RU2776251C2 - Calcium removal optimization - Google Patents
Calcium removal optimization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776251C2 RU2776251C2 RU2019142324A RU2019142324A RU2776251C2 RU 2776251 C2 RU2776251 C2 RU 2776251C2 RU 2019142324 A RU2019142324 A RU 2019142324A RU 2019142324 A RU2019142324 A RU 2019142324A RU 2776251 C2 RU2776251 C2 RU 2776251C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- streams
- refinery
- hydrocarbon feed
- measuring
- Prior art date
Links
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 title abstract 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 title abstract 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title abstract 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract 8
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 abstract 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 5
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 abstract 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Abstract
Description
Область техники настоящего изобретенияTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к обессоливанию и удалению кальция из углеводородного сырья, такого как сырая нефть. В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству для оптимизации удаления кальция из углеводородного сырья, такого как сырая нефть, в течение операции обессоливания для нефтепереработки.The present invention relates to the desalting and removal of calcium from hydrocarbon feedstocks such as crude oil. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for optimizing the removal of calcium from a hydrocarbon feed, such as crude oil, during a refinery desalting operation.
Уровень техники настоящего изобретения State of the art of the present invention
Когда сырую нефть добывают из пласта, она содержит воду и соли. При высоких температурах, которые могут присутствовать на нефтеперерабатывающем заводе в течение переработки сырой нефти, вода может гидролизовать соли с образованием агрессивных кислот. В сырой нефти присутствуют, как правило, хлоридные соли, которые вызывают определенные проблемы, поскольку они могут образовывать хлористоводородную кислоту. Могут также присутствовать бромидные соли, которые могут образовывать бромистоводородную кислоту.When crude oil is produced from a reservoir, it contains water and salts. At the high temperatures that may be present in a refinery during the processing of crude oil, water can hydrolyze salts to form corrosive acids. Crude oils typically contain chloride salts, which are problematic because they can form hydrochloric acid. Bromide salts may also be present, which may form hydrobromic acid.
С течением времени агрессивные кислоты могут вызывать значительное повреждение нефтеперерабатывающего оборудования. Повреждение обычно наблюдают в трубопроводах, по которым транспортируют сырую нефть из одной территории нефтеперерабатывающего завода в другую. Могут потребоваться значительные затраты времени и средств для замены поврежденного нефтеперерабатывающего оборудования. В некоторых случаях, например, где отсутствует обводной трубопровод, переработку сырой нефти требуется полностью останавливать для замены нефтеперерабатывающего оборудования.Over time, aggressive acids can cause significant damage to refinery equipment. Damage is commonly seen in pipelines that transport crude oil from one area of a refinery to another. Significant time and expense can be required to replace damaged refinery equipment. In some cases, such as where there is no bypass pipeline, crude oil refining needs to be completely shut down to replace the refining equipment.
Таким образом, оказывается желательным удаление солей из углеводородных текучих сред, таких как сырая нефть, перед осуществлением нефтепереработки. Для решения этой проблемы сырые нефти, как правило, пропускают в обессоливатель перед тем, как их подвергают переработке.Thus, it is desirable to remove salts from hydrocarbon fluids, such as crude oil, prior to refining. To solve this problem, crude oils are typically passed through a desalter before they are processed.
Сырые нефти обычно смешивают с промывочной водой перед тем, как их пропускают в обессоливатель. После пропускания через обессоливатель образуются фаза обессоленной сырой нефти и водная фаза. Водная фаза содержит воду (включая воду, которая присутствовала в добытой сырой нефти, а также воду, которая была добавлена в углеводородный поток в течение переработки, такая как промывочная вода) и соль. Слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц разделяется на две фазы. Слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц представляет собой смесь водной фазы и фазы обессоленной сырой нефти.Crude oils are usually mixed with wash water before they are passed to the desalter. After passing through a desalter, a desalted crude oil phase and an aqueous phase are formed. The aqueous phase contains water (including water that was present in the produced crude oil, as well as water that was added to the hydrocarbon stream during processing, such as wash water) and salt. The layer of a mixture of dispersed oil, water and solid particles is separated into two phases. The dispersed oil, water and solids layer is a mixture of an aqueous phase and a desalted crude oil phase.
Поток обессоленной сырой нефти и водный поток выводят из обессоливателя через отдельные трубопроводы. Потоки обычно выводят из обессоливателя в точках, которые находятся на расстоянии от слоя смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц, таким образом, чтобы сократить до минимума присутствие любых водных компонентов в потоке обессоленной сырой нефти и наоборот.The desalted crude oil stream and the water stream exit the desalter through separate pipelines. Streams typically exit the desalter at points that are away from the layer of dispersed oil, water and solids mixture so as to minimize the presence of any aqueous components in the desalted crude oil stream and vice versa.
Известны способы оптимизации процессов обессоливания. Например, часто добавляют деэмульгаторы, чтобы сократить до минимума образование слоя смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц и способствовать образованию отдельных фаз углеводородов и воды. Можно также осуществлять приложение электростатического поля к установке обессоливания, чтобы способствовать разделению фаз.Known methods for optimizing desalination processes. For example, demulsifiers are often added to minimize the formation of a layer of a mixture of dispersed oil, water and solids and to promote the formation of separate phases of hydrocarbons and water. It is also possible to apply an electrostatic field to the desalination plant in order to promote phase separation.
Углеводородное сырье, такое как сырая нефть, также может содержать кальций. Как правило, кальций присутствует в сырой нефти в форме кальциевой соли, такой как хлорид кальция, карбонат кальция, бикарбонат кальция, фосфат кальция, фенолят кальция или нафтенаты кальция. Кальций в сырой нефти может вызывать значительные проблемы, такие как загрязнение, отравление катализатора и неудовлетворительное качество кокса. Чтобы обеспечить переработку сырых нефтей, содержащих кальций в больших количествах, нефтеперерабатывающие заводы должны смешивать сырые нефти с высоким содержанием кальция и сырые нефти с низким содержанием кальция перед переработкой или должны принимать меры для удаления кальция перед переработкой. Удаление кальция стало большой проблемой в течение нескольких последних лет вследствие увеличения применения сырых нефтей с очень высоким содержанием кальция (например, некоторых нефтей из африканского континента, в которых содержание кальция превышает 200 частей на миллион и в некоторых случаях составляет приблизительно 400 частей на миллион).Hydrocarbon feedstocks such as crude oil may also contain calcium. Typically, calcium is present in crude oils in the form of a calcium salt such as calcium chloride, calcium carbonate, calcium bicarbonate, calcium phosphate, calcium phenolate, or calcium naphthenates. Calcium in crude oil can cause significant problems such as fouling, catalyst poisoning, and poor coke quality. In order to process crude oils containing large amounts of calcium, refineries must blend high calcium crude oils and low calcium crude oils before processing, or must take steps to remove calcium before processing. Calcium removal has become a big problem over the past few years due to the increasing use of crude oils with very high calcium content (eg some oils from the African continent which have a calcium content in excess of 200 ppm and in some cases around 400 ppm).
Удаление кальция на нефтеперерабатывающих заводах, как правило, осуществляют в обессоливателе для нефтепереработки в течение операция обессоливания. Способы удаления кальция из сырой нефти включают добавление кислоты, применение смачивателя твердых частиц, применение обратного деэмульгатора или добавление ингибитора кальциевых отложений.Calcium removal in refineries is typically carried out in a refinery desalter during the desalting operation. Methods for removing calcium from crude oil include the addition of an acid, the use of a solids wetting agent, the use of a reverse emulsifier, or the addition of a calcium scale inhibitor.
Применение кислот и других добавок в способах удаления кальция представляет собой проблемы, которые требуют внимательного наблюдения и оптимизации в целях максимального удаления кальция из смеси сырой нефти без создания отрицательных последствий, таких как последствия переноса кислоты в сырую нефть. Чрезмерное подкисление также может вызывать пониженную скорость коалесценции, повышенную проводимость сырой нефти, что может отрицательно воздействовать на способность электрического поля коалесцировать капельки воды в сырой нефти в течение операции обессоливания, а также коррозию устройство обессоливателя вследствие кислотного значения рН.The use of acids and other additives in calcium removal processes are problems that require careful monitoring and optimization in order to maximize the removal of calcium from the crude oil blend without creating negative effects such as acid transfer effects to the crude oil. Excessive acidification can also cause a reduced rate of coalescence, increased conductivity of the crude oil, which can adversely affect the ability of the electric field to coalesce water droplets in the crude oil during the desalting operation, and corrosion of the desalter unit due to the acidic pH.
