Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 10
1.1. О свойствах и строении нефтяных дисперсных систем 10
1.2. Фазовые переходы в нефтяных дисперсных системах 19
1.3. Высоковязкие высокозастывающие нефти 22
1.3.1. Запасы высоковязких высокозастывающих нефтей 22
1.3.2. Проблемы добычи, транспортировки и переработки высоковязких высокозастывающих нефтей 22
1.4. Способы улучшения низкотемпературных и реологических свойств высоковязких высокозастывающих нефтей. Анализ патентных исследований. 26
1.4.1. Использование разбавителей 26
1.4.2. Введение депрессорных присадок 30
1.4.3. Обработка ультразвуком 36
1.4.4. Комплексное воздействие на нефтяные дисперсные системы 42
Глава 2. Объекты и методы исследования 48
2.1 Объекты исследования 48
2.1.1. Общая характеристика исследуемых нефтей 48
2.1.2. Депрессорно-диспергирующая присадка ДМН-2005(1) 48
2.2. Методы исследования 50
2.2.1. Приготовление раствора присадки для дальнейшего исследования 50
2.2.2. Приготовление проб нефти с присадкой 50
2.2.3. Приготовление нефтяных компаундов 50
2.2.4. Определение плотности пикнометром 51
2.2.5. Расчет избыточного мольного объема индивидуальных нефтей и их смесей 52
2.2.6. Определение температуры застывания нефтей и их смесей на приборе «Фазафот» 52
2.2.7. Определение параметров частиц дисперсной фазы 54
2.2.8. Определение агрегативной устойчивости по упрощенному методу 55
2.2.9. Определение динамической вязкости 56
2.2.10. Определение кинематической вязкости 58
2.2.11. Определение температуры плавления парафинов 58
2.2.12. Определение содержания парафинов в нефти 58
2.2.13. Определение содержания смол и асфальтенов в нефти 59
2.2.14. Определение группового состава нефтей методом ИК-спектроскопии 60
2.2.15. Определение группового химического состава нефтей методом хромато-масс-спектрометрии 60
2.2.16. Обработка нефтей ультразвуком 61
2.2.17. Определение фракционного состава индивидуальных нефтей и их смесей методом имитированной дистилляции 62
Глава 3. Исследование физико-химических параметров и групового состава исходных нефтей 66
3.1. Физико-химические параметры исследуемых нефтей 66
3.2. Изучение группового состава исследуемых нефтей методом ИК-спектроскопии 68
3.3. Исследование группового химического состава исследуемых нефтей методом хромато-масс-спектрометрии 73
3.4. Исследование фракционного состава изучаемых нефтей 76
Глава 4. Регулирование низкотемпературных и реологических характеристик высоковязких высокозастывающих нефтей 78
4.1. Исследование действия депрессорно-диспергирующей присадки 78
4.2. Введение разбавителя 88
4.3. Исследование воздействия ультразвука 99
Глава 5. Регулирование низкотемпературных и реологических характеристик высоковязких высокозастывающих нефтей комплексным воздействием 107
5.1. Комплексное действие разбавителя и депрессорно-диспергирующей присадки 107
5.2. Комплексное воздействие депрессорной присадки и ультразвука 116
Глава 6. Результаты определения фракционного состава нефтей методом имитированной дистилляции и выбор способов воздействия на нефти 125
6.1. Результаты исследования фракционного состава методом имитированной дистилляции с помощью газовой хроматографии 125
6.2. Выбор оптимальных способов воздействия на нефти 134
Список литературы 141
Приложение 151
- О свойствах и строении нефтяных дисперсных систем
- Комплексное воздействие на нефтяные дисперсные системы
- Исследование действия депрессорно-диспергирующей присадки
- Выбор оптимальных способов воздействия на нефти
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Снижение запасов и объемов добычи легких нефтей в большинстве нефтедобывающих регионов мира вызывает в последнее время повышенный интерес к ресурсам высоковязких высокопарафинистых нефтей. Нефти этого типа отличаются повышенной температурой застывания, что обусловливает ухудшение реологических свойств (подвижности, текучести и др.) как самой нефти, так и продуктов ее переработки. При добыче, транспортировке, хранении и переработке нефтей такого типа возникает ряд проблем. Так, при их транспортировке требуется дополнительный расход электроэнергии на перекачку, возможны асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО) на стенках трубопроводов и резервуаров при хранении. Такие нефти характеризуются повышенным структурообразованием, что приводит к нарушению технологического процесса и уменьшению отбора светлых фракций при их перегонке. Для регулирования физико-химических свойств и технологических параметров процессов переработки высоковязких высокозастывающих нефтей используются различные внешние воздействия (введение присадок, разбавителей, ультразвуковая обработка и др.). Важным вопросом является выявление закономерностей изменения дисперсности системы в зависимости от вида и интенсивности внешнего воздействия.
Цель и основные задачи диссертационной работы. Целью работы является разработка способов регулирования низкотемпературных характеристик и реологических свойств высокозастывающих высоковязких нефтей путем регулирования дисперсности систем.
Для достижения этой цели были сформулированы следующие задачи:
-
Исследовать физико-химические свойства и групповой химический состав высокозастывающих высоковязких нефтей.
-
Изучить влияние и механизм раздельного и комплексного действия разбавителей, депрессорной присадки и ультразвуковой обработки на структуру и дисперсность высоковязких высокозастывающих нефтей различного группового химического состава.
-
Выявить влияние (описать механизм разрушения) различных видов воздействия на изменения структуры высоковязких высокозастывающих нефтей различного состава и подобрать оптимальный способ воздействия на них.
-
Изучить влияние различных типов воздействия на изменение выхода светлых фракций исследуемых нефтей.
Научная новизна работы.
-
Установлено, что для смолистых и высокосмолистых нефтей максимальное уменьшение размеров дисперсной фазы достигается под действием ультразвука за счет снижения энергии межмолекулярного взаимодействия, аналогичный эффект для высокопарафинистых нефтей достигается при введении присадки с предварительным использованием разбавителя за счет изменения соотношения объемов дисперсной фазы и дисперсионной среды.
-
Предложен механизм формирования структуры нефтяных систем при различных видах воздействия (ультразвуковая обработка, введение разбавителя, депрессорно-диспергирующей присадки), заключающийся в изменении степени дисперсности, что позволяет регулировать низкотемпературные и реологические свойства высоковязких высокозастывающих нефтей.
-
Установлена взаимосвязь значения коэффициента К1, характеризующего групповой химический состав нефтей, с депрессией температуры застывания высокозастывающих высоковязких нефтей при различных видах воздействия.
-
Показано, что по мере увеличения содержания смол в высокозастывающих высоковязких нефтях эффект действия ультразвука на снижение температуры застывания системы усиливается за счет формирования равномерной устойчивой системы нефть-парафин.
-
Установлена взаимосвязь между увеличением выхода светлых фракций высокопарафинистых нефтей в процессе их перегонки с увеличением избыточного мольного объема и уменьшением температуры застывания.
Практическая значимость работы.
-
Результаты данной работы рекомендуется использовать при выборе
способов регулирования низкотемпературных и реологических свойств нефтей в процессе их подготовки к переработке.
-
Разработаны критерии выбора вида воздействия на высокозастывающие высоковязкие нефти с целью улучшения их низкотемпературных и реологических свойств на основании комплексных исследований их группового химического состава, структуры и природы дисперсной фазы.
-
Выявлено, что для нефтяных систем, характеризующихся значением коэффициента К1 от 0 до 1 для уменьшения температуры застывания системы наиболее эффективно действие ультразвука, направленное на уменьшение степени дисперсности нефтяных систем путем регулирования энергии межмолекулярного взаимодействия, а для нефтяных систем, характеризующихся значением К1 в интервале от 1 до 10, снижение температуры застывания максимально при введении депрессорно-диспергирующей присадки, регулирующей межфазное натяжение на границе дисперсной фазы и дисперсионной среды.
