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:     | 1 || 3 |

Интенсификация процесса очистки углеводородного сырья от механических примесей посредством волновой обработки

-- [ Страница 2 ] --

Рисунок 1 – Алгоритм исследования процесса очистки углеводородного сырья

Для оценки влияния магнитного поля и линейной скорости потока через активный зазор магнитного туннеля на углеводородное сырье в процессе очистки от механических примесей был применен метод математического планирования по схеме полного факторного эксперимента (ПФЭ). В качестве фильтрующих материалов использовали фильтры различной пористости. В частности, для промышленного применения предлагается использовать фильтр на основе титана с волокнистой структурой, который устойчив к воздействию высокой температуры и коррозии и обладает высоким пределом прочности, что позволяет использовать его при значительных перепадах давления.

Для удаления хлористых солей осуществляли промывку фильтров горячей водой. Для определения содержания металлов в осадках на фильтрах различной пористости проводили анализ образцов сырья на атомно-абсорбционном спектрометре «МГА-915». Метод атомно-абсорбционного измерения основан на резонансном поглощении света свободными атомами металлов, возникающем при пропускании света через слой атомного пара в графитовой печи атомно-абсорбционного спектрометра «МГА-915» (или над пламенной горелкой ААС «Shimadzu 6601F»). Содержание металлов определялось величиной интегрального сигнала и рассчитывалось по предварительно установленной градуировочной зависимости. Анализ дисперсности исходного углеводородного сырья и полученного фильтрата проводили с помощью метода, основанного на измерении оптической плотности углеводородного сырья при определенной длине волны проходящего света.

После воздействия ультразвуком и магнитным полем степень очистки углеводородного сырья от примесей определяли весовым методом.

В третьей главе экспериментально изучен и описан процесс очистки углеводородного сырья от механических примесей посредством комбинированного воздействия ультразвуком и магнитным полем при фильтрации сырья через фильтры на основе волокновых титановых материалов с помощью метода математического планирования по схеме ПФЭ.

Как уже упоминалось, в добываемом углеводородном сырье содержатся минеральные соли, пластовая вода и механические примеси. Согласно результатам проводимых совещаний «День качества», в компании «Удмуртнефть» за 2009 год причиной отказов оборудования на скважинах в 117 случаях из 585 были механические примеси, что составляет 20 % от всех отказов. С 1998 года при эксплуатации установки гидроочистки ГПЗ ООО «Газпром добыча Астрахань» происходило ускоренное образование корковых отложений в лобовом слое катализатора реактора Р-1, что приводило к необходимости его частых остановок. Выполняемые предприятиями мероприятия недостаточно эффективны для обеспечения необходимой степени очистки углеводородного сырья от механических примесей и длительного периода стабильной работы технологического оборудования и срока службы катализатора.

Для разработки конкретных мероприятий по предупреждению остановок технологического оборудования предварительно был изучен гранулометрический состав механических примесей нефтяного и газоконденсатного сырья. Скорость осаждения механических примесей в легком газовом конденсате больше, чем в нефтяном сырье ввиду их высокой вязкости и плотности (физико-химия углеводородного сырья представлена во второй главе диссертации). Следовательно, необходимо было изучить влияние природы нефтяного сырья на содержание в ней механических примесей различного размера. Результаты процесса фильтрации углеводородного сырья представлены в таблице 2.

Выявлено, что в нефтяном сырье содержится от 51 до 93 % мелкодисперсных примесей от количества отделяемых механических примесей.
В свою очередь, газоконденсатное сырье содержит меньшее количество мелкодисперсных примесей – 71% – по отношению к нефтяному сырью.

Полученные данные свидетельствуют о том, что необходима более глубокая очистка углеводородного сырья для уменьшения содержания мелкодисперсных примесей.

Таблица 2 – Содержание механических примесей в исходном сырье

Объекты исследования Количество отделяемых механических примесей, % масс. Содержание мелкодисперсных* примесей, %
> 20 мкм 20 10 мкм 10 0,8 мкм
Черная нефть 0,0003 0,0005 0,0038 93
Виноградная нефть 0,0031 0,0263 0,0149 93
Московская нефть 0,0030 0,0016 0,0016 51
смесь Западно-сибирских нефтей 0,0177 0,0821 0,0919 91
Астраханский газовый конденсат 0,0023 0,0027 0,0029 71

* – механические примеси, размер частиц которых меньше 20 мкм

Для оценки влияния постоянного магнитного поля на углеводородное сырье был использован метод математического планирования по схеме ПФЭ. Данное планирование позволило учесть одновременное изменение всех факторов, влияющих на процесс, что дало возможность установить степень их взаимодействия и значительно сократить количество опытов.

С целью определения эффективности воздействия магнитного поля на углеводородное сырье для более глубокой очистки от механических примесей были проведены лабораторные исследования этого процесса при постоянной линейной скорости потока через активный зазор магнитного туннеля. Результаты исследований приведены в таблицах 3, 4.

