Разработка способов снижения содержания асфальтосмолистых и парафиновых отложений при переработке газа и газовых конденсатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат технических наук Мухаметова, Эльвира Мадариковна

• Мухаметова, Эльвира Мадариковна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мухаметова, Эльвира Мадариковна

Список сокращений Введение

Глава 1 Процесс образования асфальтосмолистых и парафиновых отложений и методы борьбы с отложениями

1.1 Механизм возникновения АСПО

1.2 Состав и структура АСПО

1.3 Факторы, влияющие на процесс образования АСПО

1.4 Методы борьбы с АСПО

1.5 Обзор существующих методов борьбы с АСПО Выводы

Глава 2 Объекты, методы исследований

2.1 Объекты исследования

2.2 Технические характеристики реагентов

2.3 Методы испытаний

Глава 3 Исследование условий и процесса образования

АСПО в технологическом оборудовании ОГПЗ

3.1 Анализ сырьевой базы ОГПЗ.

3.1.1 Сырьевая база жидких углеводородов

3.1.2 Сырьевая база газообразных углеводородов

3.2 Влияние нефти на физико-химические свойства сырья ОГПЗ

3.2.1 Исследование физико-химических свойств сырья модельного ряда

3.2.2 Исследование низкотемпературных характеристик сырья модельного ряда

3.2.3 Исследование влияния нефти на процесс образования АСПО

3.3 Исследование влияния продуктов поршневания на интенсивность процесса солеотложение.

3.4 Исследование процесса накопления донных отложений в системе хранения стабильного конденсата в условиях работы ОГПЗ

3.5 Исследование процесса образования отложений в системе алканоламиновых абсорбентов установки сероочистки газа.

Выводы

Глава 4 Разработка методов борьбы с АСПО

4.1 Подбор и оценка эффективности растворителей для удаления АСПО

4.1.1 Установление природы отложений

4.1.2 Изучение растворимости АСПО

4.1.3 Изучение диспергирующей способности растворителя

4.2 Исследование влияния тепловых воздействий и скорости охлаждения на процесс образования АСПО

4.3 Изучение возможности предотвращения АСПО в системе хранения стабильного конденсата химическим методом

4.4 Технические методы предотвращения возникновения АСПО на ОГПЗ

Выводы

Глава 5< Опытно-промышленные испытания

5.1 Опытно-промышленные испытания растворителя АСПО в системе хранения нефтеконденсатных смесей

5.2 Опытно промышленные испытания растворителя отложений в системе переработки газа

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способов снижения содержания асфальтосмолистых и парафиновых отложений при переработке газа и газовых конденсатов»

Актуальность проблемы 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 Карачага-накского нефтегазоконденсатного месторождения (КНГКМ); отличающихся повышенным содержанием тяжелых углеводородов и кислых компонентов. Переход ОГПЗ, спроектированного и оснащенного оборудованием для переработки природного газа и газовых конденсатов, на переработку сырья со значительным содержанием высокомолекулярных парафинов и смол, выявил ряд проблем, наиболее актуальной из которых является образование асфальтосмолистых и парафиновых отложений (АСПО) и механических примесей в технологическом оборудовании, что «осложняет ведение технологического процесса переработки углеводородного сырья:. о.*.'

Поэтому разработка эффективных методов борьбы с АСПО является первоочередной задачей для ОГПЗ.

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.

Для достижения указанной цели были поставлены и решались следующие научные задачи: определение физико-химических свойств сырья, смоделированного в соответствии с фактическими и прогнозируемыми потоками жидких углеводородов, поступающих на переработку, установление природы, и изучение механизма образования АСПО на ОГПЗ; поиск эффективных методов борьбы с АСПО и проведение опытно-промышленных испытаний разработанных методов борьбы с АСПО и выдача рекомендаций по их применению на ОГПЗ.

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 алканола-миновых 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 - 200°С, содержащая углеводороды (алканы, арены) С9 -Сю с добавкой реагента на основе ПАВ. Добавка реагента в количестве 20 % масс, повышает эффективность прямогонной фракции 150-200 °С на Ю-%.

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 ОГПЗ;

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 установки сероочистки газа с применением 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 Na3P04 .

Получены положительные результаты использования в промышленных масштабах разработанного композиционного растворителя на основе прямогонной фракции 150 - 200°С - собственной продукции ОГПЗ.

Рекомендована для предупреждения АСПО минимально допустимая температура хранения стабильного конденсата + 7 °С 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 Север-НИПИгаз (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).

Структура и объем работы

По материалам диссертационной работы опубликовано 14 работ. Диссертационная работа изложена на 130 страницах печатного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 138 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов, и приложения, включает 40 рисунков и 22' таблицы.

Заключение диссертации по теме «Химия и технология топлив и специальных продуктов», Мухаметова, Эльвира Мадариковна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Установлено, что* количество и интенсивность отложений возрастает по мере увеличения.в сырьевых потоках доли тяжелых нефтеконденсатных смесей ОНГКМ и КНГКМ; подключаемых в проектное сырье для решения проблемы загрузки завода, и несущих в своем составе тяжелые асфальтосмолопарафины и минеральные примеси, способствующие осадкообразованию.

