RU2158288C1

RU2158288C1 - Process for production of oil distillate fractions

Info

Publication number: RU2158288C1
Application number: RU99112826A
Authority: RU
Inventors: В.М. Фомин; Р.Ш. Аюпов; Н.Л. Солодова; И.Н. Дияров; Р.З. Фахрутдинов; М.В. Фомин; А.Ф. Кемалов; Р.С. Агачев; А.В. Щукин; Г.С. Клетнев; Ю.А. Лебедков; Ю.Г. Оранский; В.А. Куницын; В.Е. Ярыгин; Л.В. Горюнов; Ю.Г. Никишина; К.К. Газизов; Р.Г. Надыршин; Т.Г. Насретдинов
Original assignee: Фомин Владимир Михайлович; Аюпов Ринат Шайхиевич; Солодова Наталья Львовна; Дияров Ирек Нурмухаметович; Фахрутдинов Рево Зиганшивич; Фомин Максим Владимирович; Кемалов Алим Файзрахманович; Агачев Рустем Саидович; Щукин Андрей Викторович; Клетнев Геннадий Сергеевич; Лебедков Юрий Александрович; Оранский Юрий Германович; Куницын Валерий Александрович; Ярыгин Владимир Ефимович; Горюнов Лев Васильевич; Никишина Юлия Геннадиевна; Газизов Каюм Касимович; Надыршин Раис Гумерович; Насретдинов Тимергали Галиуллович
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: petroleum processing. SUBSTANCE: before feeding stripped oil into atmospheric column or feeding mazut into vacuum column, liquid stream is subjected to integrated hydromechanical and acoustic treatment in rotary-pulsation acoustic apparatus within velocity gradients in the rotor-stator gap from 4.7*10³ to 1.3*10⁷ s^-1 at rotor rotation speed from 1000 to 125000 rpm, while affecting stream by acoustic field with intensity 10²-10⁵ W/sq.cm within the range of disk-radial vibrations of rotor and stator between 0.01 and 63 kHz. Owing to change in dispersion state of oil or mazut, recovery oil distillate fractions is increased by 30 to 70% as compared to prior-art process. EFFECT: increased yield of desired fractions. 12 dwg, 4 tbl, 18 ex

Description

Изобретение относится к способу получения нефтяных дистиллятных фракций, в частности дизельных фракций, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. The invention relates to a method for producing petroleum distillate fractions, in particular diesel fractions, and can be used in the oil refining industry.

Известен способ получения дизельных фракций, являющихся частью нефтяных дистиллятных фракций, заключающийся в атмосферно-вакуумной перегонке нефти, включающий возврат промежуточной дизельгазойлевой фракции из вакуумной колонны в основную атмосферную колонну. A known method of producing diesel fractions, which are part of the oil distillate fractions, which consists in atmospheric vacuum distillation of oil, including the return of the intermediate diesel-gas fraction from the vacuum column to the main atmospheric column.

Недостатком этого способа является то, что наряду с увеличением выхода дизельных фракций он увеличивает энергетические затраты на их производство (Багиров Л. Т. Современные установки первичной перегонки нефти.- М.: Химия, 1974, с. 130). The disadvantage of this method is that, along with an increase in the yield of diesel fractions, it increases the energy costs of their production (Bagirov L.T. Modern installations for the primary distillation of oil.- M .: Chemistry, 1974, p. 130).

Известен способ получения дизельных фракций (авт. свид. СССР N 883148 А, 1981), заключающийся в перегонке частично отбензиненной нефти в первой атмосферной колонне, имеющей отпарную и концентрационную секции, с отбором верхнего потока паровой фазы, бокового погона и снизу колонны - остаточной фракции с последующей подачей верхнего погона во вторую атмосферную колонну, остаточной фракции - в вакуумную колонну. Из вакуумной колонны боковым погоном отводят промежуточную фракцию, выкипающую в интервале температур 240 - 490^oC, подают часть ее в жидкой фазе в количестве 2 - 4 вес.% от исходного сырья в верхнюю часть отпарной колонны, направляют в нижнюю часть отпарной колонны паровой поток отпарной секции первой атмосферной колонны, подают полученный при этом продукт верха в паровой фазе вниз второй атмосферной колонны с последующим выводом из нее целевых фракций. В результате происходит увеличение суммарного выхода легких и тяжелых дизельных фракций на 14,88%.A known method of producing diesel fractions (ed. Certificate of the USSR N 883148 A, 1981), which consists in the distillation of partially stripped oil in the first atmospheric column having a stripping and concentration section, with the selection of the upper flow of the vapor phase, side stream and from the bottom of the column - residual fraction with the subsequent supply of the overhead to the second atmospheric column, the residual fraction to the vacuum column. An intermediate fraction is removed from the vacuum column in a side stream, boiling in the temperature range 240 - 490 ^° C, a part of it in the liquid phase is fed in the amount of 2 - 4 wt.% Of the feedstock to the upper part of the stripping column, the steam stream is sent to the lower part of the stripping column the stripping section of the first atmospheric column, the resulting product of the top in the vapor phase is fed down to the second atmospheric column with the subsequent withdrawal of target fractions from it. As a result, there is an increase in the total yield of light and heavy diesel fractions by 14.88%.

Недостатком этого способа является значительное усложнение технологического процесса за счет введения множества дополнительных технологических цепей за счет необходимости дозированной подачи различных фракций в различные колонны при сравнительно небольшом увеличении выхода дизельных фракций на 14,88%. The disadvantage of this method is the significant complication of the process due to the introduction of many additional process chains due to the need for a metered supply of various fractions into different columns with a relatively small increase in the yield of diesel fractions by 14.88%.