В технике были предприняты различные попытки наблюдения оптимизации операций обессоливания.Various attempts have been made in the art to observe the optimization of desalting operations.
В документе US 7927479 раскрыто наблюдение в режиме реального времени размера и числа частиц в течение операции обессоливания с применением отражения фокусированного луча. Здесь не упомянуто ни удаление кальция, ни наблюдение концентрации кальция.US 7,927,479 discloses real-time monitoring of particle size and number during a desalination operation using focused beam reflection. Neither removal of calcium nor observation of calcium concentration is mentioned here.
В документе US 2011/0100877 раскрыты способы удаления кальция из сырой нефти в операции обессоливания для нефтепереработки посредством введения кислотной добавки в обессоливатель. Способ включает измерение по меньшей мере одной технологической характеристики, осуществление статистического вычисления эффективности процесса обессоливания на основании измерения и регулирование параметров управления процессом обессоливания в зависимости от результатов статистического вычисления.US 2011/0100877 discloses methods for removing calcium from crude oil in a refinery desalting operation by introducing an acid additive into the desalter. The method includes measuring at least one process characteristic, performing a statistical calculation of the efficiency of the desalting process based on the measurement, and adjusting the control parameters of the desalting process depending on the results of the statistical calculation.
В документе US 2011/0098082 раскрыты способы удаления кальция и других металлов из сырой нефти в течение процесса обессоливания для нефтепереработки, где в обессоливатель вводят кислотную добавку. Способ включает измерение концентрации металла в нефтяной или водной фазе и изменение характеристики процесса обессоливания для поддержания остаточных уровней примесей в составе обессоленной нефти в зависимости от измеренной концентрации.US 2011/0098082 discloses methods for removing calcium and other metals from crude oil during a refinery desalting process where an acid additive is introduced into the desalter. The method includes measuring the metal concentration in the oil or water phase and changing the characteristics of the desalination process to maintain residual levels of impurities in the composition of the desalted oil depending on the measured concentration.
В документе US 2011/0120913 раскрыт способ удаления кальция и других металлов из сырой нефти в способе обессоливания для нефтепереработки, где в обессоливатель вводят кислотную добавку. Способ включает осуществление множества исследований для определения по меньшей мере одной статистически значимой технологической характеристики способа обессоливания для нефтепереработки и регулирования установление параметров контроля технологической характеристики в зависимости от результатов исследований.US 2011/0120913 discloses a process for removing calcium and other metals from crude oil in a refinery desalting process where an acidic additive is added to the desalter. The method includes performing a plurality of studies to determine at least one statistically significant process characteristic of the desalting process for oil refining and adjusting the setting of control parameters for the technological characteristic depending on the results of the studies.
Стадии измерений согласно документам US 2011/0100877, US 2011/0098082 и US 2011/0120913 включают перемещение образцов текучей среды внутри обессоливателя на измерительные установки, где осуществляются статистические вычисления для обеспечения информации в отношении процесса обессоливания. В указанных документах раскрыто известное в технике так называемое «автономное» наблюдение концентрации кальция. Способы включают отбор образца текучей среды из обессоливателя перед анализом и исследованием образца для определения свойств текучей среды, таких как концентрация кальция. Такое наблюдение обеспечивает только сведения о концентрации кальция в данном конкретном образце при измерении в конкретный момент времени. Если на основании измерений оператор-технолог пожелает регулировать технологический параметр, то к моменту времени осуществления измерения образца и получения требуемой информации оператором-технологом для принятия решения о регулировании измерение образца уже может не представлять того, что происходит внутри обессоливателя. В данном отношении оператор-технолог постоянно «отстает от графика» при наблюдении процесса удаления кальция. Такие технологии автономные измерения также имеют свойственные им недостатки, такие как неэффективность способа отбора образцов и значительный расход времени. Кроме того, в случае автономного наблюдения оказывается затруднительным получение образца, который действительно представляет концентрацию кальция и то, что происходит в обессоливателе.The measurement steps of US 2011/0100877, US 2011/0098082, and US 2011/0120913 involve moving fluid samples within the desalter to measurement units where statistical calculations are performed to provide information regarding the desalting process. These documents disclose the so-called "offline" observation of calcium concentration known in the art. The methods include taking a fluid sample from the desalter prior to analyzing and examining the sample to determine fluid properties such as calcium concentration. Such observation provides only information about the calcium concentration in this particular sample when measured at a particular point in time. If, based on the measurements, the process operator wishes to adjust the process variable, then by the time the sample is measured and the process operator has the required information to make the adjustment decision, the sample measurement may no longer represent what is happening inside the desalter. In this respect, the process operator is consistently behind schedule in monitoring the calcium removal process. Such offline measurement technologies also have inherent disadvantages, such as the inefficiency of the sampling method and significant time consumption. Also, in the case of offline observation, it is difficult to obtain a sample that truly represents the calcium concentration and what is happening in the desalter.
В документе US 2012/0053861 раскрыты способы оценки начала образования агрессивных соединений в верней системе текучей среды на протяжении технологического потока в зависимости от значений разнообразных измеряемых параметров текучей среды.US 2012/0053861 discloses methods for evaluating the onset of formation of corrosive compounds in an upstream fluid system throughout a process stream as a function of various measured fluid parameters.
В документе US 2014/0198898 раскрыто применение рентгеновских флуоресцентных (XRF) анализаторов для измерения в режиме реального времени технологических параметров в процессах нефтепереработки и последующей оптимизации вышеупомянутых процессов.US 2014/0198898 discloses the use of X-ray fluorescence (XRF) analyzers for real-time measurement of process parameters in oil refining processes and subsequent optimization of the aforementioned processes.
Авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость дальнейшей оптимизации способов удаления кальция в течение операций обессоливания. Одна из проблем в осуществлении программы удаления кальция представляет собой обеспечение легкого доступа к данным о содержании кальция в целях оценки эффективности программы. Авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость наблюдения в режиме реального времени технологических параметров в операции удаления кальция. Это обеспечило бы получение достаточного объема технологических данных в режиме реального времени и создание технологических условий, регулируемых таким образом, чтобы обеспечивать оптимизацию процесса удаления кальция. Это противоречит существующим в технике способам, где измерение технологических параметров осуществляют посредством отбора образцов текучей среды из обессоливателя для нефтепереработки перед анализом каждого образца. В некоторых случаях может потребоваться значительное количество времени для анализа каждого образца или для анализа достаточно значительного количества образцов перед получением достаточной информации для принятия решения о регулировании технологических параметров. На этом этапе могут уже возникать недостатки, которые связаны с отсутствием регулирования технологических условий в соответствующих временных рамках. Кроме того, авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость определения конкретных наблюдаемых технологических параметров, что обеспечило бы наиболее эффективную оптимизацию процессов удаления кальция, а также определения конкретных точек в технологической цепи, где измерение конкретного параметра или сочетания параметров может обеспечить наибольший объем информации для оптимизации удаления кальция. Кроме того, авторы настоящего изобретения поняли, что существует необходимость оптимизации операций удаления кальция посредством определения того, какое конкретное регулирование может быть осуществлено для конкретных технологических условий на основании измеряемых данных в целях эффективной оптимизации процесса.The inventors of the present invention have realized that there is a need to further optimize methods for removing calcium during desalting operations. One of the challenges in implementing a calcium removal program is to provide easy access to calcium data in order to evaluate the effectiveness of the program. The present inventors have realized that there is a need for real-time monitoring of process parameters in a calcium removal operation. This would ensure that sufficient process data is available in real time and process conditions are controlled to optimize the calcium removal process. This is contrary to existing methods in the art, where the measurement of process parameters is carried out by taking samples of the fluid from the desalter for oil refining before analyzing each sample. In some cases, it may take a significant amount of time to analyze each sample or to analyze a sufficiently significant number of samples before obtaining sufficient information to make a decision on the regulation of process parameters. At this stage, disadvantages may already arise, which are associated with the lack of regulation of technological conditions in the appropriate time frame. In addition, the present inventors realized that there is a need to identify specific observable process parameters that would provide the most efficient optimization of calcium removal processes, as well as to identify specific points in the process chain where the measurement of a particular parameter or combination of parameters can provide the most information for optimization. removal of calcium. In addition, the inventors of the present invention have realized that there is a need to optimize calcium removal operations by determining what specific adjustments can be made for specific process conditions based on measured data in order to effectively optimize the process.
Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention
Согласно аспекту настоящего изобретения предложен способ оптимизации удаления кальция из углеводородного сырья в процессе обессоливания для нефтепереработки, причем способ обессоливания для нефтепереработки включает следующие стадии:According to an aspect of the present invention, there is provided a process for optimizing the removal of calcium from a hydrocarbon feed in a refinery desalting process, wherein the refinery desalting process comprises the steps of:
(a) смешивание одного или нескольких потоков промывочной воды с одним или несколькими потоками углеводородного сырья;(a) mixing one or more wash water streams with one or more hydrocarbon feed streams;
(b) по меньшей мере частичное отделение промывочной воды от углеводородов в обессоливателе для нефтепереработки; и(b) at least partially separating wash water from hydrocarbons in a refinery desalter; and
(c) удаление отделенной воды и углеводородов из обессоливателя для нефтепереработки в форме одного или нескольких потоков обессоленных углеводородов и одного или нескольких потоков сточной воды;(c) removing separated water and hydrocarbons from the refinery desalter in the form of one or more desalted hydrocarbon streams and one or more waste water streams;
где оптимизация способа включает:where the optimization of the method includes:
(i) обеспечение по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора по меньшей мере в одной технологической точке обессоливания для нефтепереработки;(i) providing at least one x-ray fluorescence analyzer in at least one desalting process point for oil refining;
(ii) измерение концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора; и(ii) measuring the calcium concentration at at least one process point using at least one x-ray fluorescence analyzer; and
(iii) необязательное регулирование по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii).(iii) optionally adjusting at least one process condition of the refinery desalting process in response to measuring the calcium concentration in step (ii).
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено устройство, содержащее:According to another aspect of the present invention, a device is provided, comprising:
обессоливатель;desalting agent;
трубопровод, через который один или несколько потоков углеводородного сырья пропускают в обессоливатель;a conduit through which one or more hydrocarbon feed streams are passed to the desalter;
необязательный трубопровод, через который один или несколько потоков промывочной воды пропускают в обессоливатель; иoptional conduit through which one or more streams of wash water is passed into the desalter; and
один или несколько рентгеновских флуоресцентных анализаторов, выполненных с возможностью измерения концентрации кальция в воде или углеводородах в одном или нескольких положениях внутри устройства.one or more x-ray fluorescent analyzers configured to measure the concentration of calcium in water or hydrocarbons at one or more positions within the device.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложено применение одного или нескольких рентгеновских флуоресцентных анализаторов для оптимизации удаления кальция в способе обессоливания для нефтепереработки, в котором один или несколько потоков углеводородного сырья подвергают обессоливанию таким образом, чтобы получить один или несколько потоков обессоленных углеводородов.According to a further aspect of the present invention, the use of one or more X-ray fluorescence analyzers for optimizing calcium removal in a refinery desalting process wherein one or more hydrocarbon feed streams are desalted so as to produce one or more desalted hydrocarbon streams is provided.
Согласно всем аспектам настоящего изобретения способ предпочтительно включает измерение концентрации кальция в режиме реального времени по меньшей мере в одной технологической точке.According to all aspects of the present invention, the method preferably includes measuring the calcium concentration in real time at least one technological point.
Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention
Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что удаление кальция в операции обессоливания для нефтепереработки может быть оптимизировано посредством измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке. Было обнаружено, что концентрацию кальция можно наблюдать в режиме реального времени, используя по меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный (XRF) анализатор, таким образом, чтобы обеспечивать измерение концентрации кальция в режиме реального времени в технологическом потоке в одной или нескольких технологических точках. Измерения концентрации кальция можно необязательно объединять с измерениями дополнительных параметров (используя анализаторы XRF или другие устройства) в целях обеспечения в режиме реального времени данных о процессе удаления кальция в ходе его осуществления. Эти данные могут быть использованы для определения регулирования, которое требуется осуществлять в отношении одного или нескольких технологических условий процесса удаления кальция, чтобы эффективно оптимизировать способ удаления кальция. Это регулирование одного или нескольких технологических условий может происходить автоматически, поскольку данные о содержании кальция поступают в компьютер, который может принимать решение о регулировании одного или нескольких технологических условий на основании измеренных данных. В качестве альтернативы, регулирование технологических условий может осуществлять вручную оператор-технолог на основании измеренных данных.The present invention is based on the discovery that calcium removal in a refinery desalination operation can be optimized by measuring the calcium concentration at at least one process point. It has been found that the calcium concentration can be observed in real time using at least one X-ray fluorescence (XRF) analyzer, so as to provide a real time measurement of the calcium concentration in the process stream at one or more process points. Calcium concentration measurements may optionally be combined with additional parameter measurements (using XRF analyzers or other devices) to provide real-time data on the calcium removal process as it progresses. This data can be used to determine the adjustment that needs to be made with respect to one or more process conditions of the calcium removal process in order to effectively optimize the calcium removal process. This adjustment of one or more process conditions may occur automatically as the calcium content data is fed to a computer which may decide to regulate one or more process conditions based on the measured data. Alternatively, the process conditions may be controlled manually by the process operator based on the measured data.
Общий способ осуществления операций обессоливания для нефтепереработки известен в технике, и специалист в данной области техники знаком с такими операциями. Как правило, один или несколько потоков углеводородного сырья смешивают с одним или несколькими потоками промывочной воды. Эту смесь затем вводят в обессоливатель для нефтепереработки. Один или несколько потоков промывочной воды можно смешивать с одним или несколькими потоками углеводородного сырья перед введением в обессоливатель. В качестве альтернативы, один или несколько потоков промывочной воды можно вводить в обессоливатель для нефтепереработки отдельно от одного или нескольких потоков углеводородного сырья таким образом, что вода и углеводороды не смешиваются до тех пор, пока они не находятся в обессоливателе. После смешивания один или несколько потоков промывочной воды и один или несколько потоков углеводородного сырья, как правило, образуют эмульсию, хотя это не имеет значения. Эмульсия обычно представляет собой эмульсию воды в масле. Если углеводородное сырье и промывочная вода разделяются или частично разделяются, между двумя фазами может существовать слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц, который одновременно содержит промывочную воду и углеводороды.The general way of carrying out desalting operations for oil refining is known in the art, and the person skilled in the art is familiar with such operations. Typically, one or more hydrocarbon feed streams are mixed with one or more wash water streams. This mixture is then introduced into a refinery desalter. One or more wash water streams may be mixed with one or more hydrocarbon feed streams prior to introduction to the desalter. Alternatively, one or more wash water streams may be introduced into the refinery desalter separately from the one or more hydrocarbon feed streams such that water and hydrocarbons do not mix until they are in the desalter. After mixing, one or more wash water streams and one or more hydrocarbon feed streams will typically form an emulsion, although this is not important. The emulsion is usually a water-in-oil emulsion. If the hydrocarbon feed and the wash water are separated or partially separated, a layer of dispersed oil, water and solids mixture may exist between the two phases, which simultaneously contains the wash water and hydrocarbons.
В течение процесса обессоливания, как правило, соли, присутствующие в углеводородном сырье (в том числе присутствующие непосредственно в составе углеводородного сырья или присутствующие в составе остаточной воды, содержащейся в углеводородном сырье), мигрируют в фазу промывочной воды. Углеводороды и воду затем удаляют из обессоливателя для нефтепереработки в форме одного или нескольких During the desalination process, as a rule, salts present in the hydrocarbon feed (including those present directly in the composition of the hydrocarbon feed or present in the composition of the residual water contained in the hydrocarbon feed) migrate into the wash water phase. The hydrocarbons and water are then removed from the refinery desalter in the form of one or more
потоков обессоленных углеводородов и одного или нескольких потоков сточной воды после того, как по меньшей мере частично разделяют углеводороды и воду внутри обессоливателя. Внутри обессоливателя для нефтепереработки процесс обессоливания может включать приложение электрического поля к смеси воды и углеводородов. Это может вызывать коалесценцию диспергированных капелек воды и нефти таким образом, что углеводороды и вода начинают образовывать четкие отдельные фазы. Это может способствовать отделению воды от углеводородов. Как правило, процесс обессоливания также может включать воздействие температуры на смесь воды и углеводородов в обессоливателе для нефтепереработки. Например, процесс обессоливания может включать нагревание смеси воды и углеводородов в обессоливателе при температуре от 100°С до 150°С.desalted hydrocarbon streams; and one or more waste water streams after the hydrocarbons and water are at least partially separated within the desalter. Within a refinery desalter, the desalting process may involve applying an electric field to a mixture of water and hydrocarbons. This can cause the dispersed water and oil droplets to coalesce so that hydrocarbons and water begin to form distinct distinct phases. This can aid in the separation of water from hydrocarbons. Typically, the desalting process may also involve exposing the mixture of water and hydrocarbons in the refinery desalter to temperature. For example, the desalination process may include heating a mixture of water and hydrocarbons in a desalter at a temperature of 100°C to 150°C.
