Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 [ 78 ] 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

Рис. 7.3. Зависимость т

X (dw/dr) при постоянной скорости деформации г - const:

/ для исходпой пагшфпипсто!! нефти при TCMncpaiype алстнишпмя; 2 - дли нефти, o6p<i6cn;imioji сти мулягором потока при roii (же температуре

О ме.ханизме воздействия присадок для высокопарафинистых нефтей можно судить по изменению деформационно-прочностных свойств структуры парафиновых углеводородов нефти в зависимости от условия ее формирования (в присутствии добавки или без нее). Изучение кинетики развития напряжений сдвига при постоянной скорости деформации в дисперсных системах позволяет исследовать механизм возникновения и характер структуры. Физико-химическая обработка системы, изменяющая ус/товня возникновения частгщ и число контактов между ними, проявляется в изменении хода деформационного процесса.

На рис. 7.3 изображена диаграмма, характеризующая развитие теченияв высокозастывающей нефти, предварительно нагретой до 323 К (50 °С). Процесс разрушения структуры пара(})иновых углеводородов включает в себя собственно разрушение кристаллической решетки, высвобождение жидкой среды, находящейся внутри структурной сетки, изменение ориентации частиц. Нисходящая ветвь кривой / (см. рис. 7.3) отражает завершение сложного троцесса изменения структуры и перехода на установивпшйся режим течения. По характеру разрушения структуры парафина высокозастьшающие нефти относятся к упругопластическим телам.

В присутствии депрессора, массовая концентрагия которого составляет 0,2 %, коренным образом изменяется картина развития деформации в парафинистой нефти. Здесь имеет место пластическое течение при напряжениях значительно меньп1их, чем в исходной нефти (кривая 2 на рис. 7.,3).

Снижение прочности и увеличение пластичности нефти с депрессором следует объяснить образованием комплексов из молекул присадки и парафина, создающих пространственное препятствие формированию контактов кристаллического геля и уменьшаюи,нх их упорядоченность.

Основным в механизме действия добавки является сокристаллиза-ция молекул присадки и парафинистых углеводородов нормального строения нефти в период их выкристаллизовывания. В этом случае образуются смешанные кристаллы депрессор -парафин, что мешает объединение частиц в пространственную сетку.

Присадки необходимо вводить в нефть при температурах, при которых ее парафиновые углеводороды растворены и она представляет собой ИСТИ1П1ЫЙ раствор. Обычно депрессоры вводятся в нагретую до 323-333 К (50-60 °С) нефть. Для обеспечения рюрмальной перекачки парафинистой нефти при изотермическом режиме по трубопроводу значительной длины достаточиг) ввести до(5авку лишь один

раз, например на головных сооружениях нефтепровода. Способы ввода присадок потока могут быть различными. Основным условием является обеспечение высокой степени перемешивания депрессора и нефти. Нсли присадка представляет собой пасту или твердые -ранулы, то она предвар! тельно растворяется в заданном соотиоц]ении в нефти или другом уг/еводородном растворителе в специальном резервуаре и уже в виде концентрата впрыскивается через форсунку дозировочным насосом в нефтепровод. В месте ввода депрессора режим течения нагретой нефти должен быть турбулентным, что создает хорошие условия для распределения присадки по всему объему перекачиваемой нефти.

Реологические свойства нефтей с присадкой определяются струк-турообразованием несвязанными молекулами депрессора и парафиновых углевсдородов. Это подтверждают реометрические исследования, KOTopi.re показали, что высокопара([)инистые нефти, обработанные депрессорами, сохраняют иеньютоновский характер течения.

Депрессорнаа актииност1> присадки увелич1шается с уменьшением содержания в нефтях парафирювы.х углеводородов, а степень улучшения их текучести зависит от концентрации добавки. Наиболее эффективными являются первые доли добавки. Максимальное снижение реологических характеристик достигалось при массовой концентрации депрессора, равной 0,2 %. Применение депрессорной присадки наиболее эффективно ири изотермическом ламинарном режиме течения высокопарафинистых нефтей. В области турбулентного течения нефти с присадьой наблюдается снижение коэффициента гидравлического сопротивления по сравнению с необработанной в среднем на 20 %.

