Намалено отлагане на асфалтен с мощен ултразвук

Асфалтеновите валежи инициират множество проблеми в производството на нефт чрез намаляване на пропускливостта, промяна на овлажняемостта на скалите на резервоара, запушване на сондажа, както и създаване на значителен спад на налягането около добивния кладенец. Ултразвуковата деагломерация и дисперсия на асфалтен предотвратява и възстановява образуването на асфалтенови хлопки и тяхното отлагане.

Проблемът: асфалтени в суровия петрол

Асфалтенът е твърдо вещество, присъстващо в суровия петрол, което се счита за обезпокоително, тъй като причинява сериозни проблеми по време на производството и транспортирането на суров петрол от сондажния кладенец. Асфалтените са много сложен клас молекули и се срещат в различни молекулярни структури – фактор, който допринася за проблема, тъй като различните форми на асфалтен причиняват проблеми с различна степен на тежест. Многото различни структури на асфалтена също затрудняват обобщаването му в конкретно семейство. Следователно асфалтенът обикновено се класифицира като клас на разтворимост, тъй като се характеризира като неразтворим в n-алкани.
Типични проблеми, причинени от асфалтените в суровия нефт, са например плътни флокулации и отлагания в резервоара, сондажите и транспортните тръбопроводи, което впоследствие води до експлоатационни и производствени усложнения и увеличаване на разходите за преработка.

Агломерираните и флокулирани асфалтени могат да бъдат рекултивирани чрез ултразвукова деагломерация и намаляване на размера на частиците

Агрегация и флокулация на асфалтен, изобразени в модела на йена.
С любезното съдействие на О. Мълинс, Schlumberger.

Ултразвуков апарат за деагломерация на асфалтен и намаляване на флокуланта

Ултразвуковият процесор UIP16000 е високоефективен хомогенизатор за обработка на суров нефт

Решението: Ултразвуково намаляване на асфалтеновите утайки

Утаените и флокулираните асфалтенови частици могат да бъдат възстановени надеждно чрез силова ултразвукова реакция. Ултразвукът с висока производителност разчупва асфалтена, циптира и флокуира до малък размер на частиците. По този начин асфалтенът се дисоциира обратно на много малки частици, които не запушват и не пречат на суровата обработка. Ултразвуковите диспергатори хомогенизират частиците в суровия петрол. Често се добавя химически стабилизатор, за да се получи дългосрочна стабилност. Това означава, че ултразвукът може да намали макроструктурираната флокулация на асфалтен, което предотвратява отлагането на асфалтен върху повърхностите, запушването на порите в резервоара, запушването на сондажите и натрупването в тръбопроводите.

Ултразвуковата деагломерация намалява размера на частиците асфалтен и предотвратява отлагането.

Край на наводняването на саламура под ултразвукови вълни в различни места на микромодела.
Проучване и авторско право: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Предимства на ултразвуковото намаляване на размера на асфалтена

Намаляване на размера на частиците на асфалтена
Разграждане на асфалтенови агломерати
Инхибиране на флокулацията
Намаляване на вискозитета на суровия петрол

Ултразвуковите високоефективни диспергатори деагломерират асфалтеновите флокуланти и предотлагат отлагането.

Ултразвукова инсталация на 3x UIP1000hdT за преработка на суров нефт

Изследванията доказват ефективността на ултразвуковото намаляване на асфалтена

Dehshibi et al. (2018) изследват ефектите от нискочестотен ултразвук с висока мощност (30kHz) върху асфалтеновите валежи / флокулация и отлагане при контрол на температурата. Ултразвукът намалява отлагането на асфалтен. Ултразвуковите вълни и генерираната акустична кавитация доведоха до увеличаване на производството на масло чрез маслен механизъм. Чрез ултразвукова обработка е възможно не само да се разбият асфалтеновите агломерати, но дори и да се обърне отлагането на асфалтен.
Освен това прилагането на ултразвук може да предотврати запушването на гърлата и порите с голям агломериран асфалтен. По този начин се избягва спадът на налягането, дължащ се на отлагането на асфалтен, и се подобрява потокът на течността в порите и гърлата. Чрез анализ на изображенията е установено, че в резултат на прилагане на мощен ултразвук около 80% от утаения асфалтен не се отлага. "С други думи, 80% от отлагането на асфалтен намалява и следователно вероятността от запушване на микроканалите намалява поради използването на ултразвук." (Dehshibi et al., 2018)
Резултатите от проучването на изследователската група на Дешиби показват, че ултразвуковите вибрации и кавитационните вибрации могат да премахнат по-големи асфалтенови агрегати от повърхностите и да ги преместят в по-голямата част от потока. Освен това ултразвуковата обработка намалява количеството агрегиран асфалтен (вж. фигурата по-долу). Въз основа на анализа на изображението, около 70% от утаеният асфалтен няма да се отложи поради подлагането на системата на ултразвук.