Согласно настоящему изобретению может быть использован обессоливатель любой традиционной конструкции. Как правило, обессоливатель будет иметь один или несколько впусков для одного или нескольких потоков углеводородного сырья, одного или нескольких потоков промывочной воды или потоков, которые содержат смесь промывочной воды и углеводородного сырья. Обессоливатель обычно будет также содержать углеводородный выпуск и водный выпуск. В способе согласно настоящему изобретению углеводородное сырье и промывочную воду можно, как правило, вводить в обессоливатель через впуск исходных материалов. Поток обессоленных углеводородов удаляют из обессоливателя через углеводородный выпуск. Водную фазу удаляют из обессоливателя через водный выпуск. Как правило, когда смесь углеводородного сырья и промывочной воды вводят в обессоливатель для нефтепереработки, смесительный клапан может присутствовать в трубопроводе, который вводит смесь углеводородов и воды в обессоливатель таким образом, чтобы эффективно перемешивать воду и углеводороды перед введением в обессоливатель. Как правило, углеводородное сырье пропускают в обессоливатель в количестве, составляющем от 100 до 100000 баррелей в час, предпочтительно от 500 до 50000 баррелей в час, предпочтительнее от 1000 до 20000 баррелей в час.According to the present invention, a desalter of any conventional design can be used. Typically, the desalter will have one or more inlets for one or more hydrocarbon feed streams, one or more wash water streams, or streams that contain a mixture of wash water and hydrocarbon feed. The desalter will typically also contain a hydrocarbon outlet and a water outlet. In the process of the present invention, the hydrocarbon feed and wash water can generally be introduced into the desalter through the feed inlet. The desalted hydrocarbon stream is removed from the desalter through a hydrocarbon outlet. The aqueous phase is removed from the desalter through the water outlet. Typically, when a mixture of hydrocarbon feed and wash water is introduced into a refinery desalter, a mixing valve may be present in the pipeline that introduces the mixture of hydrocarbons and water into the desalter so as to effectively mix the water and hydrocarbons before being introduced into the desalter. Typically, the hydrocarbon feed is passed into the desalter in an amount of 100 to 100,000 barrels per hour, preferably 500 to 50,000 barrels per hour, more preferably 1,000 to 20,000 barrels per hour.
Углеводородное сырье может представлять собой любой исходный материал для нефтепереработки. В качестве углеводородного сырья могут быть выбраны сырая нефть, синтетическая нефть, биокомпонент, промежуточный поток, такой как остаток, газойль, вакуумный газойль, лигроин, подвергнутый крекингу материал и их смеси. Например, можно использовать смесь одной или нескольких сырых нефтей или смесь одной или нескольких сырых нефтей с синтетической нефтью. Как правило, углеводородное сырье будет содержать сырую нефть.The hydrocarbon feedstock may be any refinery feedstock. As hydrocarbon feedstock, crude oil, synthetic oil, biocomponent, intermediate stream such as residue, gas oil, vacuum gas oil, naphtha, cracked material and mixtures thereof can be selected. For example, a mixture of one or more crude oils or a mixture of one or more crude oils with synthetic oil can be used. Typically, the hydrocarbon feed will contain crude oil.
Углеводородное сырье будет обычно содержать небольшое количество воды. Вода, которая присутствует в углеводородном сырье, может представлять собой остаточную воду, которая присутствует в углеводородном сырье. Например, когда углеводородное сырье содержит сырую нефть, в этой сырой нефти после добычи из пласта может присутствовать солевой раствор. В качестве альтернативы, в углеводородном сырье может присутствовать остаточная вода, например, от предшествующего процесса обессоливания. Вода будет, как правило, присутствовать в углеводородном сырье в количестве, составляющем менее чем 10 мас. %, менее чем 5 мас. %, например, приблизительно 3 мас. % по отношению к массе углеводородного сырья. Следует понимать, что указанное количество не включает дополнительную промывочную воду, которая обычно добавляется в углеводородное сырье на протяжении трубопровода в обессоливатель.The hydrocarbon feed will typically contain a small amount of water. The water that is present in the hydrocarbon feed may be residual water that is present in the hydrocarbon feed. For example, when the hydrocarbon feed contains crude oil, brine may be present in that crude oil after production from the reservoir. Alternatively, residual water may be present in the hydrocarbon feed, for example from a previous desalting process. Water will typically be present in the hydrocarbon feed in an amount of less than 10 wt. %, less than 5 wt. %, for example, about 3 wt. % relative to the mass of hydrocarbon feedstock. It should be understood that this amount does not include additional wash water, which is usually added to the hydrocarbon feed along the pipeline to the desalter.
Как правило, углеводородное сырье также содержит соль. Соль может представлять собой неорганическую соль. Соль может быть выбрана из солей щелочных и щелочноземельных металлов, таких как галогениды щелочных и щелочноземельных металлов. Типичные соли, которые могут содержаться в углеводородном сырье, включают хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид калия и хлорид магния. Сырая нефть, как правило, содержит хлорид натрия. В сырой нефти также могут присутствовать хлорид калия и хлорид магния, хотя, как правило, в меньших количествах, чем хлорид натрия. Количество присутствующей соли будет различаться для различных видов углеводородного сырья. Углеводородное сырье будет, как правило, содержать один или несколько неорганических хлоридов в суммарном количестве от 1 до 300 частей на миллион, например, от 2 до 100 частей на миллион.Typically, the hydrocarbon feed also contains salt. The salt may be an inorganic salt. The salt may be selected from alkali and alkaline earth metal salts such as alkali and alkaline earth metal halides. Representative salts that may be present in the hydrocarbon feed include sodium chloride, calcium chloride, potassium chloride, and magnesium chloride. Crude oil usually contains sodium chloride. Potassium chloride and magnesium chloride may also be present in crude oils, although generally in smaller amounts than sodium chloride. The amount of salt present will vary for different hydrocarbon feedstocks. The hydrocarbon feed will typically contain one or more inorganic chlorides in a total amount of 1 to 300 ppm, such as 2 to 100 ppm.
Дополнительные компоненты, которые обычно содержатся в исходном материале для нефтепереработки, также могут присутствовать в углеводородном сырье. Например, когда углеводородное сырье содержит сырую нефть, как правило, будут присутствовать асфальтены.Additional components that are typically found in the refinery feedstock may also be present in the hydrocarbon feedstock. For example, when the hydrocarbon feed contains crude oil, asphaltenes will typically be present.
Один или несколько потоков промывочной воды обычно смешивают с углеводородным сырьем в количестве от 1 до 30%, предпочтительно от 3 до 20% и предпочтительнее от 5 до 10 мас. % по отношению к массе углеводородного сырья. В некоторых случаях множество потоков промывочной воды смешивают с углеводородным сырьем. В указанных примерах указанные выше количества означают полное количество промывочной воды, которую смешивают с полным количеством углеводородного сырья. Один или несколько потоков промывочной воды могут содержать воду в любой подходящей форме, такой как пресная вода, морская вода, солевой раствор или любая их комбинация.One or more wash water streams are usually mixed with the hydrocarbon feed in an amount of from 1 to 30%, preferably from 3 to 20% and more preferably from 5 to 10 wt. % in relation to the mass of hydrocarbon raw materials. In some instances, multiple wash water streams are mixed with the hydrocarbon feed. In these examples, the above amounts mean the total amount of wash water that is mixed with the total amount of hydrocarbon feed. One or more wash water streams may contain water in any suitable form such as fresh water, sea water, brine, or any combination thereof.
