EA011223B1

EA011223B1 - Process for purification of liquid hydrocarbons and a plant therefor

Info

Publication number: EA011223B1
Application number: EA200800218A
Authority: EA
Inventors: Владимир Николаевич Козаков; Николай Эммануилович Тернюк; Анатолий Тариелович Перадзе; Александр Михайлович Безруков; Елена Владимировна Лелюк
Original assignee: Владимир Николаевич Козаков; Николай Эммануилович Тернюк; Анатолий Тариелович Перадзе; Александр Михайлович Безруков; Елена Владимировна Лелюк
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-02-27
Also published as: EA200800218A1; UA92723C2

Abstract

The invention relates to oil refining, in particular to a process for producing low-sulfur oil, oil products, fuels (consistent and liquid hydrocarbons) and enhancement the yield of hydrocarbon distillate fractions and can be used in oil-refining and petrochemical industries.So the claimed invention is a process of purification of liquid hydrocarbons from sulfur-organic compounds, which, due to its simplicity and efficiency of its realization provides to enhance the yield of hydrocarbon distillate fractions and to execute the process using optimum number of stages of cavitation treatment, permits to use initial feed stock of any grade and available additional components, as well as to increase purification rate of final products and to provide lesser power consumption and to enhance the process cost efficiency. Moreover, the invention also relates to a plant for purification of liquid hydrocarbons, mainly oil, oil products and fuels from sulfur organic compounds, which, due to its simplicity and reliability of design permits to effectively purify liquid hydrocarbons, to reduce power consumption and enhance cost efficiency of the process.

Description

Изобретение относится к нефтепереработке, а именно к технологии получения малосернистой нефти, нефтепродуктов, топлив (консистентных и жидких углеводородов) и повышения выхода дистиллятных фракций углеводного сырья, и может быть использован в нефтеперерабатывающей и нефтехимической областях промышленности.The invention relates to the refining, in particular to the technology of low-sulfur oil, petroleum products, fuels (grease and liquid hydrocarbons) and increasing the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials, and can be used in the refining and petrochemical industries.

В настоящее время актуальной является проблема получения высококачественных нефтепродуктов, например композиционных, преимущественно углеводных, автомобильных или энергетических топлив, в том числе с использованием исходных материалов низкого качества, а также проблема уменьшения материальных затрат на технологические процессы, связанных с переработкой и получением высококачественных нефтепродуктов, поскольку их качество влияет на продолжительность эксплуатации большого количества агрегатов. Также актуальной проблемой является увеличение выхода дистиллятных фракций углеводного сырья при осуществлении его обработки, необходимость чего обусловлена стабильным повышением стоимости нефти. Одним из путей решения указанных задач является переработка и производство высококачественных нефтепродуктов с использованием кавитационной обработки.Currently, the problem of obtaining high-quality petroleum products, such as composite, mainly carbohydrate, automotive or energy fuels, including using low-quality raw materials, as well as the problem of reducing material costs for technological processes associated with processing and obtaining high-quality petroleum products, is urgent. their quality affects the duration of operation of a large number of units. Also an urgent problem is the increase in the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials in the course of its processing, the need for which is due to a steady increase in the cost of oil. One of the ways to solve these problems is the processing and production of high-quality petroleum products using cavitation treatment.

Кавитация представляет собой процесс образования в жидкости пустот, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков или каверн). Кавитационные пузырьки получаются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения, в частности для реальной жидкости это давление приблизительно равняется давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. Если снижение давления происходит вследствие высоких местных скоростей в потоке двигающейся капельной жидкости, то кавитация называется гидродинамической, а если вследствие прохождения звуковых волн большой интенсивности - акустической. Использование кавитационной обработки направлено на решение таких технических задач, как стерилизация обрабатываемой жидкости, эмульгирование продуктов, которые обычно не смешиваются (например, мазут и вода), разрушение длинных полимерных цепей в нефтепродуктах, переведение их в новое структурное состояние, измельчение (диспергирование) к микронному уровню твердых частиц в жидкости, гомогенизация обрабатываемого продукта, интенсификация химических реакций в десятки и временами даже в тысячи раз и т.д. Известные в настоящее время способы очищения и переработки нефтепродуктов, в частности жидких углеводородов, включают двух и более стадийную кавитационную обработку, которая осуществляется с использованием устройств со сложной конструкцией, которая включает набор кавитационных средств разного типа. Кроме того, чаще всего при осуществлении обработки к исходному сырью прибавляют разные присадки или целевые добавки, что не только повышает материальные затраты на реализацию процесса, но и не всегда позволяет получить конечный продукт необходимого качества. Также исходное сырье, которое поддается кавитационной обработке, часто содержит серные соединения. Очищение нефтепродуктов, в частности углеводородов, от серы - это одна из важнейших и наиболее трудных задач современной нефтепереработки. Используемые устройства для реализации данных задач имеют сложную конструкцию, а также являются крайне дорогими. Кроме того, дополнительных затрат требует обеспечение защиты окружающей среды на надлежащем уровне. Если указанные соединения входят в состав топлива, то при его сгорании происходят загрязняющие выбросы в атмосферу. Это происходит вследствие того, что сера, объединяясь с кислородом, образовывает диоксид серы или сернистый ангидрид. Этот газ растворяется в воде, повышая ее кислотность. Именно этот процесс является одним из самых негативных процессов с точки зрения охраны окружающей среды. Часто для очищения от серы используют разные катализаторы, например соли металлов. Кроме того, используемое для реализации существующих способов очищения от соединений серы оборудование поддается многоразовому влиянию разных агрессивных сред и высоких температур, потому срок его эксплуатации непродолжительный.Cavitation is the process of formation of voids in a fluid filled with gas, steam, or a mixture of them (the so-called cavitation bubbles or cavities). Cavitation bubbles are obtained in those places where the pressure in the liquid becomes below a certain critical value, in particular, for a real liquid, this pressure is approximately equal to the saturated vapor pressure of this liquid at a given temperature. If the pressure decreases due to high local velocities in the stream of the moving droplet fluid, then cavitation is called hydrodynamic, and if due to the passage of high-intensity sound waves, it is acoustic. The use of cavitation processing is aimed at solving such technical problems as sterilization of the treated liquid, emulsification of products that usually do not mix (for example, fuel oil and water), destruction of long polymer chains in petroleum products, transferring them to a new structural state, grinding (dispersion) to micron the level of solid particles in the liquid, the homogenization of the processed product, the intensification of chemical reactions in the tens and sometimes even thousands of times, etc. Currently known methods of purification and processing of petroleum products, in particular liquid hydrocarbons, include two or more phased cavitation processing, which is carried out using devices with a complex structure, which includes a set of different types of cavitation tools. In addition, most often, when processing is carried out, different additives or targeted additives are added to the feedstock, which not only increases the material costs of the process, but also does not always allow to obtain the final product of the required quality. Also, feedstocks that are amenable to cavitation treatment often contain sulfur compounds. Purification of petroleum products, in particular hydrocarbons, from sulfur is one of the most important and most difficult tasks of modern refining. The devices used to implement these tasks have a complex structure and are also extremely expensive. In addition, additional costs require the protection of the environment at the appropriate level. If these compounds are part of the fuel, then when it is burned, polluting emissions into the atmosphere occur. This is due to the fact that sulfur, combining with oxygen, forms sulfur dioxide or sulfur dioxide. This gas is soluble in water, increasing its acidity. This process is one of the most negative processes from the point of view of environmental protection. Often, different catalysts are used to remove sulfur from sulfur, for example metal salts. In addition, the equipment used to implement the existing methods of purification from sulfur compounds is amenable to reusable influence of various corrosive media and high temperatures, because its life is short.

Исходя из вышесказанного, актуальной задачей в настоящее время является создание способа переработки нефтепродуктов, в частности жидких углеводородов, который позволит при приемлемых энергозатратах обеспечить возможность очищения углеводородов от вредных примесей, увеличение выхода дистиллятных фракций углеводного сырья, использование исходного сырья любой степени чистоты, а также возможность сокращения использования присадок и целевых добавок. Кроме того, актуальной задачей является также разработка простого и надежного устройства, предназначенного для реализации такого способа.Based on the foregoing, an urgent task at present is to create a method for refining petroleum products, in particular liquid hydrocarbons, which, with acceptable energy costs, will provide the possibility of purifying hydrocarbons from harmful impurities, increasing the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials, using raw materials of any purity and reduce the use of additives and target additives. In addition, the urgent task is also the development of a simple and reliable device designed to implement this method.

Известен способ очищения жидких углеводородов, описанный в патенте США № 4597671, который включает обработку углеводородов в устройстве механической кавитации, при осуществлении которой жидкий углеводород смешивают с водой. Способ включает также стадии предварительной механической обработки воды пропусканием ее через коридор высокого давления, подачи обработанной воды на смешивание с жидким углеводородом, после чего полученную смесь подвергают предварительной обработке в устройстве механической кавитации, последующей обработке в устройстве объединенного действия механической кавитации и электромагнитного воздействия и окончательной обработке в устройстве механической кавитации до получения конечного продукта необходимого качества.A known method of purifying liquid hydrocarbons is described in US Pat. No. 4,597,671, which involves treating hydrocarbons in a mechanical cavitation device, in which liquid hydrocarbon is mixed with water. The method also includes the stages of preliminary mechanical treatment of water by passing it through a high-pressure corridor, supplying treated water for mixing with a liquid hydrocarbon, after which the resulting mixture is subjected to preliminary processing in a mechanical cavitation device, subsequent processing in a combined action device of mechanical cavitation and electromagnetic interference and final processing in the mechanical cavitation device to obtain the final product of the required quality.

Основным недостатком описанного способа является низкий уровень выхода дистиллятных фракций углеводного сырья. Также недостатками описанного способа являются его повышенная сложность, поскольку реализация способа требует сначала предварительной обработки воды, потом, по меньшейThe main disadvantage of the described method is the low yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials. Also the disadvantages of the described method are its increased complexity, since the implementation of the method requires first pre-treatment of water, then at least

- 1 011223 мере, трехстадийной кавитационной обработки смеси, одна из которых выполняется с использованием дополнительного электромагнитного воздействия. Кроме того, способ требует подачи на обработку исходных компонентов высокого качества.- 1 011223 least three-stage cavitation treatment of the mixture, one of which is performed using additional electromagnetic effects. In addition, the method requires submission to the processing of the original components of high quality.

Известно устройство для обработки сред, описанное в авторском свидетельстве СССР № 1389828, которое включает кавитационное устройство с входом и выходом, а также трубопроводы для транспортирования обрабатываемой жидкости. Кавитационное устройство размещено в корпусе в виде трубы со входными и выходными патрубками, при этом входной патрубок выполнен в виде раздельных вводов для подачи жидкостей, а также содержит цилиндрическую перегородку и конусообразный отражатель потока.A device for processing media, described in the author's certificate of the USSR No. 1389828, which includes a cavitation device with inlet and outlet, as well as pipelines for transportation of the treated liquid. The cavitation device is placed in the housing in the form of a pipe with inlet and outlet connections, while the inlet connection is made in the form of separate inputs for supplying liquids, and also contains a cylindrical partition and a cone-shaped flow reflector.

Недостатками описанного устройства является отсутствие вращательного движения обрабатываемой среды по периферии объема корпуса, поэтому кавитационное воздействие осуществляется при проходе жидкости только в одном направлении. При обработке исходного сырья с помощью описанного устройства не удается обеспечить достаточную степень очищения сырья от вредных или нежелательных примесей.The disadvantages of the described device is the absence of rotational movement of the treated medium around the periphery of the volume of the body, therefore, cavitation effect occurs when the fluid passes in only one direction. When processing the raw materials using the described device is not possible to provide a sufficient degree of purification of raw materials from harmful or undesirable impurities.

Наиболее близким аналогом изобретения, которое заявляется, является способ очищения жидких углеводородов, преимущественно нефти, нефтепродуктов, топлив от сероорганических соединений, описанный в патенте РФ № 2202406, включающий кавитационную обработку углеводородов, при осуществлении которой жидкий углеводород смешивают с водой. При этом способ осуществляется в две стадии, которые включают начальную обработку смеси, которая осуществляется путем эмульгирования с помощью одного кавитационного средства, и окончательную обработку смеси с помощью другого кавитационного средства. Устройство для реализации описанного способа включает первую емкость с впускным и выпускным отверстиями, кавитационное устройство со входом и выходом, средства для прокачки жидкости, вторую емкость со впускным и выпускным отверстиями и трубопроводы для транспортирования жидкости. При этом кавитационное устройство включает два разных кавитационных средства, одно из которых представляет собой статическое кавитационное устройство, а другое - гидродинамическое многосекционное устройство.The closest analogue of the invention, which is claimed, is a method for purification of liquid hydrocarbons, mainly oil, oil products, fuels from organic sulfur compounds, described in the patent of the Russian Federation No. 2202406, including the cavitation treatment of hydrocarbons, during which the liquid hydrocarbon is mixed with water. When this method is carried out in two stages, which include the initial processing of the mixture, which is carried out by emulsification using one of the cavitation means, and the final processing of the mixture using another cavitation means. A device for implementing the described method includes a first container with inlet and outlet openings, a cavitation device with inlet and outlet, means for pumping a liquid, a second container with inlet and outlet openings and pipelines for transporting liquid. In this case, the cavitation device includes two different cavitation means, one of which is a static cavitation device, and the other is a hydrodynamic multisection device.

Недостатками описанного способа является конструкционная сложность устройства, предназначенного для реализации способа, что обуславливает повышение материальных и энергетических затрат на очищение жидких углеводородов. Кроме того, при реализации описанного способа не удается достичь необходимого уровня очищения жидких углеводородов от сероорганических соединений и выхода дистиллятных фракций углеводного сырья.The disadvantages of the described method is the structural complexity of the device designed to implement the method, which leads to an increase in material and energy costs for the purification of liquid hydrocarbons. In addition, when implementing the described method, it is not possible to achieve the required level of purification of liquid hydrocarbons from organosulfur compounds and the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials.

В основу изобретения поставлена задача создать такой способ очищения жидких углеводородов от сероорганических соединений, который за счет простоты и эффективности его реализации позволит увеличить выход дистиллятных фракций углеводного сырья, позволит осуществлять способ с оптимальным количеством стадий кавитационной обработки, позволит использовать исходное сырье любой степени чистоты и доступные дополнительные компоненты, а также позволит повысить степень очищения конечных продуктов, обеспечить их высокое качество и обеспечить снижение энергоемкости процесса и повышение экономической эффективности внедрения способа.The basis of the invention is the task of creating such a method of purifying liquid hydrocarbons from organic sulfur compounds, which, due to the simplicity and effectiveness of its implementation, will increase the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials, allow the method to be carried out with the optimal number of cavitation processing stages, allow using raw materials of any purity and available additional components, and also will allow to increase the degree of purification of the final products, ensure their high quality and ensure reduction of energy intensity of the process and increase the economic efficiency of the process.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства для очищения жидких углеводородов, преимущественно нефти, нефтепродуктов и топлив от сероорганических соединений, которое благодаря простоте и надежности конструктивного выполнения разрешит эффективно осуществлять процесс очищения жидких углеводородов, позволит обеспечить снижение энергоемкости процесса и повышение экономичности эффективности процесса очищения.Another object of the invention is to provide a device for the purification of liquid hydrocarbons, mainly petroleum, petroleum products and fuels from organic sulfur compounds, which, due to the simplicity and reliability of the design, will allow the liquid hydrocarbons purification process to be carried out efficiently, will reduce the energy intensity of the process and increase the efficiency of the purification process.