-
Показано, что максимальный выход светлых фракций при ректификации наблюдается при максимальной депрессии температуры застывания нефтей, характеризующихся значением К1 больше единицы, за счет ультразвукового воздействия.
-
Разработан эффективный метод снижения температуры застывания и вязкости смолистых и высокосмолистых нефтей с высоким содержанием парафинов, связанный с совместным использованием депрессорно-диспергирующей присадки и ультразвуковой обработки нефтяных систем, и позволяющий снизить температуру застывания на 18-20 , а значения динамической вязкости в 1,3 – 1,5 раза.
Апробация результатов исследования. Результаты исследований по теме диссертации были представлены на VI международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем», РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Москва, 2011г; IX всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Москва, 30 января – 1 февраля 2012 г; VI международной научно-практической конференции «Техника и технология: новые перспективы развития» – 18 июля 2012 г.
Личное участие автора в получении результатов.
-
Проведен анализ научно-технической литературы в области нефтяных дисперсных систем, способов улучшения низкотемпературных и реологических свойств высокозастывающих высоковязких нефтей.
-
Разработаны методические принципы проведения экспериментов с использованием современных физико-химических анализов, таких как ИК-спектроскопия, хромато-масс-спектрометрия, имитированная дистилляция.
-
Проведены экспериментальные исследования по оценке влияния различных способов воздействия на низкотемпературные, реологические свойства нефтей и процесс их перегонки.
-
Проведен анализ полученных экспериментальных результатов.
Публикации. По содержанию диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем работы. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц и 44 рисунка, 2 приложения. Список цитируемой литературы включает 106 наименований. Работа состоит из введения, шести глав, выводов и списка используемой литературы.
О свойствах и строении нефтяных дисперсных систем
С позиций коллоидной химии нефть - это сложная многокомпонентная смесь, которая в зависимости от внешних условий проявляет свойства молекулярного раствора или дисперсной системы (3; 7). Перспективно использование скэйлингового подхода (масштабной инвариантности), согласно которому НДС представляют собой фрактальные системы (7; 8). Концепции скейлинга широко применяются в физике полимеров и было показано, что они могут быть использованы для описания химических реакций (9).
В числе многих факторов, определяющих сложную совокупность свойств структурированных дисперсных систем, можно выделить две группы основных фундаментальных параметров (10): сила /с и энергия Ес сцепления (взаимодействия) в контактах между частицами дисперсных фаз; число контактов п между ними в единице объема.
Сила и энергия взаимодействия в контактах между частицами зависят от вида (природы) контактов (рисунок 1):
непосредственных (атомных), возникающих в высокодисперсных порошках/с 10"8- 10"7Н,С 10"17- 10"16 Дж;
коагуляционных, возникающих в пастах (суспензиях) или эмульсиях через тонкую прослойку жидкости
прочных, так называемых фазовых контактов, характерных для конденсационных структур дисперсных 10"7 - 10"6 Н, Ес 10"17 - 10"16 Дж.
В работе (10) еще рассмотрен важнейший параметр, определяющий условие формирования дисперсных структур, - концентрационный фактор. Ясно, что критической концентрации, отвечающей возникновению структуры, должно соответствовать появление в ней прочности, которая возрастает с ростом концентрации, то есть с увеличением числа контактов между частицами дисперсных фаз в единице объема дисперсной системы п. В общем виде условие выражается соотношением:
Эту формулу можно представить также в следующем виде: тс « /с -=j- (1.2)
В приведенных формулах fay. функция концентрации дисперсной фазы ф в дисперсионной среде; /с - сила сцепления; d - средний характерный размер (диаметр) частиц; п - число контактов; тс - прочность при сдвиге, то есть максимальное значение статического напряжения, определяемого отношением максимальной разрушающей нагрузки (силы) к единице площади сечения образца в плоскости разрушения при однородном сдвиге. При этом предполагается, что все контакты между частицами в этой плоскости разрушаются одновременно. Графически зависимость прочности от размера частиц, их концентрации в дисперсионной среде, вытекающая из приведенных формул (1.1) и (1.2), представлена на рисунке 2.