Способ обессоливания для нефтепереработки также включает удаление кальция из углеводородного сырья. Кальция обычно присутствует в углеводородном сырье в форме кальциевой соли. Кальциевая соль может представлять собой любую кальциевую соль, которая обычно содержится в составе углеводородного сырья, такого как сырая нефть. Примеры кальциевых солей, которые обычно содержатся в углеводородном сырье, таком как сырая нефть, включают хлорид кальция, карбонат кальция, бикарбонат кальция, фосфат кальция, фенолят кальция, нафтенаты кальция или любую их комбинацию.The desalting process for oil refining also includes removing calcium from the hydrocarbon feed. Calcium is usually present in hydrocarbon feedstocks in the form of a calcium salt. The calcium salt may be any calcium salt that is normally found in hydrocarbon feedstocks such as crude oil. Examples of calcium salts that are commonly found in hydrocarbon feedstocks such as crude oil include calcium chloride, calcium carbonate, calcium bicarbonate, calcium phosphate, calcium phenolate, calcium naphthenates, or any combination thereof.
Кальциевые соли, удаляемые в течение процесса удаления кальция в обессоливателе для нефтепереработки, могут быть растворены в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, растворены в остаточной воде, содержащейся в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, суспендированы в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, суспендированы в остаточной воде в одном или нескольких потоках углеводородного сырья или в любой их комбинации.Calcium salts removed during the calcium removal process in a refinery desalter may be dissolved in one or more hydrocarbon feed streams, dissolved in residual water contained in one or more hydrocarbon feed streams, suspended in one or more hydrocarbon feed streams, suspended in residual water in one or more hydrocarbon feed streams, or any combination thereof.
Способ удаления кальция из углеводородного сырья в течение процесса обессоливания для нефтепереработки может включать добавление одной или нескольких добавок в смесь углеводородов и промывочной воды в обессоливателе для нефтепереработки. Добавки могут быть введены в один или несколько потоков углеводородного сырья, один или несколько потоков промывочной воды, или в потоки смесей углеводородного сырья и воды перед добавлением вышеупомянутых углеводородов и воды в обессоливатель для нефтепереработки. В качестве альтернативы, одна или несколько добавок могут быть введены непосредственно в обессоливатель, когда углеводородное сырье и промывочная вода уже присутствуют в обессоливателе.A process for removing calcium from a hydrocarbon feed during a refinery desalting process may include adding one or more additives to a mixture of hydrocarbons and wash water in a refinery desalter. Additives may be added to one or more hydrocarbon feed streams, one or more wash water streams, or mixtures of hydrocarbon feed streams and water prior to adding the above hydrocarbons and water to the refinery desalter. Alternatively, one or more additives may be added directly to the desalter when the hydrocarbon feed and wash water are already present in the desalter.
Добавки может включать любую подходящую добавку для удаления кальция из углеводородного сырья и обеспечения его перехода в водную фазу, присутствующую в обессоливателе. Предпочтительно добавки включают одну или несколько кислот, один или несколько смачивателей твердых частиц, один или несколько обратных деэмульгаторов, один или несколько ингибиторов кальциевых отложений или любую их комбинация.Additives may include any suitable additive to remove calcium from the hydrocarbon feed and ensure its transfer to the aqueous phase present in the desalter. Preferably, the additives include one or more acids, one or more solids wetting agents, one or more reverse emulsifiers, one or more calcium scale inhibitors, or any combination thereof.
Примеры подходящих кислот для удаления кальция включают органические кислоты и неорганические кислоты. Примеры подходящих органических кислот включают карбоновые кислоты, гидроксикарбоновые кислоты, функционализированные полимеры акриловой кислоты и их комбинации. Примеры таких специфических соединений известны специалисту в данной области техники, и их можно найти в многочисленных патентах, относящихся к данной области, таких как US 4778589, US 5078858, US 5660717 и US 2004/0045875. Кислотные добавки, используемые для удаление кальция, как правило, добавляют в углеводороды в количестве от 10 до 1000 частей на миллион в воде.Examples of suitable acids for removing calcium include organic acids and inorganic acids. Examples of suitable organic acids include carboxylic acids, hydroxycarboxylic acids, functionalized acrylic acid polymers, and combinations thereof. Examples of such specific compounds are known to those skilled in the art and can be found in numerous related patents such as US 4,778,589, US 5,078,858, US 5,660,717 and US 2004/0045875. Acid additives used to remove calcium are typically added to hydrocarbons in an amount of 10 to 1000 ppm in water.
Примеры подходящих обратных деэмульгаторов для удаления кальция включают катионные полимеры. Примеры таких катионных полимеров включают полиаминные конденсаты, поливиниламины, полиаминоакрилаты или их комбинации. Обратные деэмульгаторы, как правило, присутствуют в количестве от 25 до 1000 частей на миллион в воде.Examples of suitable reverse emulsifiers for removing calcium include cationic polymers. Examples of such cationic polymers include polyamine condensates, polyvinylamines, polyaminoacrylates, or combinations thereof. Reverse emulsifiers are typically present in an amount of 25 to 1000 ppm in water.
Примеры подходящих смачивателей твердых частиц включают сульфонированные масла, этоксилированные касторовые масла, этоксилированные фенолформальдегидные смолы, простополиэфирные материалы, сложнополиэфирные материалы или любую их комбинацию. Смачиватели твердых частиц, как правило, присутствуют в количестве от 2-100 частей на миллион в воде.Examples of suitable particulate wetting agents include sulfonated oils, ethoxylated castor oils, ethoxylated phenol-formaldehyde resins, polyether materials, polyester materials, or any combination thereof. Particulate wetting agents are typically present in an amount of 2-100 ppm in water.
Примеры подходящих ингибиторов кальциевых отложений включают фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту (РВТС), аминотриметиленфосфоновую кислоту (АТМР), 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту (HEDP), полиакриловую кислоту (РАА), фосфинополиакрилат, полималеиновую кислоту (РМА), терполимер малеиновой кислоты (МАТ), сополимер сульфоновой кислоты или любую их комбинацию. Ингибиторы кальциевых отложений, как правило, присутствуют в количестве от 5 до 100 частей на миллион в воде.Examples of suitable calcium scale inhibitors include phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC), aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), polyacrylic acid (PAA), phosphinopolyacrylate, polymaleic acid (PMA), maleic acid terpolymer (MAT), sulfonic acid copolymer, or any combination thereof. Calcium inhibitors are typically present in an amount of 5 to 100 ppm in water.
Способ согласно настоящему изобретению включает обеспечение по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора по меньшей мере в одной технологической точке обессоливания для нефтепереработки. По меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор может представлять собой рентгеновский флуоресцентный анализатор любого подходящего типа для измерения концентрации кальция в углеводородах, воде или смеси углеводородов и воды. Как правило, по меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор включает использующий монохроматическую оптику анализатор XRF. Как правило, по меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор фокусирует энергию для/от одного или нескольких потоков углеводородного сырья, одного или нескольких потоков обессоленных углеводородов, одного или нескольких потоков промывочной воды, одного или нескольких потоков сточной воды или любой их комбинации с применением рентгеновского устройства, имеющего по меньшей мере одну фокусирующую монохроматическую рентгеновскую оптику.The method of the present invention includes providing at least one x-ray fluorescence analyzer at at least one desalting process point for an oil refinery. The at least one X-ray fluorescence analyzer may be any suitable type of X-ray fluorescence analyzer for measuring calcium concentration in hydrocarbons, water, or a mixture of hydrocarbons and water. Typically, at least one x-ray fluorescence analyzer includes an XRF analyzer using monochromatic optics. Typically, at least one X-ray fluorescence analyzer focuses energy to/from one or more hydrocarbon feed streams, one or more desalted hydrocarbon streams, one or more wash water streams, one or more waste water streams, or any combination thereof using an X-ray device. having at least one focusing monochromatic x-ray optics.
По меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор может содержать окно, отделяющее рентгеновское устройство от одного или нескольких потоков углеводородного сырья, одного или нескольких потоков обессоленных углеводородов, одного или нескольких потоков промывочной воды, одного или нескольких потоков сточной воды, смеси углеводородов и воды в обессоливателе или перед обессоливателем или любой их комбинации.At least one X-ray fluorescence analyzer may include a window separating the X-ray device from one or more hydrocarbon feed streams, one or more desalted hydrocarbon streams, one or more wash water streams, one or more waste water streams, a mixture of hydrocarbons and water in a desalter, or before the desalter or any combination thereof.
