glycerin from the oil and form the lower glycerin layer, which, from practice, is from 48 to 72 hours.

Затем нижний глицериновый слой, отстоявшийся в резервуаре, направляют на внешний адсорбер, содержащий адсорбент, где полярные соединения отделяются от глицерина, а последний возвращается для повторного использования. В качестве адсорбента для выделения полярных соединений нефти применяют гранулированный насыпной адсорбент, изготовленный на основе силикагеля.Then the lower glycerol layer, settled in the tank, is sent to an external adsorber containing an adsorbent, where the polar compounds are separated from glycerol, and the latter is returned for reuse. A granular bulk adsorbent made on the basis of silica gel is used as an adsorbent for the isolation of polar oil compounds.

Предложение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку его осуществление возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.The proposal meets the criterion of "industrial applicability", since its implementation is possible using existing means of production using known technologies.

Claims

1. The method of separation of polar oil compounds during its transportation through the main oil pipeline, characterized in that glycerin is introduced into the oil stream flowing through the main oil pipeline in the turbulent mixing mode to absorb the polar oil compounds, then the oil flow with glycerin is sent to the tank, defended until the formation of the lower glycerin layer containing polar oil compounds, which is then sent to an external adsorber, where the polar compounds of oil are extracted.

2. The method according to p. 1, characterized in that the amount of glycerol introduced is not more than 4% of the total volume of the oil stream.

3. The method according to p. 1, characterized in that the process of settling the flow of oil with glycerin in the tank is from 48 to 72 hours.

4. The method according to p. 1, characterized in that the glycerol remaining after the adsorption process is returned back to the main oil pipeline.

5. The method according to p. 1, characterized in that the external adsorber contains an adsorbent, which is a granular bulk adsorbent made on the basis of silica gel.