Поставленная задача решается тем, что способ очищения жидких углеводородов, преимущественно нефти, нефтепродуктов и топлив от сероорганических соединений, включает кавитационную обработку углеводородов, при этом жидкий углеводород смешивают с водой и адсорбентом-катализатором при соотношении компонентов, мас.%:The task is solved by the fact that the method of purification of liquid hydrocarbons, mainly oil, oil products and fuels from organic sulfur compounds, includes the cavitation treatment of hydrocarbons, while the liquid hydrocarbon is mixed with water and the adsorbent-catalyst at a ratio of components, wt.%:

углеводное сырье 50-90 адсорбент-катализатор 0,05-1,5 вода остальное, полученную реакционную смесь подвергают кавитационной обработке, по крайней мере, для частичного окисления сероорганических соединений, после чего, по крайней мере, частично очищенный от сероорганических соединений жидкий углеводород отделяют от сероводорода, воды, кубового и твердого остатка. При этом наиболее оптимальными технологическими параметрами реализации кавитационной обработки является осуществление обработки при температуре смеси 60-90°С и давлении до 4 атм. Такая реализация способа позволяет обеспечить необходимую степень очищения исходного сырья от сероорганических соединений, а также значительно увеличить выход дистиллятных фракций углеводного сырья, обеспечить высокое качество конечного продукта. Кроме того, при реализации способа используются доступные дополнительные компоненты, а продукты, которые отделяют в ходе технологического процесса от углеводородов, могут найти применение в промышленности, что существенным образом повышает экономическую эффективность внедрения способа.carbohydrate raw material 50-90 adsorbent-catalyst 0.05-1.5 water the rest, the resulting reaction mixture is subjected to cavitation treatment, at least for the partial oxidation of organic sulfur compounds, after which the liquid hydrocarbon is at least partially purified from organic sulfur compounds from hydrogen sulfide, water, vat and solid residue. In this case, the most optimal technological parameters for the implementation of cavitation processing are the implementation of processing at a mixture temperature of 60-90 ° C and pressure up to 4 atm. This implementation of the method allows to provide the necessary degree of purification of raw materials from organic sulfur compounds, as well as significantly increase the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials, to ensure high quality of the final product. In addition, when implementing the method, available additional components are used, and products that are separated from hydrocarbons in the course of the technological process can be used in industry, which significantly increases the cost-effectiveness of the method implementation.

- 2 011223- 2 011223

Целесообразным является осуществление кавитационной обработки реакционной смеси путем воздействия на ее среду физическими факторами периодического характера, которые вызывают возникновение в среде реакционной смеси множественных кавитационных явлений. Предпочтительным является изменение частоты воздействия физическими факторами от наинизшей до наивысшей, при этом целесообразной является такая реализация способа, при которой наивысшая частота воздействия физическими факторами по меньшей мере вдвое превышала бы наинизшую частоту воздействия физическими факторами, что обеспечивает наивысшую эффективность процесса. Низкие и высокие частоты кавитационной обработки при этом обеспечиваются конструктивными характеристиками кавитационных средств, которые являются элементами конструкции устройства для осуществления способа. Низкие частоты имеют синусообразный характер изменений давления, а высокие - пилообразный. Предпочтительным является дискретное изменение частоты воздействия физическими факторами. Также возможно плавное изменение частоты воздействия физическими факторами. Таким образом, воздействие на среду реакционной смеси физическими факторами периодического характера с изменением частоты воздействия физическими факторами от наинизшей до наивысшей обеспечивает при наименьших энергозатратах диспергирование среды реакционной смеси до молекулярного уровня, деструктивную гидрогенизацию, гидролиз и гидрогенолиз серосодержащих соединений углеводородов без использования сложного оснащения, источников водорода и катализаторов высокой стоимости. При этом нагревание обрабатываемого сырья до температуры 60-90°С происходит за счет кавитационных эффектов.It is advisable to carry out the cavitation treatment of the reaction mixture by exposing its environment to physical factors of a periodic nature, which cause the occurrence of multiple cavitation phenomena in the reaction medium. It is preferable to change the frequency of exposure to physical factors from the lowest to the highest, while it is expedient to implement such a method in which the highest frequency of exposure to physical factors would be at least twice as high as the lowest frequency of exposure to physical factors, which ensures the highest efficiency of the process. The low and high frequencies of the cavitation treatment in this case are provided by the structural characteristics of the cavitation means, which are the structural elements of the device for implementing the method. Low frequencies have a sinusoidal character of pressure changes, and high frequencies are sawtooth. Preferred is a discrete change in the frequency of exposure to physical factors. It is also possible to smoothly change the frequency of exposure to physical factors. Thus, the impact on the medium of the reaction mixture by physical factors of a periodic nature with a change in the frequency of exposure to physical factors from the lowest to the highest provides, at the lowest energy consumption, dispersion of the medium of the reaction mixture to the molecular level, destructive hydrogenation, hydrolysis and hydrogenolysis of sulfur-containing hydrocarbon compounds without using complex equipment, hydrogen sources and high cost catalysts. At the same time, the processed raw material is heated to a temperature of 60-90 ° C due to cavitation effects.

Преобладающим также является плавное изменение частоты воздействия физическими факторами с остановками на частотах, при которых окисление сероорганических соединений происходит с повышенной эффективностью. Такими частотами могут быть резонансные частоты, т.е. частоты, кратные собственным частотам распада жидких углеводородов и воды. Такая реализация способа значительно повышает эффективность осуществления процесса, уменьшает энергоемкость процесса, что обуславливает уменьшение материальных затрат при осуществлении очищения жидких углеводородов.The predominant is also a smooth change in the frequency of exposure to physical factors with stops at frequencies at which the oxidation of organic sulfur compounds occurs with increased efficiency. Such frequencies can be resonant frequencies, i.e. frequencies that are multiple to the natural decay frequencies of liquid hydrocarbons and water. This implementation of the method significantly increases the efficiency of the process, reduces the energy intensity of the process, which leads to a reduction in material costs in the implementation of the purification of liquid hydrocarbons.

Добавление воды в смесь в процессе кавитационной обработки может осуществляться беспрерывно или порционно, или воду могут прибавлять к смеси несколькими порциями. Вода при осуществлении способа используется в качестве источников ионов водорода и гидроксильных групп ОН. Кроме того, окисление сероорганических соединений, которые являются нежелательными примесями, происходит за счет кислорода, который в основном содержится в воде. Такое осуществление способа позволяет не использовать источник водорода и катализаторы высокой стоимости, что обуславливает экономическую эффективность внедрения способа.Adding water to the mixture during the cavitation process can be carried out continuously or in batches, or water can be added to the mixture in several portions. Water in the implementation of the method is used as sources of hydrogen ions and hydroxyl groups of OH. In addition, the oxidation of organic sulfur compounds, which are undesirable impurities, occurs due to oxygen, which is mainly contained in water. Such an implementation of the method makes it possible not to use a source of hydrogen and high cost catalysts, which determines the economic efficiency of the implementation of the method.

Целесообразным является применение в качестве адсорбента-катализатора монтмориллонита, палигорскита, каолинита, каолиновой глины или их смеси. Использование процесса двухступенчатой кавитационной обработки с разными частотами воздействия физическими факторами на среду реакционной смеси приводит к тому, что на первой ступени естественный адсорбент-катализатор поступает в тонкоизмельченном состоянии, вследствие чего имеет «избыточную» поверхностную энергию. В этих условиях значительная часть поверхности частиц, которые имеют некомпенсированные связи в кристаллической решетке, является способной, кроме физической адсорбции, хемосорбировать сероорганические соединения, которые содержатся в углеводном сырье. Вторая ступень, которая характеризуется большими частотами кавитационной обработки, обеспечивает диспергирование более легких фракций. Такая реализация способа обеспечивает его высокую эффективность и позволяет обеспечить высокий уровень очищения жидких углеводородов.It is advisable to use as an adsorbent-catalyst montmorillonite, palygorskite, kaolinite, kaolin clay, or a mixture thereof. The use of a two-stage cavitation treatment process with different frequencies of physical factors affecting the reaction mixture medium leads to the fact that at the first stage the natural adsorbent-catalyst enters in a finely divided state, as a result of which it has “excess” surface energy. Under these conditions, a significant part of the surface of particles, which have uncompensated bonds in the crystal lattice, is capable, in addition to physical adsorption, of chemisorbing organic sulfur compounds that are contained in carbohydrate raw materials. The second stage, which is characterized by high frequencies of cavitation treatment, provides dispersion of lighter fractions. This implementation of the method ensures its high efficiency and allows for a high level of purification of liquid hydrocarbons.

Вторая поставленная задача решается тем, что разработано устройство для очищения жидких углеводородов, преимущественно нефти, нефтепродуктов и топлив от сероорганических соединений, которое содержит первую емкость с впускным и выпускным отверстиями, кавитационное устройство со входом и выходом, средства для прокачки жидкости, вторую емкость с впускными и выпускными отверстиями и трубопроводы для транспортирования жидкости, при этом вход кавитационного устройства соединен с внутренним объемом первой емкости, а выход кавитационного устройства через средства управления потоком жидкости соединен с входным отверстием первой емкости и с входным отверстием второй емкости. Устройство содержит также дозатор для подачи воды в первую емкость и дозатор для подачи вспомогательных веществ в первую емкость.The second task is solved by the fact that a device has been developed for cleaning liquid hydrocarbons, mainly oil, oil products and fuels from organic sulfur compounds, which contains a first tank with inlet and outlet openings, a cavitation device with inlet and outlet, means for pumping fluid, a second tank with inlet and outlets and pipelines for transporting liquid, while the inlet of the cavitation device is connected to the internal volume of the first tank, and the outlet of the cavitation device is The device is connected to the inlet of the first vessel and to the inlet of the second vessel through means of controlling the flow of fluid. The device also contains a dispenser for supplying water to the first container and a dispenser for supplying auxiliary substances to the first container.

Первая емкость, в которую с помощью дозаторов подаются необходимые для осуществления процесса кавитационной обработки вспомогательные вещества и воду, представляет собой окислительный реактор, в котором осуществляется по крайней мере частичное окисление сероорганических соединений. Соединение входа кавитационного устройства с внутренним объемом первой емкости позволяет создать циркуляционный контур, по которому на протяжении осуществления кавитационной обработки циркулирует обрабатываемое сырье. Вторая емкость представляет собой средство для фильтрации и сепарации сырья, которое подвергается кавитационной обработке, т.е. во второй емкости происходит отделение обессеренных нефтепродуктов от воды, кубового и твердого остатка. В качестве средств для прокачки жидкости может быть использован насос.The first tank, into which the auxiliary substances and water necessary for the implementation of the cavitation treatment process are fed, is an oxidative reactor, in which at least partial oxidation of organic sulfur compounds is carried out. The connection of the entrance of the cavitation device with the internal volume of the first tank allows you to create a circulation loop through which the processed raw material circulates during the implementation of the cavitation treatment. The second tank is a means for filtering and separating raw materials, which is subjected to cavitation treatment, i.e. in the second tank, the desulfurized oil products are separated from water, bottoms and solid residue. A pump may be used as a means for pumping fluid.

Целесообразным является выполнение кавитационного устройства в виде кавитационного средства для воздействия на жидкость физическими факторами периодического характера, которые вызываютIt is advisable to perform the cavitation device in the form of a cavitation means for exposing the fluid to physical factors of a periodic nature, which cause

- 3 011223 возникновение в среде жидкости множественных кавитационных явлений. При этом кавитационное устройство выполнено с возможностью воздействия на жидкость физическими факторами разной частоты. Такое выполнение устройства обеспечивает благоприятные условия для реализации процессов химических преобразований между компонентами реакционной смеси при наименьших энергозатратах, что обуславливает повышение экономической эффективности процесса очищения.- 3 011223 occurrence of multiple cavitation phenomena in the fluid medium. While the cavitation device is made with the possibility of exposure to liquid physical factors of different frequencies. This embodiment of the device provides favorable conditions for the implementation of chemical transformation processes between the components of the reaction mixture at the lowest energy consumption, which leads to an increase in the economic efficiency of the purification process.

Целесообразным является выполнение кавитационного устройства в виде нескольких разночастотных кавитационных средств. Воздействие на среду реакционной смеси физическими факторами разной частоты обеспечивает значительную активизацию происходящих химических процессов, что позволяет не использовать при осуществлении способа катализаторов высокой стоимости. При этом и нагревание обрабатываемого сырья до нужной температуры происходит за счет кавитационных эффектов, интенсивность которых регулируется конструктивными параметрами кавитационных средств. Такое выполнение устройства позволяет значительно снизить энергоемкость процесса.It is advisable to perform a cavitation device in the form of several different-frequency cavitation means. The impact on the environment of the reaction mixture by physical factors of different frequencies provides a significant activation of the chemical processes taking place, which allows not to use high cost catalysts in the process. In this case, the heating of the processed raw materials to the desired temperature occurs due to cavitation effects, the intensity of which is regulated by the design parameters of the cavitation means. This embodiment of the device can significantly reduce the energy intensity of the process.

Предпочтительным является выполнение кавитационного устройства в виде двух последовательно установленных разночастотных кавитационных средств. При этом частота воздействия первого кавитационного средства ниже частоты воздействия второго кавитационного средства. Такое выполнение кавитационного устройства позволяет осуществлять наиболее эффективную обработку углеводного сырья, при которой поток обрабатываемого сырья сначала подвергается воздействию физических факторов с частотой, которая может быть резонансной для одних сероорганических соединений или других вредных примесей, при этом частоты такого порядка обеспечиваются конструктивным выполнением первого кавитационного средства. Далее поток обрабатываемого сырья подвергается воздействию физических факторов с частотой, которая является резонансной для других видов сероорганических соединений. В этом случае частоты нужного порядка также обеспечиваются конструктивным выполнением второго кавитационного средства. Таким образом, такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает наивысшую степень очищения жидких углеводородов от сероорганических соединений без усложнения конструкции устройства, что в свою очередь повышает его надежность и срок эксплуатации.It is preferable to perform the cavitation device in the form of two successively installed different-frequency cavitation means. The frequency of the impact of the first cavitation means below the frequency of the impact of the second cavitation means. This embodiment of the cavitation device allows the most efficient processing of carbohydrate raw materials, in which the flow of the processed raw material is first exposed to physical factors with a frequency that can be resonant for some organic sulfur compounds or other harmful impurities, while the frequencies of this order are provided by the constructive implementation of the first cavitation means. Further, the flow of the processed raw material is exposed to physical factors with a frequency that is resonant for other types of organic sulfur compounds. In this case, the frequencies of the desired order are also provided by the constructive implementation of the second cavitation means. Thus, such a constructive implementation of the device provides the highest degree of purification of liquid hydrocarbons from organic sulfur compounds without complicating the design of the device, which in turn increases its reliability and service life.

Также возможным является выполнение устройства в виде трех разночастотных кавитационных средств, два из которых установлены последовательно, а третье подключено к точке соединения первых двух. При этом производительность первого кавитационного средства в целом равняется суммарной производительности второго и третьего кавитационных средств. Таким образом удается уменьшить количество нужных для достижения желательного качества конечного продукта циклов кавитационной обработки. Такое выполнение устройства позволяет значительно уменьшить потребляемую мощность, а также уменьшить габариты устройства.It is also possible to perform the device in the form of three different-frequency cavitation means, two of which are installed in series, and the third is connected to the connection point of the first two. In this case, the performance of the first cavitation means as a whole is equal to the total performance of the second and third cavitation means. In this way, it is possible to reduce the number of cavitation processing cycles needed to achieve the desired quality of the final product. This embodiment of the device can significantly reduce power consumption, as well as reduce the size of the device.

Перечень графического материалаList of graphic material

Фиг. 1 - общее схематическое изображение устройства для очищения жидких углеводородов, преимущественно нефти, нефтепродуктов и топлив от сероорганических соединений.FIG. 1 is a general schematic representation of a device for the purification of liquid hydrocarbons, mainly petroleum, petroleum products, and fuels from organic sulfur compounds.

Фиг. 2 - схематическое изображение первого варианта осуществления устройства.FIG. 2 is a schematic representation of the first embodiment of the device.

Фиг. 3 - схематическое изображение второго варианта осуществления устройства.FIG. 3 is a schematic representation of a second embodiment of the device.

На фиг. 1 представлено общее схематическое изображение устройства, которое содержит первую емкость 1 с впускным и выпускным отверстиями, дозатор 2 для подачи воды в первую емкость 1 и дозатор 3 для подачи вспомогательных веществ в первую емкость 1, средства для прокачки жидкости 4, кавитационное устройство 5 со входом и выходом, вторую емкость 6 со впускным и выпускным отверстиями и трубопроводы 7 для транспортирования жидкости.FIG. 1 shows a general schematic of a device that contains a first container 1 with inlet and outlet openings, a dispenser 2 for supplying water to the first container 1 and a dispenser 3 for supplying auxiliary substances to the first container 1, means for pumping fluid 4, a cavitation device 5 with an inlet and an outlet, a second container 6 with inlet and outlet openings and pipelines 7 for transporting liquid.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение первого варианта осуществления устройства. Устройство содержит два последовательно установленных разночастотных кавитационных средства 8 и 9.FIG. 2 is a schematic representation of the first embodiment of the device. The device contains two series-installed different frequency cavitation means 8 and 9.

На фиг. 3 представлено схематическое изображение второго варианта осуществления устройства. Устройство содержит три разночастотных кавитационных средства 10, 11 и 12, два из которых установлены последовательно, а третье подключено к точке соединения первых двух.FIG. 3 is a schematic representation of a second embodiment of the device. The device contains three different-frequency cavitational means 10, 11 and 12, two of which are installed in series, and the third is connected to the connection point of the first two.

Низкочастотные кавитационные средства 8 и 10 имеют частоту в диапазоне 5-8 кГц, а высокочастотные кавитационные средства 9, 11 и 12 - в диапазоне 12-15 кГц. Потребляемая мощность кавитационных средств 8-12 находится в диапазоне 1,5-18,5 кВт/ч, а производительность их находится в диапазоне 6-80 м³/ч.Low-frequency cavitation means 8 and 10 have a frequency in the range of 5-8 kHz, and high-frequency cavitation means 9, 11 and 12 - in the range of 12-15 kHz. The power consumption of cavitation means 8-12 is in the range of 1.5-18.5 kW / h, and their performance is in the range of 6-80 m ³ / h.

Указанный способ очищения жидких углеводородов может быть осуществлен таким образом.This method of purification of liquid hydrocarbons can be carried out in this way.

Углеводное сырье с содержание сероорганических соединений размещают в первой емкости 1 для кавитационной обработки. Туда же в процессе выполнения кавитационной обработки добавляют воду и адсорбент-катализатор, обеспечивая необходимые пропорции с помощью дозаторов 2 и 3.The carbohydrate raw materials with the content of organic sulfur compounds are placed in the first tank 1 for cavitation treatment. There, in the process of performing cavitation treatment, water and the adsorbent-catalyst are added, ensuring the necessary proportions using dispensers 2 and 3.

Воду добавляют в смесь в процессе кавитационной обработки беспрерывно или порционно, при этом воду добавляют по крайней мере тремя порциями.Water is added to the mixture during the cavitation process, continuously or in batches, and water is added in at least three portions.

Полученную реакционную смесь из первой емкости 1, которая представляет собой окислительный реактор, с помощью средств для прокачивания жидкости 4 прокачивают через кавитационное устройство 5 назад к первой емкости 1 для очищения ее от сероорганических соединений. Если кавитационное устройство 5 представляет собой два последовательно установленных разночастотных средства 8 и 9, тоThe resulting reaction mixture from the first tank 1, which is an oxidation reactor, is pumped through the cavitation device 5 back to the first tank 1 with the help of means for pumping liquid 4 from the organic sulfur compounds. If the cavitation device 5 is two successively installed different-frequency means 8 and 9, then

- 4 011223 реакционную смесь прокачивают через низкочастотное кавитационное средство 8, а потом через высокочастотное кавитационное средство 9. В случае, если кавитационное устройство 5 представляет собой три разночастотных кавитационных средства, два из которых установлены последовательно, а третье подключено к точке соединения первых двух, то реакционную смесь прокачивают сначала через низкочастотное кавитационное средство 10, а потом двумя потоками через высокочастотные кавитационные средства 11 и 12.- 4 011223 the reaction mixture is pumped through the low-frequency cavitation means 8, and then through the high-frequency cavitation means 9. In case the cavitation device 5 consists of three different-frequency cavitation means, two of which are installed in series, and the third is connected to the junction point of the first two, then the reaction mixture is first pumped through the low-frequency cavitation means 10, and then in two streams through the high-frequency cavitation means 11 and 12.

В емкости 1 за счет кислорода, который содержится в сырье и воде, происходит силикативное окисление сернистых соединений.In the tank 1 due to oxygen, which is contained in the raw materials and water, the silicative oxidation of sulfur compounds occurs.

Сероводород, образованный в результате кавитационной обработки, отводят из емкости 1 для очищения известным способом.Hydrogen sulfide formed as a result of cavitation treatment is removed from the tank 1 for purification in a known manner.

После завершения кавитационной обработки углеводное сырье по трубопроводам 7 подается под давлением во вторую емкость 6, где происходит сепарирование - отделение обессеренного жидкого углеводорода от воды, кубового и твердого остатка, после чего все продукты выводят через выпускное отверстие второй емкости 6. Далее воду, которая содержит незначительное количество карбоновых и серной кислот, подают на сепаратор, где происходит разделение воды и твердого осадка. Вода сбрасывается в канализацию (или обеззараживается от вредных примесей), а твердый осадок направляют в качестве наполнителя при приготовлении битумно-полимерных или битумно-резиновых мастик.After the cavitation treatment is completed, the carbohydrate raw materials through pipelines 7 are fed under pressure into the second tank 6, where separation takes place - separation of the sweet hydrocarbon liquid from water, bottoms and solid residue, after which all products are removed through the outlet of the second tank 6. Next, water that contains a small amount of carboxylic and sulfuric acids, is fed to the separator, where the separation of water and solid sediment. Water is discharged into the sewage system (or decontaminated from harmful impurities), and the solid residue is sent as a filler in the preparation of bitumen-polymer or bitumen-rubber mastics.

Способ иллюстрируется следующими конкретными примерами.The method is illustrated by the following specific examples.

