Smanjeno taloženje asfaltena pomoću snažnog ultrazvuka

Taloženje asfaltena izaziva brojne probleme u proizvodnji nafte: smanjuje propusnost, mijenja kvašljivost rezervoarske stijene, začepljuje bušotinu te stvara znatan pad pritiska oko proizvodne bušotine. Ultrazvučna deaglomeracija i disperzija asfaltena sprječavaju i otklanjaju nastajanje asfaltenskih flokula i njihovo taloženje.

Problem: asfalteni u sirovoj nafti

Asfalten je čvrsta tvar prisutna u sirovoj nafti koja se smatra problematičnom jer uzrokuje ozbiljne probleme tokom proizvodnje i transporta sirove nafte iz bušotine. Asfalteni su vrlo složena klasa molekula i javljaju se u različitim molekularnim strukturama – što doprinosi problemu, jer različiti oblici asfaltena izazivaju probleme različitog stepena ozbiljnosti. Zbog mnogih različitih struktura asfalten je teško uopćiti u određenu porodicu. Stoga se asfalten općenito klasificira kao klasa topljivosti, jer se karakterizira kao netopljiv u n-alkanima.
Tipični problemi koje asfalteni uzrokuju u sirovoj nafti su, npr., guste flokulacije i naslage u rezervoaru, bušotinama i transportnim cjevovodima, što posljedično dovodi do operativnih i proizvodnih komplikacija te povećanih troškova prerade.

Aglomerirani i flokulirani asfalteni mogu se sanirati ultrazvučnom deaglomeracijom i smanjenjem veličine čestica

Agregacija i flokulacija asfaltena prikazane u Yenovom modelu.
Ustupio O. Mullins, Schlumberger.

Ultrazvučni uređaj za deaglomeraciju asfaltena i smanjenje flokulanata

Ultrazvučni procesor UIP16000 visokoučinkoviti je homogenizator za obradu sirove nafte

Rješenje: ultrazvučno smanjenje asfaltenskih taloga

Istaloženi i flokulirani asfaltenski čestice mogu se pouzdano sanirati snažnom ultrazvučnom obradom. Visokoučinkovita ultrazvučna obrada razbija asfaltenske taloge i flokulate na malu veličinu čestica. Tako se asfalten ponovo razlaže na vrlo sitne čestice koje ne začepljuju niti ometaju preradu sirove nafte. Ultrazvučni disperzeri homogeniziraju čestice u sirovoj nafti. Često se dodaje hemijski stabilizator radi postizanja dugotrajne stabilnosti. To znači da ultrazvučna obrada može smanjiti makrostrukturiranu flokulaciju asfaltena, čime se sprječava taloženje asfaltena na površinama, začepljenje pora u rezervoaru, začepljenje bušotine i nakupine u cjevovodima.

Ultrazvučna deaglomeracija smanjuje veličinu čestica asfaltena i sprječava taloženje.

Kraj plavljenja slanom vodom pod ultrazvučnim valovima na različitim mjestima mikromodela.
Studija i autorska prava: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Prednosti ultrazvučnog smanjenja veličine asfaltena

Smanjenje veličine čestica asfaltena
Razgradnja asfaltenskih aglomerata
Inhibicija flokulacije
Smanjenje viskoziteta sirove nafte

Visokoučinkoviti ultrazvučni disperzeri deaglomeriraju asfaltenske flokulante i sprječavaju taloženje.

Ultrazvučna instalacija s 3x UIP1000hdT za preradu sirove nafte

Istraživanje dokazuje djelotvornost ultrazvučnog smanjenja asfaltena

Dehshibi et al. (2018) proučavali su učinke niskofrekventne ultrazvučne obrade velike snage (30kHz) na taloženje / flokulaciju asfaltena i njihovo odlaganje uz kontrolu temperature. Ultrazvučna obrada smanjila je taloženje asfaltena. Ultrazvučni valovi i generirana akustična kavitacija uzrokovali su povećanje proizvodnje nafte putem mehanizma formiranja slojeva nafte. Sonikacijom je bilo moguće ne samo razbiti asfaltenske aglomerate, nego čak i preokrenuti taloženje asfaltena.
Osim toga, primjena ultrazvučne obrade mogla je spriječiti začepljenje grla i pora velikim aglomeriranim asfaltenom. Time je izbjegnut pad pritiska zbog taloženja asfaltena, a poboljšano je i strujanje fluida u porama i grlima. Analizom slike utvrđeno je da se kao rezultat primjene snažnog ultrazvuka oko 80% istaloženog asfaltena nije odložilo. „Drugim riječima, 80% taloženja asfaltena je smanjeno i posljedično se smanjuje vjerovatnoća začepljenja mikrokanala zbog upotrebe ultrazvuka.“ (Dehshibi et al., 2018)
Nalazi istraživačke grupe Deshibi pokazali su da ultrazvučne vibracije i kavitacijske vibracije mogu ukloniti veće asfaltenske agregate s površina i premjestiti ih u glavnu struju toka. Nadalje, ultrazvučna obrada smanjila je količinu agregiranog asfaltena (pogledajte sliku ispod). Na osnovu analize slike, oko 70% istaloženog asfaltena neće se odložiti zbog izlaganja sistema sonikaciji.

