BRPI0818399B1 - Processo para desidratação e remoção de asfaltenos de óleos crus pesados e extrapesados - Google Patents

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

CAMPO TECNOLÓGICO

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

[002] Os óleos crus pesados e extrapesados são constituídos porcadeias longas de hidrocarbonetos com altos teores de asfaltenos. Esses 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 essa razão, é importante diminuir estes contaminantes antes do refino. Os processos de desfaltagem permitem retirar uma percentagem destes contaminantes e reduzir a viscosidade do óleo cru, permitindo seu transporte por oleodutos. Isto traduz em redução de custos de transporte e refino, valorizando os óleos crus pesados e extrapesados. ESTADO DA ARTE

[003] O estado da arte prévio revela que existem diversosprocessos com o desfaltagem de resíduos provenientes dos processos de destilação atmosférica e a vácuo e processos de desfaltagem para óleo cru pesado e extrapesado, como é o objetivo da presente invenção. A US 2,337,448, descreve um processo para retirar o enxofre dos resíduos que vão para o processo de carbonização. Inicialmente, a estes resíduos é aplicado um processo de desfaltagem com solvente e os asfaltenos obtidos, com pontos de amolecimento superiores a 350°F (177°C), submetem-se a condições de altatemperatura (675°F (357°C)) com o objetivo de eliminar o enxofre dos asfaltenos como o gás (H2S). 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.

[004] A US 4,125,459 se refere a um tratamento dehidrocarbonetos de material betuminoso com solventes e descreve um processo para desasfaltar hidrocarbonetos provenientes de material betuminoso mediante o desfaltagem 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 desfaltagem, é aplicado um processo de desfaltagem 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 desfaltagem com propano. Segundo os autores, o óleo assim obtido é de maior qualidade e maior rendimento. O processo aqui reivindicado desenvolve temperatura e pressão elevadas e com dois tipos de solventes diferentes da solicitação de patente proposta.

[005] A 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 teor 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.

[006] A US 4,324,651 descreve um processo para desasfaltar umóleo mineral que contém asfaltos, à temperatura acima de 80°C (175 - 225 °C) 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 80°C e com tempo de sedimentação 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.

[007] A US 4,514,287 relaciona um processo para o desfaltagemcom solvente de hidrocarbonetos com teor 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 teores de asfaltenos menores que 5%. A presente solicitação de patente não utiliza mistura de álcoois e emprega-se para teores de asfaltenos superiores a 5%.

[008] Uma parte muito importante nos processos de desfaltagemé o desenho do equipamento onde se realiza o contato e a separação dos asfaltenos da mistura de óleo beneficiado - solvente. A 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.

[009] Existem métodos para desasfaltar petróleo pesado como odescrito na US 456,623, onde o óleo cru 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 cru desasfaltado. A patente Americana emprega um solvente diferente e um processo também diferente da apresentada nesta solicitação.

[010] A US 4,634,520 descreve um processo instável em nível delaboratório para desidratar e desasfaltar simultaneamente emulsões de petróleo pesado, empregando como solvente o éter petrolífero. Uma vez que misturam o óleo cru com o solvente, esperam um tempo para a decantação das fases, posteriormente retiram a fase leve que contém o óleo cru 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.

[011] A US 4,810,367 reivindica um processo para desfaltagemde 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 US 4,810,367.

[012] A US 4,915,819 descreve um tratamento para adesidratação, desfaltagem e desparafinamento em linhas de flutuação que se transformam em óleo cru 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 cru, onde o método compreende os passos de contatar o óleo cru com um solvente orgânico para ele dissolver o óleo cru e precipitar asfaltenos e/ou ceras do óleo cru e solvente, e separar o solvente do óleo cru 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 cru e posteriormente o leva ao processo de desfaltagem. Emprega misturadores estáticos para a homogeneização da mistura óleo cru/solvente, um decantador com mecanismo interno que facilitam o processo de separação de asfaltenos. Posteriormente, estes asfaltenos são levados para uma torre flash onde é retirado o solvente e o óleo cru desasfaltado que é arrastado pelos asfaltenos. Isto permite obter asfaltenos secos e melhora o rendimento do óleo cru desasfaltado obtido; a recuperação do solvente do óleo cru desasfaltado realiza-se em uma torre de destilação.

