Процес оцінки сировини, що містить вуглеводні, та сирої нафти

1. Процес оцінки сировини, що містить вуглеводні, який включає: (a) вимірювання профілю кипіння і принаймні однієї іншої властивості сировини, що містить вуглеводні, принаймні двома різними незалежними від лабораторії методами, де принаймні один із принаймні двох різних незалежних від лабораторії методів вибирають таким чином, щоб він був прогностичним для профілю кипіння, та принаймні один інший з принаймні двох різних незалежних від лабораторії методів вибирають таким чином, щоб він був прогностичним принаймні для однієї іншої властивості, (b) передавання результатів вимірювань стадії (а) до процесора, здатного відтворювати детермінативну оцінку сировини, що містить вуглеводні, за результатами вимірювань, і (c) відтворювання детермінативної оцінки сировини, що містить вуглеводні, за результатами вимірювань. 2. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що зазначену іншу властивість вибирають із сукупності: густина, питома вага, загальне кислотне число, температура плинності, в'язкість, вміст сірки, вміст металів, вміст азоту та їх комбінації. 3. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що стадія (а) включає здійснення принаймні одного ме 2 (19) 1 3 87873 4 10. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що прогностичним до відмінної від іншої властивості зазначену іншу властивість вибирають із сукупноссирої нафти, де однією із властивостей є профіль ті: вміст сірки, вміст металу та їх комбінація, а стакипіння, та ці методи вибирають із сукупності: УФдія (а) включає вимірювання цієї властивості мевид, ІЧ, УФ-флуоресцентна спектроскопія, СІЧ, тодом РФ. БІЧ, РФ, ЯМР, мікроколивання, мікродистиляція, 11. Процес за п. 10, який відрізняється тим, що мікромасспектрометрія, мікроспектрометрія рухостадія (а) додатково включає встановлення коремості іонів і ГМХ, ляції даних, одержаних методом РФ, з зазначеною (b) встановлення кореляції даних, одержаних заіншою властивістю. значеним методом, для визначення принаймні 12. Процес за п. 10, який відрізняється тим, що двох властивостей оцінюваної сирої нафти, де зазначений метал вибирають із сукупності: нікель, однією із властивостей є профіль кипіння, ванадій, залізо та їх комбінації. (c) передавання визначених властивостей до про13. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що цесора, здатного відтворювати детермінативну зазначеною іншою властивістю є вміст металу, а оцінку досліджуваної сирої нафти за результатами стадія (а) включає вимірювання принаймні однієї вимірювань, та іншої властивості методом УФ-вид. (d) відтворювання детермінативної оцінки сирої 14. Процес за п. 13, який відрізняється тим, що нафти. стадія (а) додатково включає встановлення коре18. Процес оцінки сирої нафти, який включає: ляції даних, одержаних методом УФ-вид, з вмістом (a) вимірювання принаймні двох властивостей металу. сирої нафти принаймні двома незалежними від 15. Процес за п. 13, який відрізняється тим, що лабораторії методами вимірювання, причому козазначений метал вибирають із сукупності: нікель, жен з цих методів є прогностичним для відповідної ванадій, залізо та їх комбінації. властивості, де однією із властивостей є профіль 16. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що кипіння, зазначеним профілем кипіння є дійсний профіль (b) передавання результатів вимірювань, виконакипіння. них на стадії (а), до процесора, здатного відтво17. Процес оцінки сирої нафти, який включає: рювати детермінативну оцінку досліджуваної сирої (a) здійснення принаймні двох методів вимірюваннафти за результатами вимірювань, та ня за допомогою незалежного від лабораторії при(c) відтворювання детермінативної оцінки сирої ладу з одержанням даних стосовно сирої нафти, нафти за результатами вимірювань. де зазначені методи, кожний з яких є селективно Даний винахід заявляє вигоду попередньої заявки на патент США № 60/611,050 від 17 вересня 2004 р. і попередньої заявки на патент США № 60/611,002 від 17 вересня 2004 р. Даний винахід у цілому стосується процесу проведення детермінативної оцінки з метою визначення ключових параметрів сировини, що містить вуглеводні, і зокрема такої сировини, як сира нафта, синтетична сира нафта, проміжні продукти переробки нафти і біокомпоненти виходячи з обмеженої інформації щодо сировини. Сировина, що містить вуглеводні, наприклад така, як сира нафта, являє собою складну суміш вуглеводнів і гетероатомних органічних сполук з різноманітними молекулярними масами і полярністю. Сира нафта рідко використовується в тій формі, в котрій її одержують зі свердловини. Як правило вона піддається переробці на найрізноманітніші, підходящі для практичних потреб палива із застосуванням комплексу фізичних і хімічних процесів, відомих під загальною назвою рафінування. Сорти сирої нафти дуже відрізняються один від одного їхніми характеристиками рафінування і ринковою вартістю. Вчасна і точна інформація стосовно хімічного складу, фізичних та експлуатаційних властивостей сирої нафти є важливим фактором для одержання позитивних результатів при складанні комерційних угод і в хімічній переробці, що стосуються вуглеводневих сировинних матеріалів і, зокрема, сировинних ма теріалів для рафінування. Проте дуже часто отримати таку інформацію на час купівлі сировини виявляється просто неможливим, у зв'язку з чим торговець, що складає комерційну угоду, повинен приймати рішення про закупку, ґрунтуючись на застарілій інформації про джерело даної сировини і припускаючи, що ця сировина володіє практично такими ж характеристиками, що й ті сировинні матеріали, які покупалися в минулому із того ж джерела (або іншого аналогічного регіону світу). При цьому чим більш вчасною є інформація про сировину, тим більш корисною ця інформація буде для торговця при прийнятті ним рішення щодо того, чи є вона кращою або гіршою за продукт, який звичайно можна очікувати із даного джерела, і таким чином дозволити встановити кращу ціну, виходячи із фактичного хімічного складу і фізичних та експлуатаційних властивостей даного продукту, а не із застарілої інформації та прогнозів. Крім того, торговець на час укладання комерційної угоди має отримувати точну і повну інформацію в тім, що стосується наявності в сировині небажаних складових, тобто складових, котрі можуть, наприклад, пошкодити процесу переробки сировини або бути іншим чином небажаними. Але дотепер отримати вчасну і точну інформацію на момент складання комерційної угоди було практично неможливим через необхідність визначати і передавати торговцю дані про велику кількість властивостей продажної сировини для рафінування. Звичайно такі 5 87873 6 аналізи потребували великого об'єму зразка сировисокої якості і містити інформацію стосовно різвини і тривалого часу для їх проведення - від одноманітних сортів сирої нафти і іншої сировини, ного до двох тижнів. Отже, при укладанні угоди що підлягає рафінуванню, базуючись на типі і про купівлю сировини для рафінування торговець джерелі видобутку сировини. Це програмне забезмав, як правило, неповну (або недетермінативну) печення здатне на основі обмеженої інформації аналітичну інформацію про цю сировину. виконувати складні математичні операції порівТак само важливим є оцінка призначеної для няння сировини (з обмеженою інформацією щодо рафінування сировини, наприклад сирої нафти, її властивостей) з відомими сортами сировинних котра повинна проводитися перед її рафінуванматеріалів, які мають повну аналітичну картину ням. Звичайно на нафтопереробний завод надхоїхніх характеристик і за їхніми атрибутами є найдить велика кількість різних сортів сирої нафти (та більш подібними до оцінюваної сировини. Крім їх сумішей), котрі можуть відрізнятися між собою того, це програмне забезпечення може на основі кількістю важливих фізичних та експлуатаційних обмеженої інформації виконувати складні матемавластивостей. Метою її рафінування є отримання тичні операції з конструювання і відтворювання певної фракції дистиляту для подальшого процесу детермінативної оцінки невідомої сирої нафти, виробництва або для продажу. В цьому випадку синтетичної сирої нафти, проміжного продукту також доводиться аналізувати велику кількість нафтопереробки і т.