По меньшей мере один рентгеновский флуоресцентный анализатор может включать монохроматический волнодисперсионный рентгеновский флуоресцентный (MWDXRF) анализатор или монохроматически возбуждаемый энергодисперсионный рентгеновский флуоресцентный (ME-EDXRF) анализатор или любую их комбинацию.The at least one X-ray fluorescence analyzer may include a monochromatic wave-dispersive X-ray fluorescence (MWDXRF) analyzer or a monochromatically driven energy dispersive X-ray fluorescence (ME-EDXRF) analyzer, or any combination thereof.
Примеры таких рентгеновских флуоресцентных анализаторов, которые могут быть использованы в способе и устройстве согласно настоящему изобретению, включают анализаторы, описанные в документе US 2014/0198898, хотя могут быть также использованы и другие рентгеновские анализаторы, известные в технике.Examples of such X-ray fluorescence analyzers that may be used in the method and apparatus of the present invention include those described in US 2014/0198898, although other X-ray analyzers known in the art may also be used.
Способ согласно настоящему изобретению необязательно включает стадию регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция, осуществляемое на стадии (ii) способа согласно настоящему изобретению. Предпочтительно способ согласно настоящему изобретению включает такую стадию.The method according to the present invention optionally includes the step of adjusting at least one process condition of the desalting process for oil refining in response to the measurement of the calcium concentration carried out in step (ii) of the method according to the present invention. Preferably, the method according to the present invention includes such a step.
Стадия регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция, осуществляемое на стадии (ii), может быть осуществлена автоматически. Например, компьютерная программа, выполненная с возможностью приема данных измерений, осуществляемых на стадии (ii), может автоматически регулировать технологическое условие в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii). В качестве альтернативы, стадия регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция, осуществляемое на стадии (ii), может быть осуществлена вручную оператором, наблюдающим данные измерения концентрации кальция на стадии (ii). Согласно этому варианту осуществления, на основании контроля и необязательного анализа данных измерения на стадия (ii), оператор может регулировать технологическое условие способа обессоливания для нефтепереработки таким образом, чтобы оптимизировать способ.The step of adjusting at least one process condition of the refinery desalting process in response to the calcium concentration measurement performed in step (ii) can be performed automatically. For example, a computer program capable of receiving measurement data from step (ii) can automatically adjust the process condition in response to the calcium concentration measurement from step (ii). Alternatively, the step of adjusting at least one process condition of the refinery desalting process in response to the calcium concentration measurement performed in step (ii) may be performed manually by an operator observing the calcium concentration measurement data in step (ii). According to this embodiment, based on the control and optional analysis of the measurement data in step (ii), the operator can adjust the process condition of the refinery desalination process so as to optimize the process.
Стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора предпочтительно включает измерение концентрации кальция в режиме реального времени. Термин «измерение в режиме реального времени», который использован в настоящем документе, представляет собой технический термин, который обычно используют для обозначения измерения параметра, например, концентрации кальция в процессе осуществления способа. При измерении в режиме реального времени данные измерения получают в течение непродолжительного периода времени (например, немедленно или в течение нескольких секунд или минут), таким образом, что оператор-технолог (человек или компьютер) имеет доступ к данным, в то время как процесс еще продолжается. Как правило, наблюдение в режиме реального времени включает измерение одного или нескольких технологических параметров с постоянной скоростью с относительно короткими временными интервалами между всеми измерениями. Это обеспечивает определение изменения одного или нескольких технологических параметров в режиме реального времени, пока процесс еще продолжается. Оператор может затем принимать решение в отношении процесса на основании данных, в то время как процесс еще продолжается, таким образом, что могут быть немедленно осуществлены любые необходимые регулирования, требуемые для оптимизации процесса. В данном отношении измерение в режиме реального времени обеспечивает непрерывное наблюдение процесса и может приводить к оптимизации и повышению эффективности процесса. В этом заключается отличие от наблюдения, которое не осуществляется в режиме реального времени. Например, когда образец текучей среды отбирают из технологического потока и анализируют вне технологического потока. Такой анализ может занимать значительное количество времени (например, несколько часов, суток или недель) для получения данных измерения в отношении процесса. Это может означать, что любая неэффективность, которая существует в процессе, и регулирование, которое может потребоваться, чтобы оптимизировать процесс, не определяется до тех пор, пока процесс не будет завершен, или по меньшей мере до тех пор, пока не будет достигнута более поздняя стадия процесса. Это могло бы означать, что любое регулирование процесса, которое необходимо для оптимизации процесса, не осуществляется своевременно. Согласно предпочтительному варианту осуществления все измерения концентрации кальция осуществляют посредством измерения в режиме реального времени.Step (ii) of measuring the calcium concentration at at least one process point using at least one X-ray fluorescence analyzer preferably includes measuring the calcium concentration in real time. The term "real time measurement" as used herein is a technical term that is commonly used to refer to the measurement of a parameter such as calcium concentration during a process. With real-time measurement, measurement data is obtained within a short period of time (for example, immediately or within seconds or minutes), so that the process operator (human or computer) has access to the data while the process is still continues. Typically, real-time monitoring involves the measurement of one or more process variables at a constant rate with relatively short time intervals between all measurements. This provides real-time detection of a change in one or more process parameters while the process is still ongoing. The operator can then make a process decision based on the data while the process is still in progress, such that any necessary adjustments required to optimize the process can be immediately made. In this regard, real-time measurement provides continuous monitoring of the process and can lead to process optimization and efficiency. This is in contrast to observation, which is not carried out in real time. For example, when a fluid sample is taken from the process stream and analyzed outside the process stream. Such an analysis can take a significant amount of time (eg, several hours, days, or weeks) to obtain measurement data on a process. This may mean that any inefficiency that exists in the process, and the adjustment that may be required to optimize the process, is not determined until the process is completed, or at least until a later limit is reached. process stage. This could mean that any process adjustment that is needed to optimize the process is not done in a timely manner. According to a preferred embodiment, all calcium concentration measurements are made by means of real-time measurement.
Оптимизация способа согласно настоящему изобретению может включать измерение одного или нескольких дополнительных технологических параметров или условий помимо измеряемой концентрации кальция. Один или несколько указанных дополнительных технологических параметров можно измерять посредством рентгеновских флуоресцентных анализаторов. В качестве альтернативы, один или несколько дополнительных технологических параметров можно измерять, используя другие подходящие средства, известные в технике. Предпочтительно один или несколько дополнительных технологических параметров также наблюдают посредством измерения в режиме реального времени, хотя это не имеет значения. Наиболее предпочтительно концентрацию кальция и один или несколько дополнительных технологических параметров измеряют посредством измерения в режиме реального времени. Согласно предпочтительному варианту осуществления все измерения концентрации кальция и все измерения одного или нескольких дополнительных технологических параметров осуществляют посредством измерений в режиме реального времени.Optimization of the method according to the present invention may include the measurement of one or more additional process parameters or conditions in addition to the measured calcium concentration. One or more of these additional process parameters can be measured by X-ray fluorescence analyzers. Alternatively, one or more additional process parameters may be measured using other suitable means known in the art. Preferably, one or more additional process variables are also observed through real-time measurement, although this is irrelevant. Most preferably, the calcium concentration and one or more additional process parameters are measured by real-time measurement. According to a preferred embodiment, all measurements of calcium concentration and all measurements of one or more additional process parameters are made via real-time measurements.
Стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора и/или необязательный стадия измерения по меньшей мере одного дополнительного технологического параметра может включать измерения в режиме реального времени и лабораторные измерения.Step (ii) measuring the calcium concentration at at least one process point using at least one x-ray fluorescence analyzer and/or optional step of measuring at least one additional process parameter may include real-time measurements and laboratory measurements.
Авторы настоящего изобретения поняли, что в целях оптимизации удаления кальция в течение процесса обессоливания для нефтепереработки существует необходимость определения конкретных технологических параметров, измерение которых обеспечивает наиболее эффективную оптимизацию процесса. Например, существует необходимость определения того, что конкретные параметры и конкретные комбинации параметров при измерении будут обеспечивать достаточную информацию в отношении продолжающегося процесса обессоливания, чтобы оператор-технолог или компьютер имел возможность принимать решение на основании измеряемых данных в отношении регулирования процесса, что обеспечивало бы его эффективную оптимизацию.The present inventors have realized that in order to optimize calcium removal during a refinery desalting process, there is a need to identify specific process parameters whose measurement provides the most efficient process optimization. For example, there is a need to determine that specific parameters and specific combinations of parameters, when measured, will provide sufficient information regarding the ongoing desalination process so that a process operator or computer can make a decision based on the measured data regarding process control, which would ensure its effective control. optimization.