Пример 1.Example 1

300 л сырья (слив танкеров), которое содержит 0,98 мас.% серы общей, в том числе 0,22% меркаптановой серы, из первой емкости 1 с помощью средств для прокачки жидкости 4 прокачивают через низкочастотное кавитационное средство 8 (частота - 6 кГц, потребляемая мощность - 18,5 кВт/ч, производительность - 80 м³/ч), а потом через высокочастотное кавитационное средство 9 (частота - 15 кГц, потребляемая мощность - 18,5 кВт/ч, производительность - 80 м³/ч) назад в емкость 1, которая представляет собой окислительный реактор, для очищения сырья от сероорганических соединений. При этом в емкость 1 также добавляют с помощью дозатора 290 л воды (30% на 100% сырья), а с помощью дозатора 3 прибавляют 3,5 кг каолиновой глины. С помощью кавитационных средств 8 и 9 полученную реакционную смесь в замкнутом циркуляционном контуре подвергают действию физических факторов периодического характера. Начальная температура в окислительном реакторе составляет 18°С (1^н _о6р), а конечная 60°С (1^Ко6р).300 l of raw materials (tankers discharge), which contains 0.98 wt.% Of total sulfur, including 0.22% mercaptan sulfur, from the first tank 1 are pumped through the low-frequency cavitational means 8 from the first tank 1 (frequency 6 kHz, power consumption - 18.5 kW / h, performance - 80 m ³ / h), and then through the high-frequency cavitation means 9 (frequency - 15 kHz, power consumption - 18.5 kW / h, performance - 80 m ³ / h) back to tank 1, which is an oxidation reactor, to purify raw materials from organic sulfur compounds . At the same time, 290 l of water (30% per 100% of raw material) is also added to the container 1 with the help of a dispenser, and 3.5 kg of kaolin clay are added using the dispenser 3. Using cavitation means 8 and 9, the resulting reaction mixture in a closed circulation loop is subjected to the action of physical factors of a periodic nature. The initial temperature in the oxidation reactor is 18 ° C (1 ^N _o6p ), and the final temperature is 60 ° C (1 ^K o6p).

В процессе кавитационной обработки отбирали пробы углеводного сырья для анализа. Температура процесса контролировалась с помощью термопары, а давление в реакторе - с помощью манометра.In the process of cavitation processing samples were taken of carbohydrate raw materials for analysis. The process temperature was monitored with a thermocouple, and the pressure in the reactor with a pressure gauge.

Образованный в результате кавитационной обработки сероводород отбирают из емкости 1. Очищенный от сероорганических соединений жидкий углеводород подают во вторую емкость 6, где происходит отделение обессеренного углеводорода от воды, кубового и твердого остатка. После отделения обрабатываемого углеводорода от сероводорода, воды, кубового и твердого остатков, каждый компонент подвергали испытанию в лаборатории. Результаты испытаний приведенные в табл. 1 и 2.The hydrogen sulfide formed as a result of cavitation treatment is taken from the tank 1. The liquid hydrocarbon purified from organic sulfur compounds is fed to the second tank 6, where the desulfurized hydrocarbon is separated from the water, the bottom and solid residue. After separating the treated hydrocarbon from hydrogen sulfide, water, bottoms and solid residues, each component was tested in a laboratory. The test results are given in table. 1 and 2.

Таблица 1 Зависимость выхода дистиллятных фракций углеводного сырья (смыв танкеров) от продолжительности обработки (соотношение сырье:вода - 70:30 мас.%)Table 1 The dependence of the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials (wash tankers) on the duration of treatment (the ratio of raw materials: water - 70:30 wt.%)

Показатели Indicators Значения Meanings Исходное сырье Feedstock После кавитационной обработки After cavitation treatment 10 мин. 10 min. 15 мин 15 minutes 20 мин 20 minutes Плотность при температуре 20 °С. Density at a temperature of 20 ° C. 856 856 847 847 850 850 840 840 Содержание общей серы, % мае. The content of total sulfur,% May. 0,98 0.98 0,0230 0.0230 0,0221 0.0221 0,0217 0.0217 В том числе меркаптановой серы, мае. % Including mercaptan sulfur, May. % 0,22 0.22 0,0009 0.0009 0,0007 0.0007 0,0003 0.0003 Испытание на медной пластинке Test on a copper plate не выдерживает not stands выдерживает stands Выход дистиллятных фракций. % The output of distillate fractions. % 60 60 88 88 . ” . " 1?^ 1? ^

- 5 011223- 5 011223

Таблица 2table 2

Зависимость качества очищенного углеводного сырья (смыв танкеров) от длительности кавитационной обработкиThe dependence of the quality of the purified carbohydrate raw materials (wash tankers) on the duration of cavitation processing

Длительность кавитационно й обработки, мин. Duration of cavitation treatment, min. Содержани е обшей серы, % Sulfur content,% В том числе содержание меркаптавовой серы, % Including mercaptavic sulfur content, % Содержание серы, извлеченной за счет выделения сероводорода, о/. The sulfur content extracted by the release of hydrogen sulfide, o /. Содержание общей серы, % мае. The content of total sulfur,% May. Степень извлечения % Recovery rate % В твердой фазе In the solid phase в кубовом остатке in vat balance 0 0 0,9800 0.9800 0,2200 0.2200 - - - - - - 10 ten 0,0230 0.0230 0,0009 0.0009 17,17 17,17 50,01 50.01 32,82 32.82 97,64 97.64 15 15 0,0221 0.0221 0,0007 0.0007 16,52 16,52 53,11 53.11 30,37 30.37 97,74 97.74 20 20 0,0217 0.0217 0,0003 0.0003 13,01 13.01 61,02 61.02 25,97 25.97 97,79 97.79

Пример 2.Example 2

300 л сырья (слив танкеров), который содержит 0,98 мас.% серы общей, в том числе 0,22% меркаптановой серы, из первой емкости 1 с помощью средств для прокачки жидкости 4 прокачивают через низкочастотное кавитационное средство 10 (частота - 6 кГц, потребляемая мощность - 18,5 кВт/ч, производительность - 80 м³/ч), а потом двумя потоками через высокочастотные кавитационные средства 11 и 12 (частота - 15 кГц, потребляемая мощность - 7,5 кВт/ч, производительность - 40 м³/ч) назад в емкость 1, которая представляет собой окислительный реактор, для очищения сырья от сероорганических соединений. При этом в емкость 1 также добавляют с помощью дозатора 260 л воды - состав 1, или 90 л - состав 2, или 120 л - состав 3, а с помощью дозатора 3 добавляют 3,5 кг каолиновой глины. С помощью кавитационных средств 10, 11 и 12 полученную реакционную смесь в замкнутом циркуляционном контуре подвергают действию физических факторов периодического характера. Начальная температура в окислительном реакторе составляет 18°С (ΐ^Ηο6ρ), а конечная - 60°С (ί^κο6ρ).300 liters of raw materials (tankers), which contains 0.98% by weight of total sulfur, including 0.22% mercaptan sulfur, is pumped from the first tank 1 using fluid pumping means 4 through low-frequency cavitational means 10 (frequency 6 kHz, power consumption - 18.5 kW / h, capacity - 80 m ³ / h), and then two streams through high-frequency cavitation means 11 and 12 (frequency - 15 kHz, power consumption - 7.5 kW / h, performance - 40 m ³ / h) back into vessel 1, which is an oxidation reactor for the purification of raw seroorga ble compounds. At the same time, 260 l of water is added to the container 1 with the help of a dispenser - composition 1, or 90 l - to the composition 2, or 120 l - composition 3, and with the help of the dispenser 3 3.5 kg of kaolin clay are added. Using the cavitation means 10, 11 and 12, the resulting reaction mixture in a closed circulation circuit is subjected to the action of physical factors of a periodic nature. The initial temperature in the oxidation reactor is 18 ° C (ΐ ^Η ο6ρ), and the final temperature is 60 ° C (ί ^κ ο6ρ).

Образованный в результате кавитационной обработки сероводород отбирают из емкости 1. Очищенный от сероорганических соединений жидкий углеводород подают во вторую емкость 6, где происходит отделение обессеренного углеводорода от воды, кубового и твердого остатка. После отделения обрабатываемого углеводорода от сероводорода, воды, кубового и твердого остатков, каждый компонент подвергали испытанию в лаборатории. Результаты испытаний приведены в табл. 3 и 4.The hydrogen sulfide formed as a result of cavitation treatment is taken from the tank 1. The liquid hydrocarbon purified from organic sulfur compounds is fed to the second tank 6, where the desulfurized hydrocarbon is separated from the water, the bottom and solid residue. After separating the treated hydrocarbon from hydrogen sulfide, water, bottoms and solid residues, each component was tested in a laboratory. The test results are shown in Table. 3 and 4.