Ultrazvučna obrada uspješno se primjenjuje za smanjenje asfaltenskih agregata i flokulata radi sprječavanja njihovog taloženja.

Kraj plavljenja slanom vodom (otopinom magnezijum-hlorida) pod zračenjem ultrazvučnim valovima: (a) reverzibilnost taloženja asfaltena (b) uklanjanje asfaltena.
Studija i autorska prava: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji

Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za razvoj, izradu prototipova, proizvodnju i distribuciju visokoučinkovitih ultrazvučnih procesora za zahtjevne primjene u teškim uvjetima rada. Zbog izuzetnih performansi, izdržljivosti, robusnosti i pouzdanosti, ultrazvučni sistemi kompanije Hielscher instalirani su u petrohemijskim primjenama širom svijeta. Tipične primjene uključuju ultrazvučno potpomognutu oksidativnu desulfurizaciju, emulgiranje sirove nafte, deaglomeraciju asfaltena, disperziju hvatača (scavengera) i smanjenje viskoziteta teških ulja. Industrijski ultrazvučni procesori kompanije Hielscher Ultrasonics mogu isporučiti vrlo visoke amplitude, koje su potrebne za zahtjevne primjene u teškim uvjetima rada. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano koristiti u radu 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Industrijski sistemi kompanije Hielscher lako obrađuju vrlo visoke viskoznosti i zahtijevaju samo malo održavanja.
Kontaktirajte nas odmah kako biste dobili više informacija o ultrazvučnom smanjenju asfaltena, mogućnostima instalacije i cijenama! Naše dobro obučeno osoblje s dugogodišnjim iskustvom rado će s vama razgovarati o zahtjevima vašeg procesa!
Tabela ispod daje vam orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Volumen šarže	Protok	Preporučeni uređaji
1 do 500mL	10 do 200mL/min	UP100H
10 do 2000mL	20 do 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 do 20L	0,2 do 4L/min	UIP2000hdT
10 do 100L	2 do 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 do 100L/min	UIP16000
n.a.	veći	klaster uređaja UIP16000

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Ultrazvučni homogenizatori visokog smicanja koriste se u laboratorijskoj, stolnoj, pilot i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskom, pilot i industrijskom mjerilu.

Literatura / reference

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.

Povezane teme

Korisne činjenice

Asfalteni

Asfalteni se primarno sastoje od ugljika, vodika, dušika, kisika i sumpora, kao i od tragova vanadija i nikla. Omjer C:H iznosi približno 1:1,2, ali varira ovisno o izvoru asfaltena. Asfalten se definira kao „najteža komponenta naftnih fluida koja je netopljiva u lakim n-alkanima poput n-pentana ili n-heptana, ali topljiva u aromatima poput toluena“ (Goual 2012)

Asfalten se može identificirati i klasificirati prema sljedećim karakteristikama:

Čvrsta tvar: asfalten je čvrsta faza koja je homogenizirana u sirovoj nafti pri rezervoarskim uvjetima.
Netopljiv u n-alkanima: asfalten se klasificira kao klasa topljivosti jer ima više struktura pa je izuzetno teško odrediti njegovu uopćenu strukturu. Stoga se definira kao komponenta sirove nafte najveće molekulske mase koja je netopljiva u lakim n-alkanima poput n-pentana ili n-heptana i topljiva u aromatima poput toluena ili ksilena.
Izrazito polaran: asfalten je jedna od vrlo malobrojnih komponenti sirove nafte koje su izrazito polarne, za razliku od sirove nafte kao cjeline, koja se smatra nepolarnom.
Heteroatomi: asfalten je povezan s heteroatomima, koji se uglavnom očituju u dušiku, kisiku i sumporu.

Visokoučinkovita ultrazvučna tehnologija! Asortiman proizvoda kompanije Hielscher pokriva cijeli spektar, od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics isporučuje visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijske do industrijske veličine.