На рисунке 2 видно, что в соответствии с теорией прочности пористых структур, каковыми являются коагуляционные структуры, можно выделить два значения критических концентраций q Ci и фС2. Первая из них (рс - соответствует минимальному значению тс, при котором начинается процесс формирования структурной сетки во всем объеме дисперсной системы (то есть появляется предельное напряжение сдвига тс 0), а вторая (рс - соответствует началу ее резкого упрочнения. Естественно, что оба эти значения (рс и (рс , существенным образом зависят как от дисперсности частиц (то есть от их размера d и соответственно числа контактов п в единице объема системы), так и от природы контакта - величины fc.
Нефтяные дисперсные системы объединяет одно общее свойство, заключающееся в том, что для них характерны высокоразвитые поверхности раздела фаз и все связанные с этим особенности их поведения в различных условиях существования. Поверхность раздела фаз характеризуется гетерогенностью и дисперсностью (раздробленностью) (4). Гетерогенность обусловливает наличие определенного уровня поверхностного межфазного натяжения. Дисперсность, оценивающая степень раздробленности системы, -второй признак, который определяется размерами частиц дисперсной фазы в трех измерениях.
Физико-химические свойства нефтей и нефтепродуктов во многом зависят от количественного содержания в них парафинов, смол и асфальтенов, их качественных характеристик и степени взаимодействия.
Установлено (11), что присутствие сложных асфальтеновых веществ способствует стабилизации устойчивости частиц парафинов. В работе (12) также имеются сведения о том, что даже в очень разбавленных низкокипящих системах происходит образование надмолекулярных структур в асфальтенах. В растворе малых порций нефти в толуоле наблюдали образование димеров и двойных димеров. Размер этих ассоциатов, например, в растворе толуола с малыми порциями нефти, составлял от 3 до 10 нм. Указывается, что асфальтены даже при очень малых массовых долях (порядка 10") могут заметно влиять на дисперсные и реологические характеристики нефтепродуктов.
В работе (13) описаны способы построения структурной единицы смолисто-асфальтеновых веществ различных нефтей. Согласно данным рентгеноструктурного анализа, надмолекулярная структура асфальтенов состоит из 5-6 слоев полиядерных двухмерных пластин общей толщиной 16-20 А (14). Установлено, что асфальтены нефти и соответствующего остатка практически идентичны. При крекинге строение асфальтенов изменяется значительно: уменьшается расстояние между нафтено-ароматическими циклами, они становятся компактнее, увеличивается степень конденсированности ядра, возрастает атомное соотношение С:Н (15). Установлено, что вязкость экспоненциально зависит от содержания асфальтенов (16). В работе (17) впервые использовали модель градиентов асфальтенов. Посредством значительных усилий многих исследователей (18) была определена молекулярная и коллоидная структура асфальтенов в нефти в лабораторных растворителях. На рисунке 3 показана молекулярная структура асфальтенов и их явно выраженные коллоидные разновидности. Такую форму ввели в виде модифицированной модели Yen (19; 20), также называемой моделью Yen-Mullins (21; 22).
Комплексное воздействие на нефтяные дисперсные системы
В патенте (92) в нефть предварительно добавляют маловязкий разбавитель в количестве, обеспечивающем при последующем добавлении депрессорной присадки снижение температуры застывания нефти на 4-8 С ниже минимальной температуры нефти в трубопроводе, при этом плотность маловязкого разбавителя равна плотности перекачиваемой нефти. Так, например, для разбавления мангышлакской нефти, плотность которой при температуре 20 С равна 856 кг/м , можно использовать дизельное топливо марки Л, плотность которого при 20 С -860 кг/м3.
В работе (93) для исследования была выбрана высокопарафинистая казахстанская нефть месторождения Кумколь. В качестве присадки использовался промышленный образец депрессатора, представляющий собой сополимер этилена с винилацетатом.
