BRPI0818399A2

BRPI0818399A2 - processo para tratamento de óleos brutos pesados e extrapesados de cabeça de poços para melhorar suas condições de transporte

Info

Publication number: BRPI0818399A2
Application number: BRPI0818399-6A
Authority: BR
Inventors: Rigoberto Barrero; Luz Edelmira Afanador; Gonzalo Leal; Jorge Luis Grosso; Martha Parra; Claudia Esneiden Cuadrado; Humberto Vidales; Erika Guzman; Lilia Rodriguez
Original assignee: Ecopetrol S.A.
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2020-10-20
Also published as: PE20090935A1; ECSP10010061A; WO2009050582A3; US8257579B2; BRPI0818399B1; US20100300931A1; WO2009050582A2; MX2010004182A; CO6030027A1

Abstract

PROCESSO PARA TRATAMENTO DE ÓLEOS BRUTOS PESADOS E EXTRAPESADOS DE CABEÇA DE POÇOS PARA MELHORAR SUAS CONDIÇÕES DE TRANSPORTE. A presente invenção se relaciona a um processo para desidratar e remover em linhas de asfalteno a partir de óleos brutos pesados e extrapesados. O processo é aplicado em cabeça de poço, se realiza a pressões de 414 a 689 kPa e temperaturas de 60 a I00°C e inclui duas fases, uma de desidratação e uma de desasfaltagem. Na primeira se realiza a adição de solvente, remoção de água livre, aquecimento, adição de aditivos rompedores de emulsão e assentamento para remoção da água emulsionada. Na segunda se extraem os asfaltenos. Tal fase compreende contadores ou misturadores estáticos em linha de baixo esforço e desenho específico e um sedimentador com interior específico, para a separação. O solvente recuperado se recircula ao processo, a separação do bruto melhora e os asfaltenos se dispõem como combustível para a co-generação elétrica que auto-abastece os requerimentos energéticos para a produção e o processo de melhoramento.

Description

DA A A A IP EPP ER O TIA A A A AAA AA EPE A A AR Ra aaa Aa AA ME 1/24

PROCESSO PARA TRATAMENTO DE ÓLEOS BRUTOS PESADOS E EXTRAPESADOS DE CABEÇA DE POÇOS PARA MELHORAR SUAS ; CONDIÇÕES DE TRANSPORTE

SETOR TECNOLÓGICO A presente solicitação refere-se a um processo contínuo de beneficiamento de petróleo pesado e extrapesado aplicado na etapa de produção do óleo bruto, que permite a desidratação, reduz a viscosidade do óleo bruto facilitando o transporte por oleodutos e diminui os conteúdos de enxofre e metais para viabilizar seu refino sob esquemas convencionais.

O petróleo pesado e extrapesado estão constituídos por cadeias longas de hidrocarbonetos com altos conteúdos de asfaltenos. Estes asfaltenos lhes dão características de alta viscosidade, que dificultam seu transporte por oleodutos. Adicionalmente, estas cadeias longas de hidrocarbonetos contêm enxofre e metais como níquel e vanádio, que interferem contaminando os catalisadores que são utilizados nos processos de craqueamento catalítico.

Por esta razão, é importante diminuir estes contaminadores antes do refino. Os processos de desasfaltamento permitem retirar uma percentagem destes contaminadores e reduzir a viscosidade do óleo bruto, permitindo seu transporte por oleodutos. Isto traduz em redução de custos de transporte e refino, valorizando o óleo bruto pesado e extrapesados.

ESTADO DA ARTE O estado da arte prévio revela que existem diversos processos com o desasfaltamento de resíduos provenientes dos processos de destilação atmosférica e a vácuo e processos de desasfaltamento para óleo bruto pesado e RRERRRREREREERE a

' extrapesado, como é o objetivo da presente invenção. A patente US 2,337,448, descreve um processo para retirar o enxofre dos resíduos que vão para oO processo de carbonização. Inicialmente, a estes resíduos é aplicado um processo de desasfaltamento com solvente e os asfaltenos obtidos, com pontos de amolecimento superiores a 350ºF ' (177ºC), submetem-se a condições de alta temperatura (675ºF (357ºC)) com o objetivo de eliminar o enxofre dos asfaltenos como o gás (H;S). Os fundos desulfurizados são logo submetidos ao processo de carbonização, onde são retirados os vapores que logo condensam como produtos leves. Esta patente apresenta um processo diferente ao proposto pela presente solicitação de patente e trabalha em uma faixa de temperatura ampliada.

