авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Разработка способов снижения содержания асфальтосмолистых и парафиновых отложений при переработке газа и газовых конденсатов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Мухаметова Эльвира Мадариковна

Разработка способов снижения содержания асфальтосмолистых и

парафиновых отложений при переработке газа и газовых конденсатов

Специальность 05.17.07 – «Химия и технология топлив и специальных продуктов»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2008

Работа выполнена в ООО «Волго-Уральском научно-исследовательском и проектном институте нефти и газа - ВолгоУралНИПИгаз» и в ООО «Научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ».

Научный руководитель кандидат технических наук, Мамаев Анатолий Владимирович.
Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор
Доломатов Михаил Юрьевич;
кандидат технических наук
Исламов Марсель Касимович.
Ведущая организация ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА», г. Краснодар

Защита диссертации состоится 18 июня 2008 года в __-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212. 289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «___» __________2008 года.

Ученый секретарь совета Абдульминев К.Г.

Общая характеристика работы

Актуальность темы Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение (ОНГКМ), на базе которого был создан Оренбургский газохимический комплекс, вступило в заключительную стадию разработки, в связи с этим особой остротой встают проблемы, вызванные значительным снижением объемов добычи газового конденсата и соответствующим снижением загрузки Оренбургского газоперерабатывающего завода (ОГПЗ). Эти обстоятельства привели к необходимости поддержания сырьевой базы ОГПЗ за счет разработки и эксплуатации новых месторождений, в том числе и нефтяных, а также за счет углеводородных потоков Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения (КНГКМ), отличающихся повышенным содержанием тяжелых углеводородов и кислых компонентов. Переход завода, спроектированного и оснащенного оборудованием для переработки природного газа и газовых конденсатов, на переработку сырья со значительным содержанием высокомолекулярных парафинов и смол, выявил ряд проблем, в том числе образование асфальтосмолистых и парафиновых отложений (АСПО) и механических примесей в технологическом оборудовании, что осложняет ведение технологического процесса переработки углеводородного сырья, ухудшает качество товарной продукции, приводит к трудоемким ремонтным работам. Основное количество исследований методов борьбы с АСПО в мировой практике направлено на изучение проблемы при добыче и транспорте парафинсодержащего углеводородного сырья. Исследования методов борьбы с отложениями в перерабатывающей отрасли отражены недостаточно и поэтому проблема снижения и предупреждения АСПО в технологическом оборудовании предприятий, перерабатывающих газ и газовые конденсаты, в число которых входит ОГПЗ, представляется весьма актуальным.

Цели работы – изучение причин, механизма образования АСПО и механических примесей в технологическом оборудовании при переработке газа и газовых конденсатов и разработка эффективных методов борьбы с отложениями на ОГПЗ.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие научные задачи:

- определение физико-химических свойств сырья ОГПЗ, смоделированного в соответствии с фактическими и прогнозируемыми потоками жидких углеводородов, поступающих на переработку, установление природы и изучение механизма образования АСПО;

- поиск эффективных методов борьбы с АСПО;

- проведение опытно-промышленных испытаний разработанных методов борьбы с АСПО и выдача рекомендаций по их применению.

Научная новизна исследований

Установлено, что в основе механизма образования компонентов АСПО в технологическом оборудовании ОГПЗ лежит абсорбционно-окислительный процесс.

Выявлена конденсация (утяжеление) абсорбированных углеводородов в алканоламиновых растворах и их накопление в процессе эксплуатации абсорбента. Накопление утяжеленных углеводородов совместно с продуктами окисления абсорбента в растворе алканоламинов достигает 15 % масс.

Получена зависимость изменения концентрации оседающей смоло-асфальтеновой взвеси в системе стабильного конденсата от времени, на основе которой установлен период наиболее интенсивного осадкообразования. Выявлено, что образование донных осадков - результат параллельно протекающих процессов накопления и межмолекулярных взаимодействий осадкообразующих компонентов.

Разработана рецептура эффективного композиционного растворителя АСПО на базе прямогонной фракции 150 - 2000С, содержащая углеводороды (алканы, арены) С9 –С10 с добавкой реагента на основе ПАВ. Добавка реагента в количестве 20 % масс. повышает эффективность прямогонной фракции 150-200 0С на 10 %.

На защиту выносятся:

1 Экспериментально - теоретические результаты исследований состава и механизма образования АСПО в технологическом оборудовании ОГПЗ;

2 Экспериментально – аналитическое обоснование условий применения углеводородных растворителей и реагентов на основе ПАВ для удаления АСПО, образующихся из перерабатываемого сырья.

3 Разработанная технология удаления АСПО из межтрубного пространства теплообменника «амин-амин» установки сероочистки газа.

Практическая значимость исследований

Проведены опытно-промышленные испытания предлагаемой трехступенчатой технологии удаления АСПО из теплообменника «амин-амин» установки сероочистки газа с применением известного реагента СНПХ 7890, свидетельствующие о преимуществах данной технологии с применением реагентов на основе ПАВ по сравнению с существующей одноступенчатой технологией на ОГПЗ с использованием водного раствора тринатрийфосфата (Na3PO4 * 12 Н2О).