Таблица 3 – Влияние величины магнитной индукции на процесс очистки нефтей и газового конденсата от крупнодисперсных* механических примесей

Величина магнитной индукции, Тл Степень очистки, %
Виноградная нефть Московская нефть Черная нефть смесь Западно-сибирских нефтей Астраханский газовый конденсат
0,08 27 69 63 20 45
0,15 79 76 80 51 46
0,31 88 77 89 86 53

* – механические примеси, размер частиц которых больше 20 мкм

На основе анализа результатов исследований было получено, что воздействие магнитным полем на парафинистое нефтяное и газоконденсатное сырье с размерами частиц дисперсной фазы меньше 100 нм недостаточно для глубокой очистки от крупнодисперсных механических примесей.

В таблице 4 приведены результаты проведенных исследований, доказывающие, что степень удаления мелкодисперсных механических примесей выше для сырья, размер частиц дисперсной фазы которых меньше 100 нм.

Таблица 4 – Влияние величины магнитной индукции на процесс очистки нефтей и газового конденсата от мелкодисперсных механических примесей

Величина магнитной индукции, Тл Степень очистки, %
Виноградная нефть Московская нефть Черная нефть смесь Западно-сибирских нефтей Астраханский газовый конденсат
0,08 51 79 49 11 56
0,15 58 81 57 32 64
0,31 62 82 62 35 73

Увеличение значения магнитной индукции свыше 0,15 Тл незначительно улучшает процесс очистки углеводородного сырья от механических примесей.

Для выбора благоприятного интервала линейной скорости потока сырья через активный зазор магнитного туннеля проведены серии опытов при наиболее эффективной величине магнитной индукции – 0,15 Тл (рисунок 2).

Рисунок 2 – Влияние линейной скорости потока на степень очистки от мелкодисперсных механических примесей при постоянной величине магнитной индукции 0,15 Тл

Кривые зависимости степени очистки от скорости потока, приведенные на рисунке 2, доказывают, что наиболее благоприятным можно считать интервал от 0,2 до 0,4 м/с. Выбор скорости менее 0,2 м/c будет соответствовать более низкой производительности, а при выборе скорости свыше 0,4 м/с резко снижается степень очистки углеводородного сырья.

Такой же вывод можно сделать для процесса очистки углеводородного сырья от крупнодисперсных механических примесей (рисунок 3).

Рисунок 3 – Влияние линейной скорости потока на степень очистки от крупнодисперсных механических примесей при постоянной величине магнитной индукции 0,15 Тл

В результате математической обработки результатов экспериментов для парафинистых Черной, Виноградной, Московской нефтей получены уравнения регрессии.

Y1 = 83,8 + 11,5Х1 – 5,6Х2 – 4,3Х1Х2 (1)

Y2 = 50,0 + 18,8Х1 – 8,7Х2 – 4,4Х1Х2 (2)

Y3 = 50,3 + 24,4Х1 – 5,0Х2 – 4,7Х1Х2 (3)

где Y1, Y2, Y3 – степень очистки от механических примесей соответственно

Черной, Виноградной и Московской нефтей;

Х1 – фактор магнитной индукции в активном зазоре магнитного туннеля;

Х2 – фактор скорости потока через магнитное поле.

Оценка значимости коэффициентов регрессии позволила сделать следующие выводы:

– увеличение индукции магнитного поля повышает степень очистки нефтяного сырья (коэффициенты при Х1 положительны);

– увеличение скорости потока через активную зону магнитного туннеля в изученном интервале 0,1-1,2 м/с отрицательно влияет на количество механических примесей в фильтрате;

– коэффициент парного взаимодействия (Х1Х2) незначительно влияет на эффективность процесса очистки нефтяного сырья в изученном интервале.

Эффективные параметры обработки углеводородного сырья магнитным полем получены на основе анализа результатов экспериментов методом математического планирования по схеме ПФЭ: линейная скорость потока через магнитное поле (фактор X2) – 0,2 м/с, магнитная индукция в активном зазоре магнитного туннеля (фактор X1) – 0,15 Тл. Такие параметры позволяют достичь степени очистки углеводородного сырья от крупнодисперсных механических примесей до 80%, а от мелкодисперсных – до 57%.

Таким образом, установлена зависимость степени очистки углеводородного сырья различной природы от величины магнитной индукции и скорости потока сырья через активный зазор магнитного туннеля:

Y = a + bХ1 – cХ2 – dХ1Х2 (4)

где Y – степень очистки углеводородного сырья от механических примесей;

Х1 – фактор магнитной индукции в активном зазоре магнитного туннеля;

Х2 – фактор скорости потока через магнитное поле;

a, b, c, d – эмпирические коэффициенты, зависящие от природы углеводородного сырья.

Для оценки эффективности использования ультразвука (УЗ) для интенсификации процесса очистки углеводородного сырья от механических примесей проведены лабораторные исследования данного процесса (рисунок 4).