[013] A 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 temperatura elevada (200-800°F (93,3-427°C)) de uma mistura, que contém entre 0,1 e 20% de ácido fosfórico, 1 a 15% de fundos provenientes do desfaltagem 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 desfaltagem.

[014] O pedido de patente CO 97-48663, intitulada “Processo dedesfaltagem de hidrocarbonetos pesados com alto teor 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 no pedido de patente CO 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 cru e, além disso, não emulsiona o óleo cru.

[015] A US 5,843,303, descreve um beneficiamento aoprocesso 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.

[016] A US 6,357,526, cujo título é “Beneficiamento no campo, deóleo cru pesado e betumem ”, descreve um processo no qual se injeta vapor no reservatório para a produção de óleo cru pesado. Posteriormente, o óleo cru é levado a uma etapa de fracionamento atmosférico para a retirada dos leves. O óleo cru remanescente é desasfaltado e o óleo cru beneficiado é misturado com os leves obtidos da destilação atmosférica, para obter um óleo cru sintético. Os asfaltenos obtidos do processo de desfaltagem podem ser convertidos em “lentilhas” ou pequenas esferas ou “slurry” (resíduo com lodo de óleo cru) 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 desfaltagem.

[017] A US 6,533,925, “Produção de Asfaltos e resinas daintegração do desfaltagem com solvente e a gaseificação ”, descreve um processo onde se integra o calor gerado em um processo de gaseificação com o processo de desfaltagem com solvente e apresenta um processo para separar as resinas contidas no solvente depois do desfaltagem. 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 desfaltagem são gaseificados.

[018] O US 2005/0167333 ou WO 2005/074440, intitulado“Processo de conversão supercrítica para hidrocarbonetos”, descreve um processo que se aplica para converter hidrocarbonetos com ponto de ebulição superiores a 538 °C 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 °C) e a pressão crítica (715 - 2015 Psia (4929,75 - 13892,94 KPa)) dosolvente 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 de sólidos hidrocarboneto apresenta 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 pleiteado que este processo supercrítico pode substituir os processos de destilação primária e a vácuo, o desfaltagem com solvente, a carbonização, o hidro-rompimento, o hidrotratamento e o rompimento catalítico, ou pode ser usado em paralelo com estes processos.

[019] A US 3,065,859, “Limpeza de materiais que contémhidrocarbonetos 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, CO2, álcoois, alcanos ou misturas dos mesmos. O processo reivindicado nesta solicitação de patente não é realizado em condições supercríticas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[020] A maior parte das reservas de óleo cru da Colômbia estãoconstituídas 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 cru pesado. Esta mesma tendência se visualiza para outros países latino americanos como, por exemplo: Equador, Peru e Brasil.

[021] As reservas de petróleo pesado na Colômbia estãolocalizadas 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 Magdalena e outra na costa Atlântica. Para levar o petróleo pesado até estes pontos ou locais de exportação, como Covenas, 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 superior ao transporte por oleoduto. Para transportá-lo por oleoduto se devem cumprir com certos requisitos como: uma viscosidade inferior a 300 cSt (3 cm2/s) a 30 °C, um °API superior a 18 e um teor 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.

[022] Para o petróleo em geral existe a necessidade de umprocesso de desidratação para colocá-los em especificações de teor de água e especificamente para o petróleo pesado e extrapesado se requer a aplicação de processos de beneficiamento, como o desfaltagem, que permitam reduzir a viscosidade e os teores de enxofre e metais. Desta maneira viabiliza-se sua produção e se faz rentável seu transporte e refino.

[023] Dos processos de desfaltagem obtêm-se asfaltenos comosubproduto. 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.

