CC BY
68УДК 665.6/.7; 004.942
Н.В. Ушева, О.Е. Мойзес, С.Ф. Ким, С.Н. Гизатуллина
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПРОЦЕССЫ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
И ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ
(Национальный исследовательский Томский политехнический университет)
е-шай:Ыш [email protected]
Выполнен анализ влияния технологических параметров на процессы обезвоживания и обессоливания промысловой нефти в трехфазном сепараторе. Расчеты проведены с применением моделирующей системы, основанной на модульном принципе построения математических моделей аппаратов. Разработано математическое описание процесса отделения воды от нефти и процесса обессоливания нефти.
Ключевые слова: математическое моделирование, обезвоживание нефти, обессоливание нефти, промысловая подготовка нефти
В настоящее время практически на любых промышленных предприятиях возникают проблемы эффективного использования природных ресурсов. Наличие мощной сырьевой базы и дефицит нефтепродуктов создают объективные предпосылки для широкого использования природных углеводородов, совершенствования технологических схем подготовки нефти и модернизации оборудования.
В связи с этим существует объективная необходимость прогнозирования режимов работы установок в динамике разработки нефтяных месторождений для повышения эффективности технологии промысловой подготовки нефти и качества товарной продукции.
При решении подобных проблем, с точки зрения ресурсосбережения, наиболее эффективно применение метода математического моделирования.
В настоящее время достаточно широко используются различные моделирующие системы, которые являются универсальными и применяются, в большинстве случаев, при проведении проектных расчетов.
На кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики ТПУ разработана моделирующая система (МС) расчета процессов промысловой нефти, предназначенная для исследования и прогнозирования оптимальных технологических режимов получения товарной нефти. ВМС реализован модульный принцип формирования моделей аппаратов технологической схемы [1-3]. Каждый модуль описывает отдельные процессы промысловой подготовки нефти: каплеоб-разование в подводящем трубопроводе, сепарацию газа от нефти, обезвоживание водонефтяной эмульсии [4-8]. Процессы отделения воды от нефти сопровождаются процессами ее обессоливания.
Математическое описание процесса обес-соливания включает следующие расчетные фор-мулы[9]:
- обводненность нефти на входе с учетом промывной воды
Wo =
О н п н + О пр.вп пр.в О н + О пр.в
(1)
где и Спрв - расход нефти и промывной воды соответственно, кг/ч; пн и ппр.в - массовая доля воды в нефти и в промывной воде соответственно; - содержание солей в нефти
8вх _
Шн О н + ш пр.в О пр.в О н + О пр.в
(2)
где тн и тпр.в - массовая доля солей в нефти и в промывной воде;
- конечное содержание солей в нефти
(^вх ^
^ , (3)
8
вых
1+-
Ж
пр.в
Жо
где ^вх - исходное содержание солей в нефти, мг/л; Жпрв - содержание промывной воды в водо-нефтяной эмульсии, % мас.; Ж- содержание воды в нефти на выходе аппарата, % мас.
Существует большое многообразие технологических схем подготовки нефти с применением различных типов аппаратов (сепараторов, отстойников, трехфазных сепараторов, электроде-гидраторов) и вариантов их компоновки.
Целью данной работы является исследование влияния технологических параметров на процессы обезвоживания и обессоливания нефти в трехфазном сепараторе (ТФС) на примере установки подготовки нефти Верхнечонского газокон-денсатного месторождения (УПН-1 ВЧНГКМ).
Усредненные технологические параметры работы аппаратов получены в результате обработки данных сУПН-1 ВЧНГКМ. Исследования проводились для нефти со следующими физико-химическими свойствами: плотность - 864,1кг/м3; вязкость - 5,1мПа-с; молекулярная масса - 292 г/моль; обводненность - 20 % мас.
Пластовая смесь, поступающая на установку, дегазируется на первой ступени сепарации, а полученная водонефтяная эмульсия поступает на разделение в ТФС. Состав входного потока в ТФС, рассчитанный с применением моделирующей системы представлен табл. 1.
