Smanjeno taloženje asfaltena ultrazvukom velike snage

Precipitacija asfaltena uzrokuje brojne probleme pri proizvodnji nafte smanjenjem propusnosti, promjenom močivosti ležišne stijene, začepljenjem bušotine te stvaranjem znatnog pada tlaka oko proizvodne bušotine. Ultrazvučna deaglomeracija i dispergiranje asfaltena sprječavaju i uklanjaju nastanak asfaltenskih flokula i njihovo taloženje.

Problem: asfalteni u sirovoj nafti

Asfalten je kruta tvar prisutna u sirovoj nafti koja se smatra problematičnom jer uzrokuje ozbiljne probleme tijekom proizvodnje i transporta sirove nafte iz bušotine. Asfalteni su vrlo složena skupina molekula i pojavljuju se u različitim molekularnim strukturama – čimbenik koji pridonosi problemu jer različiti oblici asfaltena uzrokuju probleme različite težine. Zbog brojnih različitih struktura asfalten je također teško svrstati u određenu skupinu. Stoga se asfalten općenito klasificira prema topljivosti jer ga karakterizira netopljivost u n-alkanima.
Tipični problemi koje uzrokuju asfalteni u sirovoj nafti jesu, primjerice, guste nakupine flokula i naslage u ležištu, bušotinama i transportnim cjevovodima, što posljedično dovodi do operativnih i proizvodnih komplikacija te povećanih troškova prerade.

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

Agregacija i flokulacija asfaltena prikazane Yenovim modelom.
Ljubaznošću O. Mullinsa, Schlumberger.

Ultrazvučni uređaj za deaglomeraciju asfaltena i smanjenje flokulanata

Ultrazvučni procesor UIP16000 je homogenizator visokih performansi za obradu sirove nafte

Rješenje: ultrazvučno smanjenje precipitata asfaltena

Precipitirane i flokulirane čestice asfaltena mogu se pouzdano obraditi ultrazvukom velike snage. Ultrazvučna obrada visokih performansi razbija precipitate i flokule asfaltena na čestice male veličine. Time se asfalten ponovno razdvaja na vrlo male čestice koje ne uzrokuju začepljenja niti ometaju preradu sirove nafte. Ultrazvučni dispergatori homogeniziraju čestice u sirovoj nafti. Često se dodaje kemijski stabilizator kako bi se postigla dugoročna stabilnost. To znači da ultrazvučna obrada može smanjiti stvaranje makrostrukturiranih flokula asfaltena, čime se sprječavaju taloženje asfaltena na površinama, začepljenje pora u ležištu, začepljenje bušotine i nakupljanje naslaga u cjevovodima.

Ultrazvučna deaglomeracija smanjuje veličinu čestica asfaltena i sprječava taloženje.

Završetak utiskivanja slane vode uz djelovanje ultrazvučnih valova na različitim mjestima mikromodela.
Istraživanje i autorska prava: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Prednosti ultrazvučnog smanjenja veličine čestica asfaltena

Smanjenje veličine čestica asfaltena
Razbijanje aglomerata asfaltena
Inhibicija flokulacije
Smanjenje viskoznosti sirove nafte

Ultrazvučni dispergatori visokih performansi deaglomeriraju flokulante asfaltena i sprječavaju taloženje.

