Problemy kompatybilności rop naftowych

• Autorzy: Krasodomski Wojciech , Altkorn Beata , Duda Anna , Szuflita Sławomir , Krasodomski Michał

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.05.06

Warianty tytułu

EN

Crude oil compatibility problems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ropy naftowe przetwarzane w rafineriach są złożoną mieszaniną węglowodorów, w której rozpuszczone lub zawieszone są związki heteroorganiczne. Tego rodzaju układy cechuje zwykle pewna niestabilność, związana z możliwością wytrącania się struktur wielofazowych zależnych od charakteru chemicznego składników ropy. Zjawiska te wpływają niekorzystnie na przebieg procesów rafineryjnych. Tworzące się zawiesiny, a w konsekwencji osady, związane ze zmianą charakteru chemicznego środowiska – mieszanki węglowodorów pochodzących z rop naftowych, mogą blokować infrastrukturę rafinerii – zbiorniki i rurociągi – a także wymienniki ciepła. Osady te można przeprowadzić do fazy ciekłej, jedynie zwiększając jej polarność. Aby zatem nie dopuścić do termicznie nieodwracalnych zjawisk peptyzacji i sedymentacji struktur i agregatów asfaltenowo-żywicznych, konieczna jest możliwie precyzyjna ocena kompatybilności przetwarzanych rop podczas komponowania wsadu. W prezentowanej pracy zestawiono informacje dotyczące zarówno praktycznych, jak i teoretycznych aspektów kompatybilności rop naftowych. Omówiono zasady klasyfikacji rop naftowych, współczesne poglądy na budowę struktur koloidalnych zawieszonych w środowisku węglowodorowym i teoretyczne podstawy wiedzy o właściwościach węglowodorów jako rozpuszczalników, a także przeanalizowano stosowane techniki i metody oceny kompatybilności surowców naftowych. Przedstawiono testy bibułowe, od najprostszego testu plamkowego (spot test), opracowanego pierwotnie do badania obecności nierozpuszczalnych cząstek w asfaltach, oraz jego wariantów, po metody zautomatyzowane (analizator Porla). Porównano współczynniki charakteryzujące kompatybilność, pokazano sposób wyznaczania współczynników takich jak p-value, równoważnik ksylenowy czy współczynniki Heithausa i ich wykorzystanie. W artykule omówiono również inne parametry opisujące model kompatybilności rop naftowych i ich składników, takie jak parametry rozpuszczalności, zdefiniowane jako liczba nierozpuszczalności IN (ang. insolubility number), będąca również miarą rozpuszczalności asfaltenów, oraz liczba rozpuszczalności mieszaniny SBN (ang. solubility blending number), określająca zdolność ropy do rozpuszczania asfaltenów.

EN

Crude oil processed in refineries is a complex mixture of hydrocarbons in which some heteroorganic compounds are dissolved or suspended. These types of systems are usually characterized by some instability, associated with precipitation of multiphase structures depending on the chemical nature of the oil components. These phenomena affect the proper course of refinery processes. The formed suspensions, and consequently sediments, associated with a change in the chemical nature of the matrix (mixtures of hydrocarbons derived from petroleum), can block the refinery infrastructure – tanks and pipelines – as well as heat exchangers. These deposits can be transferred to the liquid phase only by increasing matrix polarity. Therefore, to prevent thermally irreversible peptization and sedimentation of asphaltene – resin structures and aggregates, it is necessary to assess the compatibility of processed oil as precisely as possible. When composing the charge, it is necessary to assess and test the compatibility of mixed crude oils. This work summarizes information on both the practical and the theoretical aspects of crude oil compatibility. The principles of petroleum classification, contemporary views on the construction of colloidal structures suspended in a hydrocarbon environment, theoretical basis of knowledge about the properties of hydrocarbons as solvents were discussed, and the techniques and methods used to assess the compatibility of petroleum raw materials were analyzed. Blotter tests are presented, from the simplest spot test, originally developed for testing the presence of insoluble particles in asphalt and its variants, to automated methods (the PORLA analyzer). Parameters characterizing compatibility are compared, the method of determining parameters such as the p-value, the xylene equivalent or the Heithaus coefficients and their use is presented. The article also discusses other parameters describing the petroleum compatibility model and their components, such as solubility parameters, defined as the Insolubility Number (IN), which is also a measure of the solubility of the asphaltenes, and the solubility blending number Solubility Blending Number (SBN), determining the oil’s ability to dissolve asphaltenes.

Słowa kluczowe

PL

ropa naftowa; kompatybilność; test plamkowy; p-value; równoważnik ksylenowy; liczba nierozpuszczalności; liczba rozpuszczalności

EN

crude oil; compatibility; spot test; p-value; xylene equivalent; Insolubility Number; Solubility Blending Number

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 5
• Strony: 332--339
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Krasodomski Wojciech

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Altkorn Beata

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Duda Anna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Szuflita Sławomir

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Krasodomski Michał

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Abiotic Oil Formation. <http://www.petroleum.co.uk/abiotic-oil-formation> (dostęp: 19.07.2019).
• Dutton J.A. Elemental Analysis and Ternary Classification of Crude Oils. <https://www.e-education.psu.edu/fsc432/content/elementalanalysis-and-ternary-classification-crude-oils> (dostęp: 19.07.2019).
• El-Naggar A.Y., El-Fadly A. A. , Mustafa Y., Ebiad A.S., 2014. Petroleum in View of its Classification, Assay and Analysis. International
• e-Publication. <http://www.isca.co.in/CHEM_SCI/book/ISBN 978-93-84648-05-3.pdf> (dostęp: 19.07.2019).
• Finnish Measurement Systems Ltd. New Generation Porla analyser. <https://www.biolab.com.tr/wp-content/uploads/upcp-product-fileuploads/PORLA%20Datasheet.pdf> (dostęp: 19.07.2019).
• Hansen C.M., 1967. The three dimensional solubility parameter and solvent diffusion coefficient. Copenhagen Danish Technical Press.<https://hansen-solubility.com/contents/HSP1967-OCR.pdf> (dostęp: 8.08.2019).
• Hansen C.M., 2007. Hansen Solubility Parameters. A User’s Handbook. Second Edition. CRC Press.
• Harraz H.Z., 2016. Lecture 1 – Crude Oil Quality. <https://www.slideshare.net/hzharraz/lecture-1-crude-oil-quality> (dostęp: 19.07.2019).
• Heithaus J.J., 1962. Measurement and significance of asphaltene peptization. J. Inst. Pet. V., 48(458): 45–53.<https://books.google.pl/books/about/Journal_of_the_Institute_of_Petroleum.html?id=E05WAAAAMAAJ&redir_esc=y> (dostęp: 8.08.2019).
• Hildebrand J.H., 1981. A History of Solution Theory. Ann. Rev. Phys. Chem., 32: 1–23.<https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.pc.32.100181.000245> (dostęp: 8.08.2019).
• Łosiew A.P., Mogilniczenko M.A., Fiesan A.A., 2016. Kontrol smieszenija niesowmiestimych nieftiej w processach transportirowki i chranienija spiektrofotomietriczeskim mietodom. Truboprowodnyj transport: tieorija i praktika, 4(56). <https://www.rucont.ru/efd/585438> (dostęp: 20.08.2019).
• Margosches K.G., 1945. Classification of Crude Oils. <http://delibra.bg.polsl.pl/Content/34691/BCPS_38664_1945_Journal-of-theInsti.pdf> (dostęp: 19.07.2019).
• Materials Testing, Field Manual No. 5-472, 2009. Bituminous mixtures 3-31. <https://books.google.pl/books?id=JyIYBwAAQBAJ&pg=SA3-PA31&lpg=SA3-PA31&dq=oliensis+spot+test&source=bl&ots=-iuuCXKzf&sig=ACfU3U08RlfgybqE1KnkUzvsBacmaHg1KA&hl=pl&sa=X&ved=2ahUKEwjnleTym6XjAhUNp4sKHadUCrE4ChDoATAFegQIBRAB#v=onepage&q=oliensis%20spot%20test&f=false> (dostęp: 19.07.2019).
• Mullins O.C., Sheu E.Y., Hammami A., Marshall A.G. 2007. Asphaltenes, Heavy Oils, and Petroleomics. Springer New York.
• Oliensis G.L., 1933. A Qualitative Test for Determining the Degree of Heterogeneity of Asphalts. ASTM Proceeding, 33: 715–728.<https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/STP/MMR/PAGES/PRO1933-33.htm> (dostęp: 19.07.2019).
• Orea M., Mujica Y., Diaz A., Lizardo G., Bruzual J., Bazdikian G., Árraga T., 2015. Dilution of heavy crude oils for pipeline transportation purposes: The asphaltene instability issue. Conference: Heavy Oil Latin American Conference (HOLA 2015): Bogotá Colombia.<https://www.researchgate.net/publication/286937181_Dilution_of_heavy_crude_oils_for_pipeline_transportation_purposes_The_asphaltene_instability_issue?enrichId=rgreq-98b55c6118d5fa7024c1a69299b0281fXXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4NjkzNzE4MTtBUzozMjgwOTU3ODI0NTczNDVAMTQ1NTIzNTUzODY4OQ%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf> (dostęp: 19.07.2019).
• Petroleum Formation. <http://www.petroleum.co.uk/formation> (dostęp: 19.07.2019).
• Petrowiki. <https://petrowiki.org/Origin_of_petroleum> (dostęp: 19.07.2019).
• The Engineering ToolBox. <https://www.engineeringtoolbox.com/api-gravity-d_1212.html> (dostęp: 19.07.2019).
• Tissot B.P., Welte D.H., 1984. Petroleum Formation and Occurrence. Springer-Verlag. US 5997723, 1999. Process for Blending Petroleum Oils to Avoid Being Nearly Incompatible.
• Vilhunen J., Waldvogel J., 2010. PORLA Heavy and Crude Oil Stability and Compatibility Analyzer as a Tool to Improve Profitability of
• Oil Industry. <http://www.acovexsystems.com/wp-content/uploads/2014/06/vilhunenRIL2010.pdf> (dostęp: 19.07.2019).
• Wiehe I.A., 2008. Process Chemistry of Petroleum Macromolecules. CRC Press, Taylor & Francis Group.
• Wiehe I.A., Kennedy R.J., 2000. The Oil Compatibility Model and Crude Oil Compatibility. Energy Fuels, 14(1): 56–59. DOI:10.1021/ef990133+.
• Akty prawne i normatywne
• ASTM D 4740-14 Standard Test Method for Cleanliness and Compatibility of Residual Fuels by Spot Test.
• GOST R 51858-2002 Crude petroleum. General specifications.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).