При нормальных условиях присадка представляет собой твердые полупрозрачные гранулы. Перед введением в нефть ее предварительно растворяли во фракции 240-300 С, выделенной из Кумкольской нефти с использованием ультразвуковой диспергации. Присадка вводилась в нефть из расчета 80 г на 1т нефти (80 ррт). Для исходной и активированной нефти определялись низкотемпературные и коллоидно-дисперсные свойства.
Исследования показали, что использование депрессорной присадки понижает температуру застывания нефти с 9 до -8 С. При этом средний размер частиц дисперсной фазы снижается с 247 до 200 нм. Полученные результаты являются доказательством взаимосвязи, по крайней мере, двух показателей, характеризующих нефтяную дисперсную систему: среднего размера частиц дисперсной фазы и температуры застывания.
Таким образом, при подборе для нефтяного сырья активной добавки и ее оптимальной концентрации трудоемкий метод определения температуры застывания можно заменить экспресс-методом оценки средних размеров частиц дисперсной фазы через оптическую плотность (93).
2. Комплексное воздействие различных химических реагентов и ультразвуковой обработки
УЗ воздействие на нефтяные системы способно за счёт нелинейных акустических эффектов разрушить надмолекулярные образования. Но как показали эксперименты, в течение суток значение вязкости только после УЗ обработки восстанавливается, что объясняется обратным построением надмолекулярных структур. В то же время совместное применение реагентов и УЗ воздействия более эффективно. За счёт УЗ воздействия химические реагенты равномерно распределяются по всему объёму нефтяной системы и препятствуют обратному построению надмолекулярных структур (94).
В работе (94) исследовалась нефть Лузановского месторождения, групповой состав и свойства которой представлены в таблице 2. В качестве химических реагентов использовали метиловый, изобутиловый, изопропиловый спирты и растворы NaOH в этих спиртах, нефтяной растворитель Р-12. Сначала для нахождения режимных параметров УЗ-обработки нефти были проведены эксперименты при различном времени УЗ-воздействия интенсивностью 22,4 Вт/см2.
Для подбора наиболее эффективного реагента методом потенциометрического титрования спиртовой щёлочью было определено количество СООН-групп (содержание кислот) - 0,05% в исследуемой нефти, что говорит о небольшом содержании кислот в нефти, и следовательно обработка
Были сняты полные реологические кривые для образцов нефти с добавлением 1% масс, щелочной композиции ИХН-60, 1% масс, газоконденсата и 1%масс. кислотной композиции Нетрол без УЗ-обработки. Использование ИХН-60 приводит к увеличению вязкости по сравнению с исходным образцом, и поэтому в дальнейшем воздерживались от применения щелочных реагентов. При использовании газоконденсата вязкость снижается примерно на 10%.
При добавлении 1% масс, кислотной композиции Нетрол (1%-ый раствор в изопропиловом спирте) вязкость нефти снижается на 13%, 3% масс. - на 17%.
Увеличение содержания композиции Нетрола до 6 и 16% масс, в растворе изопропилового спирта и воде приводит к увеличению динамической вязкости нефти по сравнению с исходным образцом.
Результаты, представленные в таблице 3 показывают, что снижение вязкости нефти наблюдается при добавлении 1% масс, раствора Нетрола в изопропаноле, изобутаноле и метаноле. Применение кислотного реагента в метаноле нежелательно из-за расслоения нефтяной дисперсной системы со временем. Таким образом, автор показал эффективность совместного применения УЗ обработки и добавления химических реагентов, позволяющих снизить значение динамической вязкости в 2-2,5 раза.