A patente US 4,125,459, relaciona-se com um tratamento de hidrocarbonetos de material betuminoso com solventes e descreve um processo para desasfaltar hidrocarbonetos provenientes de material betuminoso mediante o desasfaltamento combinado com propano e pentano, que também pode ser obtido desasfaltando somente com propano ou com pentano. O material betuminoso é primeiramente desasfaltado com pentano para produzir uma fração leve que contém o óleo e as resinas e logo após essa fração leve e a uma reciclagem, composto de uma parte da fração de resinas obtidas do segundo desasfaltamento, é aplicado um processo de desasfaltamento com propano. O processo também pode ser realizado desasfaltando primeiro com propano e a seguir com pentano e reciclando uma parte da fração leve obtida ao processo de desasfaltamento com propano. Segundo Os | 30 autores, o óleo assim obtido é de maior qualidade e maior

DD A A A TP Pocctcctctcttctáâccõâh O PILL LL OD PD PD PATTI AAA AA Aa AA ANO 3/24 rendimento. O processo aqui reivindicado desenvolve temperatura e pressão elevadas e com dois tipos de solventes diferentes da solicitação de patente proposta. A patente US 4,191,639, descreve um processo para desasfaltar, com uma mistura de ao menos dois dos seguintes compostos: sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono e hidrocarbonetos leves, que podem ser propano, butano, pentano ou suas misturas. Cada um dos componentes deve estar presente em ao menos 10% do que se chama solvente. O processo realiza-se a temperatura abaixo da crítica e a pressão acima da crítica do solvente. A relação hidrocarboneto-solvente pode ir desde 1/1 até 1/20. O óleo desasfaltado caracteriza-se porque tem menor conteúdo de metais e enxofre e pode ser utilizado como carga aos processos de rompimento catalítico fluído ou processos de hidro-rompimento. Esta patente incorpora ao solvente compostos diferentes dos apresentados na presente solicitação de patente.

A patente US 4,324,651, descreve um processo para desasfaltar um óleo mineral que contém asfaltos, à temperatura acima de 80ºC (175 - 225 ºC) e a elevada pressão (500 - 1200 Psig (3447,38 a 8273,71 KPag)), utilizando metanol como solvente para desasfaltar. O processo produz duas fases: uma rica em asfalto e outra rica em metanol. Mediante o resfriamento da fase rica em metanol a uma temperatura abaixo dos 80ºC e com tempo de assentamento produzem-se duas fases: uma rica em óleo e outra rica em metanol. A presente solicitação de patente trabalha com menores condições de pressão e não utiliza álcool como solvente.

EC tt A

R Pe ADA A A A A A A AT EPP E ER AE A A AA A AAA AA RA A A oo Aos ARA? Ea aa o ARA 4/24 : | . A patente US 4,514,287, relaciona um processo para Oo | desasfaltamento com solvente de hidrocarbonetos com i conteúdo de asfaltenos. O processo se desenvolve misturando um solvente mais um composto metálico de sulfato de alumínio ou titânio, e álcoois. O processo é utilizado para petróleo reduzido de destilação atmosférica e se aplica para um resíduo proveniente de petróleo leve Árabe e com conteúdos de asfaltenos menores que 5%. A presente solicitação de patente não utiliza mistura de álcoois e emprega-se para conteúdos de asfaltenos superiores a 5%. Uma parte muito importante nos processos de desasfaltamento é o desenho do equipamento onde se realiza o contato e a separação dos asfaltenos da mistura de óleo beneficiado - solvente. A patente US 4,528,068 aponta para um processo que se realiza em uma torre de extração e reivindica os desenhos do regime interno que contém a torre para realizar o processo de extração. A presente solicitação de patente emprega um sistema de sedimentação que consiste em um cilindro com fundo cônico, o qual contém disposições internas que melhoram o processo de sedimentação. Existem métodos para desasfaltar petróleo pesado como o descrito na patente US 456,623, onde o óleo bruto combina-se com um solvente miscível e após essa mistura o põem em contato com dióxido de carbono em forma gasosa, o qual é um anti-solvente para preparar a mistura em duas fases, sendo a fase mais leve a que contém a maior parte do solvente e o óleo bruto desasfaltado. A patente Americana emprega um solvente diferente e um processo também diferente da apresentada nesta solicitação.

ERR o o o o o tt o oo os o o 5/24 A patente US 4,634,520, descreve um processo instável em nível de laboratório para desidratar e desasfaltar Simultaneamente emulsões de petróleo pesado, empregando como solvente o petroléter. Uma vez que misturam o óleo bruto com o solvente, esperam um tempo para a decantação das fases, posteriormente retiram a fase leve que contém o óleo bruto desasfaltado e a maior parte do solvente. Os asfaltenos são lavados mais duas vezes com solvente e posteriormente introduzidos em um banho de água quente, para produzir aglomerados de asfaltenos, espera-se um lapso de tempo para que se apresente a separação de fases e a seguir toma-se a fase assentada (asfaltenos e água) e se leva a um banho quente para que os asfaltenos formem aglomerados. A seguir, os asfaltenos aglomerados são removidos da água quente. A presente solicitação de patente separa os asfaltenos em uma torre flash fundindo-os para recuperar os leves arrastados pelos asfaltenos. A patente US 4,810,367, reivindica um processo para desasfaltamento de hidrocarboneto pesado que se realiza em duas etapas e com dois tipos de solvente, um mais rico em C3 e o outro em C5. Na primeira etapa precipitam-se os asfaltenos e a corrente na superfície do processo de separação arrasta as resinas. Esta corrente é tratada depois com o segundo solvente para separar as resinas. No processo reivindicado pelos inventores da presente invenção, o desasfaltado, realiza-se em uma só etapa em condições de operação diferentes as pleiteadas na patente US 4,810,367. A patente US 4,915,819, descreve um tratamento para a desidratação, desasfaltamento e desparafinamento em linhas