[024] A presente solicitação de patente de invenção atende ànecessidade anteriormente levantada mediante um processo de desidratação e desfaltagem para beneficiar petróleo pesado e extrapesado, por meio de um solvente específico que consiste em uma mistura formada principalmente 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 principalmente por compostos de pentano, butano e hexano e em menor teor desde o heptano até o dodecano. A Figura 3 apresenta a curva de ebulição deste solvente.

[025] O processo inicia-se na chegada do óleo cru, pesado ouextrapesado, 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 cru. Ao finalizar a fase de desidratação, o óleo cru tem um teor de água inferior a 0,5% e está pronto para iniciar o processo de desfaltagem. Nesta fase se adiciona a parte restante do solvente que permitirá retirar da mesma os asfaltenos contidos no óleo cru. O óleo cru beneficiado, que tem menores teores 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 cru 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 cru, desidratação e desfaltagem, 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 de operarão porque a energia requerida pelos processos é obtida a partir de um subproduto dos mesmos, chamado asfaltenos.

[026] A presente invenção relaciona-se com um processocontínuo que se realiza em duas fases, onde a primeira fase compreende misturar uma parte do solvente (em relação a óleo cru:solvente de 3:1) para desidratar o óleo cru e levá-lo aespecificações. A primeira fase consiste de várias etapas como: separação da água livre, adição de aditivos desidratantes,aquecimento da mistura óleo cru solvente e sedimentação da mistura por um tempo suficiente que permita a obtenção de um óleo cru desidratado, em condições de processamento para desasfaltar. A segunda fase, ou desfaltagem, também é composta de várias etapas: Na primeira delas ao óleo cru desidratado é concluída a adição de solvente (relação óleo cru: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 cru a um separador, o qual tem mecanismos internos, tal como é mostrado na figura 4, que permitem 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 cru 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 processo. Pelo fundo do decantador são retirados os asfaltenos que também arrasta uma pequena quantidade de óleo cru desasfaltado e solvente, e seguem para a quarta etapa, onde entram em um tambor flash de onde se recupera o óleo cru e o solvente arrastado pelos asfaltenos os quais são enviados para retificação na torre de destilação.

[027] O processo se desenvolve em condições moderadas depressão e temperatura em uma faixa de pressão de 60-100 psig (414 - 689 KPa) e de temperatura de 60 a 100°C (333 - 373 °K).

[028] Os asfaltenos produzidos são enviados para um processode 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 desfaltagem são obtidos desta queima de asfaltenos.

[029] O presente processo realiza-se na cabeça do poço e utilizaum solvente constituído por diferentes compostos, desde butanos até dodecano. O solvente tem uma faixa de ebulição que inicia em 27 °C e termina em 109 °C e está constituído principalmente por isoparafinas e parafinas e em menor proporção naftenos, aromáticos, olefina e dodecano. O processo de desidratação efetua-se aquecendo a mistura óleo cru e solvente a 80 °C 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 cru com um teor de água inferior a 0,5%. O processo de desfaltagem realiza-se em condições de 60-100 psig (414 - 689 KPa) e temperatura de 60 a 100 °C (333 - 373 °K).

[030] Em geral, no estado da arte revisado, considera-se queestas 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 cru, o qual redunda em menores tempos requeridos para a sedimentação. Na presente invenção o equipamento utilizado para a separação dos asfaltenos do óleo cru beneficiado tem um mecanismo interno que minimiza a turbulência e permite obter um óleo cru beneficiado isento de asfaltenos, o qual favorece a obtenção de um óleo cru beneficiado de baixa viscosidade e menores teores de enxofre e metais (níquel e vanádio).

[031] No equipamento aqui utilizado, a corrente que ingressa nodecantador colide com uma placa (16) que rompe a turbulência localizada na entrada do decantador. A corrente que ascende o faz a uma velocidade entre 0,2 e 0,6 cm/s, o qual permite, junto com a diferença de densidades entre as fases, que os asfaltenos precipitados fiquem no fundo do decantador. O fundo do decantador 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 decantador. A corrente que ascende é coletada por um prato coletor côncavo (18) com um duto na parte inferior, estas facilidades dentro do decantador fazem com que as correntes, ascendente e descendente, apresentem fluxos luminares garantindo uma corrente superior livre de asfaltenos. As letras h1, h2, h3, h4 e h5 correspondem 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.