В работе (95) исследовалось влияние ультразвукового и магнитного активирования парафинистых нефтей Чеченской республики на их промысловую подготовку. В результате проведенных исследований выявлено, что предварительная совместная обработка ультразвуком и магнитным полем в присутствии активирующей добавки - отработанного масла при промысловой подготовке парафинистой нефти позволяет существенно увеличить эффективность обессоливания, очистки от механических примесей и отбензинивания. При исследовании дисперсного состава грозненских нефтей наблюдалось, что добавление деэмульгатора приводит к заметному укрупнению частиц в 1,5-2 раза, а обработка обезвоженных нефтей ультразвуком - к заметному уменьшению частиц - до 1,6 раз. Комбинированное воздействие ультразвука и магнитного поля осуществимо в промышленных условиях на промысловых установках и установках первичной переработки нефти на НПЗ.
Исследование действия депрессорно-диспергирующей присадки
Разница в действии присадок объясняется особенностями их состава и технологией их ввода в нефть. При этом важно иметь в виду, что восприимчивость нефтей к присадкам индивидуальна. То есть, для каждой нефти необходимо подбирать одну из присадок, действие которой будет выражено в наибольшей степени.
Транспортные компании России используют присадки отечественного и зарубежного ассортимента, такие как ДМН-2005, ДП-1, Flexoil и т.д. Вместе с тем, практические результаты свидетельствуют о том, что присадки серии ДМН-2005 характеризуются наиболее универсальным действием и эффективны для большинства нефтей.
В настоящей работе использовалась присадка ДМН-2005(1), на основе сополимера этилена с винилацетатом. Эффективность присадки была оценена применительно к исследуемым образцам нефтей. Действие присадки направлено на изменение дисперсности системы за счет регулирования сил межмолекулярного взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой.
Все образцы нефтей с присадками готовились в идентичных условиях. Нефти выдерживались в водяной бане при температуре 80 С в течение 10 мин. при постоянном интенсивном перемешивании. В эти нефти вводились присадки в концентрациях 0,03; 0,05; 0,10% масс. Показано из литературы (6), что оптимальная концентрация присадки зависят от природы нефти, но их рабочий диапазон - 0,03 до 0,10% масс.
После приготовления образцов нефти с присадкой, их температура застывания измерялась на приборе Фазафот. На рисунках 19, 20 и 21 приведены примерные кривые зависимости интенсивности отраженного света (зеркального отражения) от температуры образца нефти 1, полученные при охлаждении от 50 до 20 С.
При охлаждении образца нефти от 50 до 20 С, периодически изменяли угол наклона поверхности, что приводило к механическому возмущению поверхности образца и появлению на кривой ЗО волнообразного изменения. При некоторой температуре (35,6 С согласно графику на рисунке 21; 35,1 С согласно графику на рисунках 22 и 23) волнообразные изменения уменьшились до минимального значения, что означает переход образца в нетекучее состояние и фиксируется как температура застывания (гелеобразования). После застывания образца продолжали его охлаждение до 20 С.
Известно, что депрессорно-диспергирующая присадка эффективна до определенных пределов содержания н-парафинов в нефтях. Для сверхвысокопарафинистой нефти 1 использование присадки практически нецелесообразно, даже при ее высокой концентрации. Влияние присадки на силы межмолекулярного взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой недостаточно для того, чтобы изменить размеры ССЕ и соотношения радиусов ядра и сольватной оболочки. С точки зрения адсорбционного механизма действия присадки, когда количество парафинов значительно, присадка не успевает адсорбироваться на поверхности растущих кристаллов парафинов. В связи с этим действие депрессоров не соответствует интенсивности образования кристаллов н-парафинов, т.е. добавление депрессорной присадки к сверхвысокопарафинистой нефти 1 без использования дополнительных способов регулирования сил межмолекулярных взаимодействий и степени дисперсности системы для снижения температуры застывания бесполезно.