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Pa Doo o cc o o PD PO OD DRTATO 6/24 de flutuação que se transformam em óleo bruto em forma de emulsão. O processo reduz a viscosidade de petróleos pesados ao remover asfaltenos e metais pesados, tais como níquel e vanádio no caso de petróleos pesados e ceras no caso de petróleos leves. Descreve um método para remover asfaltenos e/ou ceras de óleo bruto, onde o método compreende os passos de contatar o óleo bruto com um solvente orgânico para ele dissolver o óleo bruto e precipitar asfaltenos e/ou ceras do óleo bruto e solvente, e separar o solvente do óleo bruto desasfaltado. Recupera- se o solvente para usos posteriores. A recuperação de asfaltenos realizado colocando-os em contato com a água. A presente solicitação de patente reivindica um processo contínuo que primeiro desidrata O óleo “bruto e posteriormente o leva ao processo de desasfaltamento. Emprega misturadores estáticos para a homogeneização da mistura óleo bruto/solvente, um sedimentador com mecanismo interno que facilitam o processo de separação de asfaltenos. Posteriormente, estes asfaltenos são levados para uma torre flash onde é retirado Oo solvente e o óleo bruto desasfaltado que é arrastado pelos asfaltenos. Isto permite obter asfaltenos secos e melhora o rendimento do óleo bruto desasfaltado obtido; a recuperação do solvente do óleo bruto desasfaltado realiza-se em uma torre de destilação.

A patente US 5,059,300, apresenta um processo sobre modificação das propriedades dos asfaltos agregando fundos desasfaltado e ácido fosfórico. Aplica-se a materiais betuminosos ou asfalto e compreende o aquecimento e uma S 30 temperatura "elevada (200-800ºF (93,3-427ºC)) de uma

RR mistura, que contém entre 0,1 e 20% de ácido fosfórico, 1 a 15% de fundos provenientes do desasfaltamento com solvente e até 100% de material betuminoso ou asfalto proveniente de uma torre de destilação a vácuo. O método modifica as propriedades físicas como o ponto de amolecimento e a penetração. A invenção da presente solicitação de patente não requer ácido fosfórico para realizar o desasfaltamento. A solicitação de patente Colombiana No. 97-48663, intitulada “Processo de desasfaltamento de hidrocarbonetos pesados com alto conteúdo de asfaltenos em condições baixas de pressão e temperatura", descreve um processo contínuo de extração direta, em baixa pressão e temperatura, de alto rendimento e de mínima manutenção, para desasfaltar, desmetalizar e desulfurizar parcialmente as misturas de hidrocarbonetos asfálticos, tais como petróleo pesado, asfaltênicos e resíduos pesados provenientes da destilação primária Ou a vácuo, seja em seu estado original ou em forma de emulsões inversas, hidrocarboneto em água. O processo mencionado na solicitação 97-48663 realiza-se em uma só etapa, onde inicialmente realiza-se na retirada da cabeça para a separação das frações mais pesadas do hidrocarboneto. Logo o hidrocarboneto em forma desidratada ou de emulsão inversa mistura-se com solvente e passa a um recipiente para fazer a separação dos asfaltenos do óleo beneficiado e o solvente em uma só etapa. O solvente recupera-se e retorna ao processo. Finalmente, separa-se o solvente arrastado da parte asfaltênica. A presente solicitação de patente realiza-se em várias etapas, não inclui a decapitação do óleo bruto e, além disso, não emulsiona o óleo bruto.

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| A patente 5,843,303, descreve um beneficiamento ao processo de extração com solvente mediante a utilização de aquecimento por convecção de fogo direto para várias correntes do processo. Convencionalmente utiliza-se um sistema de óleo quente para fornecer os requerimentos de calor do processo, mas nesta patente, reivindica-se a utilização de aquecimento por convecção de fogo direto. A presente solicitação de patente fornece os requerimentos de calor através de vapor que é obtido da combustão dos asfaltenos.

A patente US 6,357,526, cujo título é “Beneficiamento no campo, de óleo bruto pesado e betumem", descreve um processo no qual se injeta vapor no reservatório para a produção de óleo bruto pesado. Posteriormente, o óleo bruto é levado a uma etapa de fracionamento atmosférico para a retirada dos leves. O óleo bruto remanescente é desasfaltado e o óleo bruto beneficiado é misturado com os leves obtidos da destilação atmosférica, para obter um óleo bruto sintético. Os asfaltenos obtidos do processo de desasfaltamento podem ser convertidos em “lentilhas” ou pequenas esferas ou “slurry” (resíduo com lodo de óleo bruto) para ser queimado em um processo de geração de vapor, o qual é injetado no reservatório para produzir gás de síntese. Esta patente descreve um processo geral desde a injeção de vapor no reservatório até a geração de vapor pela combustão dos asfaltenos. A presente solicitação de patente é específica para o processo de desidratação e desasfaltamento.