[032] A presente invenção combina o processo de desfaltagemcom o de desidratação do óleo cru 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

[033] Na Figura 1 se descreve o processo onde o óleo crupesado 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 cru 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 sedimentação (19), onde é dado um tempo de descanso necessário para que o teor da água diminua até 0,5% (20). Todos os sistemas que se encontram operando acima dos 30 °C estão interconectados a um sistema de recuperação de solvente (22), (23). Os leves condensados (24) são enviados ao tanque de armazenamento de solvente (1).

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

[035] O decantador (65) contém mecanismos internos descritosna 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 cru isento de asfaltenos é movimentado até a parte superior do decantador 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 cru possam se mover até a parte inferior do decantador para sua posterior remoção. Na parte interna superior do decantador 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 crubeneficiado e a maior parte do solvente. A mistura de óleo crudesasfaltado e o solvente que sai pela parte superior do decantador (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 a 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 cru 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 a corrente que sai da parte inferior do decantador, para posteriormente passar para o armazenamento (58). A parte inferior do decantador (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 decantador. Uma parte desta corrente é re-circulada (36) ao fundo do decantador para minimizar o arrasto do óleo cru 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 cru 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 cru desasfaltado que foi arrastado. A corrente, de óleo cru desasfaltado e solvente, recuperada (44) unem-se com a corrente proveniente da parte superior do decantador (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 (46) e recuperação de leves. Os leves recuperados (69) condensam-se e são enviados para misturar- se com o óleo cru desasfaltado. Os asfaltenos secos são armazenados em baterias (48), para, a seguir, serem enviados para a planta de geração elétrica.

EXEMPLOSExemplo 1:

[036] O processo descrito na presente solicitação de patente foiaplicado em óleo cru extrapesado da área dos Llano Colombianos chamado San Fernando, com as características descritas na Tabela 1. O óleo cru inicialmente foi posto em contato com o solvente em uma relação solvente/óleo cru de 1/3 em volume, submetido ao aquecimento a 82 °C e uma pressão de 30 psig (206,84 KPag). Foi drenada a água separadamente.

[037] As condições operacionais do processo aplicados nasfases de desidratação e desfaltagem são descritos na Tabela 2.

[038] Na saída do processo de desidratação, o óleo cruapresentava um teor de água de 0,5%. Ao óleo cru desidratado foi aplicado o processo de desfaltagem fazendo com que a relação óleo cru/solvente passasse para 1/4,6 em volume. Isto foi realizado injetando progressivamente o solvente através de diferentes entradas localizadas antes da passagem da corrente por misturadores estáticos. A mistura entrou no decantador onde se produziu a separação das fases. Na parte superior do decantador saía o óleo cru beneficiado, isento de asfaltenos e com a maior parte do solvente. Esta corrente foi pré-aquecida com a corrente de óleo cru 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 decantador 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.

[039] O óleo cru obtido depois de aplicar o processo dedesfaltagem permite comprovar os benefícios do processo proposto, os resultados sobre a qualidade do óleo cru processado são mostrados na Tabela 3.

[040] Nota-se que com a aplicação do processo conseguiu-seuma redução na viscosidade de 99,4%, no teor de enxofre de 30% em peso, no teor de níquel de 58% em peso e para o vanádio a redução foi de 67% em peso, adicionalmente o valor dos °API foi aumentado em 84%. Um óleo cru desta qualidade aumenta seu valor e pode ser transportado e refinado de maneira menos custosa.

Exemplo 2:

[041] Foi trabalhado com óleo cru pesado proveniente da regiãodos Llanos, na Colômbia, chamado Castilla. As características de viscosidade deste óleo cru tornam difícil seu transporte através dos oleodutos para levá-los aos locais de refino ou exportação. As principais características deste óleo cru são descritas na Tabela 4.