Ултразвукът се прилага успешно за намаляване на асфалтеновите инертни материали и флокулатите, за да се предотврати тяхното отлагане.

Край на наводняване на саламура (разтвор на магнезиев хлорид) при облъчване с ултразвукови вълни: а) обратимост на отлагането на асфалтен, б) отстраняване на асфалтен.
Проучване и авторско право: DEshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Високоефективни ултразвукови апарати

Hielscher Ultrasonics е специализирана в разработването, прототипирането, производството и разпространението на високопроизводителни ултразвукови процесори за тежки приложения. Благодарение на изключителната производителност, издръжливост, здравина и надеждност, ултразвуковите системи на Hielscher са инсталирани за нефтохимически приложения по целия свят. Типичните приложения включват ултразвуково подпомагана окислителна десулфуризация, емулгиране на суров нефт, деагломерация на асфалтен, дисперсия на чистачи и намаляване на вискозитета на тежки масла. Ултразвук на Hielscher’ Индустриалните ултразвукови процесори могат да осигурят много високи амплитуди, които са необходими за тежки приложения. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Индустриалните системи на Hielscher лесно се справят с много висок вискозитет и изискват само ниска поддръжка.
Свържете се с нас сега, за да получите повече информация относно ултразвуковата редукция на асфалтен, възможностите за монтаж и цените! Нашите добре обучени, дългогодишни опитни ще се радват да обсъдят вашите изисквания към процеса с вас!
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:

Обем на партидата	Дебит	Препоръчителни устройства
1 до 500 мл	10 до 200 мл/мин	UP100H
10 до 2000 мл	20 до 400 мл/мин	UP200Ht, UP400St
0.1 до 20L	0.2 до 4 л/мин	UIP2000hdT
10 до 100L	2 до 10 л/мин	UIP4000hdT
Н.А.	10 до 100 л/мин	UIP16000
Н.А.	Голям	Клъстер от UIP16000

Свържете се с нас! / Попитайте ни!

Ултразвуковите хомогенизатори с високо срязване се използват в лабораторна, настолна, пилотна и промишлена обработка.

Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори за смесване, дисперсия, емулгиране и екстракция в лабораторен, пилотен и индустриален мащаб.

Литература / Препратки

Reza Rezaei Dehshibi, Ali Mohebbi, Masoud Riazi, Mehrdad Niakousari (2018): Experimental investigation on the effect of ultrasonic waves on reducing asphaltene deposition and improving oil recovery under temperature control. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 45, 2018. 204-212.
Amani, Mahmood, Retnanto, Albertus, AlJuhani, Salem, Al-Jubouri, Mohammed, Shehada, Salem, Rommel Yrac (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. International Petroleum Technology Conference, Doha, Qatar, December 2015.
Khosrow Naderi, Tayfun Babadagli (2010): Influence of intensity and frequency of ultrasonic waves on capillary interaction and oil recovery from different rock types. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 500-508.
Goual Lamia (2012): Petroleum asphaltenes. In: Crude Oil Emulsions – Composition Stability and Characterization. InTechOpen 2012.
Salehzadeh, M., Akherati, A., Ameli, F. and Dabir, B. (2016): Experimental study of ultrasonic radiation on growth kinetic of asphaltene aggregation and deposition. Canadian Journal of Chemical Engineering 94(11). 2202-2209.

Свързани теми

Факти, които си струва да знаете

Асфалтени

Асфалтените се състоят предимно от въглерод, водород, азот, кислород и сяра, както и следи от ванадий и никел. Съотношението C:H е приблизително 1:1.2, но варира в зависимост от източника на асфалтен. Асфалтенът се определя като "най-тежкият компонент на петролните течности, който е неразтворим в леки n-алкани като n-пентан или n-хептан, но разтворим в ароматни съединения като толуен" (Goual 2012)

Асфалтенът може да бъде идентифициран и класифициран по следните характеристики:

Твърдо: Асфалтенът е твърда фаза, която се хомогенизира в суровия петрол при условия на резервоара.
n-алкан неразтворим: Асфалтенът е класифициран като клас на разтворимост, тъй като има няколко структури и по този начин е изключително трудно да се осигури обобщена структура за него. Следователно той се определя като компонент с най-високо молекулно тегло в суровия нефт, който е неразтворим в леки n-алкани като n-пентан или n-хептан и разтворим в ароматни съединения като толуен или ксилол.
Силно полярен: Асфалтенът е един от малкото компоненти на суровия петрол, който е силно полярен, за разлика от суровия петрол като цяло, който се счита за неполюсен.
Хетероатоми: Асфалтенът е свързан с хетероатоми, проявяващи се главно в азот, кислород и сяра.

Високоефективна ултразвук! Продуктовата гама на Hielscher обхваща пълния спектър от компактен лабораторен ултразвуков апарат до настолни ултразвукови системи до напълно индустриални ултразвукови системи.

Hielscher Ultrasonics доставя високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да промишлен големина.