RU2149886C1

RU2149886C1 - Method of treating petroleum, petroleum derivatives, and hydrocarbons

Info

Publication number: RU2149886C1
Application number: RU99110547/04A
Authority: RU
Inventors: И.Н. Быков; В.М. Бембель; В.А. Колмаков; Г.А. Марков; Г.А. Сафонов
Original assignee: Быков Игорь Николаевич
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: petroleum processing and petrochemical processes. SUBSTANCE: liquid being treated is affected by sound field with frequency 1 to 1•10⁶ Hz and power 0.1 to 150 kW/sq.cm uniformly distributed across section of liquid stream. Amplitude and duration values are formed within ranges of 0.1 to 50% and 0.1 to 99%, respectively, of corresponding parameters of basic signals. Ratio of amplitudes of modulating pulses, the same and/or different in different parts of basic pulse represents from 100:1 to 1:100. Method can also be utilized for treating water and other liquid media. EFFECT: improved working characteristics of products. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к обработке нефти и нефтепродуктов, в частности к обработке жидких углеводородов, и может быть также использовано для обработки воды и других жидких сред. The invention relates to the processing of oil and oil products, in particular to the processing of liquid hydrocarbons, and can also be used for the treatment of water and other liquid media.

Известен способ обработки топлива, заключающийся в воздействий на поток топлива электромагнитным полем, распространяющимся вдоль пары параллельных электродов, при соблюдении соотношения L/D² = K_т /Uf², где в частном случае L = 1200-1600 мм - диаметр топливопровода, D = 7,5-10 мм - длина участка топливопровода в зоне действия электромагнитного поля, U = 12-600 В - напряжение, подводимое на электроды, f = 10-100 Гц - частота колебаний электромагнитного поля и K_т = 0,8-1,0 - коэффициент качества топлива, характеризующийся его вязкостью и электропроводностью (патент РФ N 2038506, F 02 M 27/04, 1992).A known method of processing fuel, which consists in influencing the fuel flow with an electromagnetic field propagating along a pair of parallel electrodes, subject to the ratio L / D ² = K _t / Uf ² , where in the particular case L = 1200-1600 mm is the diameter of the fuel pipe, D = 7.5-10 mm is the length of the fuel pipe section in the electromagnetic field, U = 12-600 V is the voltage supplied to the electrodes, f = 10-100 Hz is the frequency of the electromagnetic field and K _t = 0.8-1, 0 - fuel quality coefficient, characterized by its viscosity and electrical conductivity (RF patent N 2038506, F 02 M 27/04, 1992).

К недостаткам этого способа относится необходимость перемещения обрабатываемого вещества для создания подвижного переменного электромагнитного поля, что ограничивает области применения известного способа. The disadvantages of this method include the need to move the processed substance to create a moving alternating electromagnetic field, which limits the scope of the known method.

Известен способ обработки жидких углеводородов, который заключается в воздействии импульсным электромагнитным полем напряженностью 8•10⁵-2•10⁶ А/м с частотой импульсов 700-800 Гц и длительностью 0,02-0,009 с в течение 1-5 импульсов непосредственно перед использованием углеводородов (патент РФ N 2098454, C 10 G 32/02, 1993).A known method of processing liquid hydrocarbons, which consists in exposure to a pulsed electromagnetic field of intensity 8 • 10 ⁵ -2 • 10 ⁶ A / m with a pulse frequency of 700-800 Hz and a duration of 0.02-0.009 s for 1-5 pulses immediately before use hydrocarbons (RF patent N 2098454, C 10 G 32/02, 1993).

Возможности известного способа ограничены необходимостью обработки углеводородов непосредственно перед употреблением и, следовательно, недостаточно длительным сроком сохранения полученных в результате обработки характеристик углеводородов, в частности вязкости и полноты сгорания. The capabilities of the known method are limited by the need to treat hydrocarbons immediately before use and, therefore, by the insufficiently long shelf life of the characteristics of hydrocarbons obtained as a result of processing, in particular viscosity and completeness of combustion.

Известен способ транспортировки продукции нефтяной скважины по трубопроводам, предусматривающий, в частности, обработку потока одновременно электрическим и гравитационным полями (поле барообработки) или магнитным и гравитационным полями, причем электрическое поле создают напряженностью 0,2-2,0 В/м, а поле давления (гравитационное) создают путем циклической нагрузки и разгрузки обрабатываемой скважинной жидкости (патент РФ N 1083915, F 17 D 1/16, C 02 F 1/48, 1996). A known method of transporting oil well products through pipelines, including, in particular, processing the flow simultaneously with electric and gravitational fields (barobbing field) or magnetic and gravitational fields, moreover, the electric field is created by a voltage of 0.2-2.0 V / m, and the pressure field (gravitational) is created by cyclic loading and unloading of the processed well fluid (RF patent N 1083915, F 17 D 1/16, C 02 F 1/48, 1996).

Способ ограничен в своем использовании только применительно к скважинной жидкости и не позволяет достичь высокой эффективности при обработке других жидких сред. The method is limited in its use only in relation to well fluid and does not allow to achieve high efficiency in the processing of other liquid media.