Известен способ получения нефтяных дистиллятных фракций, наиболее близкий по сущности к предлагаемому изобретению, взятый нами за прототип. Этот способ заключается в том, что отбензиненную нефть (нефтяной остаток после колонны К1) подают в колонну атмосферной разгонки, где отбираются светлые фракции - бензин, керосин, дизельное топливо. Нефтяной остаток - мазут поступает в колонну вакуумной разгонки, где отбирают вакуумный дистиллят, масляные погоны и гудрон (Эрих В.Н. и др. Химия и технология нефти и газа.- Л.: Химия, 1985, с. 111-116). A known method of producing petroleum distillate fractions, the closest in essence to the proposed invention, taken by us as a prototype. This method consists in the fact that the stripped oil (the oil residue after the K1 column) is fed to the atmospheric distillation column, where light fractions are selected - gasoline, kerosene, diesel fuel. Oil residue - fuel oil enters the vacuum distillation column, where vacuum distillate, oil epaulets and tar are selected (Erich V.N. et al. Chemistry and technology of oil and gas.- L .: Chemistry, 1985, pp. 111-116).

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает высокий выход фракций в диапазоне рабочих температур 140 - 500^oC.The disadvantage of this method is that it does not provide a high yield of fractions in the range of operating temperatures of 140 - 500 ^o C.

Техническим эффектом изобретения является повышение выхода в процессе перегонки отбензиненной нефти нефтяных дистиллятных фракций. The technical effect of the invention is to increase the yield in the process of distillation of stripped oil of petroleum distillate fractions.

Сущность изобретения характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, обеспечивающих достижение указанного эффекта тем, что отбензиненную нефть (нефтяной остаток после колонны К1) перед подачей в колонну атмосферной разгонки и/или мазута в колонну вакуумной перегонки, согласно изобретению, подвергают комплексной гидромеханической и акустической обработке в роторно-пульсационном акустическом аппарате при градиенте скоростей в радиальных зазорах между ротором и статором qrad V = 4,7•10³ - 1,3•10⁷ с^-1 при частоте вращения ротора роторно-пульсационного акустического аппарата в диапазоне 1000 - 12500 об/мин, интенсивностью акустического поля J = 10²-10⁵ Вт/см², в интервале частот f= 0,01 - 63 кГц, создаваемых дисково-веерно колеблющимися ротором и статором.The invention is characterized by the following set of essential features that ensure the achievement of this effect by the fact that the stripped oil (oil residue after column K1) before being fed to the atmospheric distillation column and / or fuel oil to the vacuum distillation column, according to the invention, is subjected to complex hydromechanical and acoustic processing in rotor -pulsatsionnom acoustic unit at velocity gradient in the radial clearances between rotor and stator qrad V = 4,7 • ¹⁰ March - 1,3 • 10 ⁷ s ^-1 at a speed roto a rotary pulsation apparatus acoustic range 1000 - 12500 rev / min, the intensity of the acoustic field J = 10 ² to 10 ⁵ W / cm ^2, in the frequency range f = 0,01 - 63 kHz, generated by Disk fanbeam oscillating rotor and stator .

Комплексная гидромеханическая и акустическая обработка отбензиненной нефти или мазута приводит к увеличению выхода (отгона) нефтяных фракций за счет изменения дисперсной структуры и дисперсного состава отбензиненной нефти и/или мазута. Воздействие на дисперсные структуры с размерами (диаметром) частиц дисперсной фазы 1 - 50 мкм, что имеет место в нефти, гидромеханическим и акустическим путем одновременно в указанных выше интервалах градиента скорости, частоты вращения ротора роторно-пульсационного акустического аппарата, интенсивности акустического поля и диапазона частот, создаваемого дисково-веерно колеблющимися вращающимися ротором и статором этого аппарата, приводит к диспергированию этих частиц до диаметров порядка 0,2 - 0,03 мкм. Это значительно изменяет свойства дисперсной системы, в частности нефти. Результатом этого изменения является увеличение выхода дистиллятных нефтяных фракций при первичной перегонке. Integrated hydromechanical and acoustic treatment of stripped oil or fuel oil leads to an increase in the yield (distillation) of oil fractions due to changes in the dispersed structure and dispersed composition of stripped oil and / or fuel oil. The impact on dispersed structures with particle sizes (diameters) of a dispersed phase of 1 - 50 microns, which takes place in oil, hydromechanically and acoustically simultaneously in the above-mentioned intervals of the velocity gradient, rotor speed of a rotary-pulsating acoustic apparatus, acoustic field intensity and frequency range created by disk-fan oscillating rotating rotor and stator of this apparatus, leads to the dispersion of these particles to diameters of the order of 0.2 - 0.03 microns. This significantly changes the properties of the disperse system, in particular oil. The result of this change is an increase in the yield of distillate oil fractions during primary distillation.

Существенными отличительными признаками изобретения являются следующие: комплексная гидромеханическая и акустическая обработка отбензиненной нефти и/или мазута в роторно-пульсационном акустическом аппарате перед передачей ее в атмосферную и/или вакуумную колонну соответственно при градиенте скоростей в радиальных зазорах между ротором и статором grad V = 4,7•10³ - 1,3•10⁷ c^-1, при частоте вращения ротора роторно-пульсационного акустического аппарата в диапазоне 1000 - 12500 об/мин, интенсивностью акустического поля J = 10²-10⁵ Вт/см², в интервале частот f = 0,01 - 63,0 кГц, создаваемых дисково-веерно колеблющимися ротором и статором.The salient features of the invention are the following: complex hydromechanical and acoustic treatment of stripped oil and / or fuel oil in a rotary pulsating acoustic apparatus before transferring it to an atmospheric and / or vacuum column, respectively, with a velocity gradient in the radial gaps between the rotor and stator grad V = 4, 7 • 10 ³ - 1.3 • 10 ⁷ s ^-1 , at a rotational speed of the rotor of a pulsating acoustic apparatus in the range of 1000 - 12500 rpm, the intensity of the acoustic field J = 10 ² -10 ⁵ W / cm ² , in the range h The frequency f = 0.01 - 63.0 kHz created by disk-fan oscillating rotor and stator.

Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с известными техническими решениями позволяет нам сделать вывод о новизне и соответствии изобретательскому уровню этого технического решения. A comparative analysis of the invention with known technical solutions allows us to conclude about the novelty and compliance with the inventive step of this technical solution.

На фиг. 1 представлен роторно-пульсационный акустический аппарат, его продольный разрез, в котором осуществляются вышеуказанные режимы комплексного (одновременного) гидромеханического и акустического воздействия на нефтепродукт. На фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1. На фиг. 3 - 8 представлены фотографии, полученные с голографического изображения интерферограмм колеблющегося диска ротора роторно-пульсационного акустического аппарата при различных частотах f. На фиг. 9 представлен график распределения интенсивности акустического излучения J роторно-пульсационным акустическим аппаратом по частотам этих излучений. На фиг. 10, 11 схематично представлен процесс диспергирования частиц фазы нефтепродуктов. В таблице 1 представлены значения акустической добротности некоторых конструкционных материалов. На фиг. 12 представлена схема переработки отбензиненной нефти; на таблицах 2, 3, 4 представлены способы получения нефтяных дистиллятных фракций. In FIG. 1 shows a rotary-pulsating acoustic apparatus, its longitudinal section, in which the above-mentioned modes of complex (simultaneous) hydromechanical and acoustic effects on the oil product are carried out. In FIG. 2 is a section AA of FIG. 1. In FIG. Figures 3–8 show photographs obtained from a holographic image of interferograms of an oscillating rotor disk of a rotary-pulsating acoustic apparatus at various frequencies f. In FIG. 9 is a graph of the distribution of acoustic radiation intensity J by a rotary-pulsed acoustic apparatus over the frequencies of these radiations. In FIG. 10, 11 schematically shows the process of dispersing particles of a phase of oil products. Table 1 presents the values of acoustic quality factor of some structural materials. In FIG. 12 is a flow chart of refined oil refining; Tables 2, 3, 4 show methods for producing petroleum distillate fractions.

Акустическая добротность - это количественная характеристика резонансных свойств, указывающая, во сколько раз амплитуда колебаний при резонансе превышает амплитуду вынужденных колебаний на частоте, много ниже резонансной, при одинаковой амплитуде вынуждающей силы. Acoustic Q-factor is a quantitative characteristic of resonance properties, indicating how many times the amplitude of oscillations at resonance exceeds the amplitude of forced oscillations at a frequency much lower than resonance, with the same amplitude of the driving force.

Роторно-пульсационный акустический аппарат (РПАА), в котором осуществляется комплексная гидромеханическая и акустическая обработка нефтепродуктов (см. фиг. 1, 2), содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 с зазором к нему установлены статоры 4 посредством упругих элементов (лопаток, стоек) 5. На торцах статоров 4, обращенных в противоположную от корпуса 1 сторону, размещены коаксиальные цилиндры 6, в которых выполнены проточные каналы 7. На валу 8 установлен ротор 9 с помощью упругих лопаток 10 и ступицы 11. На торце диска ротора 9 размещены коаксиальные цилиндры 12, в которых выполнены проточные каналы 13. Ротор 9 с коаксиальными цилиндрами 12 и статоры 4 с их коаксиальными цилиндрами 6 выполнены из титана или титановых сплавов, т.к. эти материалы обладают самой высокой акустической добротностью. Индексами "П" и "У" на фиг. 3 - 8 обозначены соответственно пучности и узлы колебаний диска ротора. Пучность это то место колебаний, амплитуда которых максимальная, узел - это место колебаний, амплитуда которого равна нулю. На фиг. 10, 11 позиция 14 - стенка плоскости колеблющегося диска ротора 9, 15 - среда, 16 - частицы дисперсной фазы. 16 и 17- различные включения (газообразные, твердые). На фиг. 10 - диск ротора 9 неподвижен (нет акустических колебаний), на фиг. 11 - диск ротора совершает дисково-веерные колебания различной формы, частоты, амплитуды и интенсивности. Rotary-pulsating acoustic apparatus (RPAA), in which a comprehensive hydromechanical and acoustic processing of petroleum products is carried out (see Fig. 1, 2), contains a housing 1 with input 2 and output 3 pipes. In the housing 1 with a gap to it, stators 4 are installed by means of elastic elements (blades, racks) 5. On the ends of the stators 4, facing the opposite side from the housing 1, coaxial cylinders 6 are placed in which flow channels 7 are made. A rotor is installed on shaft 8 9 using elastic blades 10 and the hub 11. At the end of the rotor disk 9, coaxial cylinders 12 are placed in which flow channels 13 are made. The rotor 9 with coaxial cylinders 12 and the stators 4 with their coaxial cylinders 6 are made of titanium or titanium alloys, i.e. to. these materials have the highest acoustic quality factor. Indices "P" and "Y" in FIG. 3 - 8 indicate the antinodes and vibration nodes of the rotor disk, respectively. Cunning is the place of oscillations, the amplitude of which is maximum, the node is the place of oscillations, whose amplitude is zero. In FIG. 10, 11, position 14 is the wall of the plane of the oscillating rotor disk 9, 15 is the medium, 16 are particles of the dispersed phase. 16 and 17 - various inclusions (gaseous, solid). In FIG. 10 - the rotor disk 9 is stationary (there are no acoustic vibrations), in FIG. 11 - the rotor disk performs disk-fan oscillations of various shapes, frequencies, amplitudes and intensities.