п. на основі співвідношень властивостей сировини для рафінування перш, їхніх різноманітних властивостей у широкому асоніж інженерам-технологам нафтопереробного виртименті наявних у базі даних відомих сортів сирої робництва вдасться визначити оптимальні умови нафти, синтетичної нафти, проміжних продуктів процесу рафінування для кожного сорту сировини нафтопереробки і т.д. Отже, зазначене програмне та оцінити потенційний вплив (наприклад, корозію, забезпечення потребує уведення в нього лише відкладення і т.п.) від тої чи іншої сировини на наобмеженої вхідної аналітичної інформації, отримуфтоочищувальне обладнання. При цьому технолованої від зразка сировинного матеріалу, призначеги, базуючись на відомих даних з відображеними в ного для рафінування, і відповідної вичерпної бази них складовими компонентами і властивостями даних. Швидкість і точність тестів, що проводяться кожного сорту сирої нафти, визначають пропорції з метою отримування обмеженої оціночної інфорзмішування та інші стадії рафінування. Проте мації, а також значущість обмеженої оціночної складові компоненти і зазначені властивості сирої інформації для точного прогнозування детермінанафти можуть змінюватися в часі і протягом тивної оціночної інформації сировини для рафінутранспортування нафти від джерела її видобутку вання не залежать від корисності цього програмдо нафтопереробного заводу. Отже сировина, що ного забезпечення. надходить на нафтопереробний завод, часто може Оцінку призначеної для рафінування нафтової мати характеристики, відмінні від тих, які були висировини в місці її продажу або в місці її надхозначені при видобутку її із джерела походження. Ці дження до нафтопереробного заводу з метою відмінності можуть значно впливати на пропорції одержання повної (або детермінативної) оціночної змішування, необхідні для отримання бажаної інформації про неї для прийняття вчасного комерфракції перегонки. Після придбання сировини з ційного або технологічного рішення необхідно неповною інформацією щодо її характеристик, здійснювати якомога швидше. Повна або детерміперш, ніж спрямовувати сировину на рафінування, нативна оціночна інформація може включати в її необхідно піддавати оцінці для одержання даних себе дані, що стосуються хімічного складу і фізичстосовно її ключових властивостей. Як зазначалоних властивостей сировини, а також її експлуатася вище, ці аналізи потребують великого об'єму ційних характеристик. Проте за допомогою відозразка продукту і тривалого часу для їх проведенмих технічних процесів і методів одержувати ня, що складає від одного до двох тижнів. Якщо швидко детермінативну оціночну інформацію про результати цих аналізів показують, що переробсировину для рафінування доволі важко. Крім толювана сировина не має очікуваного хімічного го, для програмного забезпечення, що служить складу і фізичних та експлуатаційних властивосдля прогнозування детермінативної аналітичної тей, то технологами доводиться відповідним чиінформації на основі обмежених оціночних даних, ном модифікувати процес рафінування, що, цілком одержання таких даних потребує проведення тризрозуміло, знижує його загальну ефективність. валих і трудомістких аналізів та процесів обробки У продаж надходить програмне забезпечення, їх результатів. Зокрема, для отримання обмеженаприклад від фірми Spiral Software Ltd. (Англія), них даних, необхідних для використання вищезакотре дозволяє одержувати детермінативні (клюзначених програм, потрібно проводити дистилячові) аналітичні дані стосовно сировинних матеріційне розкладання сирої нафти на множину алів для рафінування, виходячи із обмеженої інфракцій, а після цього аналізувати кожну фракцію формації про оцінювану сировину (наприклад, для одержання даних стосовно її численних фізидійсного профілю кипіння, вмісту сірки, вмісту азочних властивостей. Навіть найсучасніші із відомих ту, густини, виходів корисних продуктів і т.п.) і випроцесів, наприклад описаних у міжнародній пубкористовуючи вичерпну базу даних, що містить лікації WO 00/39561 А1, які дозволяють проводити повну (або детермінативну) аналітичну інформаавтоматичний аналіз сирої нафти за допомогою цію стосовно сотень (а в кращому варіанті - тисяч) методів спектроскопії, потребують витрати значвідомих сортів сирої нафти, синтетичної нафти, них кількостей сирої нафти і застосування звичайпроміжних продуктів рафінування та біокомпоненного устаткування для її перегонки. Крім того, такі тів. Для належного використання такого програмпроцеси займають у часі приблизно два дні. Інші ного забезпечення, база даних повинна бути дуже технічні рішення, одне з котрих описане, напри 7 87873 8 клад, у міжнародній публікації WO 03/048759 А1, ктроскопії поглинання видимого ультрафіолетовопотребують для детермінативної оцінки отримуваго (УФ-вид.) випромінювання, спектроскопії поглити аналітичні дані по сотнях параметрів. Таким нання інфрачервоного (ІЧ) випромінювання, УФчином, існуючий технічний рівень не дає ефективфлуоресцентної спектроскопії, спектроскопії поного допоміжного інструментарію ні для торговця, глинання середньої ділянки інфрачервоного спекщо в місці видобування призначеної для рафінутра (СІЧ), спектроскопії поглинання ближнього вання сирої нафти укладає угоду про її купівлю, ні інфрачервоного спектра (БІЧ), рентгенодля технолога, що в місці надходження нафти на флуоресцентної (РФ) спектроскопії, ядерного магнафтопереробний завод визначає параметри пронітного резонансу (ЯМР), мікроколивань, мікродисцесу для її рафінування. тиляції, мікромас-спектрометрії, мікроспектроскопії Отже існує потреба в розробці тестів, які б доіонної рухомості та газової мікрохроматографії зволили швидко отримувати обмежену оціночну (ГМХ). інформацію стосовно сировини, що містить вуглеІнші особливості даного винаходу розкриті ниводні. Крім того, бажано також визначати те, які жче в докладному описі і доданій Формулі винаховластивості такої сировини є особливо прогностиду. чними в її точній, детермінативній оцінці. Вирішити Даний винахід стосується процесу оцінки сипоставлене завдання дозволяє процес за даним ровини, що містить вуглеводні, за обмеженою ківинаходом, який потребує проведення лише тих лькістю ключових властивостей, який включає в тестів призначеної для рафінування сировини, себе вимірювання принаймні двох властивостей котрі дають результати, що є прогностичними в сировини, що містить вуглеводні, за допомогою детермінативній оцінці цієї сировини. принаймні двох різних, незалежних від лабораторії Даним винаходом пропонується процес оцінки методів вимірювання, де кожний із цих методів є сировини, що містить вуглеводні, і зокрема сиропрогностичним стосовно однієї із властивостей, вини для рафінування, включаючи, але не обмепередачу результатів вимірювань на процесор, жуючись, сиру нафту, синтетичну нафту, частково здатний відтворювати детермінативну оцінку сиочищені проміжні фракції, такі як залишковий комровини, що містить вуглеводні, за результатами понент або сировинний крекінг-компонент, біокомвимірювань, і відтворювання детермінативної оціпоненти та їх суміші і зразки передвиробничої рознки сировини, що містить вуглеводні, за результавідувальної свердловини. В одному з варіантів тами вимірювань. У кращому варіанті здійснення здійснення винаходу запропонований процес винаходу запропонований процес включає в себе включає у себе вимірювання принаймні двох власвимірювання профілю кипіння і принаймні однієї тивостей сировини, що містить вуглеводні, за доіншої властивості за допомогою двох різних, незапомогою принаймні двох різних, незалежних від лежних від лабораторії методів вимірювань, де лабораторії методів вимірювань, де кожний із цих один із цих методів є прогностичним стосовно методів вимірювань є прогностичним для однієї із профілю кипіння, а інший є прогностичним стосоввластивостей, передачу результатів вимірювань но іншої властивості, передачу результатів виміна процесор, здатний відтворювати детермінативрювань на процесор, здатний відтворювати детену оцінку сировини, що містить вуглеводні, за рермінативну оцінку сирої нафти, за результатами зультатами вимірювань, і відтворювання детермівимірювань, і відтворювання детермінативної оцінативної оцінки сировини, що містить вуглеводні, нки сирої нафти, за результатами вимірювань. У за результатами вимірювань. У кращому варіанті кращому варіанті зазначену вище іншу властивість здійснення винаходу запропонований процес вибирають із групи, що складається із густини, включає в себе вимірювання профілю кипіння і питомої ваги, загального кислотного числа, темпепринаймні однієї іншої властивості сировини, що ратури текучості, в'язкості, вмісту сірки, вмісту мемістить вуглеводні, за допомогою принаймні двох талів, вмісту азоту та їх комбінацій. У кращому інших методів вимірювань, де один із цих методів варіанті зазначеним профілем кипіння є дійсний є прогностичним стосовно профілю кипіння, а інпрофіль кипіння. ший є прогностичним стосовно іншої властивості, Стадія вимірювань у кращому варіанті вклюпередачу результатів вимірювань на процесор, і чає у себе здійснення принаймні двох методів, відтворювання детермінативної оцінки сировини, вибраних із групи, що складається із спектроскопії що містить вуглеводні, за результатами вимірюпоглинання видимого ультрафіолетового (УФ-вид.) вань. випромінювання, спектроскопії поглинання інфраВ альтернативному варіанті здійснення виначервоного (ІЧ) випромінювання, УФходу запропонований процес включає в себе здійфлуоресцентної спектроскопії, спектроскопії поснення принаймні двох методів за допомогою неглинання середньої ділянки інфрачервоного спекзалежного від лабораторії приладу, де кожний із тра (СІЧ), спектроскопії поглинання ближнього цих методів є прогностичним стосовно конкретної інфрачервоного спектра (БІЧ), рентгеновластивості, кореляцію даних, отриманих за допофлуоресцентної (РФ) спектроскопії, ядерного магмогою цих методів, для одержання принаймні двох нітного резонансу (ЯМР), мікроколивань, мікродисвластивостей сировини, що містить вуглеводні, тиляції, мікромас-спектрометрії, мікроспектроскопії передачу зазначених властивостей на процесор, іонної рухомості та газової мікрохроматографії здатний відтворювати детермінативну оцінку си(ГМХ). Метод вимірювань в усіх випадках вибираровини, що містить вуглеводні, за результатами ють у відповідності до процесу оцінки і є найбільш вимірювань, і відтворювання детермінативної оціпрогностичним стосовно даної властивості. Завдянки сировини, що містить вуглеводні. Зазначені ки цьому вибору досягають того, що описаний тут методи вибирають із групи, що складається із спепроцес оцінки дозволяє відтворювати зразок вуг 9 87873 10 леводню шляхом вимірювань тільки обмеженої випромінювання, спектроскопії поглинання інфракількості, тобто принаймні двох, ключових властичервоного (14) випромінювання, УФвостей. флуоресцентної спектроскопії, спектроскопії поВ альтернативному варіанті запропонований глинання середньої ділянки інфрачервоного спекпроцес включає у себе здійснення принаймні двох тра (СІЧ), спектроскопії поглинання ближнього вищезгаданих методів, що є прогностичними для інфрачервоного спектра (БІЧ), рентгеноданої властивості, за допомогою незалежного від флуоресцентної (РФ) спектроскопії, ядерного маглабораторії приладу, встановлення кореляції данітного резонансу (ЯМР), мікроколивань, мікродисних, отриманих за допомогою цих методів, для тиляції та газової мікрохроматографії (ГМХ). У визначення принаймні двох властивостей сирої кращому варіанті зазначеним методом є принаймнафти, передачу даних стосовно цих властивостей ні один із таких методів: спектроскопія поглинання на процесор, здатний відтворювати детермінативсередньої ділянки інфрачервоного спектра (СІЧ), ну оцінку сирої нафти за результатами вимірюспектроскопія поглинання ближнього інфрачервовань, і відтворювання детермінативної оцінки синого спектра (БІЧ) і ядерний магнітний резонанс. рої нафти. У кращому варіанті запропонований У ще одному кращому варіанті здійснення випроцес включає у себе здійснення принаймні двох находу вищезазначену іншу властивість вибиравищезгаданих методів за допомогою незалежного ють з групи, що складається із вмісту сірки і вмісту від лабораторії приладу, встановлення кореляції металу (наприклад, вмісту нікелю, вмісту ванадію, даних, отриманих за допомогою цих методів, для вмісту заліза і т.д.) та комбінацій між ними, а ставизначення профілю кипіння і принаймні однієї дія вимірювань включає у себе вимірювання даної іншої властивості сирої нафти, передачу даних властивості методом рентгено-флуоресцентної стосовно профілю кипіння та іншої властивості на (РФ) спектроскопії. В іншому кращому варіанті процесор, здатний відтворювати детермінативну зазначеною властивістю є вміст металу, наприоцінку сирої нафти за результатами вимірювань, і клад, вміст нікелю, вміст ванадію, вміст заліза і відтворювання детермінативної оцінки сирої нафт.д., а стадія вимірювань включає у себе вимірюти. вання даної властивості методом спектроскопії В одному з кращих варіантів здійснення винапоглинання у видимому ультрафіолетовому діапаходу вищезазначений метод вимірювань включає зоні (УФ-вид.). у себе вимірювання профілю кипіння зразка за Як зазначалося вище, описані тут процеси допомогою принаймні одного із таких методів: спеоцінки можуть включати у себе в загальному виктроскопії поглинання середньої ділянки інфрачепадку одержання принаймні двох властивостей рвоного спектра (СІЧ), спектроскопії поглинання профілю кипіння і принаймні однієї іншої властиближнього інфрачервоного спектра (БІЧ), ядерного вості сировини, що містить вуглеводні, і зокрема, магнітного резонансу (ЯМР), мікроколивань, мікнаприклад сирої нафти. Це здійснюється за допородистиляції та газової мікрохроматографії (ГМХ). могою принаймні двох вищезгаданих методів виСпектральні дані, отримані за допомогою цих спемірювань на зразку сирої нафти з отриманням ктроскопічних методів, або дані, отримані методапотрібних даних, де метод вимірювань завжди ми ядерного магнітного резонансу, мікроколивань, вибирають таким чином, щоб