Способ выбора растворителя для удаления асфальтосмолистого вещества

 

Использование: способы выбора растворителей для удаления асфальтосмолистых веществ (ACB), в частности в нефтяной промышленности. Сущность изобретения: выбор растворителя для удаления ACB осуществляют по величине растворимости ACB, рассчитанной в результате регистрации оптического спектра асфальтосмолистого вещества в области 300-800 нм, по формуле: где C_s - растворимость асфальтосмолистого вещества; В - эмпирическая константа, зависящая от природы асфальтосмолистого вещества, принимаемая равной 1, R - универсальная газовая постоянная, Т - температура, K; - среднее сродство к электрону асфальтосмолистого вещества, эВ, определяемое по формуле: где n - число точек в спектре; λ_o и λ_n - граничные длины оптического спектра; ε_λ - коэффициент светопоглощения на длине волны l, I_s - средний потенциал ионизации растворителя, эВ, рассчитанный по формуле: где N- число компонентов растворителя; C_i - массовая доля каждого компонента; I_i - потенциал ионизации компонента, эВ. Способ позволяет надежно прогнозировать величину растворимости ACB без приведения их в контакт с растворителем. 5 табл.

Изобретение относится к способам выбора растворителей для удаления асфальтосмолистых веществ (АСВ) и может быть использовано, в частности, в нефтяной промышленности.

Известны способы выбора растворителей для удаления АСВ по лабораторным исследованием растворимости АСВ. Например, по прототипу [1] на металлический диск наносят слой нефтяного осадка и определяют массу М₁ диска с осадком. Диск помещают в растворитель и с помощью прибора "Реотест" вращают с малой постоянной угловой скоростью вращения в течение 2 мин. Затем диск снимают с прибора, удаляют остатки растворителя, высушивают и определяют его массу М₂. Коэффициент эффективности отмыва исследуемым растворителем вычисляют по формуле: Недостатком известного способа выбора растворителя ACB является невысокая эффективность вследствие недостаточной надежности лабораторных исследований.

Решаемая предлагаемым изобретением задача повышение эффективности выбора растворителя для удаления ACB за счет увеличения надежности лабораторных исследований по определению растворимости ACB. Изобретение позволяет выбрать наилучший из группы растворителей ACB по величине растворимости в нем ACB, причем без приведения ACB в контакт с растворителем и независимо от количества компонентов сложного растворителя.

Выбор растворителя для удаления АСВ по предлагаемому изобретению осуществляют по величине растворимости АСВ, рассчитанной в результате регистрации оптического спектра асфальтосмолистого вещества в области 300 - 800 нм, по формуле: где C_S растворимость асфальтосмолистого вещества, мас. В - эмпирическая константа, зависящая от природы асфальтосмолистого вещества, принимаемая равной 1; R универсальная газовая постоянная; Т температура, К; среднее сродство к электрону АСВ, эВ, определяемое по формуле: где λ_опλ_n граничные длины волн оптического спектра; n число точек в спектре; ε_λ коэффициент светопоглощения на длине волны l; I_S средний потенциал ионизации растворителя, эВ, рассчитанный по формуле: где N число компонентов растворителя; C_i массовая доля каждого компонента; I_i потенциал ионизации компонента, эВ.

Предлагаемый способ выбора растворителя АСВ основан на спектральных исследованиях АСВ по разработанной авторами методике. Сродство к электрону АСВ () важная физическая характеристика, необходимая для количественной оценки эффективности растворителя в процессах переноса заряда от растворителя к АСВ, представляет собой энергию, выделяемую при образовании отрицательного иона АСВ из нейтральной частицы: . Определяется по поглощению излучения (Доломатов М. Ю. Мукаева Г.Р. Журнал прикладной спектроскопии, 1992, N 4; Доломатов М.Ю. Физико-химические основы новых методов исследования сложных многокомпонентных систем. М. ЦНИИТЭнефтехим, 1991, с.72).

