Применение пара в процессах транспортировки нефти

Для транспортировки тяжёлой сырой нефти применяют следующие операции:

  • Подогрев нефти для уменьшения вязкости;
  • ‘Повышение качества’ нефти;
  • Разжижение нефти;
  • Эмульгирование нефти.

Наибольшее значение для данного исследования имеет повышение качества нефти, т.к. при остальных методах пар не используется.

Повышение качества нефти (Upgrading)

Повышение качества нефти представляет собой первичную переработку тяжёлой нефти и битумов для транспортировки и улучшения товарных качеств. Выделяется два метода повышения качества тяжёлой сырой нефти:

  • в пластовых условиях;
  • на поверхности, в установках подготовки и переработки нефти. Первый метод включает закачку пара в пласт для инициации процесса лёгкого крекинга с целью уменьшения вязкости нефти или битума (hydro-visbreaking). Температура пара 280-315 °C, непрерывное закачивание длится минимум 24 часа, чаще 48-72 часа (Ovalles, 2003).

Второй метод включает процессы переработки нефти, описанные ниже.

Стадия 1: под вакуумом отделяют легкий газ и жидкие нефти от тяжелых асфальтеновых фракций. Газ используют в качестве топлива для следующих стадий апгрейдинга, а жидкие фракции сразу отправляют на очистку.

Стадия 2:

  • Коксование. Цель – расщепить тяжёлые молекулы, в первую очередь полиароматические структуры асфальтенов. Тяжёлые фракции нагревают без доступа кислорода до температуры около 500 °С и под давлением около 6 атмосфер. В результате сложные молекулы распадаются на простые, которые в виде газов выходят из реактора, конденсируются и отправляются на третью стадию. Также разрушаются и комплексы тяжёлых металлов, содержавшихся в асфальтенах. Ещё один продукт коксования – кокс. Его часто сжигают, чтобы нагревать реактор для коксования.
  • Каталитический гидрокрекинг - более тонкий метод разложения тяжёлых фракций. Цель - расщепить тяжёлые молекулы и повысить содержание водорода в жидких продуктах. Процесс позволяет получать больше ценных синтетических нефтей, но дороже и более чувствителен к загрязнениям. При каталитическом гидрокрекинге тяжёлые битумы реагируют с водородом при температуре около 400 °С и давлении до 200 атмосфер. Этот метод не только расщепляет тяжёлые молекулы, но еще и увеличивает количество водорода в получаемых продуктах, превращая ароматику в циклические насыщенные углеводороды. При гидрокрекинге не получается кокса, но остаточные тяжёлые вещества иногда отправляют на коксование, объединяя оба метода для лучшей переработки.

Стадия 3: каталитическая гидроочистка полученных лёгких фракций от соединений серы и азота. Процесс похож на гидрокрекинг, но отличается тем, что соединения серы и азота восстанавливаются до сероводорода и аммиака, но при менее высоких температурах и давлениях.

Полученные газы разделяют и конденсируют, а жидкие нефтяные фракции отправляют по трубопроводам на обычные нефтеперерабатывающие заводы.

Технология HTL (Heavy-to-Light) Upgrading Technology предполагает использование FCC установки, в которой парогенераторы могут иметь следующие параметры:

  • Давление 17 barg = 1,7 МПа;
  • Температура до 300 °C (CanmetENERGY, 2012).

Парогенераторные установки UNISTEAM™ незаменимы в процессах транспортировки нефти.