визначати властимікродистиляції та газової мікрохроматографії вість, котра є найбільш прогностичною, і після цьо(ГМХ), можуть бути приведені у порівняння для го за допомогою добре відомих методів хемометвстановлення кореляції з профілем кипіння зразка ричного аналізу встановлюють кореляцію між за допомогою хемометричних методів аналізу, отриманими даними щодо профілю кипіння та видобре відомих фахівцям у даній галузі. Аналіз за щезгаданої іншої властивості. Стадія встановлендопомогою цих методів може проводитися на зраня кореляції включає у себе, наприклад, ідентифізку самої сирої нафти або на дистильованих фракацію отриманого спектра і визначення того, яка кціях зразка сирої нафти. Наприклад, зразок може властивість сирої нафти може прогнозуватися цим бути підданий розділянню на фракції методом гаспектром. Крім того, стадія кореляції може вклюзової мікрохроматографії (ГМХ) або мікродистилячати у себе також ідентифікацію отриманих даних і ції і після цього кожна фракція може бути піддана визначення того, яка властивість сирої нафти моопромінюванню світлом у середньому інфрачерже прогнозуватися цими даними. Стадія встановвоному (СІЧ) спектрі або у ближньому інфрачерлення кореляції в кращому варіанті включає у себе воному (БІЧ) спектрі. Отримані за допомогою цих також порівняння отриманого спектра або даних з методів спектральні дані порівнюють за допомовластивістю еталонного матеріалу, спектр або гою хемометричних методів аналізу для встановхарактеристики якого зберігаються в базі даних, лення кореляції з профілем кипіння еталонного або ж використовуючи хемометричні методи анаматеріалу, спектральні характеристики якого збелізу для визначення потрібної властивості зразка. рігаються, наприклад, у базі даних. Наприклад, для встановлення кореляції густиВ іншому кращому варіанті здійснення винани сирої нафти з БІЧ-спектром потрібно вибрати ходу вищезазначену іншу властивість вибирають з калібрувальну групу зразків, що охоплює весь діагрупи, що складається із густини, питомої ваги, пазон властивості, котру планують виміряти. Козагального кислотного числа, температури текучореляція за густиною повинна включати у себе гуссті, в'язкості та комбінацій між ними, а стадія вимітину зразків, рівномірно розподілену між 700 кг/м3 і рювань включає у себе вимірювання даної влас1100 кг/м3. У цих зразків виміряють БІЧ-спектри і тивості за допомогою принаймні одного методу, густину за допомогою звичайної методики ASTM вибраного з групи, що складається із спектроскопії (наприклад, ASTM 1655-00 для БІЧ і ІЧ 365 для поглинання видимого ультрафіолетового (УФ-вид.) густини) або інші добре відомі стандартні методи 11 87873 12 ки. Використовуючи хемометричні методи аналізу, надію або сірки - метод РФ-спектроскопії, для винаприклад такі, як алгоритми мультилінійної корезначення в'язкості - мікрореологічний метод, а для ляції і, зокрема, метод часткових найменших квадвизначення кислотності - електрорезистивний мератів, множинна лінійна регресія, нейронні мережі тод. або генетичні алгоритми, встановлюють матемаПроцес згідно з даним винаходом використотичну кореляцію між БІЧ-спектром і густиною. Далі вує базу даних, яка містить джерело найновіших і цю математичну кореляцію використовують для повних (або детермінативних) даних аналізу етавизначення густини невідомих зразків по БІЧлонних сировинних матеріалів, що містять вуглеспектрах. Отримавши таким чином величину гусводні, і зокрема таких сировинних матеріалів для тини, із неї обчислюють питому вагу зразка (за рафінування, як різноманітні сорти сирої нафти, методикою АРІ - Американського інституту нафти). синтетичної нафти, проміжні продукти і біокомпоАналогічні цим калібрування проводять для інших ненти, склади, а також фізичні та експлуатаційні властивостей сирої нафти на основі добре відомих властивості яких були завчасно виміряні й охаракстандартів, деякі з котрих перелічені в Табл. 1. теризовані. Під терміном „детермінативні" аналітичні дані сирої нафти тут мається на увазі повна Таблиця 1 інформація, котра може потребуватися торговцю або інженеру-технологу для винесення ними ділового чи технологічного рішення. До такої бази даВластивість Стандарт них можуть входити також кореляційні дані, що Густина IP 365 стосуються цих еталонних сортів сирої нафти. Дійсний профіль кипіння ASTM D2892 Такими кореляційними даними можуть бути, наASTM D5236 приклад, спектральні характеристики, а також хіміВміст нікелю IP 437 чні, фізичні та експлуатаційні властивості. ПроцеВміст сірки IP 477 сор, який має право доступу до такої бази даних і Вміст ванадію IP 437 забезпечений програмою, в котрій використовуВміст нікелю IP 379 ються сучасні вдосконалені математичні методи, Кислотність ASTM D664 видає детермінативну аналітичну інформацію стоТемпература текучості ASTM D97 совно сировинних матеріалів, що містять вуглевоВ'язкість ASTM D445 дні, і зокрема наприклад сортів сирої нафти, включаючи точне скорочування і гнучкий обмін даних з Як зазначалося вище, властивості для вимііншими застосуваннями. Для ідентифікації зв'язків рювання або кореляції відповідно до процесу згідміж даними кореляції і конкретними властивостями но з даним винаходом вибирають із сукупності, що при конструюванні моделі сирої нафти, яка може складається із густини, питомої ваги, профілю кивикористовуватися для відтворення повних харакпіння, загального кислотного числа, загального теристик за доступною інформацією, процесором основного числа, температури текучості, в'язкості, можуть використовуватися сучасні статистичні вмісту сірки, вмісту нікелю, вмісту ванадію і вмісту методи, котрі в кращому варіанті є частиною проазоту. Крім цих, вимірятися можуть також додаткограми. Навіть беручи за основу лише кілька клюві властивості. Проте було встановлено, що інфочових виміряних параметрів, ці відтворення охопрмація стосовно вибраних властивостей є все, що люють цілий діапазон фізичних і хімічних потрібно для детермінативної оцінки даної сировластивостей. Очікувані помилки по всіх прогнозовини, що містить вуглеводні. При цьому до числа ваних величинах дозволяють торговцю, технологу хімічних властивостей сирої нафти можуть бути нафтопереробки та іншим користувачам оцінювавключені, але не обмежуючись, наприклад, елети будь-який ризик у прийнятті відповідних бізнементарний і молекулярний склади. До числа фізисових або технологічних рішень. Ці сучасні статисчних властивостей сирої нафти можуть входити, тичні методи разом із зазначеною тут обмеженою але не обмежуючись, наприклад, густина, в'язаналітичною інформацією дозволяють відтворюкість, структура виходу корисного продукту, маквати детермінативну сировину, що містить вуглесимальна висота некіптявого полум'я і властивості водні, по результатах обмежених вимірювань з холодної течії, наприклад температура текучості, високою точністю. Відповідно до цього, при проветемпература помутніння, температура замерзання денні оцінки невідомої сировини, що містить вугтощо. До числа експлуатаційних властивостей леводні, за допомогою принаймні двох описаних сировини, що містить вуглеводні, можуть входити, тут методів вимірювань виміряні дані порівнюють з але не обмежуючись, наприклад, октанове число і існуючими даними для одного чи більше відомих цетанове число. Можуть використовуватися також еталонів, проводячи таким чином детермінативний інші хімічні, фізичні та експлуатаційні властивості аналіз невідомої сировини, що містить