На фиг. 12 представлена схема процесса перегонки отбензиненной нефти в атмосферной и вакуумной колоннах. Поз. 18 подвод отбензиненной нефти, поз. 19 атмосферная колонна, поз. 20 вакуумная колонна, поз. 21 обработанная в РПАА отбензиненная нефть, поз. 22 роторно-пульсационный акустический аппарат РПАА, поз. 23 верхний отбор бензиновой фракции, поз. 24 отбор керосиновой фракции, поз. 25 отбор дизельной фракции, поз. 26 отбор мазута, поз. 27 отбор паровых нефтяных фракций, поз. 28 отбор гудрона, поз. 29 отбор дистиллятных фракций, поз. 30 подвод водяного пара. In FIG. 12 is a flow diagram of the distillation of stripped oil in atmospheric and vacuum columns. Pos. 18 supply of stripped oil, pos. 19 atmospheric column, pos. 20 vacuum column, pos. 21 RPA treated refined oil, pos. 22 rotary pulsation acoustic apparatus RPAA, pos. 23 upper selection of the gasoline fraction, pos. 24 selection of kerosene fraction, pos. 25 selection of diesel fraction, pos. 26 selection of fuel oil, pos. 27 selection of steam oil fractions, pos. 28 tar selection, pos. 29 selection of distillate fractions, pos. 30 supply of water vapor.

Способ осуществляется следующим образом. По магистрали 18 отбензиненная нефть поступает в атмосферную колонну 19 через РПАА (22). Через входной патрубок 2 отбензиненная нефть или мазут поступает в корпус аппарата 1, где под действием насосного эффекта, создаваемого упругими лопатками 10 ротора 9 и боковыми стенками проточных каналов 13 ротора 9, вращающегося вместе со ступицей 11 и валом 8, она движется в радиальном направлении от оси вращения вала 8 на периферию. Двигаясь таким образом, отбензиненная нефть или мазут последовательно проходят ступени "ротор-статор", протекая через проточные каналы 7, выполненные в коаксиальных цилиндрах 6 статоров 5, и проточные каналы 13, выполненные в коаксиальных цилиндрах 12 ротора 9. Здесь отбензиненная нефть или мазут подвергается интенсивному гидромеханическому воздействию со стороны вышеуказанных элементов конструкции ротора 9 и статоров 5. В радиальном зазоре между неподвижными коаксиальных цилиндрами 6 статоров 5 и вращающимися коаксиальными цилиндрами 12 ротора 9 возникает градиент скорости grad V, определяемый как отношение разности линейных скоростей вращающейся боковой поверхности коаксиального цилиндра 12 ротора 9 и невращающейся боковой поверхности коаксиального цилиндра 6 статора 5 на каждой ступени "ротор-статор", отнесенная к величине радиального зазора между коаксиальным цилиндром 12 ротора 9 и коаксиальным цилиндром 6 статора 5 grad V = V_р - V_С/ δ; т.к. V_С = 0, то grad V = V_р/ δ, где grad V - градиент скорости, V_р и V_С - скорость вращения ротора и статора соответственно, δ - радиальный зазор между коаксиальными цилиндрами ротора и статора; V = π n D/60, где n - частота вращения ротора мин^-1, D - диаметр расположения коаксиального цилиндра ротора. Минимальный диаметр коаксиального цилиндра ротора равен 90 мм, максимальный диаметр коаксиального цилиндра ротора равен 350 мм, максимальный боковой зазор между коаксиальными цилиндрами ротора и статора равен 1,0 мм, минимальный зазор - 0,05 мм. Минимальная частота вращения ротора 1000 об/мин (16,666 об/сек), максимальная частота вращения ротора 12500 об/мин (208,33 об/сек), отсюда:
grad V_min = π • 1000 • 90/60•1 = 4,7 • 10³ сек^-1
grad V_max = π • 12500 • 350/60 • 0,05 = 1,3 • 10⁷ сек^-1
Наряду с высоким значениями градиента скорости в радиальном зазоре между ротором и статором в аппарате имеет место течение отбензиненной нефти или мазута при высоких значениях турбулентности ε, что создает благоприятные условия для ее интенсивного перемешивания. Наряду с этим на протекающую отбензиненную нефть или мазут оказывается высокоинтенсивное акустическое воздействие со стороны вращающегося ротора 9, его плоскости и со стороны статоров 5. Это акустическое воздействие возникает в результате дисково-веерных колебаний диска ротора 9, которое через отбензиненную нефть передается статору 5, который, благодаря тому что он установлен в корпусе 1 на упругих элементах 4 с зазором к корпусу 1, также совершает дисково-веерные колебания. Авторами была проведена работа по определению этих колебаний, был выбран метод лазерной интерферометрии, который позволил определить, каким образом колеблется диск ротора 9. На фиг. 3 - 8 представлены некоторые фотографии, сделанные с лазерных интерферограмм. В данном случае частотный интервал ограничен разрешающей способностью фотографического материала (специальных лазерных голографических фотопластин). Наряду с этими исследованиями проводился замер частот f и интенсивностей J-колебаний, излучаемых роторно-пульсационным акустическим аппаратом. Замер проводился шумомером и верхняя граница в 63 кГц определялась только полосой пропускания данного прибора. На фиг. 9 представлена графически зависимость интенсивности акустического излучения по частотам. Эта характеристика является интегральной, т. е. характеризует интенсивность излучения в следующих диапазонах частот 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 кГц. На частотах от 1 до 4 кГц эта интенсивность лежит в пределах 10 - 100 кВт/см². На частотах 8, 16 и 63 кГц эта интенсивность лежит в пределах 1 кВт/см², на частотах в пределах 31,5 кГц интенсивность акустического излучения находится в пределах 100 Вт/см². Интенсивность акустических колебаний таких порядков способна значительно изменить дисперсную структуру обрабатываемой в роторно-пульсационном акустическом аппарате нефти.The method is as follows. On line 18, the stripped oil enters the atmospheric column 19 through RPAA (22). Through the inlet pipe 2, the stripped oil or fuel oil enters the apparatus 1, where, under the pump effect created by the elastic blades 10 of the rotor 9 and the side walls of the flow channels 13 of the rotor 9, which rotates together with the hub 11 and the shaft 8, it moves in the radial direction from the axis of rotation of the shaft 8 to the periphery. Moving in this way, the topped oil or fuel oil sequentially passes through the rotor-stator stages, flowing through the flow channels 7 made in the coaxial cylinders 6 of the stators 5, and the flow channels 13 made in the coaxial cylinders 12 of the rotor 9. Here, the topped oil or fuel oil is exposed intensive hydromechanical effects from the above structural elements of the rotor 9 and the stators 5. In the radial clearance between the fixed coaxial cylinders 6 stators 5 and the rotating coaxial cylinders 12 ro of torus 9, a gradient of velocity grad V arises, defined as the ratio of the linear velocity difference between the rotating side surface of the coaxial cylinder 12 of the rotor 9 and the non-rotating side surface of the coaxial cylinder 6 of the stator 5 at each rotor-stator stage, relative to the radial clearance between the coaxial cylinder 12 of the rotor 9 and coaxial cylinder 6 of the stator 5 grad V = V _p - V _C / δ; because V _C = 0, then grad V = V _p / δ, where grad V is the velocity gradient, V _p and V _C are the rotor and stator rotation speeds, respectively, δ is the radial clearance between the coaxial cylinders of the rotor and stator; V = π n D / 60, where n is the rotor speed min ^-1 , D is the diameter of the coaxial cylinder of the rotor. The minimum diameter of the coaxial rotor cylinder is 90 mm, the maximum diameter of the coaxial rotor cylinder is 350 mm, the maximum lateral clearance between the coaxial cylinders of the rotor and the stator is 1.0 mm, and the minimum clearance is 0.05 mm. The minimum rotor speed is 1000 rpm (16.666 rpm), the maximum rotor speed is 12500 rpm (208.33 rpm), hence:
grad V _min = π • 1000 • 90/60 • 1 = 4.7 • 10 ³ sec ^-1
grad V _max = π • 12500 • 350/60 • 0.05 = 1.3 • 10 ⁷ sec ^-1
Along with high values of the velocity gradient in the radial clearance between the rotor and the stator in the apparatus, there is a flow of stripped oil or fuel oil at high turbulence values ε, which creates favorable conditions for intensive mixing. Along with this, a leaking topped oil or fuel oil has a high-intensity acoustic effect from the side of the rotating rotor 9, its plane and from the side of the stators 5. This acoustic effect occurs as a result of disk-fan vibrations of the rotor disk 9, which is transmitted through the topped oil to the stator 5, which , due to the fact that it is installed in the housing 1 on the elastic elements 4 with a gap to the housing 1, also performs disk-fan vibrations. The authors carried out work to determine these oscillations; a laser interferometry method was chosen, which made it possible to determine how the rotor disk 9 oscillates. FIG. 3 - 8 are some photographs taken with laser interferograms. In this case, the frequency interval is limited by the resolution of the photographic material (special laser holographic photographic plates). Along with these studies, we measured the frequencies f and intensities of J-oscillations emitted by a rotary-pulsed acoustic apparatus. The measurement was carried out by a sound level meter and the upper limit of 63 kHz was determined only by the passband of this device. In FIG. 9 graphically shows the frequency dependence of the intensity of acoustic radiation. This characteristic is integral, i.e., it characterizes the radiation intensity in the following frequency ranges 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 kHz. At frequencies from 1 to 4 kHz, this intensity lies in the range of 10 - 100 kW / cm ² . At frequencies of 8, 16 and 63 kHz, this intensity lies within 1 kW / cm ² , at frequencies within 31.5 kHz, the intensity of acoustic radiation is within 100 W / cm ² . The intensity of acoustic vibrations of such orders can significantly change the dispersed structure of oil processed in a rotary-pulsating acoustic apparatus.