Было обнаружено, что измерение концентрации кальция, предпочтительно посредством измерения в режиме реального времени представляет собой особенно подходящий параметр для наблюдения в целях удаления кальция в операциях обессоливания для нефтепереработки. Было обнаружено, что непрерывное измерение концентрации кальция в режиме реального времени обеспечивает достаточные данные, чтобы оператор-технолог мог осуществлять регулирование процесса обессоливания в течение его осуществления таким образом, чтобы стала возможной оптимизации процесса.It has been found that the measurement of calcium concentration, preferably by real time measurement, is a particularly suitable parameter to monitor for calcium removal in refinery desalting operations. It has been found that real-time continuous measurement of calcium concentration provides sufficient data to allow the process operator to control the desalination process during it in such a way that optimization of the process becomes possible.
Концентрация кальция может быть измерена в любой подходящей точке технологического потока обессоливания. Например, стадия измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора может включать измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках углеводородного сырья перед введением в обессоливатель, измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов после обессоливателя, измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках промывочной воды перед введением в обессоливатель, измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках сточной воды после обессоливателя, измерение концентрации кальция в смеси углеводородов и воды в обессоливателе, измерение концентрации кальция в отделенной водной фазе и/или в отделенной углеводородной фазе, присутствующей в обессоливателе, или в любой их комбинации.The calcium concentration may be measured at any suitable point in the desalination process stream. For example, the step of measuring the calcium concentration at at least one process point using at least one X-ray fluorescence analyzer may include measuring the calcium concentration in one or more streams of hydrocarbon feed before introducing into the desalter, measuring the calcium concentration in one or more desalted hydrocarbon streams after desalter, measurement of the calcium concentration in one or more streams of wash water before entering the desalter, measurement of the calcium concentration in one or more waste water streams after the desalter, measurement of the calcium concentration in the mixture of hydrocarbons and water in the desalter, measurement of the calcium concentration in the separated aqueous phase and/ or in the separated hydrocarbon phase present in the desalter, or any combination thereof.
Оптимизация способа согласно настоящему изобретению может включать измерение по меньшей мере одного дополнительного технологического параметра помимо концентрации кальция. Авторы настоящего изобретения поняли, что определение конкретных дополнительных измеряемых технологических параметров и комбинаций технологических параметров имеет большое значение для эффективной оптимизации способ удаления кальция в обессоливателе для нефтепереработки. В частности, существует необходимость определения таких комбинаций технологических параметров, измерение которых обеспечивает данные, наиболее пригодные для применения в целях оптимизации способа оператором-технологом и возможности принятия решения в отношении регулирования процесса на основании данных для оптимизации способа.Optimization of the method according to the present invention may include the measurement of at least one additional process parameter in addition to the calcium concentration. The inventors of the present invention have realized that the determination of specific additional measurable process parameters and combinations of process parameters is of great importance in order to effectively optimize the calcium removal process in a refinery desalter. In particular, there is a need to identify combinations of process variables whose measurement provides the most suitable data for use in order to optimize the process by the process operator and the ability to make decisions regarding process control based on the data for optimizing the process.
Было обнаружено, что, помимо концентрации кальция, следующие дополнительные технологические параметры являются пригодными для применения в измерении в целях обеспечения достаточных данных для осуществления наиболее эффективной оптимизации процесса: рН, содержание железа, концентрация аммиака, концентрация амина или их комбинации. Наблюдение концентрации кальция в комбинации с аминами и/или аммиаком является особенно предпочтительным.In addition to the calcium concentration, the following additional process variables have been found to be suitable for use in the measurement to provide sufficient data to perform the most effective process optimization: pH, iron content, ammonia concentration, amine concentration, or combinations thereof. Monitoring the concentration of calcium in combination with amines and/or ammonia is particularly preferred.
Предпочтительно способ согласно настоящему изобретению включает помимо измерения концентрации кальция, наблюдение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания. Измерение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания может включать измерение рН в любой точке, которая оказывается подходящей для обеспечения данных, которые могут быть использованы для принятия решения в отношении регулирования процесса, которое может оптимизировать удаление кальция. Как правило, измерение рН может включать измерение рН одного или нескольких потоков промывочной воды, одного или нескольких потоков сточной воды, присутствующей в обессоливателе воды или любую их комбинацию. Когда способ согласно настоящему изобретению включает добавление одной или нескольких кислот по меньшей мере в одной точке процесса обессоливания, способ предпочтительно включает измерение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания.Preferably, the method of the present invention includes, in addition to measuring the calcium concentration, monitoring the pH at at least one point in the desalting process stream. Measuring pH at at least one point in the desalting process stream may include measuring pH at any point that is deemed appropriate to provide data that can be used to make a process control decision that can optimize calcium removal. Typically, the pH measurement may include measuring the pH of one or more wash water streams, one or more waste water streams present in the water desalter, or any combination thereof. When the method of the present invention includes adding one or more acids at at least one point in the desalting process, the method preferably includes measuring pH at at least one point in the desalting process stream.
Было обнаружено, что комбинация измерения концентрации кальция и измерение рН по меньшей мере в одной точке технологического потока обессоливания оказывается особенно пригодной для применения в целях оптимизации способа удаления кальция. Было обнаружено, что измерение концентрации кальция в режиме реального времени в комбинации с рН обеспечивает достаточные данные, чтобы оператор-технолог или компьютер имел возможность принятия информированного решения в отношении регулирования процесса таким образом, чтобы эффективно оптимизировать этот процесс. Решение может включать осуществление регулирования по меньшей мере одного условия процесса обессоливания.It has been found that the combination of calcium concentration measurement and pH measurement at at least one point in the desalination process stream is particularly useful for optimizing the calcium removal process. It has been found that real-time calcium concentration measurement in combination with pH provides sufficient data to enable the process operator or computer to make an informed decision regarding process control in a manner that effectively optimizes the process. The solution may include the implementation of the regulation of at least one condition of the desalting process.
В некоторых случаях стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора включает измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов и измерение рН одного или нескольких потоков сточной воды. В этом примере стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) может включать регулирование скорости добавления одной или нескольких кислот в технологический поток обессоливания.In some cases, step (ii) of measuring the calcium concentration at at least one process point using at least one X-ray fluorescence analyzer includes measuring the calcium concentration in one or more desalted hydrocarbon streams and measuring the pH of one or more waste water streams. In this example, step (iii) of optionally adjusting at least one process condition of a refinery desalting process in response to measuring the calcium concentration in step (ii) may include adjusting the rate of adding one or more acids to the desalting process stream.
В некоторых случаях стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора включает измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках углеводородного сырья и в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов. Измерение концентрации кальция в указанных точках обеспечивает определение эффективности процесса удаления кальция. Поскольку концентрацию кальция в углеводородах измеряют до и после процесса обессоливания, определяется степень, в которой осуществлен процесс удаления кальция из углеводородов. В этом примере стадия (ii) может необязательно включать измерение рН одного или нескольких потоков сточной воды. В этом примере стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) может включать регулирование скорости добавления одной или нескольких кислот в технологический поток обессоливания.In some cases, step (ii) of measuring the calcium concentration at at least one process point using at least one x-ray fluorescence analyzer includes measuring the calcium concentration in one or more hydrocarbon feed streams and one or more demineralized hydrocarbon streams. Measuring the calcium concentration at these points provides a measure of the effectiveness of the calcium removal process. Since the concentration of calcium in hydrocarbons is measured before and after the desalting process, the extent to which the process of removing calcium from hydrocarbons is carried out is determined. In this example, step (ii) may optionally include measuring the pH of one or more wastewater streams. In this example, step (iii) of optionally adjusting at least one process condition of a refinery desalting process in response to measuring the calcium concentration in step (ii) may include adjusting the rate of adding one or more acids to the desalting process stream.
В некоторых случаях стадия (ii) измерения концентрации кальция по меньшей мере в одной технологической точке с применением по меньшей мере одного рентгеновского флуоресцентного анализатора включает измерение концентрации кальция в одном или нескольких потоках углеводородного сырья, в одном или нескольких потоках обессоленных углеводородов и в одном или нескольких потоках сточной воды. Этот пример обеспечивает определение полного баланса во всем обессоливателе.In some cases, step (ii) of measuring the calcium concentration at at least one process point using at least one X-ray fluorescence analyzer includes measuring the calcium concentration in one or more hydrocarbon feed streams, in one or more desalinated hydrocarbon streams, and in one or more waste water streams. This example provides a determination of the total balance in the entire desalter.
Стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) может включать любое подходящее регулирование одного или нескольких технологических условий. Регулирование может быть осуществлено оператором-технологом на основании контрольных измерений на стадии (ii). В качестве альтернативы, регулирование может быть осуществлено автоматически посредством компьютера, выполненного с возможностью приема и анализа измерений стадии (ii) при получении и анализе измерений стадии (ii).Step (iii) optionally adjusting at least one process condition of the refinery desalination process in response to measuring the calcium concentration in step (ii) may include any suitable adjustment of one or more process conditions. The adjustment can be made by the process operator based on the control measurements in step (ii). Alternatively, the adjustment may be carried out automatically by a computer configured to receive and analyze the measurements of step (ii) while receiving and analyzing the measurements of step (ii).
Как правило, стадия (iii) необязательного регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки включает регулирование скорости введения одного или нескольких кислот в процесс; скорости введения одного или нескольких обратных деэмульгаторов в процесс; скорости введения одного или нескольких смачивателей твердых частиц в процесс; скорости введения одного или нескольких ингибиторов кальциевых отложений в процесс; температуры внутри обессоливателя для нефтепереработки; давления внутри обессоливателя для нефтепереработки; перепада давления смесительного клапана; скорости введения одного или нескольких потоков углеводородного сырья; скорости введения одного или нескольких потоков промывочной воды; напряженности электрического поля, приложенного в обессоливателе для нефтепереработки; присутствия, отсутствия или количества одного или нескольких добавок в поток промывочной воды или поток углеводородного сырья; концентрации кислоты, смачивателя твердых частиц, обратного деэмульгатора или ингибитора кальциевых отложений, если его используют; или любой их комбинации.Typically, step (iii) optionally adjusting at least one process condition of a refinery desalination process comprises adjusting the rate of introducing one or more acids into the process; the rate of introduction of one or more reverse demulsifiers into the process; the rate at which one or more particulate wetting agents are introduced into the process; the rate at which one or more calcium scale inhibitors are introduced into the process; temperatures inside the refinery desalter; pressure inside the desalter for oil refining; mixing valve pressure drop; the rate of introduction of one or more streams of hydrocarbon feedstock; the rate of introduction of one or more streams of wash water; the strength of the electric field applied in the desalter for oil refining; the presence, absence, or amount of one or more additives in the wash water stream or hydrocarbon feed stream; concentration of acid, solids wetting agent, reverse emulsifier or calcium inhibitor, if used; or any combination of them.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки включает стадию добавления по меньшей мере одной кислоты в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости добавления кислоты.In some cases, removing calcium from hydrocarbons during a refinery desalting process includes the step of adding at least one acid to a mixture of water and hydrocarbons, one or more wash water streams, one or more hydrocarbon feed streams, or any combination thereof; and step (iii) adjusting at least one process condition of the refinery desalting process in response to measuring the calcium concentration in step (ii) comprising adjusting the acid addition rate.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки дополнительно включает стадию добавления смачивателя твердых частиц в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости введения смачивателя твердых частиц.In some instances, removing calcium from hydrocarbons during a refinery desalting process further comprises the step of adding a particulate wetting agent to the water/hydrocarbon mixture, one or more wash water streams, one or more hydrocarbon feed streams, or any combination thereof; and step (iii) adjusting at least one process condition of the refining desalting process in response to measuring the calcium concentration in step (ii) comprising adjusting the rate of introduction of the particulate wetting agent.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки дополнительно включает стадию добавления обратного деэмульгатора в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости введения обратного деэмульгатора.In some instances, removing calcium from hydrocarbons during a refinery desalting process further comprises the step of adding a reverse emulsifier to the water/hydrocarbon mixture, one or more wash water streams, one or more hydrocarbon feed streams, or any combination thereof; and step (iii) adjusting at least one process condition of the refinery desalting process in response to measuring the calcium concentration in step (ii) comprising adjusting the rate of introduction of the reverse emulsifier.
В некоторых случаях удаление кальция из углеводородов в течение процесса обессоливания для нефтепереработки дополнительно включает стадию добавления ингибитора кальциевых отложений в смесь воды и углеводородов, один или несколько потоков промывочной воды, один или несколько потоков углеводородного сырья или любую их комбинацию; и стадия (iii) регулирования по меньшей мере одного технологического условия способа обессоливания для нефтепереработки в ответ на измерение концентрации кальция на стадии (ii) включает регулирование скорости введения ингибитора кальциевых отложений.In some instances, removing calcium from hydrocarbons during the refining desalting process further comprises the step of adding a calcium scale inhibitor to the water/hydrocarbon mixture, one or more wash water streams, one or more hydrocarbon feed streams, or any combination thereof; and step (iii) adjusting at least one process condition of the refinery desalting process in response to measuring the calcium concentration in step (ii) comprising adjusting the rate of introduction of the calcium scale inhibitor.
Claims (46)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762521631P | 2017-06-19 | 2017-06-19 | |
| US62/521,631 | 2017-06-19 | ||
| PCT/US2018/036199 WO2018236580A1 (en) | 2017-06-19 | 2018-06-06 | Calcium removal optimisation |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019142324A RU2019142324A (en) | 2021-07-20 |
| RU2019142324A3 RU2019142324A3 (en) | 2021-12-16 |
| RU2776251C2 true RU2776251C2 (en) | 2022-07-15 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6030523A (en) * | 1997-05-30 | 2000-02-29 | Exxon Research And Engineering Co. | Process for neutralization of petroleum acids (LAW810) |
| US7927479B2 (en) * | 2006-12-20 | 2011-04-19 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Focused beam reflectance measurement to optimize desalter performance and reduce downstream fouling |
| US20110100877A1 (en) * | 2009-11-04 | 2011-05-05 | Assateague Oil Ilc | Method and device for automated control of enhanced metal and amine removal from crude oil |
| KR101652913B1 (en) * | 2014-06-19 | 2016-08-31 | 한국과학기술연구원 | Method of identifying cements using x-ray fluorescence and x-ray diffraction |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6030523A (en) * | 1997-05-30 | 2000-02-29 | Exxon Research And Engineering Co. | Process for neutralization of petroleum acids (LAW810) |
| US7927479B2 (en) * | 2006-12-20 | 2011-04-19 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Focused beam reflectance measurement to optimize desalter performance and reduce downstream fouling |
| US20110100877A1 (en) * | 2009-11-04 | 2011-05-05 | Assateague Oil Ilc | Method and device for automated control of enhanced metal and amine removal from crude oil |
| KR101652913B1 (en) * | 2014-06-19 | 2016-08-31 | 한국과학기술연구원 | Method of identifying cements using x-ray fluorescence and x-ray diffraction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2765626C2 (en) | Conditioning of a sample taken from a hydrocarbon stream | |
| US7927479B2 (en) | Focused beam reflectance measurement to optimize desalter performance and reduce downstream fouling | |
| RU2241986C2 (en) | Method for controlling oil and oil products by chemical treatment and methods for operative use of sensors on basis of quartz crystalline micro-weights | |
| US10501353B2 (en) | Monitoring and control of unit operations for generating steam from produced water | |
| US11965413B2 (en) | System for optimization of hydrocarbon production | |
| RU2776251C2 (en) | Calcium removal optimization | |
| CN110753741B (en) | Calcium removal optimization | |
| US20190389750A1 (en) | On-line and continuous measurement of organic carbon in petroleum refinery desalter brine water to monitor, control and optimize the desalter process unit | |
| Rezaei et al. | Seawater reverse osmosis membrane fouling causes in a full scale desalination plant; through the analysis of environmental issues: raw water quality | |
| RU2761458C2 (en) | Removal of contaminants from crude oil | |
| Gutzeit | Controlling Crude Unit Overhead Corrosion-Rules of Thumb for Better Crude Desalting | |
| US20190248677A1 (en) | Automated chemical feed to wastewater based on measurements of organics | |
| Mediaas et al. | A unique laboratory test rig reduces the need for offshore tests to combat calcium naphthenate deposition in oilfield process equipment. | |
| RU2443714C2 (en) | Method of controlling process of extracting emulsion rubber from latex | |
| Ostojic et al. | Mitigation of naphthenate related production upsets in high TAN (Total Acid Number) crude oil |