  Влияние ультразвука на-3

Рисунок 4 – Влияние ультразвука на степень очистки углеводородного сырья от механических примесей (скорость потока 0,2 м/с)

1 – Астраханский газовый конденсат, 2 – Московская нефть, 3 – Виноградная нефть,

4 – Черная нефть, 5 – смесь Западно-сибирских нефтей

Данные рисунка 4 подтверждают, что ультразвуковая обработка позволяет выделить из нефтяного сырья от 27 % до 48 % крупнодисперсных механических примесей, по сравнению с газоконденсатным сырьем – 55 %. Степень очистки от мелкодисперсных механических примесей для нефтяного сырья составляет от 33 % до 65 %, для газоконденсатного – 73 %.

Положительные результаты использования ультразвука и постоянного магнитного поля позволяют предположить, что комбинирование этих воздействий улучшит качество подготовки сырья.

Полученные экспериментальные данные по очистке от мелкодисперсных механических примесей с применением комбинированной волновой обработки сырья приведены на рисунке 5 (Патент РФ № 2397794).

  Влияние комбинированного-4

Рисунок 5 – Влияние комбинированного волнового воздействия (УЗ+0,15 Тл) на степень очистки углеводородного сырья от мелкодисперсных механических примесей

1 – Астраханский газовый конденсат, 2 – Московская нефть, 3 – Виноградная нефть,

4 – Черная нефть, 5 – смесь Западно-сибирских нефтей

Предложенный вариант комбинированной обработки (см. рис.5) позволил достичь степени очистки от мелкодисперсных механических примесей легкого парафинистого нефтяного сырья до 84 %, тяжелого ароматического нефтяного сырья до 37 %, конденсатного сырья до 78 %.

Как известно, в состав механических примесей входят различные металлы и их соединения. Микроэлементный состав углеводородного сырья несет в себе геолого-геохимическую информацию, указывая, в частности, на возраст сырья, а также может оказывать значительное влияние на технологические процессы переработки сырья. Был изучен микроэлементный состав углеводородного сырья.

Результаты определения микроэлементного состава углеводородного сырья различной природы представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Микроэлементный состав мелкодисперсных частиц
механических примесей

Сырье Содержание элемента, мг/кг
Fe Zn Al Ca Mg
Астраханский газовый конденсат 388,0 505,4 1344,5 18,0 2838,0
Московская нефть 161,0 28,6 1066,0 55,1 2289,0
смесь Западно-сибирских нефтей 3620,4 144,6 3726,0 5775,8 393,0

Данные таблицы 5 подтверждают тот факт, что нахождение микроэлементов в углеводородном сырье зависит от исходного нефтематеринского материала.

В смеси Западно-сибирских нефтей содержится больше железа, алюминия, кальция, чем в газоконденсатном сырье, что свидетельствует о карбонатных горных породах месторождений Западной Сибири. Грозненское месторождение выделяется высоким содержанием цинка и магния, что говорит о магматических породах.

В работах Давыдовой С.Л., Тагасова В.И., Мановяна А.К., Дудина С.М., Земенкова Ю.Д., Марковой Л.М., Прохорова А.Д. показано, что в нефти обнаружено более 40-50 микроэлементов, общее количество которых редко превышает 0,02-0,03 % от общей массы нефти. Основная масса металла находится в виде сложных полидентатных комплексов, многие из которых могут вступать в ионный обмен с металлами, присутствующими в растворах М+А- или на поверхности пород (МА)Х, непосредственно соприкасающихся с нефтью.

Часть металлов в нефтях и конденсатах находится в составе неорганических соединений, а также в форме солей органических кислот типа R-СООМ или хелатных комплексов, в которых атом металла размещен в координационном центре порфиринового цикла или в конденсированных ароматических фрагментах.

Наибольшего внимания заслуживают переходные и щелочноземельные металлы (Fе, Zn, Са), способные образовывать комплексы. Органические компоненты углеводородного сырья (в основном полиядерные ареновые и гетероатомные соединения) могут действовать как экстрагенты-комплексообразователи, в которых донорно-акцепторная связь локализуется на их коллективных -системах, а также и на гетероатомах N, S, О.

Самое большое влияние магнитное поле оказывает на примеси, содержащие продукты коррозии и представлены в основном оксидом и (или) сульфидом железа. На цинксодержащие механические примеси постоянное магнитное поле оказывает меньшее влияние.

Эти данные подтверждаются значениями величин магнитной восприимчивости некоторых диамагнетиков и парамагнетиков, представленные в работах Вонсовского С.В., Бозорта Р. и различной справочной литературе.

Используя атомно-абсорбционный метод, были получены данные
(см. табл.7) о содержании отдельных элементов, находящихся в осадке мелкодисперсных механических примесей, задержанных на фильтре после комбинированной волновой обработки одной из легких парафинистых грозненских нефтей.

Таблица 7 – Содержание элементов в мелкодисперсных частицах
механических примесей Московской нефти

Способ обработки Содержание элемента, мг/кг
Fe Zn Ca Al Mg
Без обработки 161 28,6 55,1 1066 2289
Ультразвуковая 678 30,2 338,4 1623 2518
Совместная (УЗ+0,15 Тл) 538 55,0 506,4 1386 4097


Pages:     | 1 || 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.