Авторами была проведена работа по получению и определению среднего диаметра частиц дисперсной фазы эмульсии типа масло - вода с содержанием дисперсной фазы 25%, идентичная дисперсному составу нефти с межфазным поверхностным натяжением σ = 6•10^-3 - 1•10^-2 Н/м, в частности дисперсии гидрофобных защищаемых компонент цветного проявления, используемых в кинофотопромышленности. Были получены дисперсии со средним диаметром (причем этому значению соответствовало более 90% всех частиц) d= 0,1 - 0,03 мкм.The authors carried out work on obtaining and determining the average particle diameter of the dispersed phase of an oil-water emulsion with a content of a dispersed phase of 25%, identical to the dispersed composition of oil with an interfacial surface tension of σ = 6 • 10 ^-3 - 1 • 10 ^-2 N / m, in particular, dispersions of hydrophobic protected components of color manifestation used in the film industry. Dispersions with an average diameter were obtained (more than 90% of all particles corresponded to this value) d = 0.1 - 0.03 μm.

Это изменение приводит к уменьшению размеров (диаметров) частиц дисперсной фазы нефти или мазута, возможны разрывы связей в макромолекулах и т. д. и т. п. Это приводит, во-первых, к увеличению количества частиц дисперсной фазы, во-вторых, к увеличению суммарной поверхности этих частниц, в-третьих, к изменению энергетического потенциала этих частиц, и т.д. Т.е. приводит к изменению надмолекулярных образований и окружающих их межфазных слоев, при этом достигается активное состояние отбензиненной нефти или мазута, характеризующееся увеличением выхода нефтяных фракций при дальнейшей ее переработке (отгонке). В таблице 1 приведены данные акустической добротности конструкционных материалов. Из этой таблицы видно, что акустическая добротность титановых сплавов в два и более раз выше акустической добротности других материалов. И по этой причине ротор и статор в роторно-пульсационном акустическом аппарате выполнены из титановых сплавов. Обрабатываемая в аппарате отбензиненная нефть или мазут, двигаясь в радиальном направлении, подвергается интенсивному гидромеханическому и акустическому воздействию, причем акустическое воздействие осуществляется при высокоэффективном механическом перемешивании. Это способствует получению высокой однородности обрабатываемой нефти или мазута. Таким образом, все время перемешиваемая, двигающаяся с высокой степенью турбулентности ε отбензиненная нефть или мазут, находясь между вращающимся и колеблющимся ротором 9 (см. фиг. 3 - 8) и колеблющимся статором 5, подвергается интенсивному акустическому воздействию. Схематично это представлено на фиг. 11. На фиг. 10 представлена структура дисперсной среды, при неколеблющемся роторе (статоре) стенка ротора (статора) неподвижна, в дисперсной среде 15 находятся частицы дисперсной фазы 16 и различные включения 17 (газы, твердые частицы). Дисково-веерные колебания плоскости диска ротора 9 и статора 5 (см. фиг. 11) приводят к возникновению акустических волн в дисперсной системе 15, при этом частицы дисперсной фазы 16 (при условии, что интенсивность акустического излучения по крайней мере равна пороговому значению, при котором частицы фазы 16 начинают деформироваться, для разрушения этих частиц эта интенсивность должна быть выше этого порога) начинают деформироваться, пульсируют с частотой возмущающей силы (т. е. с частотой колебаний плоскостей диска ротора 9 и статора 5). Разрушение частиц дисперсной фазы 16 (диспергирование) может происходить как вследствие усталостного их разрушения, так и вследствие значительного превышения интенсивности излучения над прочностью частиц дисперсной фазы. Усталостное разрушение вызвано знакопеременными нагрузками, действующими на фазу с частотой, излучаемой ротором 9 и статором 5 роторно-пульсационного акустического аппарата. Эти знакопеременные нагрузки приводят к пульсациям частиц дисперсной фазы 16. При этой пульсационной деформации (см. фиг. 11) на поверхности частицы дисперсной фазы 16 появляются дефекты, которые приводят со временем к разрушению этой частицы. В случае если интенсивность акустического излучения значительно превышает прочность частиц дисперсной фазы, то разрушение происходит, по-видимому, сразу в тот момент, когда дисперсная частица 16 попадает в такое акустическое поле. На фиг. 11 видно, что под действием акустического поля частицы дисперсной фазы 16 деформируются (сплющиваются в зоне пониженного давления) и вытягивается в зоне повышенного давления. Эти деформации, когда вытянутый участок частицы дисперсной фазы становится малым в поперечном сечении, приводят к тому, что поверхностное натяжение сплющенных частей этой частицы начинает работать на ее разрушение, происходит процесс диспергирования частицы дисперсной фазы. Таким образом есть, по крайней мере, три причины разрушения частиц дисперсной фазы отбензиненой нефти или мазута: усталостное разрушение, разрушение за счет значительного превышения интенсивности акустического поля над прочностью частицы дисперсной фазы, за счет сверхкритического утончения отдельных частей этих частиц. Таким образом обработанная в аппарате отбензиненная нефть или мазут со значительно измененной дисперсной структурой, надмолекулярных образований и окружающих их межфазных слоев в активном состоянии, с измененным энергетическим потенциалом через выходной патрубок 3 поступает в магистраль подвода к атмосферной колонне (поз. 19) или вакуумной (поз. 20) колонне, где происходит процесс перегонки отбензиненной нефти или мазута. Из РПАА через трубчатую печь (на фиг. не показана) с температурой 330^oC отбензиненная нефть попадает в основную атмосферную колонну (поз. 19), где происходит ее испарение и ректификация паров с выделением остатка бензина, керосина и дизельной фракций. Остатком атмосферной переработки нефти является мазут, который выводится с низа атмосферной колонны и после нагрева в трубчатой печи (на фиг. не показана) с температурой 375^oC подается в вакуумную колонну поз. 