Таблица 3 Зависимость выхода дистиллятных фракций углеводного сырья (смыв танкеров) от соотношения сырье :вода (продолжительность кавитационной обработки 20 мин)Table 3 The dependence of the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials (wash tankers) on the ratio of raw materials: water (duration of cavitation processing 20 min)

Показатели Indicators Значение Value Исходное сырье Feedstock соотношение сырье:вода, мае. % ratio of raw materials: water, May. % 80:20 склад 1 80:20 warehouse 1 70:30 склад 2 70:30 warehouse 2 60:40 складЗ 60:40 warehouse Плотность при температуре 20 °С. Density at a temperature of 20 ° C. 856 856 853 853 840 840 838 838 Содержание общей серы, % мае. The content of total sulfur,% May. 0,98 0.98 0,0235 0.0235 0,0212 0.0212 0,02 0.02 В том числе меркаптановой серы, мае. % Including mercaptan sulfur, May. % 0,22 0.22 0,0006 0.0006 0,0003 0.0003 0,0002 0.0002 Испытание на медной пластинке Test on a copper plate не выдерживает can not stand выдерживает stands Выход дистиллятных фракций. % The output of distillate fractions. % 60 60 85 85 95 95 93 93

- 6 011223- 6 011223

Таблица 4Table 4

Зависимость качества очищенного углеводного сырья (смыв танкеров) от содержания водыThe dependence of the quality of the purified carbohydrate raw materials (wash tankers) from the water content

Содержание воды (более 100% на сырье), % Water content (more than 100% for raw materials),% Содержани е общей серы, % Content of total sulfur,% В том числе содержание меркаптановой серы» % Including mercaptan sulfur content ”% Содержание серы, извлеченной за счет выделения сероводород а,% Sulfur content recovered by hydrogen sulfide a,% Содержание общей серы, % мае. The content of total sulfur,% May. Степень извлечения, % Degree of extraction, % В твердой фазе In the solid phase в кубовом остатке in vat balance 0 0 0,9800 0.9800 0,2200 0.2200 - - - - - - - - 10 ten 0,0235 0.0235 0,0006 0.0006 13,03 13.03 50,32 50.32 23,62 23.62 97,54 97.54 15 15 0,0212 0.0212 0,0003 0.0003 13,02 13.02 61,22 61.22 25,76 25.76 97,81 97.81 20 20 0,0200 0.0200 0,0002 0.0002 13,02 13.02 59,60 59,60 27,38 27.38 97,94 97.94

Пример 3.Example 3

200 л дизельного горючего, которое содержит 0,334 мас.% серы общей, в том числе меркаптановой, из первой емкости 1 с помощью средств для прокачивания жидкости 4 прокачивают через низкочастотное кавитационное средство 10 (частота - 6 кГц, потребляемая мощность - 18,5 кВт/ч, производительность - 80 м³/ч), а потом двумя потоками через высокочастотные кавитационные средства 11 и 12 (частота - 15 кГц, потребляемая мощность - 7,5 кВт/ч, производительность - 40 м³/ч) назад в емкость 1, которая представляет собой окислительный реактор, для очищения сырья от сероорганических соединений. При этом в емкость 1 также добавляют с помощью дозатора 260 л воды, а с помощью дозатора 3 добавляют 2,0 кг монтмориллонита - состав 1, или 2,0 кг палигорскита - состав 2, или 2,5 кг каолинита - состав 3, или 3,0 кг каолиновой глины - состав 4. С помощью кавитационных средств 10, 11 и 12 полученную реакционную смесь в замкнутом циркуляционном контуре подвергают действию физических факторов периодического характера. Начальная температура в окислительном реакторе составляет 18°С (ΐ^Ηο6ρ), а конечная - 60°С (ΐ^κο6ρ).200 liters of diesel fuel, which contains 0.334 wt.% Total sulfur, including mercaptan, from the first tank 1 is pumped through the low-frequency cavitation means 10 using the means for pumping fluid 4 (frequency 6 kHz, power consumption 18.5 kW / h, capacity - 80 m ³ / h), and then in two streams through high-frequency cavitation means 11 and 12 (frequency - 15 kHz, power consumption - 7.5 kW / h, performance - 40 m ³ / h) back to tank 1 , which is an oxidation reactor, for the purification of raw materials from organic sulfur compounds. At the same time, 260 l of water is also added to the container 1 using a dispenser, and using the dispenser 3, 2.0 kg of montmorillonite is added - composition 1, or 2.0 kg of palygorskite - composition 2, or 2.5 kg of kaolinite - composition 3, 3.0 kg of kaolin clay - part 4. With the help of cavitational means 10, 11 and 12, the resulting reaction mixture in a closed circulation loop is subjected to the action of physical factors of a periodic nature. The initial temperature in the oxidation reactor is 18 ° C (ΐ ^Η ο6ρ), and the final temperature is 60 ° C (ΐ ^κ ο6ρ).

Образованный в результате кавитационной обработки сероводород отбирают из емкости 1. Очищенное от сероорганических соединений дизельное горючее подают во вторую емкость 6, где происходит отделение обессеренного дизельного горючего от воды, кубового и твердого остатка. После отделения обрабатываемого дизельного горючего от сероводорода, воды, кубового и твердого остатков, каждый компонент подвергали испытанию в лаборатории. Результаты испытаний приведены в табл. 5 и 6.The hydrogen sulfide formed as a result of cavitation treatment is taken from the tank 1. The diesel fuel cleared of organo-sulfur compounds is fed to the second tank 6, where the desulfurized diesel fuel is separated from water, bottom and solid residue. After separating the processed diesel fuel from hydrogen sulfide, water, bottoms and solid residues, each component was tested in a laboratory. The test results are shown in Table. 5 and 6.

Таблица 5Table 5

Характеристика дизельного горючего после обессеривания (продолжительность обработки 20 мин)Characteristics of diesel fuel after desulfurization (processing time 20 min)

№ п/п No. p / p Показатели Indicators Значения Meanings Исходное сырье Feedstock Состав 1 Composition 1 Состав 2 Composition 2 Состав 3 Composition 3 Состав 4 Composition 4 1 one Плотность при температуре 20°С, кг/м¹³ Density at a temperature of 20 ° С, kg / m ¹³ 842 842 837 837 837 837 836 836 838 838 2 2 Температура застывания, °С Pour point, ° С -12 -12 -23 -23 -21 -21 -22 -22 -20 -20 Температура вспышки в закрытом тигле, °С Flash point in closed crucible, ° С 54 54 45 45 45 45 48 48 45 45 4 four Массовая часть серы, % Mass of sulfur,% 0,279 0.279 0,023 0.023 0,026 0.026 0,027 0.027 0,028 0.028 5 five Массовая часть меркаптановой серы, % Mass part of mercaptan sulfur,% 0,011 0.011 0,0009 0.0009 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010 6 6 Содержание сероводорода Hydrogen sulfide content Отсутств. No Отсутств. No 7 7 Испытания на медной пластине Copper Plate Testing Выдерживает Endures выдерживает stands 8 eight Концентрация фактических смол, мг на 100 см³ топливаActual tar concentration, mg per 100 cm ^{3 of} fuel 25 25 1 one 1 one 2 2 3 3 ⁹⁹ Кислотность, мг КОМ на 100 см³ топливаAcidity, mg KOM per 100 cm ^{3 of} fuel 4 four 3 3 3 3 3 3 3 3 10 ten Содержание механических примесей Content of mechanical impurities Отсутств. No Отсутств. No 11 eleven Содержание воды Water content Отсутств. No Отсутств. No 12 12 Цетановое число Cetane number 46 46 58 58 58 58 57 57 57 57

- 7 011223- 7 011223

Таблица 6Table 6

Зависимость качества очищенного дизельного топлива от вида адсорбента-катализатораDependence of the quality of purified diesel fuel on the type of adsorbent-catalyst

