Применение депрессорных присадок при трубопроводном транспорте высокопарафинистых нефтей

Перспективным методом перекачки высокопарафинистой нефти по трубопроводам является обработка ее присадками низкого давления, которые значительно улучшают реологические свойства нефти при минимальном количестве добавок. В настоящее время известен ряд соединений, снижающих температуру застывания и улучшающих реологические свойства высокопарафинистых нефтяных систем. Это природные асфальтосмолистые вещества, некоторые углеводороды и полимерные соединения. Полимеры, обладающие наибольшей активностью по подавлению давления, являются высокомолекулярными полимерами.

Типичными являются этиленовые сополимерные добавки с молекулярной массой 2000-22000 и 25-27% винилацетатных звеньев, которые дешевы и доступны в качестве нефтехимического сырья.

Коммерчески доступные депрессорные присадки обычно получают путем растворения 20-30 % сополимера в углеводородных растворителях, таких как толуол, газойль каталитического крекинга или дизельное топливо.

В дополнение к сополимерам этилена, сополимеры алкил (метил) акрилата также составляют основу коммерческих депрессорных добавок дл нефти. Присадки на основе этих соединений - ДН-1 (Россия) и ЭСА-4242 (ESSO CHEMICAL), которые были разработаны для нефтепроводов в нашей стране.

Депрессорные присадки не являются растворителями для кристаллического парафина и поэтому практически не изменяют температуру кристаллизации и количество парафина, выпадающего в осадок при понижении температуры нефти.

Механизм действия депрессорных присадок, который приводит к значительному снижению температуры текучести (почти на 20°C), заключается в том, что они изменяют размер, форму и структуру частиц нефти с высокой температурой застывания, так что полученная при низких температурах структура становится менее жесткой и не препятствует течению в движущихся частях нефти.

Степень снижения температуры застывания нефти и улучшения реологических свойств (статического и предельного напряжения сдвига) зависит от концентрации в нефти депрессантов, природных ПАВ (смол и битумов), парафиновых углеводородов и их молекулярной массы.

Эффект от обработки присадками наибольший, когда соотношение смолы и парафина меньше 2. В случае сырой нефти с высоким содержанием парафина для поддержания работоспособности магистрали требуется разовая обработка депрессорами, например, на насосной станции.

Депрессор необходимо вводить в сырую нефть, нагретую выше температуры, при которой парафин начинает кристаллизоваться (60-70°C). В месте, где нагретая нефть попадает в трубопровод, поток должен быть турбулентным, что создает благоприятные условия для равномерного смешивания присадки и нефти. Присадка подается в трубопровод через форсунку с помощью дозирующего насоса.

Схема технологического процесса установки, подготавливающей депрессорную присадку для закачки в магистральный нефтепровод, зависит от коммерческой формы присадки, и возможны несколько вариантов. Депрессорная присадка поставляется в виде пасты, содержащей 20-30 % сополимера (активной части присадки) в контейнере (например, в 200-литровой бочке). В этом случае понижающая давление присадка растворяется в нефти, которое перед подачей в трубопровод закачивается в специальную установку вокруг точки входа. Установка состоит из двух смесительных баков для приема раствора присадки в нефти, с устройством для подъема бочки на крышу для опорожнения, насоса для заполнения этих баков нефтью и перемешивания, накопительного бака для хранения концентрата и дозирующего насоса для подачи в нефтепровод. Все резервуары оснащены секционными нагревателями.

Процесс приготовления раствора осуществляется при температуре 50-60 °C. В смесительном баке осуществляется циркуляционное перемешивание путем введения нефти через форсунки, расположенные на дне бака. Емкости чередуются таким образом, что жидкость для приготовления дозируется и вводится в поток нефти с одной стороны, а нефть - с другой. Затем резервуары меняются местами.

Активная часть депрессорной присадки может быть представлена в гранулированной форме. В этом случае полученный сополимер должен быть растворен в углеводородном растворителе, выбранном для производства присадки, с образованием жидкости определенного состава и качества, которая затем должна быть введена через сопло в трубопровод, содержащий нефть. В этом случае установка приготовления и дозирования присадки состоит из смесителя с рамной мешалкой и камерой нагрева, насосной установки, операторной, емкости для нагрева растворителя и холодильной камеры для сополимера.

Общее оборудование установки подготовки и дозирования сополимера можно разделить на основное оборудование и вспомогательное оборудование. Основное оборудование растворяет сополимер и вводит добавку в трубопровод.

Вспомогательное оборудование представляет собой систему, подающую и распределяющую горячую воду с начальной температурой 130 °C и давлением 3,5-4,0 кг/см2.

Рассмотрим технические операции, необходимые для подготовки и закачки депрессора в трубопровод.

Дизельное топливо из резервуара Е-1 (Е-2) подается шестеренным насосом Н-1 (Н-2) поочередно в один из смесителей (Е-3, Е-4, Е-5) и нагревается до температуры ниже 80 °C путем введения тепловой рубашки с максимальным количеством теплоносителя. Сополимер из упаковочного мешка высыпается в смеситель Е-3 (Е-4, Е-5). Максимальное количество теплоносителя непрерывно подается в рубашку смесителя до тех пор, пока температура внутри аппарата не достигает значения, необходимого для растворения сополимера.

Затем количество теплоносителя уменьшают до тех пор, пока оно не достигнет значения, компенсирующего потери тепла.

После завершения процесса растворения конечная добавка из смесителя поступает в дозирующий насос H-3 (H-4) и через форсунку подается в трубопровод. По мере расходования конечной добавки блоком 1, она готовится в блоке 2, затем в блоке 3 и т.д. Количество расходуемого растворителя и количество подаваемой в трубопровод добавки контролируется расходомерами СЧ-1 и СЧ-2.

Концентрация вводимого депрессора зависит от назначения: обработка с добавкой 0,05-0,2 % (по массе) достаточна для закачки высокопарафинистой нефти в магистральный трубопровод; обработка с добавкой 0,02-0,05 % (по массе) снижает образование парафина на внутренней поверхности оборудования, достаточна для исключения ручной зачистки резервуаров и т.д.

При наличии расслоенного потока очень густой нефти присадки следует вводить только в жидкий пристеночный слой, нагретый до требуемой температуры. Круговой слой нефти может быть нагрет паровой рубашкой, расположенной вокруг трубы, или гибким электрическим нагревателем (лентой). Такая методика применения депрессорных присадок позволяет снизить расход в 7-10 раз при том же гидравлическом КПД, тем самым уменьшая затраты энергии на нагрев нефти. Однако этот метод эффективен в трубопроводах с одной насосной станцией. В трубопроводах с несколькими насосными станциями присадку необходимо вводить на каждой насосной станции, поскольку пристенная пленка обработанной депрессором нефти разрушается при прохождении через насосную станцию.
Fig328
Принципиальная технологическая схема узла приготовления и ввода депрессорной присадки в трубопровод:
Е-1, Е-2 - обогреваемые емкости с растворителем;
Е-3, Е-4, Е-5 - аппараты с рубашкой с рамным перемешивающим устройством;
Н-1, Н-2 - насосы для подачи растворителя в аппараты с рамным перемешивающим устройством;
Н-3, Н-4 - плунжерные насосы-дозаторы для подачи готовой присадки в нефтепровод;
Сч-1 - расходомер на линии подачи растворителя;
Сч-2 - расходомер на линии подачи присадки

Не нашли нужную информацию? Воспользуйтесь поиском по сайту