вуглеводні. сирої нафти, добре відомі фахівцям у галузі нафПідходяще для цього програмне забезпечення топереробки. виробляється, наприклад, фірмою Spiral Software Процес оцінки згідно з винаходом дозволяє Ltd. (Великобританія). Для реалізації цих програм відтворювати сировину, що містить вуглеводні, за можуть використовуватися мікропроцесори як заданими, які стосуються обмежених ключових власгального, так і спеціального призначення, які викотивостей, за допомогою оптимальних незалежних ристовуються в комп'ютерах керування промислометодів вимірювань, що є найбільш прогностичвими процесами, в персональних комп'ютерах і ними для потрібної властивості. У зв'язку з цим, персональних цифрових допоміжних приладах наприклад, для визначення профілю кипіння і гус(PDA). тини може використовуватися метод БІЧспектроскопії, для визначення вмісту нікелю, ва 13 87873 14 Будь-яка техніка вимірювань з багатьма змінбезпосередньо, в той час як світло, що відбиваними може використовуватися як кореляційна ється від неї, піддається прямому вимірюванню. (тобто для встановлення кореляції виміряних даВнаслідок поглинання інтенсивність відбитого свіних з даними, що стосуються складу і фізичних та тла зменшується або, інакше кажучи, „ослабляєтьексплуатаційних властивостей відомого еталона). ся". Кількість світла, яке може бути ослаблене даВимірювання з багатьма змінними є такими, в котним складом, є функцією довжини хвилі. Отже для рих на одному зразку проводять множину вимірюданого спектра джерела світла вимірювання інтевань, тобто для кожного зразка виміряють більш нсивності компонентів відбитого світла на даних ніж одну змінну або відповідь. Так наприклад, видовжинах хвиль дозволяють отримувати інформамірюваннями з багатьма змінними є вимірювання цію про склад рідини. зразка пари із застосуванням низки датчиків, що Явище розсіювання також викликає ослаблендають множину сигналів відповіді (Beebe et al. ня інтенсивності світла. Проте, в той час як ослаб"Chemometrics: A Practical Guide," 6, John Wiley & лення внаслідок поглинання викликає відносні Sons Inc. 1998). Кращими методами встановлення зміни інтенсивності світла як функцію довжини кореляції є методи розсіяних даних і, зокрема, хвилі, тобто зміну форми широкої спектральної хемометричні методи, наприклад, часткових найсмуги, ослаблення внаслідок розсіювання світла менших квадратів, множинної лінійної регресії, набагато менше залежить від абсолютної довжини генетичних алгоритмів і нейтронних мереж. Отже хвилі, а залежність ця від довжини хвилі має гладдля одержання інформації стосовно тої чи іншої кий, монотонний характер. Таким чином, розсіювластивості досліджуваного складу дані, отримані вання світла викликає різке падіння його інтенсивза допомогою методів з багатьма змінними, матеності на всіх довжинах хвиль і на будь-якій даній матично зіставляють з власними характеристикадовжині хвилі інтенсивність світла не змінюється ми цього складу. відчутно по відношенню до інтенсивності його на Наприклад, для вимірювання інтенсивності інших довжинах хвиль. У рідин, котрі як розсіюють, вищих гармонік молекулярних коливань у молекулі так і поглинають світло, загальний результат аназ вуглець-водневим, кисень-водневим або азотлізу складається із ослаблення світла внаслідок водневим зв'язком можуть використовуватися БІЧобох цих явищ, причому хоча абсолютна величина спектри. Смуги вуглець-водневого (С-Н) поглинанзібраного світла у функції довжини хвилі співвідня звичайно використовуються для сумішей органоситься не тільки з хімічним складом, відносна нічних сполук. Різні типи С-Н зв'язків, наприклад, інтенсивність світла як функція довжини хвилі ароматичних, аліфатичних та олефінових вуглеспіввідноситься з хімічним складом. У зв'язку з воднів, поглинають світло на різних характериститим, що на різних довжинах хвиль світло поводить чних частотах. Ширина цієї смуги поглинання є себе різним чином, в описаних тут процесах оцінки пропорційною кількості С-Н зв'язків у зразку. Отже згідно з винаходом бажано застосовувати методи БІЧ-спектр може давати відбиток складу зразка. вимірювань з багатьма змінними. Цей відбиток емпіричним шляхом зіставляють з Описані тут процеси здійснюються за допомовласними характеристиками зразка. гою одного чи більше незалежних від лабораторії БІЧ-спектроскопія має деякі переваги над інприладів. Використовуваний при цьому термін шими аналітичними методами в нафтопереробці і „незалежні від лабораторії прилади" означає, що дозволяє точно і швидко проводити велику кільці прилади є портативними і можуть переноситися кість повторних аналізів. БІЧ-ділянка спектра від вручну. Крім того, керування ними може здійсню800 нм до 2500 нм містить у собі всю молекулярну ватися одним оператором. Загальна вага такого інформацію у формі комбінацій та вищих гармонік приладу не перевищує п'яти кілограмів, а в краполіатомних вібрацій, але для використання цієї щому варіанті є меншою, ніж приблизно два кілоінформації та обчислення бажаних параметрів грами. Вищезгаданими одним чи більше незалежпотребує застосування відповідних математичних ними від лабораторії приладами, підходящими для методів. У патентах США №№ 5,490,085, проведення вимірювань згідно з винаходом, мо5,452,232 і 5,475,612, зміст яких включено тут жуть бути один чи більше з таких приладів: мікрошляхом посилання, описано застосування БІЧдистиляційний прилад, генераторний мікроприлад, спектроскопії у визначенні октанового числа, коригазовий мікрохроматограф (наприклад, двомірний сних виходів і властивостей продуктів хімічного газовий мікрохроматограф), мікроспектрометр процесу або процесу розділяння шляхом аналізу ультрафіолетового видимого діапазону (УФ-вид.), сировинних матеріалів для цього процесу, а також інфрачервоний мікроспектрометр, УФвиходів і властивостей продуктів операції змішуфлуоресцентний мікроспектрометр, мікроспектровання також шляхом аналізу сировини для неї. метр середнього інфрачервоного діапазону (СІЧ), При потраплянні світла на рідину можуть мати мікроспектрометр ближнього інфрачервоного діамісце декілька явищ. Наприклад, частина цього пазону (БІЧ), портативний рентгенофлуоресцентсвітла може відбиватися від поверхні рідини, в той ний (РФ) спектрометр, мас-мікроспектрометр, мікчас як інша його частина може проходити в рідину. роспектрометр рухомості іонів, портативний Частина світла, що потрапляє в рідину, може проспектрометр ядерного магнітного резонансу, елекходити крізь неї або розсіюватися чи поглинатися трорезистивні та ємкісні вимірювальні мікроприлацією рідиною. Нерідко всі ці процеси відбуваються ди, реологічні мікроприлади і вилкові датчики наодночасно. Кількість світла, що поглинається на лаштовування. Незалежний від лабораторії даній хвилі, є характеристичною величиною для прилад може бути також багатофункціональним, даної речовини, в котру проникає світло. Світло, тобто здатним проводити аналізи за допомогою що поглинається рідиною, не може бути виміряне одного чи більше таких методів: спектроскопії по 15 87873 16 глинання видимого ультрафіолетового (УФ-вид.) ми (наприклад, методами ASTM: Американського випромінювання, спектроскопії поглинання інфратовариства з випробувань матеріалів) вимірювань червоного (ІЧ) випромінювання, УФтої ж самої властивості. Допустимий інтервал пофлуоресцентної спектроскопії, спектроскопії похибки при цьому може становити 15%, краще глинання середньої ділянки інфрачервоного спек10%, а ще краще - 5% або менше від величини, тра (СІЧ), спектроскопії поглинання ближнього одержаної за допомогою стандартизованих метоінфрачервоного спектра (БІЧ), рентгенодів вимірювань (наприклад, ASTM). Отже, якщо флуоресцентної (РФ) спектроскопії, ядерного магметод вимірювань дає похибку в інтервалі більше нітного резонансу (ЯМР), мікроколивань, мікродис15% від стандартизованого методу, то такий метиляції, мікромас-спектрометрії, мікроспектроскопії тод не може вважатися прогностичним для власіонної рухомості та газової мікрохроматографії тивості, котру потрібно вимірювати. Якщо ж метод (ГМХ). вимірювань дає інтервал похибки, що не перевиПідходящі для цього спектрометри є у продащує 15%, то він може вважатися прогностичним жу і добре відомі фахівцям у галузі переробки надля властивості, яку потрібно виміряти. Критерієм фти. Наприклад, БІЧ-мікроспектрометри можуть для вибору методу вимірювань можуть бути, але бути придбані у фірми Axsun Technologies Inc. не обмежуючись, наприклад, висока точність (як (Массачусетс, США) під назвою AXSUN NIR-APS зазначалося вище), швидкість вимірювань (краAnalyzer. Газові мікрохроматографи можуть бути щими є методи, що дозволяють швидко проводити придбані у фірми Siemens (під назвою MicroSAM) і вимірювання), відносна вартість вимірювань фірми SLS (під назвою Micro-technology). РФ(менш витратні вимірювання є кращими), легкість спектрометри можуть бути придбані у фірми проведення вимірювань (методи, що не потребуOxford Instruments (Великобританія). Підходящі ють високої кваліфікації оператора, є кращими) і генераторні мікроприлади описані в патенті США нечутливість методу до змін навколишніх умов. № 5,827,952, зміст якого включений тут шляхом У кращому варіанті здійснення винаходу незапосилання. Підходящі вилкові датчики налаштовулежний від лабораторії прилад має вагу, що не вання для загального застосування описані в паперевищує приблизно п'ять кілограмів, а ще кратенті США № 6,393,895, зміст якого включений тут ще, якщо вага приладу є не більшою двох кілограшляхом посилання. мів. Крім того, бажано, щоб незалежний від лабоПоряд з тим, що ці прилади і спектрометри дораторії прилад для здійснення процесу згідно з зволяють отримувати дані, які для встановлення винаходом потребував невеликої кількості сирої кореляції можуть приводитися у порівняння з чиснафти. Відповідно до цього незалежний від лаболенними властивостями, було знайдено, що деякі раторії прилад у кращому варіанті потребує припараметри краще виміряти одним приладом або близно 100 мл або менше зразка сирої нафти, у спектрометром чи іншим приладом або спектроще кращому варіанті - не більше 10 мл, а в найметром. Наприклад, в одному з кращих варіантів кращому - не більше 1 мл такого зразка. При такій здійснення винаходу вимірювану властивість виневеликій кількості зразка для аналізу, а також бирають із сукупності, що складається із густини, малих розмірах і вазі незалежного від лабораторії питомої ваги, загального кислотного числа, темпеприладу зазначені прилади можуть виконуватися ратури текучості і в'язкості, а на стадії опромінюпортативними і переноситися вручну до місця провання зразок сировини, що містить вуглеводні, ведення аналізу сирої нафти, тобто наприклад до опромінюють світлом інфрачервоного спектра (ІЧ) свердловини видобування сирої нафти або до або світлом середнього інфрачервоного спектра розвантажувального нафтового резервуара. За(СІЧ). Отже, в кращому варіанті здійснення винавдяки малим розмірам компонентів незалежного ходу незалежний від лабораторії прилад може від лабораторії приладу його енергоспоживання містити один або більше із вищезгаданих приладів також є відносно низьким. Отже такий прилад моабо спектрометрів (наприклад, якщо прилад є баже працювати від підходящої батареї живлення, гатофункціональним), кожний з яких призначений котрою може бути, наприклад, акумуляторна батадля отримання даних стосовно певної, відмінної рея, що перезаряджається, котра не збільшує завід інших властивості. надто сильно загальну вагу приладу. Як зазначалося вище, певні методи вимірюЗазвичай, прилад або прилади, що використовань є більш точними у прогнозуванні певних влавуються для здійснення процесу згідно з винахостивостей, ніж інші методи вимірювань. Описаний дом, дозволяють проводити аналіз упродовж не тут процес оцінки передбачає вибір методу вимібільше, ніж 2 годин, в кращому варіанті - впродовж рювань, що є прогностичним для властивості, котне більше, ніж 30 хвилин, а найчастіше - впродовж ру потрібно вимірювати. Наприклад, процес оцінки не більше, ніж 2 хвилин. може включати у себе вибір методу вимірювань, У тих випадках, коли портативний прилад або прогностичного для температури кипіння, та іншоприлади використовуються для здійснення процего методу вимірювань, прогностичного для іншої су згідно з винаходом в аналізі продукту рафінувластивості сировини, що містить вуглеводні, тобвання, цим продуктом може бути проміжна фракто такої, як густина, питома вага, загальне кислотція загального процесу рафінування, бітум, не число, температура текучості, в'язкість, вміст продукт загального рафінування сирої нафти, який сірки, вміст металу і вміст азоту. Використовувавикористовується як хімічна сировина, продукт ний тут термін „прогностичний" охоплює своїм загального рафінування сирої нафти, призначений значенням у загальному випадку методи вимірюдля використання як паливо чи як мастило, або як вань, котрі дають результати з похибкою в межах, компонент для змішування в паливі чи мастилі, допустимих у порівнянні зі стандартними методаабо ж як саме паливо, наприклад, авіаційний бен 17 87873 18 зин, дизельне паливо, суднове паливо або мастипро дійсний профіль кипіння (ТВР: true boiling ло. profile), акустично-оптичні прилади можуть видаваАналітичні прилади, наявні в портативному ти дані стосовно в'язкості, властивостей холодної апараті, виконуються відповідним чином і можуть течії, летких забруднень та утворення осаду. Підмати форму датчиків. Головна аналітична частина ходящі мікрогенератори описані в патентах США мікроприладу або детектор виконується за допо№№ 5,661,233 і 5,827,952. могою технології виготовлення мікрочипів і при БІЧ-мікроспектрометр при його наявності може контакті з досліджуваною речовиною видає на вивикористовуватися, наприклад, для отримання ході спектральний або простий електричний сигданих стосовно ТВР і побудови кривої дистиляції, нал. Простий електричний сигнал може подаватиа також для отримання даних стосовно густини і ся безпосередньо на електронні схеми, котрі кількості насичених та ароматичних вуглеводнів у перетворюють його на величину, яка відповідає зразку в цілому і/або по фракціях, виділених на вимірюваній властивості, або піддається подальвідповідній стадії розділяння, наприклад, у дистишим перетворенням у хемометричній апаратурі. ляційному мікроприладі. Можуть вимірятися також Спектральний сигнал може використовуватися уміст сірки і/або властивості холодної течії і, зокбезпосередньо або піддаватися математичній обрема, температура помутніння і температура заробці і далі надсилатися в хемометричну апаратумерзання, кислотність (загальне кислотне число, ру для видачі потрібної властивості або потрібних TAN), дослідне октанове число (RON), моторне властивостей. І в тому і в іншому випадку отримуоктанове число (MON), цетанове число і максимавані величина або спектр можуть надсилатися на льна висота некопіткого полум'я. Одним