[042] As condições de processo, das fases de desidratação edesfaltagem, são descritas na Tabela 5.

[043] Uma vez aplicado o processo de desidratação, o óleo cruapresentou um teor de água e sedimento em uma mostra de hidrocarboneto de 0,45%. Os resultados sobre a qualidade do óleo cru processado são mostrados na Tabela 6.

[044] Neste processo apresentou-se um aumento do API de 48%e uma diminuição na viscosidade de 99%, uma diminuição no teor de enxofre de 29% em peso e de níquel e vanádio de 77% em peso. Para este caso o óleo cru beneficiado satisfaz as condições requeridas para o transporte por oleodutos (<300 cSt (3 cm2/s)).

Exemplo 3:

[045] Foram realizados estudos com óleo cru Castilla em duascondições. Na primeira condição, o óleo cru Castilla se misturava em um só ponto com o solvente, antes do misturador estático. Na segunda condição, o óleo cru 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.

[046] Foram obtidos tamanhos maiores de partícula de asfaltenosquando a injeção de óleo cru foi conduzida 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 decantador para conseguir a separação dos asfaltenos do óleo cru beneficiado ou maiores velocidades de crescimento da corrente que sai na parte superior do decantador, portanto, significa menor tamanho para o decantador.

Exemplo 4:

[047] Foram testados diferentes solventes para o desfaltagem doóleo cru San Fernando, as características deste óleo cru são as descritas na Tabela 1. O processo de desfaltagem foi realizado nas mesmas condições de pressão e temperatura, variando a relação óleo cru/solvente para todos os solventes.

[048] Os resultados dos testes são mostrados na Figura 6.

[049] A maior remoção de asfaltenos consegue-se com osolvente, adicionalmente observa-se que não são requeridas relações de solvente/óleo cru superiores a 5/1, porque neste valor consegue-se a máxima remoção de asfaltenos.

Claims (12)

1. Processo para desidratação e remoção de asfaltenos de óleos crus pesados e extrapesados, caracterizado pelo fato de que é realizado em duas fases:uma primeira fase, que compreende a adição de solvente, remoção de água livre, aquecimento, adição de aditivos de quebra de emulsão e sedimentação para remover a água emulsionada, a dita primeira fase sendo conduzida em condições de 80oC e 207 kPa (353°K e 30 psi); euma segunda fase, na qual é conduzida a remoção de asfaltenos em um decantador, então, o solvente é recuperado e reciclado ao processo, a dita segunda fase sendo conduzida em condições de pressão e temperatura de até 689 kPa (100 psi) e 80oC (353oK), respectivamente.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é realizado na cabeça do poço.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os óleos crus pesados, tratados durante a fase de desidratação, apresentam uma gravidade inferior a 13° API.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os óleos crus pesados, tratados durante a fase de desidratação, apresentam uma gravidade inferior a 10° API.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os óleos crus apresentam uma gravidade inferior a 13° API.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação óleo cru/solvente para o processo de desidratação é 3/1, e para desasfaltagem do óleo cru, é de 1/5.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente requerido para o processo de desfaltagem é aplicado em linha e gradualmente.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os asfaltenos precipitados apresetam tamanhos de partícula superiores a 30 micras.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o decantador para remover os asfaltenos, compreende uma placa (16) para romper a turbulência localizada na entrada do decantador, um fundo de forma cônica (22) com um ângulo de inclinação superior ao ângulo de repouso dos asfaltenos; o cone é usinado para garantir uma superfície lisa, que minimiza a aderência dos asfaltenos às paredes do decantador, e um prato coletor côncavo (18), com um duto na parte inferior localizado na parte superior do decantador.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente consiste em uma mistura formada principalmente 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 principalmente de pentano, butano, hexano, e, em menor teor, de heptanos a dodecanos.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os asfaltenos obtidos são queimados para produzir vapor e a eletricidade necessária aos processos.

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