2 Выявлено, что узлами технологического оборудования наиболее интенсивного образования АСПО являются, входные сепараторы на сырьевых потоках, теплообменники «амин-амин» установки сероочистки газа и резервуары хранения стабильного конденсата ОГПЗ.

3 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 образования, накопления и межмолекулярных взаимодействий осадкообразующих компонентов в застойной зоне резервуара. Рекомендована-минимально допустимая температура хранения стабильного конденсата при существующих его физико-химических свойствах - (+) 7°С, ниже которого интенсифицируются процесс образования АСПО.

4 Установлено, что основой механизма образования компонентов АСПО в технологическом оборудовании ОГПЗ'является 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

5 Доказано, что сложный состав АСПО из оборудования ОГПЗ состоящий из 40-99% органических и 1-60 % масс, неорганических компонентов, для удаления» требуют применения многофункциональных композиционных реагентов, интенсифицирующие их диспергирование, разрушая структурообразующие системы, состоящие из асфальтенов, смол, минеральных солей.

6 Рекомендована в качестве растворителя АСПО парафинового типа прямогонная фракция? 150 - 200°С - собственный продукт ОГПЗ, полученный при стабилизации нефтеконденсатной смеси и разработана рецептура эффективного композиционного растворителя АСПО на базе прямогонной фракции 150 - 200°С, содержащая углеводороды (алканы, арены) С9 -С10 с добавкой реагента на основе ПАВ. Добавка реагента в количестве 20 % масс, повышает эффективность прямогонной фракции 150-200 °С на 10 %.

7 Разработана трехстадийная технология очистки межтрубного пространства теплообменника «амин-амин» с использованием в качестве растворителей водных растворов реагентов на основе ПАВ. Технология испытана в промышленных масштабах. По сравнению с традиционный технологией на основе водного раствора тринатрийфосфата предлагаемый способ позволяет увеличить теплообмен на 15°С, а время простоя установки уменьшить с 96 до 72 часов.

8 Разработаны и рекомендованы мероприятия по предотвращению и удалению АСПО: внедрение системы создания избыточных давлений в промежуточных емкостях хранения алканоламинов или создания в них «инертной подушки» для исключения попадания кислорода как окисляющего агента в раствор абсорбента и усовершенствование блока сепарации природного газа с внедрением узлов промывки сырого газа для улавливания примесей тяжелых углеводородов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мухаметова, Эльвира Мадариковна, 2008 год

1. Ключева Э.С., Красиков В.А. Процесс парафинизации и методы борьбы с па-рафиноотложениями в нефтегазопромысловом оборудовании // Обзорная, ин-форм. Сер. Подготовка и переработка газа и газового конденсата. 1989.-Вып.9.-26 с.

2. Тронов В.П., Гуськов И.А. Механизм формирования асфальтосмолопарафино-вых отложений на поздней стадии разработки месторождений // Нефтяное хозяйство. -1999.- №4.- С. 24-25.

3. Дияров И.Н. Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям: Учеб. по-соб. для вузов/ И.Н. Дияров, И.Ю. Батуева, А.Н.Садыков, Н.Л. Солодова -Л.: Химия, 1990.-240 с.

4. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учеб. пособ. для вузов.Рец.:каф.химии и технологии ТюмГНГУ д-р техн. наук., профессор

5. Э.Г. Теляшев. -Уфа: Гилем, 2002.-672 с.

6. Леффлер Уильям Л. Переработка нефти-2е изд., пересмотренное : пер.с.англ. /.М.: ЗАО Олимп-Бизнес, 2005.-224с.

7. Физико — химические основы направленного подбора растворителей асфаль-тосмолистых веществ: Отчет о НИР/ Центральный научно исследовательский институт ЦНИИТЭнефтехим; Руководитель Доломатов М.Ю., Телин А.Г. и др.-Уфа, 1990.- 35 с.

8. Абашев Р.Г. О классификации асфальто-смоло парафиновых отложений на промысловом оборудовании // Нефтяное хозяйство.- 1984.- № 6.- С. 48-49.

9. Сергиенко С.Р. Высокомолекулярные неуглеводородные соединения нефти./ С.Р. Сергиенко, Б.А.Таймова, Е.И. Талалаева. М.:Недра, 1979.-269 с.

10. Жазыков К.Т. Роль смоло-асфальтеновых веществ в образовании пространственных структур в объеме нефтей / Б.У.Уразгалиев, Н.К. Надиров // Нефть и газ.-2000.-№3.-с.76-83.

11. Галлямов А.К. О влиянии асфальтосмолистых веществ на запарафинивание нефтепрдуктов/ А. К. Галлямов, А.Ф. Юкин, Б.Н.Мастобаев // Нефтяное хозяйство.- 1983. -№3.- с.42-43.

12. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. -М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000.-653 с.

13. Оленев Л.М. Применение растворителей и ингибиторов для предупреждения образования АСПО./Л.М.Оленев,Т.П.Миронов // Обзорная информ. Сер. Нефтепромысловое дело. 1994.-31 с.

14. Бекиров Т.М. Способы борьбы с отложениями парафинов при добыче и обработке углеводородного сырья / Т.М Бекиров, Г.А Ланчаков. -М.: ИРЦ Газпром.-1998.-77с.15