Znížené nanášanie asfalténu pomocou ultrazvuku

Zrážanie asfalténu vyvoláva množstvo problémov pri produkcii ropy znížením priepustnosti, zmenou zmáčateľnosti horniny nádrže, upchatím vrtu, ako aj vytvorením výrazného poklesu tlaku okolo ťažobného vrtu. Ultrazvuková asfalténová deaglomerácia a disperzia zabraňuje a sanuje tvorbu asfalténových vločiek a ich ukladanie.

Problém: Asfaltény v rope

Asfaltén je pevná látka prítomná v rope, ktorá sa považuje za problematickú, pretože spôsobuje vážne problémy pri výrobe a preprave ropy z vrtného vrtu. Asfaltény sú veľmi zložitou triedou molekúl a vyskytujú sa v rôznych molekulárnych štruktúrach – faktor, ktorý prispieva k problému, pretože rôzne formy asfalténu spôsobujú problémy s rôznym stupňom závažnosti. Mnoho rôznych štruktúr asfalténu tiež sťažuje jeho zovšeobecnenie do konkrétnej rodiny. Preto je asfaltén všeobecne klasifikovaný ako trieda rozpustnosti, pretože je charakterizovaný ako nerozpustný v n-alkánoch.
Typickými problémami spôsobenými asfalténmi v rope sú napr. husté flokulácie a usadeniny v nádrži, vrtoch a prepravných potrubiach, čo následne vedie k prevádzkovým a výrobným komplikáciám a zvýšeným nákladom na spracovanie.

Agregácia a flokulácia asfalténu znázornená v modeli Yen.
S láskavým dovolením O. Mullinsa, Schlumberger.

Riešenie: Ultrazvuková redukcia asfalténových zrazenín

Vyzrážané a vločkové častice asfalténu je možné spoľahlivo sanovať pomocou ultrazvuku. Ultrazvuk s vysokou výkonnosťou rozbíja asfalténové vyzrážky a flokulácie na malú veľkosť častíc. Asfaltén sa tak disociuje späť na veľmi malé častice, ktoré sa neupchávajú a nezasahujú do spracovania suru. Ultrazvukové dispergátory homogenizujú častice v rope. Na dosiahnutie dlhodobej stability sa často pridáva chemický stabilizátor. To znamená, že ultrazvuk môže znížiť makroštruktúrovanú flokuláciu asfalténu, ktorá zabraňuje usadzovaniu asfalténu na povrchoch, upchávaniu pórov v nádrži, upchávaniu vrtov a hromadeniu v potrubiach.

Koniec zaplavenia soľanky pod ultrazvukovými vlnami na rôznych miestach mikromodelu.
Štúdium a autorské práva: Deshibi a kol.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Výskum dokazuje účinnosť ultrazvukovej redukcie asfalténu

Dehshibi et al. (2018) študovali účinky nízkofrekvenčnej, vysokovýkonnej ultrazvukovej signalizácie (30 kHz) na zrážanie / flokuláciu a depozíciu asfalténu pri regulácii teploty. Ultrazvuk znížil nanášanie asfalténu. Ultrazvukové vlny a generovaná akustická kavitácia spôsobili zvýšenie produkcie oleja mechanizmom vrstvenia oleja. Pomocou sonikácie bolo možné nielen rozbiť asfalténové aglomeráty, ale dokonca aj zvrátiť usadzovanie asfalténu.
Okrem toho by aplikácia ultrazvuku mohla zabrániť upchatiu hrdla a pórov veľkým aglomerovaným asfalténom. Tým sa zabránilo poklesu tlaku v dôsledku usadzovania asfalténu a zlepšil sa prietok tekutiny v póroch a hrdlách. Pomocou analýzy obrazu sa zistilo, že v dôsledku použitia výkonového ultrazvuku sa neusadilo asi 80% vyzrážaného asfalténu. "Inými slovami, 80 % depozície asfalténu sa znížilo a následne sa znížila pravdepodobnosť zablokovania mikrokanálov v dôsledku použitia ultrazvuku." (Dehshibi a kol., 2018)
Zistenia štúdie Deshibiho výskumnej skupiny preukázali, že ultrazvukové vibrácie a kavitačné vibrácie môžu odstrániť väčšie asfalténové agregáty z povrchov a presunúť ich do väčšiny prúdenia. Okrem toho ultrazvukové spracovanie znížilo množstvo agregovaného asfalténu (pozri obrázok nižšie). Na základe analýzy obrazu sa asi 70 % vyzrážaného asfalténu neuloží v dôsledku vystavenia systému sonikácii.

Koniec zaplavenia soľanky (roztok chloridu horečnatého) pri ožarovaní ultrazvukovými vlnami: a) reverzibilita depozície asfalténu b) odstránenie asfalténu.
Štúdium a autorské práva: DEshibi a kol. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics sa špecializuje na vývoj, prototypovanie, výrobu a distribúciu vysokovýkonných ultrazvukových procesorov pre náročné aplikácie. Vďaka výnimočnému výkonu, odolnosti, robustnosti a spoľahlivosti sú ultrazvukové systémy Hielscher inštalované pre petrochemické aplikácie po celom svete. Typické aplikácie zahŕňajú ultrazvukom asistované oxidačné odsírenie, emulgáciu ropy, asfalténovú deaglomeráciu, disperziu zachytávačov a zníženie viskozity ťažkých olejov. Hielscher Ultrasonics’ Priemyselné ultrazvukové procesory môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy, ktoré sú potrebné pre náročné aplikácie. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Priemyselné systémy Hielscher si ľahko poradia s veľmi vysokou viskozitou a vyžadujú len nízku údržbu.
Kontaktujte nás teraz a získajte viac informácií o ultrazvukovej redukcii asfalténu, možnostiach inštalácie a cenách! Naši dobre vyškolení a dlhoroční skúsení s vami radi prediskutujú vaše procesné požiadavky!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov: