Snížené usazování asfaltenu pomocí výkonového ultrazvuku
Srážení asfaltenu vyvolává řadu problémů při těžbě ropy snížením propustnosti, změnou smáčivosti horniny ložiska, ucpáním vrtu a také vytvořením výrazného poklesu tlaku kolem těžebního vrtu. Ultrazvuková deaglomerace a disperze asfaltenu zabraňuje a sanuje tvorbu asfaltenových vloček a jejich usazování.
Problém: Asfalteny v ropě
Asfalten je pevná látka přítomná v ropě, která je považována za problematickou, protože způsobuje vážné problémy při výrobě a přepravě ropy z vrtného vrtu. Asfalteny jsou velmi složitou třídou molekul a vyskytují se v různých molekulárních strukturách – Faktor, který přispívá k problému, protože různé formy asfaltenu způsobují problémy s různým stupněm závažnosti. Mnoho různých struktur asphaltenu také ztěžuje jeho zobecnění do konkrétní rodiny. Proto je asfalten obecně klasifikován jako třída rozpustnosti, protože je charakterizován jako nerozpustný v n-alkanech.
Typickými problémy způsobenými asfalteny v ropě jsou např. husté flokulace a usazeniny v ložisku, vrtech a dopravních potrubích, což následně vede k provozním a výrobním komplikacím a zvýšeným nákladům na zpracování.
Agregace a flokulace asfaltenu znázorněné v modelu Yen.
Ultrazvukový procesor UIP16000 je vysoce výkonný homogenizátor pro úpravu ropy
Řešení: Ultrazvuková redukce asfaltenových sraženin
Vysrážené a vločkované částice asfaltenu lze spolehlivě sanovat ultrazvukem. Ultrazvuku s vysokým výkonem rozbíjí asfalten srážející se a flokuluje až na malou velikost částic. Asfalten se tak disociuje zpět na velmi malé částice, které neucpávají ani nenarušují zpracování surové ropy. Ultrazvukové dispergátory homogenizují částice v ropě. Pro získání dlouhodobé stability se často přidává chemický stabilizátor. To znamená, že ultrazvuku může snížit makrostrukturovanou flokulaci asfaltenu, což zabraňuje usazování asfaltenu na površích, ucpávání pórů v nádrži, ucpávání vrtů a hromadění v potrubí.
Konec zaplavení solankou pod ultrazvukovými vlnami na různých místech mikromodelu.
- Snížení velikosti částic asfaltenu
- Rozklad asfaltových aglomerátů
- Inhibice flokulace
- Snížení viskozity surové ropy
Ultrazvuková instalace 3x UIP1000hdT pro zpracování ropy
Výzkum dokazuje účinnost ultrazvukové redukce asfaltenu
Dehshibi et al. (2018) studovali účinky nízkofrekvenční, vysokovýkonové ultrazvuku (30 kHz) na srážení? flokulaci asfaltenu a depozici pod kontrolou teploty. Ultrazvuku snížilo usazování asfaltenu. Ultrazvukové vlny a generovaná akustická kavitace způsobily zvýšení produkce oleje mechanismem vrstvení oleje. Prostřednictvím sonikační léčby bylo možné nejen rozbít asfaltové aglomeráty, ale dokonce zvrátit ukládání asfaltenu.
Kromě toho by aplikace ultrazvuku mohla zabránit ucpání hrdel a pórů velkým aglomerovaným asfalttenem. Tím se zabránilo poklesu tlaku v důsledku usazování asfaltenu a zlepšil se průtok kapaliny v pórech a hrdlech. Pomocí obrazové analýzy bylo zjištěno, že v důsledku aplikace výkonového ultrazvuku se asi 80 % vysráženého asfaltenu neuložilo. “Jinými slovy, 80% depozice asfaltenu se snížilo a následně se snižuje pravděpodobnost ucpání mikrokanálů díky použití ultrazvuku.” (Dehshibi et al., 2018)
Zjištění studie Deshibiho výzkumné skupiny prokázala, že ultrazvukové vibrace a kavitační vibrace mohou odstranit větší asfaltanové agregáty z povrchů a přesunout je do většiny toku. Kromě toho ultrazvukové zpracování snížilo množství agregovaného asfaltenu (viz obrázek níže). Na základě analýzy obrazu se asi 70% vysráženého asfaltenu neuloží v důsledku podrobení systému sonikaci.
Konec zaplavení solankou (roztok chloridu hořečnatého) ozářením ultrazvukovými vlnami: (a) reverzibilita depozice asfaltenu (b) odstranění asfaltenu.
Vysoce výkonné ultrasonicators
Hielscher Ultrasonics se specializuje na vývoj, prototypování, výrobu a distribuci vysoce výkonných ultrazvukových procesorů pro náročné aplikace. Díky výjimečnému výkonu, vytrvalosti, robustnosti a spolehlivosti jsou ultrazvukové systémy Hielscher instalovány pro petrochemické aplikace po celém světě. Mezi typické aplikace patří ultrazvukem asistované oxidační odsíření, emulgace ropy, deaglomerace asfaltenu, disperze vychytávače a snížení viskozity těžkých olejů. Hielscher Ultrazvuk’ Průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy, které jsou vyžadovány pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Hielscherovy průmyslové systémy snadno zvládají velmi vysoké viskozity a vyžadují pouze nízkou údržbu.
Kontaktujte nás nyní a získejte více informací o ultrazvukové redukci asfaltenu, možnostech instalace a cenách! Naši dobře vyškolení a dlouholetí zkušení pracovníci s vámi rádi prodiskutují vaše procesní požadavky!
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml? min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l? min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás!? Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakci v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.
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.
Fakta, která stojí za to vědět
Asfalteny
Asfalteny se skládají především z uhlíku, vodíku, dusíku, kyslíku a síry, stejně jako ze stopového množství vanadu a niklu. Poměr C:H je přibližně 1:1,2, ale liší se v závislosti na zdroji asfaltenu. Asfalten je definován jako “Nejtěžší složka ropných kapalin, která je nerozpustná v lehkých N-alkanech, jako je N-pentan nebo N-heptan, ale rozpustná v aromátech, jako je toluen.” (Goual 2012)
Asfalten lze identifikovat a klasifikovat podle následujících charakteristik:
- Pevná látka: Asfalten je pevná fáze, která je homogenizována v ropě v podmínkách ložiska.
- n-Alkan nerozpustný: Asfalten je klasifikován jako třída rozpustnosti, protože má několik struktur, a proto je extrémně obtížné poskytnout pro něj zobecněnou strukturu. Je proto definována jako složka s nejvyšší molekulovou hmotností v surové ropě, která je nerozpustná v lehkých n-alkanech, jako je n-pentan nebo n-heptan, a rozpustná v aromatických látkách, jako je toluen nebo xylen.
- Vysoce polární: Asfalten je jednou z mála složek ropy, která je vysoce polární, na rozdíl od ropy jako celku, která je považována za nepolární.
- Heteroatomy: Asfalten je spojen s heteroatomy, které se projevují hlavně v dusíku, kyslíku a síře.
Hielscher Ultrasonics dodává vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k industriální velikost.