A patente US 6,533,925, “Produção de Asfaltos e resinas da integração do desasfaltamento com solvente e a

RR sos sd 9/24 gaseificação”, descreve um processo onde se integra o calor gerado em um processo de gaseificação com o processo de desasfaltamento com solvente e apresenta um processo para separar as resinas contidas no solvente depois do desasfaltamento. Este processo consiste em aquecer a mistura solvente-DAO com resinas, para precipitar as resinas e separá-las. A seguir, a mistura solvente-DAO é aquecida até vaporizar o solvente e separá-lo do DAO. Este aquecimento realiza-se com calor proveniente do processo de gasificação. O DAO assim obtido é livre de resinas. Os asfaltenos obtidos do processo de desasfaltamento são gaseificados.

A solicitação de patente Us 2005/0167333 ou solicitação PCT WO 2005/074440, intitulada “Processo de conversão supercrítica para hidrocarbonetos", descreve um processo que se aplica para converter hidrocarbonetos com ponto de ebulição superiores a 538 ºC a condições supercríticas, mediante a utilização de um solvente em uma relação solvente / hidrocarboneto de 2/1 e a condições acima da temperatura crítica (371 - 593 ºC) e a pressão crítica (715 - 2015 Psia (4929,75 - 13892,94 KPa)) do solvente na presença de um leito sólido fluidizado e quente. O hidrocarboneto ingressa na área de reação a uma temperatura mais baixa que a que tem o leito sólido fluidizado. A suspensão sólidos hidrocarboneto tem uma temperatura de equilíbrio correspondente à temperatura de reação. Esta conversão apresenta altas remoções de enxofre, nitrogênio e metais, e produz um hidrocarboneto de menor peso molecular, com maior conversão para nafta e menor formação de coque. Segundo a solicitação mencionada, é

RR o II A A A AE EA AE EPA E EE A AE EA E A A A A A RA A ROAD A REA 10/24 pleiteado que este processo supercrítico pode substituir os processos de destilação primária e a vácuo, o desasfaltamento com solvente, a carbonização, o hidro- rompimento, o hidrotratamento e o rompimento catalítico, ou pode ser usado em paralelo com estes processos.

A solicitação de patente US 03.065.859, “Limpeza de materiais que contém hidrocarbonetos com solventes críticos e supercríticos"”, descreve um processo para limpar material e consiste em pôr em contato um material com fluido de extração sob condições de temperatura e pressão em torno do ponto crítico. O fluido de extração pode ser NH3, aromático, óxido nitroso, água, CO, CO;, álcoois, alcanos ou misturas dos mesmos. O processo reivindicado nesta solicitação de patente não é realizado em condições supercríticas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A maior parte das reservas de óleo bruto da Colômbia estão constituídas por petróleo pesado e extrapesado, as reservas de óleo leve estão declinando drasticamente e estima-se para os próximos anos que a produção de petróleo na Colômbia corresponderá em mais de 90% de óleo bruto pesado. Esta mesma tendência se visualiza para outros países latino americanos como, por exemplo: Equador, Peru e Brasil.

As reserva de petróleo pesado na Colômbia estão localizadas na área dos Llanos e no Valle Médio Del Magdalena. Estima-se um óleo original no local (OOIP) de 9000 milhões de barris na área dos Llanos e 1700 milhões de barris na área do Valle Médio Del Magdalena. Uma das refinarias, na Colômbia, está localizada no Valle Médio Del aa

AAA a PP AP ID POD DP PAI AAA RA A PATO EA a aa AO aaa RA RARA 11/24 Magdalena e outra na costa Atlântica. Para levar o petróleo pesado até estes pontos ou locais de exportação, como CoveÃnias, devem ser atravessadas as cordilheiras. Para isto, a melhor opção é fazê-lo utilizando oleodutos, devido ao custo do transporte terrestre (carros tanques) que é duas ou três vezes maior que oO transporte por oleoduto. Para transportá-lo por oleoduto se devem cumprir com certos requisitos como: uma viscosidade menor que 300 cSt (3 emº/s) a 30 ºC, um ºAPI maior que 18 e um conteúdo de água inferior a 0,5%. No caso do petróleo pesado e extrapesado para cumprir com estas condições, uma opção é utilizar um diluente, como a nafta. Contudo, isto agrega altos custos ao processo de produção e transporte de petróleo que muitas vezes não são rentáveis.

Para o petróleo em geral existe a necessidade de um processo de desidratação para colocá-los em especificações de conteúdo de água e especificamente para o petróleo pesado e extrapesado se requer a aplicação de processos de beneficiamento, como o desasfaltamento, que permitam reduzir a viscosidade e os conteúdos de enxofre e metais. Desta maneira viabiliza-se sua produção e se faz rentável seu transporte e refino.

Dos processos de desasfaltamento obtêm-se asfaltenos como subproduto. Existe também a necessidade de dar-lhes um adequado tratamento final a estes resíduos para reduzir o impacto ambiental; asfaltenos podem ser utilizados para a produção de combustível, asfaltos, combustíveis de alto poder calorífico. Neste caso específico, os asfaltenos são utilizados para a co-geração elétrica.