Оценка влияния растворителя производится по величине его среднего потенциала ионизации, определяемого по (3) из имеющейся технологической информации по его составу. Массовая доля каждого из компонентов растворителя может быть определена, например, хроматографически. Данные по потенциалам ионизации (ПИ) соединений углеводородного характера систематизированы в табл. 1 3 (Доломатов М.Ю. ЖВХО им. Д.И.Менделеева, 1990, т.35, с. 632-639).

Уравнение (1), позволяющее оценить растворимость АСВ в данном растворителе, выведено исходя из представлений авторов о переносе заряда в системе "АСВ растворитель", с использованием уравнения изотермы растворения АСВ.

Способ осуществляется следующей последовательностью операций: облучение образца АСВ электромагнитными волнами в диапазоне 300-800 нм с последовательным определением удельных показателей поглощения, среднего сродства к электрону АСВ; расчет средних потенциалов ионизации ряда предлагаемых растворителей с учетом их состава; расчет величины растворимости АСВ в каждом из ряда предлагаемых растворителей по формуле (1) и отбор наилучшего растворителя по величине растворимости.

Анализируемый образец АСВ предварительно разогревают в сушильном шкафу до температуры не выше 60^oC и тщательно перемешивают. 0,1 0,2 г остывшего АСВ растворяют в 30 40 мл толуола, прозрачного в видимой и УФ-области спектра, ρ= 08669 г/л. Если оптическая плотность полученного раствора более 0,8 или цвет раствора гуще бледно-желтого, то раствор разбавляют дополнительно. Максимальное разбавление раствора необходимо для уменьшения эффектов ассоциации пилоароматических и гетероциклических соединений АСВ, но слишком низкая концентрация раствора ведет к большой ошибке при вычислениях.

Раствор АСВ с фиксированной концентрацией С (моль/л) заливают в рабочую кювету спектрофетометра толщиной L (см) (в канале сравнения парная кювета с чистым растворителем) и облучают электромагнитным излучением в диапазоне 300 800 нм. Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера , где J₀-интенсивность излучения, падающего на образец; J интенсивность излучения, прошедшего через образец; lgJ₀/J Д оптическая плотность. Соответственно мольный коэффициент светопоглощения (экстинкция) . Его величина меняется от 5·10⁵ для самых сильных полос до 1 или менее для самых слабых. Соответственно при выражении концентрации раствора в г/л используется удельный коэффициент поглощения (л/г·см). Таким образом, ε = KM , где М молекулярная масса исследуемого вещества.

Примеры конкретного осуществления способа.

Пример 1. АСВ Петелинского месторождения. Концентрация С_ACB 1 г/л. Толщина кюветы L 1 см. УФ спектр.

Удельные показатели поглощения (соответствующие длине волны, нм): 10,648(285,7); 8,135(294,1); 4,542(303,0); 4,934(312,5); 3,862(322,6); 2,743(333,3); 2,110(344,8); 1,696(357,1); 1,202(370,4); 0,929(384,6); 0,749(400,0); 0,616(416,7); 0,464(434,8); 0,362(454,5); 0,281(476,2); 0,256(500,0); 0,160(626,5); 0,151(555,6); 0,116(588,2); 0,084(525,0); 0,058(666,7); 0,041(714,3); 0,032(769,2);
Интегральная сила осциллятора: 973,2276.

Сродство к электрону: 1,06182 эВ.

В табл. 4 приведены потенциалы ионизации десяти растворителей и подсчитанные по формуле (1) значения функции растворимости АСВ C¹_s в них при различных температурах, близких к пластовой.

Лучшими растворителями данного АСВ являются: нефрас А120/200, нефрас А150/330 и газойли каталитического крекинга.

Пример 2. АСВ Кушкульского месторождения. C_ACB=1 г/л; L=1 см; УФ спектр.