Адсорбенткатализатор Adsorbent catalyst Содержание общей серы, мае. % Total sulfur content, May. % Степень извлечения, % Degree of extraction, % В т. ч. содержание меркаптановой серы Including mercaptan sulfur content Степень извлечения, % Degree of extraction, % до очищения before cleansing после очищения after cleansing до очищения before purification после очищения after cleansing Монтмориллонит Montmorillonite 0,279 0.279 0,022 0.022 92,12 92.12 0,0110 0,0110 0,0009 0.0009 91,82 91.82 Палигорксит Paligorxite 0,279 0.279 0,026 0.026 90,68 90.68 0,0110 0,0110 0,0010 0,0010 90,91 90.91 Каолиновая Kaolin 0,279 0.279 0,028 0.028 89,96 89.96 0,0110 0,0110 0,0010 0,0010 90,91 90.91

Приведенные результаты свидетельствуют об эффективности способа очищения жидких углеводородов, преимущественно нефти, нефтепродуктов и топлив от сероорганических соединений, при этом степень обессеривания относительно нефтепродуктов достигает больше 97%, топлив - больше 90%, что на 28-30% выше, чем показатели известных способов. Для способа, который предлагается, характерны высокая эффективность процесса, достижение полноты обессеривания жидких углеводородов; простота технологического оформления процесса; отсутствие сложной аппаратуры, ряда трудоемких технологических операций при его осуществлении; отсутствие необходимости в использовании дорогого и дефицитного водорода; доступность и дешевизна естественных адсорбентов-катализаторов, которые используются в процессе обессеривания; низкая температура процесса (до 80°С) без дополнительных источников нагревания сырья, которое обрабатывается; небольшое давление 0,5-2 атм (до 4 атм). За счет двухступенчатой кавитационной обработки выход дистиллятных фракций увеличивается на 27-35%. Энергоемкость процесса не больше 0,2 кВт/ч на 1 л сырья, которое перерабатывается.The results indicate the effectiveness of the method of purification of liquid hydrocarbons, mainly oil, petroleum products and fuels from organic sulfur compounds, while the degree of desulfurization relative to petroleum products reaches more than 97%, fuels - more than 90%, which is 28-30% higher than the indicators of known methods. For the method that is proposed, characterized by high efficiency of the process, the achievement of the complete desulfurization of liquid hydrocarbons; ease of technological design process; the absence of complex equipment, a number of labor-intensive technological operations in its implementation; no need to use expensive and scarce hydrogen; availability and cheapness of natural adsorbent-catalysts that are used in the process of desulfurization; low process temperature (up to 80 ° С) without additional sources of heating the raw material that is being processed; low pressure 0.5-2 atm (up to 4 atm). Due to the two-stage cavitation treatment, the yield of distillate fractions increases by 27-35%. The energy intensity of the process is not more than 0.2 kW / h per 1 liter of raw material that is recycled.

Таким образом, заявляемое изобретение представляет собой способ очищения жидких углеводородов от сероорганических соединений, который за счет простоты и эффективности его реализации позволяет увеличить выход дистиллятных фракций углеводного сырья, осуществлять способ с оптимальным количеством стадий кавитационной обработки, разрешает использовать исходное сырье любой степени чистоты и доступные дополнительные компоненты, а также разрешает повысить степень очищения конечных продуктов, обеспечить их высокое качество и обеспечить снижение энергоемкости процесса и повышение экономической эффективности внедрения способа. Кроме того, еще одним объектом изобретения является устройство для очищения жидких углеводородов, преимущественно нефти, нефтепродуктов и топлив от сероорганических соединений, которое благодаря простоте и надежности конструктивного выполнения позволяет эффективно осуществлять процесс очищения жидких углеводородов, позволяет обеспечить снижение энергоемкости процесса и повышение экономической эффективности процесса очищения.Thus, the claimed invention is a method of purification of liquid hydrocarbons from organic sulfur compounds, which due to the simplicity and efficiency of its implementation allows to increase the yield of distillate fractions of carbohydrate raw materials, to carry out the method with the optimal number of cavitation processing stages, allows the use of raw materials of any purity and available additional components, and also allows to increase the degree of purification of final products, ensure their high quality and ensure Reductions in energy intensity of the process and increase the economic efficiency of the process. In addition, another object of the invention is a device for the purification of liquid hydrocarbons, mainly petroleum, petroleum products and fuels from organic sulfur compounds, which, due to the simplicity and reliability of the design, allows for the efficient purification of liquid hydrocarbons, reduces the energy intensity of the process and increases the economic efficiency of the purification process .

Claims

CLAIM

1. The method of purification of liquid hydrocarbons, mainly oil, oil products and fuels from organic sulfur compounds, in which cavitation treatment of liquid hydrocarbons, pre-mixed with water, is carried out, characterized in that the liquid hydrocarbon mixed with water is additionally mixed with the adsorbent-catalyst in the ratio of components, wt. .%:

carbohydrate raw material 50-90 adsorbent-catalyst 0.05-1.5 water the rest, and carry out cavitation processing of the resulting reaction mixture, at least for the partial oxidation of organic sulfur compounds, after which the liquid hydrocarbon is at least partially purified from organic sulfur compounds separated from hydrogen sulfide, water, bottoms and solid residues.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cavitation treatment of the reaction mixture is carried out by exposing its environment to physical factors of a periodic nature, which cause in the medium of the reaction mixture multiple cavitation phenomena.

3. The method according to p. 2, characterized in that the frequency of exposure to physical factors change from lowest to highest.

4. The method according to p. 3, characterized in that the highest frequency of exposure to physical factors at least twice the lowest frequency of exposure to physical factors.

5. The method according to p. 3, characterized in that the frequency of exposure to physical factors change discretely.

6. The method according to p. 3, characterized in that the frequency of exposure to physical factors change

- 8 011223 smoothly.

7. The method according to p. 6, characterized in that the frequency of exposure to physical factors change smoothly with stops at frequencies at which the oxidation of organic sulfur compounds occurs with increased efficiency.

8. The method according to claim 1, characterized in that the cavitation treatment is carried out at a mixture temperature of 60-90 ° C and pressure up to 4 atm.

9. The method according to claim 1, characterized in that in the process of cavitation processing water is continuously added to the mixture.

10. The method according to p. 1, characterized in that in the process of cavitation treatment in the mixture in portions add water.

11. The method of claim 10, wherein water is added in at least three portions.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that montmorillonite, palygorskite, kaolinite, kaolin clay or a mixture thereof is used as the adsorbent-catalyst.

13. A device for the purification of liquid hydrocarbons, mainly oil, petroleum products and fuels from organic sulfur compounds, which contains a first tank with inlet and outlet openings, a cavitation device with inlet and outlet, means for pumping fluid, a second tank with inlet and outlet openings and pipelines liquid transportation, characterized in that the inlet of the cavitation device is connected to the internal volume of the first tank, and the outlet of the cavitation device through the flow control means fluid is connected to the inlet of the first tank and the inlet of the second tank, the device also contains a dispenser for supplying water to the first container and a dispenser for feeding auxiliary substances in the first container.

14. The device according to p. 13, characterized in that the cavitation device is made with the possibility of exposure to the fluid physical factors of a periodic nature, which cause in the fluid medium multiple cavitation phenomena.

15. The device according to p. 14, characterized in that the cavitation device is made with the possibility of exposure to liquid physical factors of different frequencies.

16. The device according to claim 15, characterized in that the cavitation device is made in the form of several different-frequency cavitation means.

17. The device according to p. 16, characterized in that the cavitation device is made in the form of two sequentially installed different-frequency cavitation means.

18. The device according to claim 17, characterized in that the frequency of exposure of the first cavitation means is lower than the frequency of influence of the second cavitation means.

19. The device according to p. 16, characterized in that the cavitation device is made in the form of three different-frequency cavitation means, two of which are installed in series, and the third is connected to the junction point of the first two.

20. The device according to claim 19, characterized in that the performance of the first cavitation means as a whole is equal to the total performance of the second and third cavitation means.