A presente solicitação de patente de invenção atende à

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DT A A A A MN O O O A A A A A NS a ss E a a 12/24 necessidade anteriormente levantada mediante um processo de desidratação e desasfaltamento para beneficiar petróleo pesado e extrapesado, por meio de um solvente específico que consiste em uma mistura formada em sua maior parte por parafinas e isoparafinas, compostos naftenicos e alguns aromáticos. A figura 2 descreve a composição do solvente por cento em volume. As parafinas e isoparafinas são em sua maior parte por compostos de pentano, butano e hexano e em menor conteúdo desde o heptano até o dodecano. A Figura 3 apresenta a curva de ebulição deste solvente.

O processo inicia-se na chegada do óleo bruto, pesado ou extrapesado, proveniente dos poços de produção na recepção para o processo de desidratação. Parte do solvente se acrescenta como diluente para facilitar o processo de remoção de água contidas no óleo bruto. Ao finalizar a fase de desidratação, o óleo bruto tem um conteúdo de água inferior a 0,5% e está pronto para iniciar O processo de desasfaltamento. Nesta fase se adiciona a parte restante do solvente que permitirá retirar da mesma os asfaltenos contidos no óleo bruto. O óleo bruto beneficiado, que tem menores conteúdos de enxofre, níquel e vanádio e menor viscosidade, é enviado para misturá-lo com outros óleos para sua posterior destilação. Os asfaltenos precipitados do óleo bruto são secos e enviados a um processo de co- geração de energia. A energia obtida permite cobrir os requisitos energéticos dos processos de produção de óleo bruto, desidratação e desasfaltamento, reduzindo desta forma o impacto ambiental que seria apresentado se não se desse um uso adequado para estes tipos de resíduos.

Adicionalmente, isto representa uma diminuição dos custos CRER —————RRbb——>bRbR > -

oo o A E E DEP RPE EA A A EA EA A A A AAA TATTOO a aaa Da 13/24 de operarão porque a energia requerida pelos processos é obtida a partir de um subproduto dos mesmos, chamado asfaltenos.

A presente invenção relaciona-se com um processo contínuo que se realiza em duas fases, onde a primeira fase compreende misturar uma parte do solvente (em relação a óleo bruto : solvente de 3:1) para desidratar o óleo bruto e levá-lo a especificações. A primeira fase consiste de várias etapas como: separação da água livre, adição de aditivos desidratantes, aquecimento da mistura óleo bruto solvente e assentamento da mistura por um tempo suficiente que permita a obtenção de um óleo bruto desidratado, em condições de processamento para desasfaltar. A segunda fase, ou desasfaltamento, também é composta de várias etapas: Na primeira delas ao óleo bruto desidratado é concluída a adição de solvente (relação óleo bruto : solvente de 1:4) requerido para conseguir a precipitação dos asfaltenos. Isto se realiza mediante um processo contínuo direto. A adição de solvente é feita de maneira gradual, através de misturadores estáticos, para obter asfaltenos de maiores tamanhos (> 20 micras); a segunda etapa consiste em levar a mistura solvente e óleo bruto a um separador, o qual tem mecanismos internos, tal como é mostrado na figura 4, que permiten a separação dos asfaltenos da superfície. Estes mecanismos internos evitam turbulência e permite a recuperação de um produto isento de asfaltenos. A superfície contém o óleo bruto beneficiado e a maior parte do solvente. Na terceira etapa esta corrente é submetida a um processo de recuperação de solvente (destilação). O solvente recuperado é retornado ao

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DATA A PAP PR OA A TOA A A AA AA A APR A AR RA A AO RA RA RA RR 14/24 processo. Pelo fundo do sedimentador são retirados os asfaltenos que também arrasta uma pequena quantidade de óleo bruto desasfaltado e solvente, e seguem para a quarta etapa, onde entram em um tambor flash de onde se recupera O óleo bruto e o solvente arrastado pelos asfaltenos os quais são enviados para retificação na torre de destilação.

O processo se desenvolve em condições moderadas de pressão e temperatura em uma faixa de pressão de 60-100 psig (414 - 689 KPa) e de temperatura de 60 a 100ºC (333 - 373 ºK).

Os asfaltenos produzidos são enviados para um processo de secagem e posteriormente alimentados em uma caldeira de leito fluidizado para a geração de vapor e o conseguinte processo de co-geração elétrica. Os requisitos de vapor e eletricidade dos processos de desidratação e desasfaltamento são obtidos desta queima de asfaltenos.

O presente processo realiza-se na cabeça do poço e utiliza um solvente constituído por diferentes compostos, desde butanos até dodecano. O solvente tem uma faixa de ebulição que inicia em 27 ºC e termina em 109 ºC e está constituído principalmente por isoparafinas e parafinas e em menor proporção mnaftenos, aromáticos, olefina e dodecano. O processo de desidratação efetua-se aquecendo a mistura óleo bruto e solvente a 80 ºC e uma pressão de 30 psig (206,84 KPa) com adição de aditivos desemulsificantes e um tempo de descanso nos equipamentos não superior a 24 horas, até obter um óleo bruto com um conteúdo de água inferior a 0,5%. O processo de desasfaltamento realiza-se em condições de 60-100 psig (414 - 689 KPa) e temperatura de 60 a 100 ºC (333 - 373 ºK).