20, где разделение на фракции осуществляется при остаточном давлении 40 мм рт. ст., для снижения температуры низа и облегчения условий испарения из гудрона легких компонентов в низ колонны вводят водяной пар. Остаток вакуумной колонны - гудрон (фракция выше 500^oC) после охлаждения откачивается с установки. В таблицах 2, 3, 4, представлены результаты разгонки отбензиненной нефти и мазута.This change leads to a decrease in the size (diameter) of the particles of the dispersed phase of oil or fuel oil, bond breaks in macromolecules, etc., etc. are possible. This leads, firstly, to an increase in the number of particles of the dispersed phase, and secondly, increase the total surface of these particles, thirdly, to a change in the energy potential of these particles, etc. Those. leads to a change in the supramolecular formations and the interfacial layers surrounding them, while an active state of stripped oil or fuel oil is achieved, characterized by an increase in the yield of oil fractions during its further processing (distillation). Table 1 shows the data of acoustic quality factor of structural materials. From this table it can be seen that the acoustic quality factor of titanium alloys is two or more times higher than the acoustic quality factor of other materials. And for this reason, the rotor and stator in the rotary pulsation acoustic apparatus are made of titanium alloys. The topped oil or fuel oil processed in the apparatus, moving in the radial direction, is subjected to intense hydromechanical and acoustic effects, and the acoustic effect is carried out with highly efficient mechanical mixing. This contributes to a high uniformity of the processed oil or fuel oil. Thus, the constantly stirred, moving with a high degree of turbulence ε topped oil or fuel oil, between the rotating and oscillating rotor 9 (see Fig. 3 - 8) and the oscillating stator 5, is subjected to intense acoustic impact. This is shown schematically in FIG. 11. In FIG. 10 shows the structure of the dispersed medium, with a non-oscillating rotor (stator) the wall of the rotor (stator) is stationary, in the dispersed medium 15 there are particles of the dispersed phase 16 and various inclusions 17 (gases, solid particles). Disk-fan oscillations of the plane of the disk of the rotor 9 and stator 5 (see Fig. 11) lead to the appearance of acoustic waves in the dispersed system 15, while the particles of the dispersed phase 16 (provided that the intensity of the acoustic radiation is at least equal to the threshold value, at in which phase 16 particles begin to deform, for the destruction of these particles this intensity should be above this threshold) begin to deform, pulsate with the frequency of the disturbing force (i.e., with the frequency of the planes of the rotor disk 9 and stator 5). The destruction of the particles of the dispersed phase 16 (dispersion) can occur as a result of their fatigue destruction, and due to a significant excess of the radiation intensity over the strength of the particles of the dispersed phase. Fatigue failure is caused by alternating loads acting on the phase with a frequency radiated by the rotor 9 and stator 5 of the rotary-pulsating acoustic apparatus. These alternating loads lead to pulsations of the particles of the dispersed phase 16. With this pulsating deformation (see Fig. 11), defects appear on the surface of the particles of the dispersed phase 16, which eventually lead to the destruction of this particle. If the intensity of acoustic radiation significantly exceeds the strength of the particles of the dispersed phase, then the destruction occurs, apparently, immediately at the moment when the dispersed particle 16 enters such an acoustic field. In FIG. 11 it can be seen that under the influence of an acoustic field, the particles of the dispersed phase 16 are deformed (flatten in the zone of low pressure) and stretch in the zone of high pressure. These deformations, when the elongated portion of the particle of the dispersed phase becomes small in cross section, leads to the fact that the surface tension of the flattened parts of this particle begins to break, and the dispersion of the particle of the dispersed phase occurs. Thus, there are at least three reasons for the destruction of particles of the dispersed phase of stripped oil or fuel oil: fatigue destruction, destruction due to a significant excess of the acoustic field intensity over the strength of the particles of the dispersed phase, due to supercritical refinement of individual parts of these particles. Thus, topped oil or fuel oil treated in the apparatus with a significantly changed disperse structure, supramolecular formations and the interfacial layers surrounding them in an active state, with a changed energy potential through the outlet pipe 3 enters the supply line to the atmospheric column (item 19) or vacuum (item .20) a column where the process of distillation of stripped oil or fuel oil takes place. From RPAA through a tubular furnace (not shown in Fig.) With a temperature of 330 ^o C, the stripped oil enters the main atmospheric column (item 19), where it evaporates and fractionates with the release of gasoline, kerosene and diesel fractions. The remainder of atmospheric oil refining is fuel oil, which is discharged from the bottom of the atmospheric column and after heating in a tubular furnace (not shown in Fig.) With a temperature of 375 ^o C is fed into the vacuum column pos. 20, where the separation into fractions is carried out at a residual pressure of 40 mm RT. Art., to reduce the temperature of the bottom and facilitate the conditions of evaporation from the tar of light components, water vapor is introduced into the bottom of the column. The remainder of the vacuum column - tar (fraction above 500 ^o C) after cooling is pumped from the installation. In tables 2, 3, 4, the results of the distillation of stripped oil and fuel oil are presented.