Известен способ предварительной обработки топлива с использованием ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что возбуждаемые в жидкой фазе топлива высокочастотные ультразвуковые колебания фокусируют вблизи ее верхней граничной поверхности (патент РФ N 2074971, F 02 M 27/02, 5/0). A known method of pre-processing fuel using ultrasonic vibrations, characterized in that the high-frequency ultrasonic vibrations excited in the liquid phase of the fuel are focused near its upper boundary surface (RF patent N 2074971, F 02 M 27/02, 5/0).

Недостатком этого способа является сложность технологии его применения и ограничение номенклатуры обрабатываемых материалов. The disadvantage of this method is the complexity of the technology of its application and the limitation of the range of processed materials.

Известен способ очистки водных растворов, включающий воздействие на жидкость электромагнитного облучения инфракрасной области спектра, причем одновременно на раствор воздействуют потоком звуковой энергии в диапазоне частот 300 Гц-50 МГц интенсивностью 1-150 мВт/см², а электромагнитное облучение осуществляют с частотой излучения 3 Гц-500 МГц в красной и инфракрасной областях спектра в диапазоне длин волн 0,2-10 см и мощностью 1-150 мВт/см². В частном случае импульсное электромагнитное облучение осуществляют модулированным диапазоном мощности (заявка РФ N 97121336/25, C 02 F 1/30, 1/34, 1997).A known method of purification of aqueous solutions, including exposure to a liquid of electromagnetic radiation from the infrared region of the spectrum, and at the same time the solution is exposed to a flow of sound energy in the frequency range 300 Hz-50 MHz with an intensity of 1-150 mW / cm ² and electromagnetic radiation is carried out with a radiation frequency of 3 Hz -500 MHz in the red and infrared spectral ranges in the wavelength range of 0.2-10 cm and a power of 1-150 mW / cm ² . In a particular case, pulsed electromagnetic radiation is carried out by a modulated power range (RF application N 97121336/25, C 02 F 1/30, 1/34, 1997).

Одновременное воздействие энергетическими полями различной природы ведет к повышенному расходу энергии, усложняет поиск оптимальных режимов и усложняет технологию применения, что не позволяет получить наибольший эффект при обработке жидких сред. Simultaneous exposure to energy fields of various nature leads to increased energy consumption, complicates the search for optimal modes and complicates the application technology, which does not allow to obtain the greatest effect when processing liquid media.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к предлагаемому техническому решению является способ ультразвукового облучения нефти и тяжелых нефтяных топлив с частотой 25 кГц и мощностью 150 Вт при 40-70^oC в течение 10-40 ч (Nagai Macoto etc., "Effects of ultrasonic irradiation on viscosity of fuel oils", Fuel, 1982, vol. 61, 1160-1161).The closest in technical essence and the task to the proposed technical solution is a method of ultrasonic irradiation of oil and heavy oil fuels with a frequency of 25 kHz and a power of 150 W at 40-70 ^o C for 10-40 hours (Nagai Macoto etc., "Effects of ultrasonic irradiation on viscosity of fuel oils ", Fuel, 1982, vol. 61, 1160-1161).

К недостаткам известного способа относятся значительные затраты времени на обработку нефтепродуктов для получения положительного эффекта, зависимость от масштабного фактора - чем больше объем обрабатываемой жидкости, тем меньше эффективность обработки. The disadvantages of this method include the significant investment of time in processing petroleum products to obtain a positive effect, depending on the scale factor — the larger the volume of the processed liquid, the lower the processing efficiency.

Задачей предлагаемого способа является повышение технологических параметров процесса переработки нефти и качества конечных нефтепродуктов, упрощение технологии обработки нефти и нефтепродуктов и снижение материальных и энергетических затрат. The objective of the proposed method is to increase the technological parameters of the oil refining process and the quality of the final oil products, simplifying the processing technology of oil and oil products and reducing material and energy costs.

Указанная цель достигается путем резонансного воздействия акустическим полем на нефтяные дисперсные системы (НДС) и индивидуальные соединения, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах, сообщающем им дополнительную энергию, сопоставимую с энергией разрыва межмолекулярных и химических связей и соответственно приводящую к изменению коллоидных структур НДС и структуры индивидуальных углеводородов, в первую очередь н-алканов. This goal is achieved by the resonant action of an acoustic field on oil disperse systems (VAT) and individual compounds contained in oil and oil products, giving them additional energy comparable to the breakdown energy of intermolecular and chemical bonds and, accordingly, leading to a change in the colloidal structures of VAT and the structure of individual hydrocarbons , primarily n-alkanes.

Способ реализуют путем воздействия на обрабатываемую жидкость звуковым полем, направленным вдоль потока жидкости и имеющим плотность мощности, практически одинаковую по всему сечению потока, при этом диапазон частот механических колебаний составляет 1-1•10⁶ Гц при мощности звукового потока 0,1-150 кВт/см².The method is implemented by exposing the fluid to be treated with a sound field directed along the fluid flow and having a power density that is practically the same over the entire flow cross section, while the frequency range of mechanical vibrations is 1-1 • 10 ⁶ Hz with a sound flow power of 0.1-150 kW / cm ² .

