Интенсификация процесса очистки углеводородного сырья от механических примесей посредством волновой обработки (стр. 1 )

На правах рукописи

ВЛАСОВА ГАЛИНА ВЛАДИМИРОВНА

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ

УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ПОСРЕДСТВОМ ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ

05.17.07 – Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Астрахань – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», кафедра «Химическая технология переработки нефти и газа»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

(Московский государственный университет

тонких химических технологий имени

, профессор кафедры

технологии нефтехимического синтеза и

искусственного жидкого топлива)

кандидат химических наук, доцент

(Российский государственный университет

нефти и газа им. , профессор

кафедры технологии переработки нефти)

Ведущая организация: Северо-Кавказский государственный

технический университет, г. Ставрополь

Защита состоится 11.05.2012 г. в 1400 на заседании Диссертационного совета ДМ 307.001.04 по химическим и техническим наукам при ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

Автореферат разослан «06» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета ДМ 307.001.04,

кандидат химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Добываемое углеводородное сырье содержит в себе минеральные соли, пластовую воду и различные механические примеси (частицы горных пород, цемента, продуктов коррозии нефтепромыслового оборудования и плотные углеродистые образования самой нефти или газового конденсата). Они образуют с нефтью или газовым конденсатом сложную дисперсную систему «углеводородное сырье – водный раствор солей – твердое тело», разделение которой проводится на промыслах методом отстаивания. При этом частицы, размер которых меньше одного микрона остаются в углеводородном сырье во взвешенном состоянии.

Присутствие механических примесей в углеводородном сырье, помимо значительного износа оборудования, затрудняет переработку нефти и конденсата, повышает зольность мазутов и гудронов, образует отложения в холодильниках, теплообменниках и печах. Это приводит к снижению эффективности технологического оборудования вследствие уменьшения коэффициента теплопередачи, приводит к износу насосов, уменьшает срок службы дорогостоящих катализаторов вторичных процессов переработки углеводородного сырья. Механические примеси также являются стабилизаторами трудноразделимых водонефтяных эмульсий, которые, попадая с углеводородным сырьем в нагревающую аппаратуру, интенсивно испаряются и, резко расширяясь в объеме, нарушают технологический режим работы нефтеперерабатывающих установок, снижая их производительность, потребляя излишнее тепло на подогрев и испарение.

В этой связи исследования состава механических примесей размером меньше одного микрона, содержащихся в сырье различной природы, и уменьшение их количества в сырье приобретает особое значение.

Как известно, механические примеси удаляют из углеводородного сырья физическими методами, которые включают очистку под воздействием гравитационных, центробежных, электродинамических сил, очистку путем фильтрования через пористые перегородки, а также очистку с помощью комбинации этих методов. При этом возникают проблемы с наличием большого парка резервуаров и длительным временем отстоя, подбором фильтрующего материала, подходящего для мелкодисперсных частиц, а также величины напряженности электрического поля для обработки углеводородного сырья различной природы.

Существующие в настоящее время способы уменьшения количества механических примесей, в особенности мелкодисперсных, в углеводородном сырье недостаточно эффективны. Перспективным направлением решения проблемы является дальнейшее совершенствование методов очистки углеводородного сырья от механических примесей размером меньше одного микрона, содержащихся в нефтяном и конденсатном сырье при его подготовке к дальнейшей переработке.

Цель и основные задачи работы. Целью настоящей работы является повышение эффективности технологии очистки углеводородного сырья различной природы (нефтяного и конденсатного) от механических примесей посредством комбинированной волновой обработки углеводородного сырья ультразвуком и магнитным полем в процессе фильтрации на волокновом титановом материале в динамическом режиме.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо было решить следующие задачи:

– мониторинг отказов технологического оборудования, связанных с наличием в углеводородном сырье частиц минеральной фазы размером меньше одного микрона;

– интенсификация процесса очистки углеводородного сырья от механических примесей путем волновых воздействий различной природы;

– исследование влияния параметров ультразвука и магнитного поля на глубину очистки углеводородного сырья от механических примесей различной природы и механизма протекающих процессов;

– изучение влияния природы фильтрующего элемента (высокопористый титан с волокнистой структурой) на степень очистки углеводородного сырья от механических примесей;

– создание технологии очистки углеводородного сырья от механических примесей размером меньше одного микрона на основе волновой обработки и использовании титанового фильтра;

– оценка технико-экономических показателей разработанной технологии очистки углеводородного сырья от механических примесей размером меньше одного микрона на основе волновой обработки и использования титанового фильтра.