Таблица 2 - выход нефтяных дистиллятных фракций при разгонке отбензиненной нефти после обработки на РПАА перед входом в атмосферную колонну. Table 2 - the yield of oil distillate fractions during the distillation of stripped oil after processing at RPA before entering the atmospheric column.

Пример 1 - (отгонка отбензиненной нефти по прототипу) результаты перегонки отбензиненной до 200^oC нефти без обработки ее на РПАА.Example 1 - (distillation of stripped oil according to the prototype) the results of the distillation of stripped to 200 ^o C oil without processing it on RPA.

Пример 2 - результаты перегонки отбензиненной до 200^oC нефти после ее обработки в РПАА, как указано выше (см. с. 5 - 7), перед входом в основную атмосферную колонну при температуре 330^oC при частоте вращения ротора РПАА 990 об/мин, градиенте скорости grad V = 4,5•10 с^-1, интенсивности акустического излучения J < 10² Вт/см² при частоте излучения f < 0,01 кГц.Example 2 - the results of the distillation of oil stripped to 200 ^o C after its processing in RPA, as described above (see p. 5 - 7), before entering the main atmospheric column at a temperature of 330 ^o C at a RPA rotor speed of 990 rpm , a gradient of velocity grad V = 4.5 • 10 s ^-1 , acoustic radiation intensity J <10 ² W / cm ² at a radiation frequency f <0.01 kHz.

Пример 3 - то же, что и в примере 2, но при частоте вращения ротора РПАА 1000 об/мин, grad V = 4,7•10 c^-1, J = 10² Вт/см² при акустической частоте f= 0,01 кГц.Example 3 is the same as in example 2, but at an RPAA rotor speed of 1000 rpm, grad V = 4.7 • 10 s ^-1 , J = 10 ² W / cm ² at an acoustic frequency f = 0, 01 kHz.

Пример 4 - обработка в РПАА, как указано выше (см. с. 5 - 7), при частоте вращения ротора 5000 об/мин, grad V = 5,6•10² с^-1, J = 10 Вт/см² при акустической частоте f = 8 кГц.Example 4 - processing in RPAA, as described above (see p. 5 - 7), at a rotor speed of 5000 rpm, grad V = 5.6 • 10 ² s ^-1 , J = 10 W / cm ² at acoustic frequency f = 8 kHz.

Пример 5 - обработка в РПАА, как указано выше (см. с. 5 - 7), при частоте вращения ротора 10000 об/мин, grad V = 8,7•10 с^-1, J = 10⁴ Вт/см², при акустической частоте f = 16 кГц.Example 5 - processing in RPAA, as described above (see p. 5 - 7), at a rotor speed of 10,000 rpm, grad V = 8.7 • 10 s ^-1 , J = 10 ⁴ W / cm ² , at an acoustic frequency of f = 16 kHz.

Пример 6 - обработка в РПАА, как указано выше (см. с. 5 - 7), при частоте вращения ротора 12500 об/мин, grad V = 1,0•10⁷ с^-1, J = 10⁵ Вт/см² при частоте акустического поля в РПАА f = 63 кГц.Example 6 - processing in RPAA, as described above (see p. 5 - 7), at a rotor speed of 12500 rpm, grad V = 1.0 • 10 ⁷ s ^-1 , J = 10 ⁵ W / cm ² when the frequency of the acoustic field in RPA f = 63 kHz.

