Использование соапстоков в качестве депрессаторов для изменения вязкости местных нефтей

АННОТАЦИЯ

Показано основные физико-химические показатели соапстоков, полученных при нейтрализации растительных масел. Определено влияния соапстоков на основные свойства транспортируемых нефтей по трубопроводам. Установлено, что можно использовать соапстоков в качестве депрессаторов высоковязких нефтей и из них наиболее эффективным является технический хлопковый соапсток.

ABSTRACT

The main physical and chemical indicators of soapstocks obtained by neutralizing vegetable oils are shown. The influence of soapstocks on the main properties of transported oils through pipelines has been determined. It has been established that soapstocks can be used as depressants for high-viscosity oils, and of these, the most effective is technical cotton soapstock.

Ключевые слова: нефть, скважина, депрессатор, триацилглицерид, соапсток, вязкость.

Keywords: oil, well, depressant, triacylglyceride, soapstock, viscosity.

Соапстоки являются побочными продуктами щелочной рафинации растительных масел и в их составе содержатся ряд поверхностно-активных веществ, способных понижать вязкости тяжелых нефтей. В Узбекистане основными видами растительных масел производимых на масло-жировых предприятиях являются хлопковое, соевое, подсолнечное и сафлоровое масла которые не смотря на их качества всегда подвергаются щелочной рафинации [1, 2]. В процессе щелочной рафинации растительных масел тёмные масла (хлопковое прессовое и экстракционное) и светлые масла (соевое, подсолнечное и сафлоровое) образуют различные по составу и свойствам соапстоки, которые в основном направляются на производства жирных кислот, мыла и другие технические цели. Отличительной особеностью тёмных хлопковых масел, полученных прессовым или экстракционным способами является наличие в них госсипола и его производных, которых нету в светлых растительных маслах. Поэтому, хлопковые масла и их соапстоки считаются трудноперерабатываемым сырьем в получении светлых масел и жирных кислот. Дистилляция жирных кислот осуществляется с целью обесцвечивания получаемых продуктов из темноокращенных соапстоков [3].

Нами учитывая вышеизложенное были проведены сравнительные анализы состава и свойств соастоков, полученных из вышеназванных растительных масел. В табл. 1 представлены основные показатели 4 видов соапстоков, полученных после щелочной рафинации соответствующих растительных масел.

Таблица 1.

Основные показатели 4 видов соапстоков, полученных из местных масло-жировых предприятий

Из табл. 1 видно, что хлопковый соапсток в отличии от других светлых соапстоков имеет более высокую температуру плавления (25-29°С) и цветность. При этом, из-за высокого расхода щелочи содержание мыла в соапстоке достигает 45-55%, а нейтрального жира 38-52%. Все эти показатели в определенной степени изменяют физико-химические свойства хлопковых соапстоков, в частности их поверхностно-активные свойства, что безусловно отражается при понижении вязкости тяжелых нефтей и повышении их текучести по трубопроводам.

Хлопковый соапсток считается многофункциональной композицией водо-маслорастворимых компонентов и имеет щелочную природу. Он хорошо эмульгирует водно-нефтяную систему и сильно изменяет её поверхностно-активные свойства. На масло-жировых предприятиях Республики ежегодно накапливаются более 10 тысяч тонн хлопкового соапстока-отхода щелочной рафинации хлопковых масел, который содержит натриевые соли жирных кислот (мыла), фосфатиды , нейтральное масло, свободную щелочь, воду и др. [4].

Следует отметить, что содержащиеся в хлопковом соапстоке натриевые соли жирных кислот, фосфатиды, нейтральные масла и свободная щелочь сильно изменяют межмолекулярные связи высоковязких нефтей и улучшает их структурно-реологические свойства при течении их по трубопроводу.

Для объективной оценки подбираемых или разрабатываемых депрессоров нами исследован индекс эффективности (J_эфф), который вычисляется делением исходной динамической вязкости нефти на значение динамической вязкости смеси нефти с присадкой ( J_эфф = ). Данный индекс показывает во сколько раз уменьшается исходная динамическая вязкость исходной нефти при введении исследуемой присадки [5].

