Смањено таложење асфалтена применом ултразвука велике снаге

Преципитација асфалтена изазива бројне проблеме у производњи нафте смањењем пропустљивости, променом квашљивости стене лежишта, зачепљењем канала бушотине, као и стварањем значајног пада притиска око производне бушотине. Ултразвучна деагломерација и дисперговање асфалтена спречавају и отклањају стварање асфалтенских флокула и њихово таложење.

Проблем: асфалтени у сировој нафти

Асфалтен је чврста материја присутна у сировој нафти која се сматра проблематичном јер изазива озбиљне проблеме током производње и транспорта сирове нафте из бушотине. Асфалтени су веома сложена класа молекула и јављају се у различитим молекулским структурама – фактор који доприноси проблему јер различити облици асфалтена изазивају проблеме различитог степена озбиљности. Мноштво различитих структура асфалтена такође отежава њихово сврставање у одређену породицу. Зато се асфалтени углавном класификују према растворљивости, јер их карактерише нерастворљивост у n-алканима.
Типични проблеми које асфалтени изазивају у сировој нафти су, на пример, густе флокулисане масе и наслаге у лежишту, бушотинама и транспортним цевоводима, што затим доводи до оперативних и производних компликација и повећаних трошкова прераде.

Агломерисани и флокулисани асфалтени могу се разложити ултразвучном деагломерацијом и смањењем величине честица

Агрегација и флокулација асфалтена приказане Јеновим моделом.
Љубазношћу O. Mullins, Schlumberger.

Ултразвучни уређај за деагломерацију асфалтена и смањење количине флокуланта

Ултразвучни процесор UIP16000 је хомогенизатор високих перформанси за третман сирове нафте

Решење: ултразвучно уситњавање преципитата асфалтена

Преципитиране и флокулисане честице асфалтена могу се поуздано разложити применом ултразвука велике снаге. Ултразвучни третман високих перформанси разбија преципитате и флокуле асфалтена на ситне честице. Тиме се асфалтен поново разлаже на веома ситне честице, које не изазивају зачепљења нити ометају прераду сирове нафте. Ултразвучни диспергатори хомогенизују честице у сировој нафти. Често се додаје хемијски стабилизатор ради постизања дугорочне стабилности. То значи да ултразвучни третман може да смањи флокулацију асфалтена у макроструктуре, чиме се спречавају таложење асфалтена на површинама, зачепљење пора у лежишту, зачепљење канала бушотине и накупљање наслага у цевоводима.

Ултразвучна деагломерација смањује величину честица асфалтена и спречава таложење.

Завршетак утискивања сланог раствора уз дејство ултразвучних таласа на различитим местима микромодела.
Студија и ауторска права: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Предности ултразвучног смањења величине честица асфалтена

Смањење величине честица асфалтена
Разбијање агломерата асфалтена
Инхибиција флокулације
Смањење вискозности сирове нафте

Ултразвучни диспергатори високих перформанси деагломеришу асфалтенске флокуланте и спречавају таложење.

Ултразвучна инсталација са 3x UIP1000hdT за прераду сирове нафте

Истраживање доказује ефикасност ултразвучног смањења асфалтена

Dehshibi et al. (2018) испитивали су утицај ултразвучног третмана ниске фреквенције и велике снаге (30kHz) на преципитацију / флокулацију и таложење асфалтена уз контролу температуре. Ултразвучни третман је смањио таложење асфалтена. Ултразвучни таласи и настала акустична кавитација повећали су производњу нафте механизмом формирања слојева нафте. Ултразвучним третманом било је могуће не само разбити агломерате асфалтена већ и преокренути процес таложења асфалтена.
Поред тога, примена ултразвучног третмана могла је да спречи зачепљење сужења пора и самих пора крупним агломерисаним асфалтеном. Тиме је избегнут пад притиска услед таложења асфалтена и побољшан је проток флуида кроз поре и њихова сужења. Анализом слика утврђено је да се, услед примене ултразвука велике снаге, око 80% преципитираног асфалтена није исталожило. „Другим речима, таложење асфалтена смањено је за 80%, па се сходно томе смањује и вероватноћа зачепљења микроканала услед примене ултразвука.“ (Dehshibi et al., 2018)
Резултати студије истраживачке групе Deshibi показали су да ултразвучне вибрације и кавитационе вибрације могу да уклоне веће агрегате асфалтена са површина и преместе их у главни ток флуида. Осим тога, ултразвучна обрада смањила је количину агрегираног асфалтена (видети слику испод). На основу анализе слика, око 70% преципитираног асфалтена неће се исталожити услед излагања система ултразвучном третману.