Особенностью предлагаемого способа обработки нефти, нефтепродуктов и углеводородов является не только обеспечение равномерности распределения мощности по всему сечению потока жидкости, но и характер основных и модулирующих импульсов звукового поля, отвечающих следующим соотношениям: амплитуда модулирующих импульсов на различных участках основного импульса (передний фронт, верхняя площадка, участок спада) составляет 0,1-50% амплитуды основного импульса при соотношении амплитуд импульса на переднем фронте к амплитудам на участке спада от 100:1 до 1:100, причем длительность модулирующих импульсов на всех участках основного импульса составляет 0,1-99% от длительности основного импульса при одинаковой и/или различной амплитудах и длительности модулирующих импульсов на различных участках основного импульса. Нижние границы указанных параметров определяются существенным снижением эффективности обработки, а верхние параметры ограничены достигнутыми в настоящее время техническими возможностями. A feature of the proposed method for processing oil, oil products and hydrocarbons is not only ensuring uniform distribution of power over the entire cross section of the fluid flow, but also the nature of the main and modulating pulses of the sound field corresponding to the following relationships: the amplitude of the modulating pulses in different sections of the main pulse (leading edge, upper platform , recession section) is 0.1-50% of the amplitude of the main pulse when the ratio of the amplitudes of the pulse at the leading edge to the amplitudes in the decline from 100: 1 to 1: 100, and the duration of the modulating pulses in all sections of the main pulse is 0.1-99% of the duration of the main pulse with the same and / or different amplitudes and the duration of the modulating pulses in different parts of the main pulse. The lower boundaries of these parameters are determined by a significant decrease in processing efficiency, and the upper parameters are limited by the currently achieved technical capabilities.

Пример. Для осуществления предлагаемого способа используют генератор звуковых сигналов в виде соленоида с многослойной намоткой (патент РФ N 2086007, G 10 K 11/00, 1994), через осевое отверстие которого пропускает обрабатываемую жидкость. Предварительно экспериментальным путем определяют оптимальные характеристики звуковых колебаний для обработки конкретных материалов. Обнаружено, что эффективность воздействия не зависит от геометрических параметров потока, скорости потока жидкости и объемов перекачки. Example. To implement the proposed method, an audio signal generator is used in the form of a solenoid with multilayer winding (RF patent N 2086007, G 10 K 11/00, 1994), through which the processed fluid passes through an axial hole. Preliminary experimentally determine the optimal characteristics of sound vibrations for processing specific materials. It was found that the effectiveness of the action does not depend on the geometric parameters of the flow, fluid flow rate and pumping volumes.

При обработке нефти Талаканского месторождения и последующей ее атмосферной перегонке установлено, что низкомолекулярные н-алканы превращаются в циклопарафины, что приводит к существенному повышению октанового числа прямогонного бензина (фракция НК-150) и температуры начала кипения нефти (НК), т. е. к более благоприятному углеводородному составу, и позволяет использовать его для получения товарного автобензина. У дизельной фракции (фракция 150-350) снижается температура помутнения и застывания, а также вязкость, что позволяет вырабатывать из нее зимние и арктические сорта дизельного топлива. В тяжелом остатке от атмосферной перегонки (фракция 350-НК) содержание асфальтенов вследствие разрушения НДС может быть снижено на порядок, а вязкость на 20-25%, что позволяет использовать его в качестве высокоэффективного котельного топлива. When processing the oil of the Talakan field and its subsequent atmospheric distillation, it was found that low molecular weight n-alkanes are converted to cycloparaffins, which leads to a significant increase in the octane number of straight-run gasoline (NK-150 fraction) and the temperature of the onset of oil boiling (NK), i.e. more favorable hydrocarbon composition, and allows you to use it to obtain commercial gasoline. The diesel fraction (fraction 150-350) decreases the cloud point and solidification temperature, as well as the viscosity, which makes it possible to produce winter and Arctic varieties of diesel fuel from it. In the heavy residue from atmospheric distillation (fraction 350-NK), the content of asphaltenes due to the destruction of VAT can be reduced by an order of magnitude, and the viscosity by 20-25%, which allows it to be used as a highly efficient boiler fuel.

Результаты обработки нефти и характеристики нефтепродуктов представлены в табл. 1-2. The results of oil processing and characteristics of petroleum products are presented in table. 1-2.

Claims

1. The method of processing oil, oil products, hydrocarbons by exposure to a modulated flow of sound energy with a frequency of 1 - 1 • 10 ⁶ Hz, a power of 0.1 - 150 kW / cm ² uniformly distributed over the cross section of the flow of the treated fluid, the amplitude and duration of the modulating pulses constitute 0.1 - 50.0% and 0.1 - 99.0% of the main pulse, respectively, and the ratio of the amplitudes of the modulating pulses in the areas of the leading edge, the upper platform and the decay of the main pulse signal is 100: 1 - 1: 100.

2. The method according to claim 1, characterized in that the parameters of the modulating pulses form the same and / or different in magnitude in different parts of the main pulse.