Нами на основе полученных экспериментальных данных рассчитаны индекси эффективности применения различных видов соапстоков для понижения динамической вязкости исследуемых нефтей. Расчетные значение индексов эффективности представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Изменения индексов эффективности (J_эфф) в зависимости от видов соапстоков и различных скоростях сдвига местных нефтей

Из табл. 3.6 видно, что применение хлопкового соапстока в качестве понизителя динамической вязкости (μ), дает наилучшие результаты по сравнению с другими светлыми соапстоками. Здесь использование композиции мыла, нейтральных жиров и фосфолипидов позволяет значительно повысить текучесть высоковязких нефтей по трубопроводам за счет разрушение образующихся сопротивлений.

Нефти являясь дисперсными системами при определенных условиях проявляют аномальные свойства, т.е. являются не Ньютоновскими жидкостями и характеризуются кажущейся (эффективной) вязкостью. Здесь эффективную вязкости (η) нефти следует определить по формуле:

где: τ_зад – заданное время, с; γ – скорость сдвига, с^-1.

Оценку эффективности определения вязкости с использованием вышеизложенной формулы, следует осуществлять с использованием вискозиметра ВПН-01.

Нами в лабораторных условиях были изучены влияния различных соапстоков на изменения вязкости местных тяжелых нефтей. При этом, в качестве изучаемого параметра использовали динамическую вязкость.

На рис. 1 показаны изменения динамической вязкости местных нефтей при использовании соапстоков, полученных из различных растительных масел.

1-хлопковый; 2-соевый; 3-подсолнечнй; 4-сафлоровый

Рисунок 1. Изменения динамической вязкости местных нефтей при использовании соапстоков, полученных из различных растительных масел

Из рис. 1 видно, что наибольшое понижение динамической вязкости Джаркурганской нефти наблюдается при использовании в качестве депрессатора хлопковый соапсток (кривая 1), далее, соевый (кривая 2), подсолнечный (кривая 3) и сафлоровый (кривая 4). Это связано с тем, что хлопковый соапсток в смеси с триацилглицеридами содержат большое количество поверхностно-активных веществ, чем др. Причем, хлопковыы соапсток богат госсиполу и его производным, которые также являются высокоактивными ПАВ для снижения вязкости и повышения текучестиместных нефтей.

Эффективная вязкость оценивается с целью определения роли используемых депрессаторов из соапстоков и позволяет количественно выявить из них наиболее приемлимый. В табл. 3 представлены 4 вида соапстоков использованных для оценки эффективности изменения вязкостей местных нефтей.

Таблица 3.

Изменения эффективной вязкости местных нефтей при использовании местных депрессаторов на основе соапстоков

Примечание: * - нефть месторождения Миршади; ** - нефть месторождения Шорчи;
*** - нефть месторождения Жаркак; **** - нефть месторождения Андижан.

Из табл. 3 видно, что наиболее эффективным депрессатором для повышения текучести высоковязких нефтей по трубопроводу следует считать хлопковый соапсток, который наряду с содержанием мыла, фосфолипидов, триацилглицеридов содержат определенное количество госсипола и его производных т.е. ПАВ для понижения вязкости тяжелых нефтей.

Таким образом, результаты исследования соапстоков в качестве депрессаторов высоковязких нефтей показали, что из них наиболее эффективным является технический хлопковый соапсток и далее, другие.

Список литературы:

1. Kadirov Yu., Ruzibayev A. Yog’larni qayta ishlash texnologiyasi. -T.: “Fan va Texnologiya”. 2014. -320 b.
2. Комбинированные термохимические и электрофизические технологии деэмульгирования устойчивых водонефтяных эмульсий / Б.З. Адизов, С.А. Абдурахимов, А.С. Султанов, И.Д. Эшметов. – Ташкент : Изд: УзР ФА асосий кутубхонаси, 2019. – 236с.
3. Набиев А.Б., Абдурахимов С.А. Интенсификация транспортировки высоковязких нефтей по трубопроводу. – Ташкент : Навруз, 2017. – 135 с.
4. Шмидт А.А. Теоритические основы рафинации растительных масел. – М.: Пищепромиздат, 1960 – 296 с.
5. Технология сбора и подготовки нефти, газа и воды на промыслах : учебник / Р.У. Шафиев, Н.Н. Махмудов, Н.С. Амиркулов, М.А. Турсунов [и др.]. – Ташкент : Фан ва технология, 2016. – 310 с.