Для уменьпкния расхода депрессора предложена другая технология его применения, при которой присадка вводится только в пристенный кольцевой нагретый слогг нефти. Основные количество нефти не нагревается, и она течет при ламинарном (структурном) режиме. На трубопроводах с несколькими нефтеперекачивающими станциями присадка вводится после каждой промежуточной станции, так как после прохождении насосов депрессор распределяется по всему объему нефти. Эта технология позволяет при практически неизменных гидравлических характеристиках нефтепровода сократить в 7~-\0 раз расход присадки и энергозатраты иа нагрев нефти при ее добавлении. Однако приведенный способ их использования ограничен структурным режимом течения высокопарафинистых нефтей. К настоящему времени имеется опыт по применению депрессорных присадок в промышленных услсвилх. Различные присадки использовались при пуске в эксплуатацию нефтепровода Узень-Куйбышев, при перекачке африканских нефтгй по европейским трубопроводам. С их помощью можно увеличить пропускную способность без дополнительных капитальных вложений иа расширение остювного оборудования или на усиление тепловой изоляции: облегчить пуск трубопровода и перекачку нефти прд температурах ниже температуры ее застывания; уменьшить или полностью исключить смешение с инзкозасчитынаю-240

щими нефтями и тем самым повысите) использование на перерабатывающих заводах парафинистых нефтей.

В случае применения присадок на горячих нефтепроводах возможно снизить температуру подогрева или вообще от него отказаться. Последнее особо важно при прокладке нефтепроводов в вечной мерзлоте, где подогрев отрицательно влияет на внешнюю среду и требуются специальные мероприятия по сохранению несущей способности грунта.

7.4. ПЕРЕКАЧКА ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ НЕФТЕЙ

При нагревании нефти до определенной температуры и последующем охлаждении реологические параметры нефти претерпевают значительные изменения. Термообработка - один из способов улучшения реологических свойств нефти с целью повышения эффективности трубопроводного транспорта парафинистых нефтей и нефтепродуктов. Термообработка позволяет получить нефть с непрочной парафиновой структурой, не способной удерживать в своих ячейках весь объем нефти.

Процесс термообработки заключается в нагреве нефти до температуры, при которой растворяются содержащиеся в ней твердые парафиновые углеводороды, и охлаждении с заданной скоростью в определенных условиях (в движении или покое). Степень с!шжения реологических характеристик термически обработанной нефти зависит от температуры нагрева, содержания"парафиноБ и асфальто-смолистых веществ и условий охлаждения.

Исследования вопросов термообработки парафшистых нефтей и нефтепродуктов позволили выявить ряд закономернэстей.

1. Для парафинистых нефтей существует оптимальная температура подогрева, при которой эффект термообработки наибольший. Эта температура всегда выше температуры плавления парафинов, находящихся в нефти. С ростом температуры нагрева (рис. 7.4) температура застывания сначала увеличивается, затем уменьшается, становясь минимальной при определенной температуре термообработки. Эти особенности влияния температуры термообработки на реологические параметры можно объяснить следующим образом. На поверхности кристаллов парафина адсорбированы асфальтосл[олистые вещества, входящие в состав нефти. При нагреве нефти до невысокой температуры часть кристаллов парафина растворяется и освободивпшеся асфальтосмолистые вещества адсорбируются на поверхности нераст-воренных кристаллов парафина. Последующее охлаждение приводит к образованию из выпадающего парафина прочной М1?лкокристалли-ческой структуры, повышающей эффективную вязкость и температуру застывания нефти. Следовательно, термообработка высокозастывающих парафинистых нефтей при температуре подогрева 3S3-333 К (несколько ниже температуры плавления парафинов) резко ухудшает реологические свойства нефти. При повышении температуры подогрева увеличивается количество растворенного в жидкой фазе нефти парафина и остающиеся кристаллы тугоплавких пара(()инов адсорбируют все меньшее количество асфальтосмолистых веществ. При ох-