із підхомодель, створену шляхом встановлення співвіддящих для цього БІЧ-мікроаналізаторів є аналізаношення між виміряними величинами чи спектратор Axsun NIR-APS Analyser, що виробляється ми з одного боку і відомим складом або властивофірмою Axsun Technologies Inc., Массачусетс, стями таких зразків з іншого боку, визначеними в США. попередніх аналітичних вимірюваннях. Для вимірювання густини може застосовуваДистиляційним або фракціонувальним мікротися датчик коливань, а для вимірювання TAN приладом при його наявності може бути будь-який електрохімічний датчик. підходящий прилад, придатний до застосування Газовий мікрохроматограф при його наявності для дистиляції або фракціонування зразка з метою може давати модельовану криву дистиляції і є одержання фракцій, подібних тим, що утворюютьздатним визначати склад, наприклад, С1-С9 вугся при звичайній дистиляції. Наприклад, дистилялеводнів. Підходящими газовими мікрохроматогційний або фракціонувальний мікроприлад може рафами є, наприклад, технологічні мікрохроматогдистилювати або поділяти на фракції сиру нафту рафи марок Siemens MicroSAM та SLS Microчи іншу переробну сировину з одержанням фракtechnology. цій, подібних тим, що утворюються при звичайній Мікроспектрометр рухомості іонів або диферафінувальній перегонці в апараті для перегонки ренційної рухомості при його наявності може викосировини (CDU). Дистиляційний мікроприлад може ристовуватися для одержання інформації стосовтакож мати складну конструкцію, до якої входять: но специфічних типів молекул і, зокрема, стосовно мікронагрівач для випарювання зразка (наприклад, полярних молекул у зразку, наприклад, забрудсирої нафти); підходящий канал, наприклад капінень із органічних хлоридів або метанолу, а також лярний, через який випарений зразок перепускасульфідів і сполук азоту. Крім того, мікроспектроється для розділяння його на пару і рідину; підхометр рухомості іонів і диференційної рухомості, дящу зону конденсації (звичайно це є зона сполучений з мікропіролізатором, дозволяє поліпохолодження, яку може утворювати мікрохолодишити якість аналізу на вміст азоту і сірки. Мікрольник), де випарений зразок, що перепускається спектрометрія рухомості і диференційної рухомосчерез канал, конденсується; і мікродатчик для виті іонів здійснюється найкращим чином у комбінації мірювання конденсації зразка в зоні конденсації. У з газовим мікрохроматографом і/або приладом такому приладі може використовуватися, наприпопереднього фракціонування і концентрування. клад, оптичний мікродатчик. У кращому варіанті Одним із підходящих спектрометрів рухомості і дистиляційним мікроприладом є сепараторний диференційної рухомості іонів є прилад Sionex прилад у мікровиконанні на базі, наприклад, кремmicroDMx. нієвої пластинки. Дистиляційний мікроприлад моДля застосування в процесі згідно з винахоже бути разового використання. В тому випадку, дом в одному портативному апараті може бути коли дистиляційний мікроприлад видає низку фраоб'єднано декілька приладів. Такий апарат може кцій, подібну тій, що виробляється у звичайному включати у себе принаймні три різні аналітичні дистиляційному апараті, ці фракції можуть піддаприлади, в кращому варіанті - принаймні п'ять різватися аналізу одним чи більше подальшими ананих аналітичних приладів і, зокрема, принаймні літичними приладами. десять різних аналітичних приладів, дозволяючи Генераторним мікроприладом при його наявоцінювати декілька властивостей зразка (або його ності в кращому варіанті є акустично-оптичний фракцій) та отримувати при цьому значну кількість прилад або датчик. Дія генераторних мікроприладаних аналізу як безпосередньо, так і через підходів ґрунтується на вимірюванні частоти коливань дящу модель бази даних, як описано нижче. генерації, що змінюється зі зміною маси матеріалу Завдяки його портативності вищезазначений на генераторі. Отже, якщо цей матеріал випаровуапарат можна легко доставляти в місце проведенється або конденсується на приладі, то частота ня аналізу зразка і дуже швидко проводити цей генератора змінюється. Так само, як інформацію аналіз. Наприклад, у випадку аналізу (оцінки) сирої 19 87873 20 нафти апарат може використовуватися для швидПри застосуванні процесу згідно з винаходом у кої оцінки властивостей різноманітних сортів сирої гирлі свердловини в місці буріння для проведення нафти „по місцю", наприклад, на нафтовому тананалізу сирої нафти від кожної свердловини може кері або в наземному баку зберігання сирої нафти, використовуватися декілька апаратів на різних або ж у місці нафторозвідувального буріння, догирлах, сполучених із загальним транспортним зволяючи таким чином потенційному покупцеві механізмом, наприклад, із загальним трубопровошвидко оцінювати якість сирої нафти. У місці надом. Аналіз сирої нафти від кожного із цих джерел фторозвідувального буріння апарат згідно з винапри відповідному плануванні може дозволити доходом може використовуватися в „гирлі свердлосягати більш оптимального складу кінцевої сировини" для проведення швидкого аналізу сирої винної суміші. Крім того, застосовуючи повторний нафти з метою, наприклад, швидкої передачі по аналіз сирої нафти від різних гирл свердловини, зворотному зв'язку властивостей сирої нафти на можна по змінах, що спостерігаються протягом розвідувальну свердловину та їх безпосередньої часу в сирій нафті від кожного з цих джерел, прооцінки в місці буріння. гнозувати їх вплив на кінцеву нафтову суміш або У кращому варіанті апарат, який може викорикоректувати змішування таким чином, щоб підтристовуватися в процесі аналізу згідно з винаходом, мувати постійну якість нафтової суміші. є принаймні сумісним з мережами радіозв'язку, Подібним чином якщо процес згідно з винахонаприклад з мережею стільникового радіозв'язку, і дом використовується для аналізу продукту, що за допомогою засобів телекомунікації, наприклад, отримується внаслідок рафінування нафти, то він передачі даних у мережі супутникового зв'язку може служити для перевірки консистенції та якості швидко і легко передавати результати аналізу цього продукту або в інших місцях, наприклад, на потенційному покупцеві, зменшуючи цим ще більхімічних заводах чи на терміналах готування паше інтервал часу, протягом якого результати аналивних сумішей, або в резервуарах з паливом, лізу надходять у розпорядження потенційного понаприклад, у паливних танкерах чи в стаціонарних купця. резервуарах в аеропортах, на судноремонтних У разі відсутності підходящих мікроприладів заводах, або на площах перед автозаправними описаний вище апарат, який може використовувастанціями. тися для здійснення процесу згідно з винаходом, Винаходом, крім того, пропонується процес може об'єднуватися з іншими портативними аналіаналізу нафтової сировини для рафінування або заторами і, зокрема, такими, що дають на виході продукту рафінування, де зазначений процес дані елементарного складу. Такими аналізаторами включає у себе аналіз нафтової сировини для раможуть бути, наприклад, портативний рентгенофінування або продукту рафінування за допомофлуоресцентний (РФ) спектрометр і спектрометр гою описаного вище портативного апарата. індукованих лазером розривів (LIBS), які дозволяПроцес згідно з винаходом може включати у ють розширити можливості оцінки. себе також аналіз сировини для рафінування або Наприклад, РФ-спектрометр дозволяє провопродукту рафінування за допомогою одного чи дити аналіз вмісту сірки і металів у зразку, наприбільше