Научная новизна. В работе впервые:

– определены зависимости изменения степени очистки углеводородного сырья от механических примесей от величины индукции магнитного поля и скорости потока сырья через активный зазор магнитного туннеля;

– установлено, что комбинированное воздействие ультразвуком и магнитным полем при фильтрации углеводородного сырья через фильтры на основе волокновых титановых материалов позволяет повысить степень очистки до 92 % от частиц меньше одного микрона;

– предложен механизм комбинированного влияния магнитного поля и ультразвука с последующей фильтрацией через фильтр на основе волокновых титановых материалов на процесс отделения механических примесей от углеводородного сырья.

Практическая ценность и реализация в промышленности.

Разработана технология, позволяющая достичь высокой степени (до 92%) очистки углеводородного сырья от механических примесей, учитывающая природу сырья и механических примесей в сырье на основе волновой обработки углеводородного сырья и фильтрации через титановые фильтры, которая учтена в перспективных программах развития ГПЗ
добыча Астрахань». Планируемый ежегодный экономический эффект от этого внедрения составит 813,28 тыс. руб. Очищенное с помощью предложенной технологии сырье позволит увеличить срок службы технологического оборудования и дорогостоящих катализаторов на установках вторичной переработки углеводородного сырья.

Разработаны конкретные мероприятия по предупреждению остановок технологического оборудования, связанных с наличием в углеводородном сырье частиц минеральной фазы размером меньше одного микрона.

Основные положения и результаты диссертационной работы используются в Астраханском государственном техническом университете при проведении занятий по дисциплинам «Химия и первичная переработка нефти» и «Физико-химия нефтяных дисперсных систем», при курсовом и дипломном проектировании студентов специальности 240403.65 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

На защиту выносятся:

– распределение механических примесей нефтяного и конденсатного сырья по гранулометрическому составу;

– подбор параметров волнового воздействия на нефтяное и конденсатное сырье для эффективной очистки от механических примесей различного состава в процессе фильтрации;

– механизм влияния волновых воздействий на процесс очистки углеводородного сырья от механических примесей;

– создание технологии очистки углеводородного сырья от механических примесей меньше одного микрона на основе комбинированного воздействия ультразвука и магнитного поля и использования фильтров на основе волокновых титановых материалов;

– оценка технико-экономических показателей разработанной технологии очистки углеводородного сырья от механических примесей размером меньше одного микрона на основе волновой обработки и использования титанового фильтра.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: IV, V Международных научно-технических конференциях «Углеводородные системы. Глубокая переработка нефти», Москва, 2008, 2009; Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка – 2009», Уфа, 2009; VII Международной конференции «Химия нефти и газа», Томск, 2009; I-ой научно-технической конференции «Вклад молодых в освоение Астраханского газоконденсатного месторождения – 2009», Астрахань, 2009; Третьей Международной конференции «НЕФТЕГАЗИНТЕХЭКО-2010. Модернизация нефтегазовой отрасли», Москва, 2010; Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело», Пермь, 2010; IV, V Всероссийских научно-практических конференциях «Нефтепромысловая химия», Москва, 2008, 2010; Международной научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010», Астрахань, 2010; 52-ой, 53-ой, 54-ой и 55-ой Конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ, Астрахань, 2008-2011; V, IX, X Международных научно-практических конференциях «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», Санкт-Петербург, 2008-2011.