Удельные показатели поглощения (соответствующие длине волны, нм); 13,905(285,7); 12,011(294,1); 10,200(303,0); 8,201(312,5); 6,515(322,6); 4,756(333,3); 3,937(344,3); 3,150(357,1); 2,193(370,4); 2,008(384,6); 1,695(400,0); 1,452(416,7); 1,013(434,8); 0,808(454,5); 0,576(476,2); 0,447(500,0); 0,354(526,3); 0,258(555,6); 0,202(588,2); 0,151(625,0); 0,114(666,7); 0,089(714,3); 0,069(769,2).

Интегральная сила осциллятора: 1139, 8400.

Сродство к электрону: 1,22476 эВ.

В табл. 5 приведены подсчитанные по формуле (1) значения функции растворимости АСВ C¹_s в десяти (тех же, что в примере 1) растворителях.

Лучшими растворителями являются те же нефрас А 120/200, нефрас А 150/330 и газойли каталитического крекинга.

Пример 3. АСВ Южно-Сургутского месторождения. C_АCВ 1 г/л; L 1 см.

Аналогично примерам 1, 2 был снят УФ спектр и замерены удельные показатели поглощения. Рассчитаны интегральная сила осциллятора и сродство к электрону.

Из десяти перечисленных в примерах 1,2 растворителей лучшими оказались те же, что в примерах 1, 2.

Пример 4. АСВ Усть-Балыкского месторождения. C_ACB 1 г/л; L 1 см; УФ спектр.

Лучшими оказались те же растворители.

Пример 5. АСВ Радаевского месторождения. C_ACB 1 г/л; L 1 см.

Лучшими оказались те же растворители.

Несмотря на то, что для всех АСВ лучшими оказываются одни и те же растворители, абсолютные значения величин функции растворимости C¹_s, полученные для АСВ различных месторождений, позволяют выбрать необходимый и достаточный растворитель для каждого АСВ. Так, если для удаления АСВ Петелинского месторождения (пример 1) признать необходимым нефрас А 120/200 с функцией растворимости C¹_s(293K)= 15,25 (табл. 4), то для удаления АСВ Кушкульского месторождения (пример 2) достаточен, так как показывает практически ту же величину C¹_s(293K)= 16,16 (табл. 5), любой газойль каталитического крекинга в случае, например, отсутствия нефрасов А 120/200 и А 150/330, удаляющих АСВ более эффективно.

Промышленная применимость предлагаемого способа подтверждается широким разнообразием исследованных АСВ (примеры 1 5). Преимущественно перед прототипом определяется надежностью прогнозирования величины растворимости АСВ любого состава, причем без приведения АСВ в контакт с растворителем и независимо от количества компонентов растворителя.

Источник информации
1. Химические методы в процессах добычи нефти. М. Наука, 1987, 112 с. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4

Формула изобретения

Способ выбора растворителя для удаления асфальтосмолистого вещества по его растворимости, отличающийся тем, что регистрируют оптический спектр асфальтосмолистого вещества в области 300-800 нм и рассчитывают величину растворимости по формуле

где C_S растворимость асфальтосмолистого вещества, мас.

B эмпирическая константа, зависящая от природы асфальтосмолистого вещества, принимаемая равной 1;
R универсальная газовая постоянная;
T температура, град.K;
среднее сродство к электрону асфальтосмолистого вещества, эВ, определяемое по формуле


где λ_o и λ_n- граничные длины волн оптического спектра;
n число точек в спектре;
ε_λ коэффициент светопоглощения на длине волны l;
I_S средний потенциал ионизации растворителя, эВ, рассчитанный по формуле

где N число компонентов растворителя; C_i массовая доля каждого компонента;
I_i потенциал ионизации компонента, эВ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 21-2003

(73) Патентообладатель:
ООО "ЮганскНИПИ-нефть" (RU)

Договор № 16410 зарегистрирован 03.04.2003

Извещение опубликовано: 27.07.2003        

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
ООО "Центр исследований и разработок ЮКОС"

(73) Патентообладатель:
Ковентри Лимитед (WS)

Договор № РД0002515 зарегистрирован 04.10.2005

Извещение опубликовано: 20.12.2005        БИ: 35/2005