Способ получения чистых асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов

 

Изобретение относится к получению асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов алканами C₅-C₁₆ или бензиновыми фракциями. Тяжелые нефти и природные битумы обрабатывают растворителем при гидродинамическом воздействии на сырьевую смесь барботированием промыслового газа сепарации исходного сырья. В частности, используют газ внутрипластового горения с расходом 50-500 м³/мин на 1 т сырьевой смеси. Предварительной обработкой массовую долю воды в сырье снижают до 5 мас.%. Затем проводят деасфальтизацию при объемном соотношении сырье : растворитель, равном (1 : 5) - (1 : 15), и отделяют деасфальтизат от асфальтенов. В результате получают асфальтены с содержанием окклюдированных аддуктов 2,8-6,2 мас.% в пересчете на безводное сырье. 2 табл.

Изобретение относится к способам получения чистых асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов, добытых термическими методами, алканами C₅-C₁₆ или бензиновыми фракциями и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ совместного обессоливания, обезвоживания и деасфальтизации тяжелых нефтепродуктов и эмульсий (Пат. США N 4634520, 1986), включающий смешение эмульсии, поступающей из скважины, с растворителем с последующим разделением смеси на составляющие. Недостатком этого способа являются многостадийность технологии и сложное аппаратурное оформление.

Для улучшения процесса деасфальтизации применяют колонны с различными конструкциями тарелок и насадок, роторно-дисковые контакторы, используют акустическое и гидродинамическое воздействия. Недостатками этих способов являются повышенное содержание масел и смол в выделенных асфальтенах за счет малоэффективного массообмена (Бражников В. Т. Современные установки для производства смазочных масел. - М.: Гостоптехиздат, 1971).

За прототип принят способ деасфальтизации тяжелых нефтяных фракций путем обработки их растворителем при гидродинамическом воздействии на сырьевую смесь с частотой пульсации 50-110 мин^-1 при скорости движения пульсационного потока 1,5 - 3,0 м/с (Пат. РФ N 2004571, C 10 C 21/80, 1993).

Недостатком данного способа являются использование дорогостоящего инертного газа для создания пульсации и сложное аппаратурное оформление пульсационной техники.

Задачей изобретения является получение чистых асфальтенов, т.е. с низким содержанием окклюдированных аддуктов.

Поставленная задача решается обработкой тяжелых нефтей и природных битумов растворителем при гидродинамическом воздействии на сырьевую смесь барботированием. Новым является то, что в качестве газа барботирования используют промысловый газ сепарации исходного сырья, например газ внутрипластового горения с расходом 50 - 500 м³/мин на 1 т сырьевой смеси. Перед деасфальтизацией, проводимой при объемном соотношении сырье : растворитель (1: 5)-(1:15), массовая доля воды в сырье снижается до 5%.

Предлагаемый способ был осуществлен в лабораторных условиях РНТЦ ОАО ВНИИнефти. В лабораторную модель вертикального барботера емкостью 2 дм³ помещали навеску сырья (природного битума, добытого методом внутрипластового горения) и исходя из объемного соотношения сырье : растворитель (1:3, 1:5, 1: 10, 1: 15, 1: 20 и т.д.) добавляли необходимое количество растворителя. Перемешивание (барботирование) проводили в течение 10 мин при заданном объеме газа внутрипластового горения на единицу массы сырьевой смеси. Далее на воронке Бюхнера разделяли асфальтены и деасфальтизат. Фильтр с асфальтенами сушили в сушильном шкафу при температуре 60 - 70^oC в течение часа и доводили до постоянной массы в эксикаторе. После этого окклюдированные аддукты отмывали спирто-бензольной смесью также на воронке Бюхнера до бесцветной спирто-бензольной смеси. Фильтр с чистыми асфальтенами снова сушили и в эксикаторе доводили до постоянной массы. По разности масс асфальтенов до и после отмывки определяли массу окклюдированных аддуктов.

В качестве сырья использовали природный битум Мордово-Кармальского месторождения (Республика Татарстан), добытый методом внутрипластового горения, а в качестве растворителя - газовый бензин (28 - 103^oC). В табл.1 приведены результаты экспериментов при объемном соотношении сырье:растворитель 1:5 при подаче 200 м³/мин газа внутрипластового горения на 1 т сырьевой смеси в зависимости от содержания воды.

Из табл. 1 видно, что при массовой доле воды в сырье до 5% ее полностью можно выделить в процессе деасфальтизации без увеличения содержания окклюдированных аддуктов в асфальтенах. При увеличении массовой доли воды в сырье от 5 до 10 % значительно повышается содержание окклюдированных аддуктов (высокомолекулярных фракций масел и смол) в асфальтенах, что затрудняет разделение фаз. При более высокой массовой доле воды (более 10%) при деасфальтизации образуются три фазы, которые затруднительно разделить декантацией. В данном случае процесс деасфальтизации вступает в конкуренцию с процессом деэмульгации. Приведенные факты указывают на необходимость предварительного обезвоживания сырья. Нижним пределом массовой доли воды в сырье следует считать 5%.

В табл. 2 приведены результаты экспериментов по влиянию объемного соотношения сырье: растворитель, объема газа барботирования на массу сырьевой смеси на содержание окклюдированных аддуктов в асфальтенах.

Опыты проведены при атмосферном давлении и при массовой доле воды в сырье менее 5%. Из табл.2 видно, что нижним пределом объемного соотношения сырье: растворитель следует считать 1:5, так как меньший объем растворителя приводит к резкому увеличению содержания окклюдированных аддуктов в выделенных асфальтенах.

Верхним пределом объемного соотношения сырье : растворитель следует считать 1:15, так как больший объем растворителя не дает существенного снижения окклюдированных аддуктов в асфальтенах. Нижним пределом объема газа для процесса барботирования следует считать 50 м³/мин на 1 т сырья, так как при меньшем расходе газа существенно возрастает содержание окклюдированных аддуктов в выделенных асфальтенах.

Расход газа более 500 м³/мин на 1 т сырьевой смеси практически не дает снижения содержания окклюдированных аддуктов и приводит к нарушению технологического процесса.

Как видно из примеров, предлагаемый способ получения чистых асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов обеспечивает понижение содержания окклюдированных аддуктов на 1,5 - 3,9% при одинаковом объемном соотношении сырье : растворитель. При одинаковой эффективности возможно снижение объемного соотношения сырье:растворитель от 1:15 до 1:5, что позволит экономить растворитель и энергию на его регенерацию. Кроме того, применение способа не требует (в отличие от способа, принятого за прототип) специального пульсационного оборудования и легко осуществимо в промысловых условиях.

Асфальтены с низким содержанием масел и смол находят применение в качестве наполнителей и присадок в пластических смазках и товарных маслах, резино-технических изделиях. Могут использоваться как сырье для производства теплогидроизоляционных материалов, анионитов, амфолитов, углеродных волокон, сорбентов, ингибиторов коррозии, отвердителей полимеров, клеевых композиций и других материалов.

Формула изобретения

Способ получения чистых асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов обработкой их растворителем при гидродинамическом воздействии на сырьевую смесь с последующим отстаиванием и разделением фаз, отличающийся тем, что гидродинамическое воздействие осуществляют барботированием промысловым газом сепарации исходного сырья, например, газом внутрипластового горения с расходом 50 - 500 м³/мин на 1 т сырьевой смеси, в которой предварительно снижается массовая доля воды до 5% и которая обрабатывается растворителем в объемном соотношении 1:5 - 1:15.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4