Получены положительные результаты использования в промышленных масштабах в качестве растворителя АСПО прямогонной фракции 150 - 2000С, производимой на ОГПЗ.

Рекомендована для предупреждения АСПО минимально допустимая температура хранения стабильного конденсата + 7 0С ОГПЗ при его существующих физико-химических свойствах.

По результатам изученного механизма и причин образования АСПО в технологическом оборудовании ОГПЗ разработаны и выданы рекомендации по технической модернизации оборудования системы сепарации поступающего газа, узла теплообмена и хранения аминовых растворов установки сероочистки газа, исключающие окислительные процессы и абсорбцию тяжелых углеводородов.

Апробация результатов исследований

Основные результаты диссертационной работы были изложены: на научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Новые промышленные технологии» (г. Оренбург, 2001); конференции, посвященной 45-летию «СеверНИПИгаз» (г. Ухта, 2005); конференции молодых руководителей и специалистов ООО «Оренбурггазпром» «Улучшение качества добываемого сырья, углубление переработки газа, жидких углеводородов и расширение ассортимента выпускаемой ликвидной дорогостоящей продукции как фактор экономической стабильности ОГХК» (г. Оренбург, 2006); 7- й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 2007), международной научно – технической конференции «Основные проблемы освоения и обустройства нефтегазовых месторождений и пути их решения» (г.Оренбург,2007). По материалам диссертационной работы опубликовано 14 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 130 страницах печатного текста, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения полученных результатов, выводов, списка литературы, включающего 138 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов, и приложения, включает 40 рисунков и 22 таблицы.

Основное Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, содержится общая характеристика работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены основные результаты, научные положения и выводы, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ современного состояния вопросов образования асфальтосмолистых и парафиновых отложений в процессе добычи, переработки, транспорта, хранения нефтеконденсатных смесей. Проанализированы результаты исследований механизма образования, состава и структуры АСПО. Выявлены основные факторы, влияющие на процесс образования отложений. Однако многообразие условий разработки месторождений и различие характеристик продукции часто требует индивидуального подхода и разработки новых технологий. Все эти вопросы отражены в трудах многих отечественных и зарубежных авторов.

Важный вклад в решение проблемы борьбы с АСПО, в понимание механизма образования отложений внесли Абашев Р.Г., Галимов Ж.Ф., Доломатов М.Ю., Евдокимов И.Н., Жазыков К.Т., Зуева Т.А., Исламов М.К., Козин В.Г., Лубсандоржиева Л.К., Лерке Г.Э., Мясоедова Н.В., Набоков С.В., Оленев Л.М., Рахимов М.Н., Рахманкулов Д. Л., Рогачев М. К., Свиридов В.Н., Сизая В.В., Тронов В.П., Шарифуллин А.В., Шамрай Ю.В., Туманян Б.П., Сюняев З.И., Бейли Р., Хембек Л,. Хабибуллин З.А. и др.

В заключении раздела обоснован круг вопросов, рассмотренных в диссертации.

Во второй главе установлены объекты, приведены характеристики реагентов, использованные в качестве компонентов растворителей. Приведены методики, использованные в экспериментальной части.

Третья глава посвящена анализу состава сырьевых потоков ОГПЗ и изучению механизма образования АСПО. Исследования показали, что фактическое углеводородное сырье ОГПЗ по физико-химическим показателям отличается от сырьевых потоков, на которые проектировался завод. Наблюдается значительное увеличение показателей плотности, массового содержания смол, парафинов, углеводородов С5+.С учетом прогноза и существующей тенденции увеличения доли нефти в сырье ОГПЗ выполнено моделирование смеси жидких углеводородов путем смешения исходного конденсата с нефтями, участвующими в сырьевом потоке. Выход фракций, выкипающих до 2000С, уменьшается по сравнению с существующим сырьем на 11-12 %, что влияет на растворяющую способность углеводородной среды по отношению к высокомолекулярным компонентам сырья.

Опыт работы ОГПЗ последних лет показал, что отложения происходят в основном из жидкого углеводородного сырья и из растворов аминов, применяющихся в очистке газов от сернистых соединений. Наиболее сильно подвержены отложениям входные сепараторы установки стабилизации нефтеконденсатной смеси, теплообменники «амин-амин» установки сероочистки газа, а также резервуары для хранения стабильного конденсата.

В ходе изучения причин и механизмов образования АСПО на ОГПЗ установлено, что возникновению отложений в теплообменниках «амин-амин» установки сероочистки газов способствуют диспергированные в абсорбентах углеводороды, механические примеси, продукты деградации алканоламиновых абсорбентов и коррозии и эрозии металла. Несмотря на преобладание неорганической части в составе отложений, ключевым компонентом отложений является органическая составляющая. Именно органические соединения являются связующим, склеивающим агентом рыхлой минеральной части. Источником органических соединений в абсорбенте является капельная жидкость в составе сырого газа, поступающая с промыслов, содержащая в своем составе в основном углеводороды до С10, смолы, ароматические углеводороды, механические примеси.