Ultrazvučno postrojenje s 3x UIP1000hdT za preradu sirove nafte

Istraživanja dokazuju učinkovitost ultrazvučnog smanjenja asfaltena

Dehshibi et al. (2018) proučavali su učinke niskofrekventne ultrazvučne obrade velike snage (30kHz) na precipitaciju / flokulaciju i taloženje asfaltena uz kontrolu temperature. Ultrazvučna obrada smanjila je taloženje asfaltena. Ultrazvučni valovi i nastala akustična kavitacija uzrokovali su povećanje proizvodnje nafte mehanizmom stvaranja slojeva nafte. Sonikacijom je bilo moguće ne samo razbiti aglomerate asfaltena nego i preokrenuti proces taloženja asfaltena.
Nadalje, primjenom ultrazvučne obrade moglo se spriječiti začepljenje pornih suženja i pora velikim aglomeratima asfaltena. Time je izbjegnut pad tlaka zbog taloženja asfaltena te je poboljšan protok fluida u porama i pornim suženjima. Analizom slika utvrđeno je da se zbog primjene ultrazvuka velike snage oko 80% precipitiranog asfaltena nije istaložilo. „Drugim riječima, taloženje asfaltena smanjeno je za 80%, a posljedično se zbog primjene ultrazvuka smanjuje vjerojatnost začepljenja mikrokanala.” (Dehshibi et al., 2018)
Rezultati istraživanja Deshibijeve istraživačke skupine pokazali su da ultrazvučne vibracije i kavitacijske vibracije mogu ukloniti veće agregate asfaltena s površina i prenijeti ih u glavninu struje fluida. Nadalje, ultrazvučna obrada smanjila je količinu agregiranog asfaltena (vidjeti sliku u nastavku). Prema analizi slika, oko 70% precipitiranog asfaltena neće se istaložiti zbog izlaganja sustava sonikaciji.

Ultrazvučna obrada uspješno se primjenjuje za smanjenje agregata i flokula asfaltena kako bi se spriječilo njihovo taloženje.

Završetak utiskivanja slane vode (otopine magnezijeva klorida) uz izlaganje ultrazvučnim valovima: (a) reverzibilnost taloženja asfaltena (b) uklanjanje asfaltena.
Istraživanje i autorska prava: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Ultrazvučni uređaji visokih performansi

Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za razvoj, izradu prototipova, proizvodnju i distribuciju ultrazvučnih procesora visokih performansi za zahtjevne primjene. Zahvaljujući iznimnim performansama, izdržljivosti, robusnosti i pouzdanosti, ultrazvučni sustavi Hielscher ugrađeni su za petrokemijske primjene diljem svijeta. Tipične primjene uključuju ultrazvučno potpomognutu oksidacijsku desulfurizaciju, emulgiranje sirove nafte, deaglomeraciju asfaltena, dispergiranje hvatača i smanjenje viskoznosti teških nafti. Industrijski ultrazvučni procesori tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu postići vrlo visoke amplitude, potrebne za zahtjevne primjene. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Industrijski sustavi Hielscher lako obrađuju materijale vrlo visoke viskoznosti i zahtijevaju samo malo održavanja.
Kontaktirajte nas odmah kako biste dobili više informacija o ultrazvučnom smanjenju asfaltena, mogućnostima ugradnje i cijenama! Naše dobro obučeno osoblje s dugogodišnjim iskustvom rado će s vama razgovarati o zahtjevima vašeg procesa!
Tablica u nastavku daje pregled 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	skupina uređaja UIP16000

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Ultrazvučni homogenizatori s visokim smičnim silama upotrebljavaju se u laboratorijskoj, stolnoj, pilotnoj i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje, dispergiranje, emulgiranje i ekstrakciju u laboratorijskom, pilotnom 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 prvenstveno sastoje od ugljika, vodika, dušika, kisika i sumpora te 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 aromatskim ugljikovodicima poput toluena” (Goual 2012)

Asfalten se može identificirati i klasificirati prema sljedećim značajkama:

Kruta tvar: asfalten je kruta faza koja je homogenizirana u sirovoj nafti u ležišnim uvjetima.
Netopljivost u n-alkanima: asfalten se klasificira prema topljivosti jer ima više struktura, pa je iznimno teško navesti njegovu opću strukturu. Stoga se definira kao komponenta sirove nafte s najvećom molekularnom masom koja je netopljiva u lakim n-alkanima poput n-pentana ili n-heptana, a topljiva u aromatskim ugljikovodicima poput toluena ili ksilena.
Visoka polarnost: asfalten je jedna od vrlo malobrojnih komponenti sirove nafte koje su izrazito polarne, za razliku od sirove nafte u cjelini, koja se smatra nepolarnom.
Heteroatomi: asfalten je povezan s heteroatomima, koji su uglavnom zastupljeni dušikom, kisikom i sumporom.

Ultrazvuk visokih performansi! Asortiman proizvoda Hielscher obuhvaća cijeli raspon od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.

Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih veličina.