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Em geral, no estado da arte revisado, considera-se que estas condições de operação são diferentes que as aqui : propostas. A adição de solvente para desasfaltar realiza-se gradualmente e para a sua homogeneização utilizam-se misturadores estáticos. Isto permite obter tamanhos de partícula dos asfaltenos maiores aos que se conseguem quando se misturam simultaneamente o solvente e o óleo bruto, o qual redunda em menores tempos requeridos para a sedimentação. Na presente invenção o equipamento utilizado para a separação dos asfaltenos do óleo bruto beneficiado tem um mecanismo interno que minimiza a turbulência e permite obter um óleo bruto beneficiado isento de asfaltenos, o qual favorece a obtenção de um óleo bruto beneficiado de baixa viscosidade e menores conteúdos de enxofre e metais (níquel e vanádio). No equipamento aqui utilizado, a corrente que ingressa no sedimentador colide com uma placa (16) que rompe a turbulência localizada na entrada do sedimentador. A corrente que ascende o faz à uma velocidade entre 0,2 e 0,6 cm/s, 0 qual permite, junto com a diferença de densidades entre as fases, que os asfaltenos precipitados fiquem no fundo do sedimentador. O fundo do sedimentador tem forma cônica (22) com um ângulo de inclinação superior ao ângulo de repouso dos asfaltenos, o cone está usinado para garantir uma superfície lisa que minimize a aderência dos asfaltenos na parede do sedimentador. A corrente que ascende é coletada por um prato coletor côncavo (18) com um duto na parte inferior, estas facilidades dentro do sedimentador fazem com que as correntes, ascendente e descendente, apresentem fluxos luminares garantindo uma

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Ú A A IEP PR LR ATT A AAA aa 16/24 corrente superior livre de asfaltenos. As letras hl, h2, h3, mn e h5 corresponden às diferentes alturas do equipamento e as letras d2 e d3 aos diâmetros. Este equipamento não se encontra reportado em nenhuma das patentes revisadas no estado da arte.

A presente invenção combina o processo de desasfaltamento com o de desidratação do óleo bruto em uma matriz por fases, as quais se realizam na cabeça do poço e utilizam o mesmo solvente para os dois propósitos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Na Figura 1 se descreve o processo onde o óleo bruto pesado ou extrapesado proveniente dos poços (2) é recebido pelo distribuidor da estação e neste ponto é adicionado parte do solvente (3) que será utilizado para desasfaltá- lo, com o objetivo de diminuir sua viscosidade e facilitar o processo de desidratação. A mistura é passada por uma série de misturadores estáticos (4) para homogeneizar e a seguir é enviada ao equipamento (24) com o objetivo de remover a água livre que traz (25). Posteriormente, são injetados na mistura, os aditivos desidratantes requeridos (7) e é levada a um tratador (8) até alcançar 80 “C de temperatura (10). Neste tratador é retirada boa parte da água que traz em forma de emulsão (26). Na mistura diluída de óleo bruto que sai do tratador (8) é adicionado o solvente que foi perdido no processo de aquecimento e passa-se por uma série de misturadores estáticos (12) para sua homogeneização, logo se envia a uma bota desgaseificadora (15) e posteriormente ao tanque de assentamento (19), onde é dado um tempo de descanso necessário para que O conteúdo da água diminua até 0,5% RR >>

NS NS O O O O SS A NC RC CC A O O O A O A A A A O O O O A O A O A a e 17/24 (20). Todos os sistemas que se encontram operando acima dos 30 ºC estão interconectados a um sistema de recuperação de solvente (22), (23). Os leves condensados (24) são enviados ao tanque de armazenamento de solvente (1).

O óleo bruto desidratado (21) é enviado para a fase de desasfaltamento. Para isto, o solvente requerido para o processo de desasfaltamento (30) é aquecido (31) a 60 ºC e mantido a uma pressão de 100 Psig (689,48 KPa). A relação óleo bruto/solvente que é utilizado é de 1/4. O solvente é adicionado de maneira gradual ao óleo bruto em diferentes pontos, a mistura óleo bruto-solvente é enviado para um sistema de misturadores estáticos (34) para sua homogeneização. A mistura entra no sedimentador (65) através de um sistema de distribuição da alimentação, localizado a uma altura equivalente a 70% da altura total do sedimentador.