При изучении свойств модельных смесей алканоламинов с добавкой жидких углеводородов, соответствующих по составу и пропорциям капельной жидкости в составе сырьевого газа, было выявлено, что увеличение концентрации углеводородных добавок повышает стойкость эмульсии этих смесей. Изучено поведение диспергированных углеводородов при действии повышенных температур, которым подвергается алканоламиновый абсорбент в процессе регенерации. Исследования состава модельных смесей «водный раствор абсорбента + углеводороды С9-С10» методом хромато-масс-спектрометрии (ХМС) при различных температурах (60 1200С) в течение 60 минут свидетельствуют о структурных изменениях углеводородов. На масс-хроматограмме (МХГ) экстракта а) (рисунок 1), модельного раствора, выдержанного при температуре 60 0С можно отметить две группы пиков соответствующих различным видам углеводородов: группа в первой части МХГ соответствует более легким углеводородам, а во второй половине – более тяжелым.

 Рисунок 1- Масс-хроматограммы-0

 Рисунок 1- Масс-хроматограммы-1

 Рисунок 1- Масс-хроматограммы-2

 Рисунок 1- Масс-хроматограммы гексановых-3

Рисунок 1- Масс-хроматограммы гексановых экстрактов модельных растворов, выдержанных при температурах 60 0С (а) и 120 0С (б).

На МХГ б группа, характеризующая более легкие углеводороды, уже не зарегистрирована, а группа, соответствующая более тяжелым, становится интенсивнее, причем наиболее интенсивная группа пиков зафиксирована на МХГ экстракта модельного раствора, выдержанного при температуре 120 0. Исходные углеводороды С9-С10 трансформируются в более тяжелые соединения С22+.

Для исследования динамики изменения состава алканоламинового абсорбента в реальных условиях проанализирован состав экстрактов композиционного абсорбента при помощи ряда растворителей (рисунки 2,3, таблица 1) в течение эксплуатационного периода.

Из результатов ХМС анализа экстрактов проб рабочего раствора регенерированных аминов видна структурная деградация раствора:

- в пробе исходного раствора аминов присутствуют примеси – производные аминов 4-оксид-4-метилморфолин, 1,4-диметилпиперазин и производные эфиров 2-(2-этенилокси) этоксиэтанол, краун-эфиры, пентаоксопентадекан, которые в пробах рабочего раствора регенерированных аминов уже не обнаружены;

- в пробах рабочего раствора аминов обнаружена сера, а также различные продукты ее взаимодействия: органические сульфиды, тиогликоль, теаны и тионины, не обнаруженные в пробе исходного раствора аминов;

- в пробах рабочих растворов аминов обнаружены углеводороды – алканы, ароматические углеводороды, не обнаруженные в пробе исходного раствора аминов.

 1– метилдиэтиленгликоль, 2 –-4

 1– метилдиэтиленгликоль, 2 –-5

Рисунок 2 - 1– метилдиэтиленгликоль, 2 – неидентифицированное этокси-соединение, 3 – метилдиэтаноламин, 4 – метилтриэтиленгликоль, 5 – бензойная кислота, 6 - неидентифицированное этокси-соединение, 7 – диметилстирол, 8 – 2-фенилэтоксиэтанол, 9 – 3-этил-3-фенил-1-пентен, 10 - неидентифицированное этокси-соединение, 11 – метилтетраэтиленгликоль, 12 – 15-краун-5, 13 – метилпентаэтиленгликоль. Хроматограмма гексанового экстракта примесей исходного раствора аминов

 1 – толуол, 2 –-6

 1 – толуол, 2 –-7

Рисунок 3 - 1 – толуол, 2 – метилэтилдисульфид, 3 – этилбензол, 4 – диэтилдисульфид, 5 – этил-изопропил-дисульфид, 6 – алкилбензол-С3, 7 – этилбутилдисульфид, 8 – дитиогликоль, 9 – метилтетраэтилгликоль, 10 – бензойная кислота, 11 – метилтетраэтиленгликоль, 12 – неидентифицированное серосодержащее соединение, 13 - сера. Хроматограмма гексанового экстракта рабочего раствора аминов, отобранного после 11-и месяцев работы установки

Количество углеводородов увеличивается в зависимости от времени работы установки. Максимальное количество углеводородов зафиксировано в пробе, отобранной после 11 месяцев работы установки. Эти же соединения обнаружены в отложениях при анализе его хлороформного, толуольного и гексанового экстракта методом ХМС. Динамика накопления осадкообразующих компонентов абсорбента приведена на рисунке 4.

Таблица 1 - Результаты ХМС анализа хлороформных, гексановых экстрактов рабочих проб регенерированных аминов

№ п/п Наименование компонента Содержание в пробе, мг/дм3
Исходный амин После 2 недель эксплуатации. После 2 месяцев эксплуатации. После 11 месяцев эксплуатации.
1 Алканы не обн. следы 2,87 3,82
2 Изоалканы не обн. не обн. 2,33 4,71
3 Алкилбензолы-С2 не обн. не обн. 0,09 25,92
4 Алкилбензолы-С3 не обн. не обн. 0,32 6,38
5 Сера не обн. 9,56 32,25 264,60
6 Дитиогликоль не обн. не обн. не обн. 11,78


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.