додаткових портативних аналізаторів, пеклад, у фракціях сирої нафти. Підходящі портатиредачу результатів аналізу потенційному покупцевні РФ-аналізатори випускаються, зокрема, ві і/або комбінування отриманої аналітичної інфофірмою OXFORD instruments. рмації з моделлю бази даних, як описано вище. У загальному випадку апарат, використовуваВ альтернативному варіанті або додатково до ний для здійснення процесу оцінки згідно з винанезалежного від лабораторії приладу, що викорисходом, у разі потреби - у сполученні з іншими анатовується в процесі за даним винаходом, можуть лізаторами, дозволяє отримувати дані принаймні вбудовуватися інші аналітичні інструменти і, зокстосовно двох, а в кращому варіанті принаймні рема, спеціалізовані до певних видів сировинних стосовно десяти ключових властивостей досліматеріалів датчики, адаптовані датчики рН, акусджуваного зразка. тичні датчики, резистивні та ємкісні мікромеханізЗавдяки швидкому аналізу, здійснюваному за ми, реологічні мікромеханізми тощо. Резистивні та допомогою процесу згідно з винаходом, його можємкісні мікромеханізми та адаптовані датчики рН на проводити частіше і/або використовувати для можуть використовуватися, наприклад, у визнаоптимізації технологічного процесу. Наприклад, ченні кислотності зразка. Реологічні мікромеханізпроцес згідно з винаходом може використовуватими та акустичні датчики можуть використовуватися ся на нафтопереробній установці з регулярним у визначанні в'язкості зразка. Акустичні датчики проведенням аналізу сумішей призначених для можуть використовуватися, наприклад, також для рафінування сировин, наприклад, сортів сирої навизначання температури текучості зразка. фти, що постачаються на рафінування із двох чи У кращому варіанті здійснення винаходу незабільше джерел, для забезпечення оптимальної лежний від лабораторії прилад включає у себе конфігурації процесу рафінування для даної сумізасоби телезв'язку або принаймні є сумісний з ші. Крім того, процес згідно з винаходом може виними, такі наприклад, як супутникові засоби перекористовуватися для перевірки консистенції та/або дачі даних, що дозволяють швидко і легко передаякості сировинних матеріалів, постачених на нафвати результати аналізу торговцю, технологу або топереробний завод або змішувальну установку, і користувачеві даного незалежного від лабораторії для видачі в реальному часі або на технологічній приладу. лінії даних стосовно якості і властивостей сировиОписаний тут процес оцінки згідно з даним вини на вхід моделей оптимізації змішування і пронаходом може здійснюватися у різноманітних місцесу рафінування. цях, включаючи, наприклад, нафтові свердловини, 21 87873 22 нафтові бурильні платформи, де змішують сиру тики ТВР і густину. У Табл. 2 нижче подані одернафту із декількох свердловин, у трубопроводах, жані за допомогою цих моделей результати стосощо транспортують сиру нафту (або її суміш) із одвно ТВР і густини. ного місця в інше, в портах завантажування і розКрім того, для визначення вмістів сірки, нікелю вантажування нафтового резервуара або танкера, і ванадію у зразку сировинного матеріалу викорисна вході до рафінувальної установки або у будьтовували рентгено-флуоресцентну спектроскопію якій проміжній фракції чи фракції продукту на нафза методиками 437 і 477 IP (Інституту нафти). Ці топереробному заводі. результати також наведені нижче в Табл. 2. Приклад Після цього за допомогою програми Наведений нижче приклад ілюструє здійсненCrudeManager від фірми Software Ltd. була провеня процесу за даним винаходом. Був отриманий дена кореляція даних стосовно ТВР, густини, вмісБІЧ спектр зразка сирої нафти за допомогою спектів сірки, нікелю і ванадію відповідно до процесу за трометра Bomen FTNIR. Отриманий БІЧ спектр даним винаходом і, таким чином, відтворена детележав на ділянці першої гармоніки (6300 - 5700 рмінативна оцінка. У Табл. 3 подані результати хвильових чисел) при довжині пробігу 1 мм і темцієї відтвореної оцінки, де вони порівнюються з пературі 40°С. існуючими аналітичними даними, отриманими за Для побудови калібрувальних моделей і для допомогою відомих процесів оцінки. Тут можна вимірювань використовували перші похідні спектбачити, що процес згідно з даним винаходом дорів. зволяє проводити відносно точну детермінативну Калібрувальні моделі для ТВР даних і густини оцінку сировини, використовуючи обмежену аналібудували по 40-60 калібрувальних зразках. Ці катичну інформацію. лібрувальні зразки добирали таким чином, щоб Програма CrudeManager дозволяє обчислювавони відображали різноманіття властивостей сити (відтворювати) множину всіх властивостей сировини у бажаних діапазонах. Еталонні дані для ровини, властивостей окремих фракцій сирої нафкалібрувальних сировинних матеріалів виміряли ти та повну аналітичну картину сировини по групі за допомогою відповідних методик ASTM та інших ключових даних. Звичайно групу ключових даних підходящих методик, перелічених у Табл. 1. У поскладають профіль ТВР і додаткові дані. Додаткобудові моделей використовували метод часткових вими даними можуть бути, але не обмежуючись, найменших квадратів (PLS). Моделі будували за наприклад, густина, вміст сірки, нікелю або ванадопомогою настільного приладу з обробки та вподію. Для відтворення даних певної сировини або рядкування даних спектроскопії GRAMS/A1 фірми повної аналітичної картини по обмеженій кількості Thermo Electron Corporation. Точність моделей даних програма CrudeManager спочатку була виперевіряли на незалежному комплекті зразків сипробувана на даних від розширеної групи оцінок ровини. сировинних матеріалів. На практиці бажано, щоб БІЧ спектри зразків виміряли за однаковими така калібрувальна група перекривала всі сиропараметрами. Отримані спектри передавали на винні матеріали, аналітичну картину яких планукалібрувальні моделі та обчислювали характерисється відтворювати. Таблиця 2 ТВР дані, БІЧ спектроскопія Сировина в цілому ІВР-95 Легкий лігроїн (95-149°С) Керосин (149-232°С) Газойль (232-342°С) Важкий газойль (342-369°С) Газойль вакуумної перегонки / Дистилят, що застигає при низькій температурі (369-509°С) Газойль вакуумної перегонки /Дистилят, що застигає при низькій температурі (509-550°С) Вихід продукту, %(мас.) 8,91 8,03 12,05 19,28 4,67 21,64 5,73 23 87873 24 Продовження таблиці 2 г/см3 0,8652 Густина, БІЧ спектроскопія Сира нафта в цілому Вміст елементів у сирій нафті в цілому, РФ спектроскопія Сірка, % (мас.) Нікель, млн. ч. (мас.) Ванадій, млн. ч. (мас.) 1,59 18 55 Регіон походження сирої нафти Росія Таблиця 3 Вихід, %(мас.) Виміряні Відомі дані дані Фракції сирої нафти Сира нафта в цілому Газ(369°С) Залишок вакуум. Перегонки (>550°С) Сира нафта в цілому Газ(369°С) Залишок вакуум, перегонки (>550°С) Сірка, %(мас.) Виміряні Відомі дані дані 1,58 1,59 0,01 0,02 0,03 0,23 0,98 1,67 1,9 7,0 7,9 12,2 19,2 4,7 1,5 6,4 7,5 13,0 19,3 4,7 21,7 21,0 0,915 1,75 5,6 5,4 0,9447 2,18 47,1 19,9 47,9 21,5 0,9555 1,0075 0,966 1,023 2,72 3,92 2,64 3,17 8,4 19,7 8,7 19,2 38 90 40 89 117 277 115 257 Поданий тут опис винаходу лише роз'яснює його суть і не несе з собою жодних обмежень щодо його ідеї та об'єму, допускаючи будь-які Комп’ютерна верстка В. Мацело Густина, г/см3 Виміряні Відомі дані дані 0,8652 0,867 0,5561 0,6734 0,7434 0,7936 0,8493 0,8831 інші варіанти та модифікації, що лежать у рамках, окреслених винаходом, і є зрозумілими для фахівця у цій галузі. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601