Ултразвучни третман успешно се примењује за уситњавање агрегата и флокула асфалтена ради спречавања њиховог таложења.

Завршетак утискивања сланог раствора (раствора магнезијум-хлорида) уз излагање ултразвучним таласима: (a) реверзибилност таложења асфалтена (b) уклањање асфалтена.
Студија и ауторска права: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Ултразвучни уређаји високих перформанси

Hielscher Ultrasonics је специјализован за развој, израду прототипова, производњу и дистрибуцију ултразвучних процесора високих перформанси за захтевне примене. Због изузетних перформанси, издржљивости, робусности и поузданости, ултразвучни системи Hielscher инсталирани су за петрохемијске примене широм света. Типичне примене обухватају оксидативну десулфуризацију потпомогнуту ултразвуком, емулговање сирове нафте, деагломерацију асфалтена, дисперговање средстава за везивање нежељених компонената и смањење вискозности тешких нафти. Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher Ultrasonics могу да остваре веома високе амплитуде, које су неопходне за захтевне примене. Амплитуде до 200µm могу се лако одржавати непрекидно у режиму рада 24/7. За још више амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Индустријски системи Hielscher лако обрађују материјале веома високе вискозности и захтевају само мало одржавања.
Контактирајте нас одмах да бисте добили више информација о ултразвучном смањењу асфалтена, опцијама инсталације и ценама! Наше добро обучено особље са дугогодишњим искуством радо ће са вама размотрити захтеве вашег процеса!
Табела испод даје оријентациони преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:

Запремина шарже	Проток	Препоручени уређаји
1 до 500mL	10 до 200mL/min	UP100H
10 до 2000mL	20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 до 20L	0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
10 до 100L	2 до 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	већи	група уређаја UIP16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Ултразвучни хомогенизатори са високим смицањем користе се у лабораторијској обради, обради на стоним уређајима, пилотској и индустријској обради.

Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за мешање, дисперговање, емулговање и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.

Литература / Референце

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.

Повезане теме

Корисне чињенице

Асфалтени

Асфалтени се првенствено састоје од угљеника, водоника, азота, кисеоника и сумпора, као и ванадијума и никла у траговима. Однос C:H износи приближно 1:1,2, али варира у зависности од порекла асфалтена. Асфалтен се дефинише као „најтежа компонента нафтних флуида која је нерастворљива у лаким n-алканима, као што су n-пентан или n-хептан, али растворљива у ароматичним једињењима, као што је толуен“ (Goual 2012)

Асфалтен се може идентификовати и класификовати на основу следећих карактеристика:

Чврсто стање: асфалтен је чврста фаза која је хомогенизована у сировој нафти при условима који владају у лежишту.
Нерастворљивост у n-алканима: асфалтен се класификује према растворљивости јер има више структура, па је изузетно тешко дати његову општу структуру. Зато се дефинише као компонента сирове нафте са највећом молекулском масом која је нерастворљива у лаким n-алканима, као што су n-пентан или n-хептан, а растворљива у ароматичним једињењима, као што су толуен или ксилен.
Висока поларност: асфалтен је једна од веома малобројних компонената сирове нафте које су високо поларне, за разлику од сирове нафте у целини, која се сматра неполарном.
Хетероатоми: асфалтен је повезан са хетероатомима, који су углавном присутни у виду азота, кисеоника и сумпора.

Ултразвучна технологија високих перформанси! Асортиман производа Hielscher покрива читав спектар, од компактног лабораторијског ултразвучног уређаја, преко стоних уређаја, до потпуно индустријских ултразвучних система.

Hielscher Ultrasonics испоручује ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лабораторијских до индустријских величина.