Далее приведены технологические и конструктивные параметры для расчета ТФС (табл. 2).
Таблица 1
Состав потока водонефтяной эмульсии на входе в
ТФС (давление 0,86 МПа; температура 2 °C) Table 1. Composition of water-in-oil emulsion at TPS
Компонентный состав Содержание, % мол.
Метан 4,65
Этан 6,00
Пропан 7,68
И-бутан 1,98
Н-бутан 5,05
И-пентан 2,82
Н-пентан 3,23
Гексан + 68,57
n2 0,02
CO2 0,00
Таблица 2
Исходные параметры для расчета ТФС
Объем аппарата, м3 200
Радиус аппарата, м 1,7
Диаметр подводящего трубопровода (внутренний), мм 309
Давление, МПа 0,49
Температура, °С 15
Расход, т/ч 182,6
В работе выполнены расчеты процессов разделения водонефтяной эмульсии в трехфазном сепараторе установки подготовки нефти при варьировании температуры, расхода и обводненности нефти (рисунок, табл. 3).
Показано, что при увеличении расхода водонефтяной эмульсии 180...220 т/ч наблюдается рост остаточной обводненности, что обусловлено влиянием скорости потока на процессы каплеоб-разования. С ростом температуры повышается эффективность разделения водонефтяной эмульсии, при этом остаточная обводненность снижается. В исследованном интервале изменения параметров минимальная обводненность в ТФС со-
ставляет 1,7 %. Одновременно с процессом обезвоживания происходит процесс обессоливания, закономерности которого аналогичны процессам отделения воды от нефти. Так, при температуре 20 °С и расходе 140 т/ч содержание солей составляет 818,6 мг/л. Следовательно, данный технологический режим является оптимальным при проведении процессов обессоливания и обезвоживания в ТФС УПН-1 ВЧНГКМ.
4,8 ■
4 ■ 1
3,2 ■ 2
äs 2,4 ■ 3
g
1,6 ■
0,8 -
0 ■
0
20
25
5 10 15
т,°с
Рис. Зависимость обводненности нефти на выходе ТФС от температуры и расхода эмульсии: 1 - расход эмульсии 220 т/ч; 2 - Расход эмульсии 180 т/ч; 3 - Расход эмульсии 140 т/ч Fig. The dependence of water content of oil at TPS outlet on the temperature and flow rate of emulsion: 1 - emulsion flow rate is 220 t/h; 2 - emulsion flow rate is 180 t/h; 3 - emulsion flow rate is 140 t/h
Таблица 3
Влияние температуры и расхода на содержание солей в нефти Table 3. The influence of temperature and flow rate on salt content in the oil
Расход, т/ч Температура, °С
5 10 15 20
Содержание солей, мг/л
140 1224,6 1061,7 928,6 818,6
180 1598,3 1371,5 1190,5 1043,4
220 1942,5 1649,1 1375,6 1238,0
Таким образом, исследования с применением МС показали, что варьированием технологических параметров, таких как расход и температура, можно достичь повышения эффективности процессов обезвоживания и обессоливания нефти и оптимизировать распределение нагрузки по сырью на отдельные аппараты промышленной установки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ушева Н.В., Кравцов А.В., Мойзес О.Е., Кузьменко
Е.А. // Изв. Томск. политех. ун-та. 2005. Т. 308. № 4. C. 127-130;
Usheva N.V., Kravtsov A.V., Moiyzes O.E., Kuzmenko
E.A. // Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2005. V. 308. N 4. P. 127-130 (in Russian).
2. Ким С.Ф., Ушева Н.В., Самборская М.А., Мойзес О.Е., Кузьменко Е.А. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2013. № 10. C. 41-44;
Kim S.F., Usheva N.V., Samborskaya M.A., Moiyzes O.E., Kuzmenko E.A. // Neftepererabotka i neftekhimiya. 2013. N 10. P. 41-44 (in Russian).
3. Ким С.Ф., Ушева Н.В., Самборская М.А., Мойзес О.Е., Кузьменко Е.А. // Фундаментальные исследования. 2013. № 8-3. C. 626-629;
Kim S.F., Usheva N.V., Samborskaya M.A., Moyzes O.E., Kuzmenko E.A. // Fundamentalnye issledovaniya. 2013. N 8-3. P. 626-629 (in Russian).
4. Дунюшкин И.И., Мищенко И.Т., Елисеева Е.И Расчеты физико-химических свойств пластовой и промысловой нефти и воды: учебное пособие. М.: Нефть и газ. 2004. 448 с.;
Dunyushkin I.I., Mishchenko I.T., Eliseeva E.I.
Calculations of physical-chemical properties of crude and raw oil and water: Tutorial. M.: Neft i gaz. 2004. 448 p. (in Russian).
5. Тронов В.П Промысловая подготовка нефти. Казань: ФЭН. 2000. 416 с.;
Tronov V.P. Field oil treatment. Kazan: FEN. 2000. 416 p. (in Russian).
6. Тарасов М.Ю. // Нефтяное хозяйство. 2002. № 7. C. 26-30. Tarasov M.Yu. // Neftyanoe khozyaiystvo. 2002. N 7. P. 26-30 (in Russian).
7. Пергушев Л.И., Деникаев Р.Т. // Нефтепромысловое дело. 2001. № 12. C. 25-28;
Pergushev L.I., Denikaev P.T. // Neftepromyslovoe delo. 2001. N 12. P. 25-28 (in Russian).
8. Dilson C. Maia Filho, Joao B.V.S. Ramalho, Luciana S. Spinelli, Elizabete F. Lucas // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 201. N 396. P. 208-212.
9. Танатаров М.А. Технологические расчеты установок переработки нефти. М.: Химия. 1987. 352 с.; Tanatarov M.A. Technological calculations of oil refining units. M.: Khimiya. 1987. 352 p. (in Russian).
Кафедра химической технологии топлива и химической кибернетики
УДК 541.64:547.759.32
А.А. Мананкова, В.Г. Бондалетов, Д.В. Бестужева
СИНТЕЗ НЕФТЕПОЛИМЕРНЫХ СМОЛ НА ОСНОВЕ ДИЦИКЛОПЕНТАДИЕНОВОЙ ФРАКЦИИ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА ПОД ДЕЙСТВИЕМ Т1С1, И Т1(ОЯС1)С1э
(Национальный исследовательский Томский политехнический университет) е-шай: [email protected]
В работе представлены результаты полимеризации высококипящих фракций жидких продуктов пиролиза, содержащих циклопентадиен. Исследованы свойства полученных нефтеполимерных смол и покрытий на их основе.
Ключевые слова: нефтеполимерные смолы, oлигoмeризaция, фракции жидких продуктов пиролиза, мoнoaлкoкситрихлoрид титaнa
ВВЕДЕНИЕ
На пирoлизных производствах типа ЭП-300 существует возможность без значительной реконструкции основной схемы реализовать технологию получения нефтеголимерных смол (НПС), известных заменителей дорогостоящих и дефицитных продуктов природного происхождения, путем отбора и использования кубовых прoдуктoв кoлoнны - дeпeнтaнизaторa, в качестве сырьевой базы.
Углеводородный состав фракций ЖПП, соотношение мономеров существенно влияют на выход и качество НПС. Стадия атмосферной дистилляции фракции, обoгaщeннoй ДЦПД, проводимой в различных условиях с целью удаления смолистых
компонентов и продуктов окисления при подготовке к oлигoмeризaции, приводит к продуктам с различным соотношением ЦПД:ДЦПД [1], что увеличивает ее реакционную способность и является определяющим фактором при выборе катализатора oлигoмeризaции.
В настоящее время для полимеризации различных фракций ЖПП используют хлорид титана, который является доступным реагентом, его применение в производстве НПС имеет промышленное значение: при полимеризации фракции С5 [2-4], пипeрилeнoвoй фракции при получении олифы СКОП [5]. При исследовании катионной oлигoмeризaции пиперилеш предложено использовать эфирaты титана [6]. Известно, что использование теи в качестве катализатора полимери-