Для смолистой нефти 4 и высокосмолистой нефти 5 также наблюдается низкая депрессия температуры застывания при введении присадки. Вероятно, смолы, содержащиеся в большом количестве в этих нефтях, обладая высокой полярностью, адсорбируются на поверхности растущих кристаллов парафинов, способствуя их агломерации, и затрудняют к ним доступ присадки. Обнаружено, что для нефтей 2 и 3 (высокопарафинистые умеренно смолистые) с увеличением концентрации депрессорной присадки, депрессия температуры застывания увеличивается. Максимальная депрессия наблюдалась при концентрации присадки 0,1% масс, и составила 12-15 С. Концентрация смол для таких нефтей невелика, а природа их по всей видимости такова, что они дополняют и усиливают действие присадки, способствуя образованию оболочки вокруг парафиновых структур и предотвращая их слипание.
Таким образом, присутствие смол в нефтяных системах оказывает благоприятное влияние на низкотемпературные свойства углеводородных систем, но до определенных концентраций. Наблюдалась различная эффективность депрессоров в смесях, содержащих н-парафины и смолы, что объясняется разным характером взаимодействия присадок со смолами: в одном случае депрессорное действие присадки активируется смолами, а в другом подавляется.
Полученные данные позволили выявить зависимость эффективности действия депрессорной присадки от содержания парафинов (П), смол (С) и асфальтенов (А) в нефтях, показателя эффективности воздействия на нефть Кі=(П+А)/С. Показано, что при значении показателя К] больше 10 и меньше 1 присадка практически не действует (таблица 12).
Эффективность действия присадок понижается при повышении вязкости нефтепродуктов. В результате было установлено, что она наблюдается из-за присутствия в топливе высокомолекулярных парафиновых углеводородов и асфальто-смолистых веществ. Чем больше в топливе содержится парафиновых углеводородов, тем выше вязкость нефтепродуктов.
В данной работе изучалась динамическая вязкость смесей нефтей с присадкой при различных температурах и напряжениях сдвига в зависимости от концентрации депрессорно-диспергирующей присадки. На основании расчетного метода была разработана математическая программа (приложение 1Б) для графического отображения изменения значений динамической вязкости и определения точки разрушения структуры системы. Полученные результаты представлены в таблице 13 и на рисунке 25.
Выбор оптимальных способов воздействия на нефти
В результате проведения комплексного исследования был выбран оптимальный способ воздействия на нефти различного состава, с учетом максимального снижения температуры застывания и улучшения показателей перегонки. В целом, как правильно снижение температуры застывания способствует увеличению выхода светлых фракций, разрушению структуры и снижению степени структурированности.
Для сверхвысокопарафинистых нефтей наиболее эффективно комплексное воздействие нефти-разбавителя и депрессорно-диспергирующей присадки. Для нефтей с большим содержанием парафинов и средним содержанием смолистых веществ оптимальным способом воздействия является использование депрессорно-диспергирующей присадки. Для нефтей с высоким содержанием парафинов и большим содержанием смолистых веществ наиболее эффективно комплексное воздействие присадки и ультразвука. Для высокосмолистых нефтей наилучший результат показывает применение ультразвуковой обработки (рисунок 43 и таблица 39).
Исходные нефти при изменении условий (понижение температуры) переходят в коллоидно-дисперсное состояние, приобретают характерные свойства, присущие нефтяным дисперсным системам. Изучение этих свойств дает возможность не только сопоставить нефти по этим показателем, но и разработать способы управления ими для интенсификации процессов транспортировки, хранения и переработки нефтяного сырья.
Предложена технологическая схема подготовки высоковязких высокозастывающих нефтей к транспортировке (рисунок 44).
Нефть насосом Н-1 подается в линию подачи нефти. На трубопроводе установлен расходомер FC-1 и поточный анализатор группового химического состава (ИК-спектрометр). Данные о расходе нефти и результаты ИК-спектрометрического анализа подаются на сумматор SUM, где выходным сигналом являются управляющие воздействия на контуры регулирования расхода разбавителя FC-2 и депрессорно-диспергирующей FC-3 и/или на модуль управления блоком УЗ обработки SW в зависимости от группового химического состава нефти. Для ввода присадки предусмотрен теплообменник нагрева нефти Т-1 до 80 С.
Расчет ожидаемого экономического эффекта от снижения вязкости нефти приведен в приложении 2.