O sedimentador (65) contém “mecanismos internos descritos na figura 4. Estes mecanismos, distribuidor da corrente de entrada e a placa coalescedora permitem diminuir a turbulência do fluido de entrada para facilitar a sedimentação dos asfaltenos. O óleo bruto isento de asfaltenos é movimentado até a parte superior do sedimentador a uma velocidade de ascensão que oscila entre 0,2 e 0,6 cm/s, isto com o objetivo de garantir que os asfaltenos separados do óleo bruto possam se mover até a parte inferior do sedimentador para sua posterior remoção. Na parte interna superior do sedimentador está localizado um sistema de coleta da mistura, que consiste em um prato coletor côncavo com um duto na parte inferior por onde sai o óleo bruto beneficiado e a maior parte do solvente. A

RR rã 2A2"auÊene.aaz Mi "22 2S2P. ºAÂ€t€óMPAAOO NON OO 18/24 mistura de óleo bruto desasfaltado e o solvente que sai pela parte superior do sedimentador (37) são enviados para pré-aquecimento (64) antes de ingressar na torre recuperadora de solvente (52). O pré-aquecimento realiza-se trocando calor (63) com à corrente que sai do fundo do equipamento (52). O solvente recuperado é esfriado (68) e devolvido para a linha (62) ao tanque de estocagem de solvente (1). O óleo bruto desasfaltado sai pela linha de fundo (55) e é enviado a trocar calor (64) com a corrente que entra para a torre e a seguir, com à corrente que sai da parte inferior do sedimentador, para posteriormente passar para O armazenamento (58). A parte inferior do sedimentador (38) tem forma cônica com um ângulo de inclinação superior ao ângulo de repouso dos asfaltenos, para garantir que estes se movam até a bomba, que manipula a corrente de slurry, que sai do fundo do sedimentador. Uma parte desta corrente é re-circulada (36) ao fundo do sedimentador para minimizar o arrasto do óleo bruto desasfaltado. A outra parte da corrente de fundo (40) é enviada ao pré-aquecimento (66) com o objetivo de aproveitar o calor remanescente do óleo bruto desasfaltado. A seguir, passa-se ao aquecimento (41), ate conseguir uma temperatura que permita a torre de separação instantânea (43) a retirar dos asfaltenos o solvente e o óleo bruto desasfaltado que foi arrastado. A corrente, de óleo bruto desasfaltado e solvente, recuperada (44) unem-se com a corrente proveniente da parte superior do sedimentador (37) e a seguir entra para pré-aquecer (64) antes de entrar na torre recuperadora de solvente (52). Os asfaltenos que saem do fundo da torre (45) são enviados a um sistema de secagem

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> zã"--- an> *>%)2d2“m"Põ Aa SúsP soh SliºtMii ftETciASMAR OMPPA2OÂ ÓOÀÀ Ns... U.....ses....sesccocqqe qc e 19/24 | - (46) e recuperação de leves. Os leves recuperados (69) condensam-se e são enviados para misturar-se com o óleo bruto desasfaltado. Os asfaltenos secos são armazenados em baterias (48), para, a seguir, serem enviados para a planta de geração elétrica.

EXEMPLOS Exemplo 1: O processo descrito na presente solicitação de patente foi aplicado em óleo bruto extrapesado da área dos Llano Colombianos chamado San Fernando, com as características descritas na Tabela 1. O óleo bruto inicialmente foi posto em contato com o solvente em uma relação solvente/óleo bruto de 1/3 em volume, submetido ao aquecimento a 82 ºC e uma pressão de 30 psig (206,84 KPag). Foi drenada a água separadamente. As condições operacionais do processo aplicados nas fases de desidratação e desasfaltamento são descritos na Tabela 2. RREREEERERENEESEEEEE——————————————>

AA a A REAT EDEEDPEAR EEE E A A A A AAA A A APATIA AAA TA NS oo o a Serei a esa ae Aa] SS NRRRRRA RA 20/24 | seaimentador, se = | so = Na saída do processo de desidratação, o óleo bruto apresentava um conteúdo de água de 0,5%. Ao óleo bruto desidratado foi aplicado o processo de desasfaltamento fazendo com que a relação óleo bruto/solvente passasse para 1/4,6 em volume. Isto foi realizado injetando progressivamente Oo solvente através de diferentes entradas localizadas antes da passagem da corrente por misturadores estáticos. A mistura entrou no sedimentador onde se produziu a separação das fases. Na parte superior do sedimentador saía o óleo bruto beneficiado, isento de asfaltenos e com a maior parte do solvente. Esta corrente foi pré-aquecida com a corrente de óleo bruto beneficiado que sai do fundo da torre antes de entrar na torre de destilação. O solvente recuperado é retornado ao tanque para posteriormente ser novamente alimentado no processo. A corrente do fundo do sedimentador pré-aqueceu-se antes de entrar na torre de separação instantânea. Os leves recuperados na torre de separação instantânea foram enviados para a retificação na torre de destilação. Pelo fundo da torre de separação instantânea saem os asfaltenos que são enviados ao processo de secagem e posteriormente ao processo de queima para produzir a energia que requerem os processos.

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O óleo bruto obtido depois de aplicar O processo de desasfaltamento permite comprovar os benefícios do processo proposto, os resultados sobre a qualidade do óleo bruto processado são mostrados na Tabela 3.

Note-se que com a aplicação do processo conseguiu-se uma redução na viscosidade de 99,4%, no conteúdo de enxofre de 30% em peso, no conteúdo de níquel de 58% em peso e para o vanádio a redução foi de 67% em peso, adicionalmente o valor dos º*API foi aumentado em 84%. Um óleo bruto desta qualidade aumenta seu valor e pode ser transportado e refinado de maneira menos custosa. Exemplo 2: Foi trabalhado com óleo bruto pesado proveniente da região dos Llanos, na Colômbia, chamado Castilla. As características de viscosidade deste óleo bruto tornam difícil seu transporte através dos oleodutos para levá-los aos locais de refino ou exportação. As principais características deste óleo bruto são descritas na Tabela 4.

As condições de processo, das fases de desidratação e desasfaltamento, são descritas na Tabela 5. | — 7 6160 preco encrada, e | so =| | eraramento, se | | seainensador, e | so Uma vez aplicado O processo de desidratação, o óleo bruto apresentou um conteúdo de água e sedimento em uma mostra de hidrocarboneto de 0,45%. Os resultados sobre a qualidade do óleo bruto processado são mostrados na Tabela

6.

Neste processo apresentou-se um aumento do API de 48% e uma diminuição na viscosidade de 99%, uma diminuição no conteúdo de enxofre de 29% em peso e de níquel e vanádio de 77% em peso. Para este caso o óleo bruto beneficiado satisfaz as condições requeridas para o transporte por oleodutos (<300 cSt (3 cm?/s)). Exemplo 3: Foram realizados estudos com óleo bruto Castilla em duas condições. Na primeira condição, o óleo bruto Castilla se misturava em um só ponto com o solvente, antes do misturador estático. Na segunda condição, o óleo bruto Castilla foi adicionado gradualmente ao solvente em diferentes pontos antes do misturador e durante a mistura. O resultado das condições estudadas e os resultados do tamanho da partícula dos asfaltenos obtidos são mostrados na figura 5.

Foram obtidos maiores tamanhos de partícula de asfaltenos quando a injeção de óleo bruto realizou-se em diferentes pontos, 30 micras, do que quando se fez em um só ponto, 9 micras. Isto traz como benefício à necessidade de menos tempo de descanso no sedimentador para conseguir a separação dos asfaltenos do óleo bruto beneficiado Ou maiores velocidades de crescimento da corrente que sai na parte superior do sedimentador, portanto, significa menor tamanho para o sedimentador.

Exemplo 4: Foram testados diferentes solventes para o desasfaltamento do óleo bruto San Fernando, as características deste óleo bruto são as descritas na Tabela

1. O processo de desasfaltamento foi realizado nas mesmas condições de pressão e temperatura, variando a relação óleo bruto/solvente para todos os solventes. ú Os resultados dos testes são mostrados na Figura 6. A maior remoção de asfaltenos consegue-se com o solvente, adicionalmente observa-se que não são requeridas relações de solvente/óleo bruto superiores a 5/1, porque neste valor consegue-se a máxima remoção de asfaltenos.

Claims

REIVINDICAÇÕES ' 1. Processo para a desidratação e remoção de asfaltenos de óleo bruto pesado e extrapesado caracterizado pelo fato de que se realiza em duas fases; uma primeira fase que compreende a adição de solvente, remoção de água livre, aquecimento, adição de aditivos rompedores de emulsão e assentamento para remoção de água emulsionada, a dita primeira fase se realiza em condições de 80ºC e 207 kPa (353ºK e 30 psi); e uma segunda fase onde a remoção de asfaltenos se realiza em um sedimentador, logo se recupera o solvente que se recircula ao processo, a dita segunda fase se realiza a condições de pressão e temperatura de até 689 kPa (100 psi) e 80ºC (353ºK) respectivamente.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser aplicado em cabeça de poço.
3, Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na fase de desidratação, se tratam óleos brutos pesados com gravidade inferior a 13º API,
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na fase de desidratação, se tratam óleos brutos extrapesados com gravidade inferior a 10º API.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os óleos brutos tratados tem gravidade menor que 13º API.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação óleo bruto/solvente para o processo de desidratação é 3/1 e para o desasfaltamento do óleo bruto é 1/5.

'
7. Processo, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente requerido para o processo de desasfaltamento é aplicado em linha e de forma gradual.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os asfaltenos precipitados têm tamanhos de partícula maiores que 30 micras.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sedimentador que remove os asfaltenos "compreende uma platina (16), que rompe turbulência localizada na entrada do sedimentador, um fundo de forma cônica (22) com um ângulo de inclinação superior ao ângulo de repouso dos asfaltenos, O cone se encontra equipado para garantir uma superfície lisa que minimiza a aderência dos asfaltenos a parede do sedimentador, e um prato coletor côncavo (18), com um ducto na parte inferior localizado em cima do sedimentador.
10. Processo, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente consiste em uma mistura formada em sua maior parte por parafinas e isoparafinas, compostos naftênicos e alguns aromáticos.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as parafinas e isoparafinas são em sua maior parte compostos de pentano, butano, hexano eem menor quantidade, desde heptano até dodecano.
12. Processo, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os asfaltenos obtidos se enviam a um processo de queima para obter O vapor e à eletricidade requerida pelos processos.