Таблица 3 - выход нефтяных дистиллятных фракций при разгонке отбензиненнй нефти после обработки мазута на РПАА перед входом его в вакуумную колонну,
Пример 7 - результат перегонки отбензиненной до 200^oC нефти без ее обработки на РПАА (как в примере 1).Table 3 - the output of oil distillate fractions during the distillation of stripped oil after processing fuel oil on RPA before entering it in a vacuum column,
Example 7 - the result of the distillation of oil stripped to 200 ^o C without processing on RPA (as in example 1).

Пример 8 - результаты перегонки отбензиненной до 200^oC нефти после обработки мазута (фракция 350^oC) при температуре 375^oC перед входом в вакуумную колонну в РПАА. Параметры работы РПАА такие же, как и в примере 2.Example 8 - the results of the distillation of oil stripped to 200 ^o C after processing fuel oil (fraction 350 ^o C) at a temperature of 375 ^o C before entering the vacuum column in RPA. RPAA operation parameters are the same as in example 2.

Пример 9 - параметры работы РПАА такие же, как в примере 3. Example 9 - RPAA operation parameters are the same as in example 3.

Пример 10 - параметры работы РПАА такие же, как в примере 4. Example 10 - RPAA operation parameters are the same as in example 4.

Пример 11 - параметры работы РПАА такие же, как в примере 5. Example 11 - RPAA operation parameters are the same as in example 5.

Пример 12 - параметры работы РПАА такие же, как в примере 6. Example 12 - RPAA operation parameters are the same as in example 6.

Таблица 4 - материальный баланс разгонки отбензиненной нефти после обработки ее в РПАА перед входом и атмосферную и в вакуумную колонну. Table 4 - material balance of distillation of stripped oil after processing it in RPAA before entering both atmospheric and vacuum columns.

Пример 13 - результат перегонки отбензиненной до 200^oC нефти без обработки ее в РПАА.Example 13 - the result of the distillation of oil stripped to 200 ^o C without processing it in RPA.

Пример 14 - результаты перегонки отбензиненной до 200^oC нефти, параметры работы РПАА такие же, как в примере 2 после ее обработки В РПАА перед входом в атмосферную колонну при температуре 330^oC и перед входом в вакуумную колонну при температуре 375^oC. Параметры работы РПАА такие же, как в примере 2.Example 14 - the results of the distillation of petroleum stripped to 200 ^o C, the RPAA operation parameters are the same as in example 2 after its processing in RPAA before entering the atmospheric column at a temperature of 330 ^o C and before entering the vacuum column at a temperature of 375 ^o C. Parameters RPAA works are the same as in example 2.

Пример 15 - параметры работы ВПАА такие же, как в примере 3. Example 15 - the operating parameters of the VPAA are the same as in example 3.

Пример 16 - параметры работы РПАА такие же, как в примере 4. Example 16 - RPAA operation parameters are the same as in example 4.

Пример 17 - параметры работы РПАА такие же, как в примере 5. Example 17 - RPAA operation parameters are the same as in example 5.

Пример 18 - параметры работы РПАА такие же, как в примере 6. Example 18 - RPAA operation parameters are the same as in example 6.

Верхний предел заявленных параметров (grad V, частота вращения, интенсивность акустического излучения J, и его частота f определяется максимальными возможностями РПАА. The upper limit of the declared parameters (grad V, speed, acoustic radiation intensity J, and its frequency f is determined by the maximum capabilities of the RPAA.

Как видно из приведенных примеров, разгонка отбензиненной нефти, предварительно обработанной в РПАА, позволяет увеличить абсолютный отбор нефтяных дистиллятных фракций на 4,6 - 12,8 мас.% в расчете на взятую нефть. As can be seen from the above examples, the distillation of stripped oil, previously processed in RPA, allows you to increase the absolute selection of oil distillate fractions by 4.6 - 12.8 wt.% In the calculation of the taken oil.

При обработки нефти перед атмосферной колонной отбор нефтяных дистиллятных фракций составил 49,5 мас.% по сравнению с 37,3 мас.% без обработки. При этом следует отметить, что наиболее значительно возрастает выход светлых дистиллятов (до 350^oC - 26,4 мас.%) по сравнению с 15,3 мас.% для необработанной нефти, суммарный выход вакуумных дистиллятов при этом увеличивается на 1,1 мас.%. Обращает внимание то, что увеличение идет за счет наиболее легких вакуумных фракций (350 - 400^oC), выход же более тяжелых фракций (выше 400^oC) несколько снижается (см. табл. 2).During oil processing in front of the atmospheric column, the selection of oil distillate fractions amounted to 49.5 wt.% Compared to 37.3 wt.% Without treatment. It should be noted that the yield of light distillates increases most significantly (up to 350 ^o C - 26.4 wt.%) Compared with 15.3 wt.% For crude oil, the total yield of vacuum distillates increases by 1.1 wt. .%. It is noteworthy that the increase is due to the lightest vacuum fractions (350 - 400 ^o C), while the yield of heavier fractions (above 400 ^o C) is slightly reduced (see table 2).

В примерах, где атмосферная разгонка производилась без обработки в РПАА, а вакуумная с обработкой в РПАА, наблюдается увеличение отбора в вакуумной части на 4,6 мас.% по сравнению с прототипом (см. табл. 3). In examples where atmospheric distillation was performed without treatment in RPAA, and vacuum with processing in RPAA, an increase in selection in the vacuum part by 4.6 wt.% Compared with the prototype (see table. 3).

При обработке отбензиненной нефти в РПАА и перед атмосферной и перед вакуумной колоннами суммарное увеличение выхода нефтяных дистиллятных фракций составило 12,8 мас.%. When processing stripped oil in RPAA and before atmospheric and before vacuum columns, the total increase in the yield of oil distillate fractions amounted to 12.8 wt.%.

Увеличение выхода нефтяных дистиллятных фракций в результате обработки отбензиненной нефти в РПАА является следствием интенсификации массопередачи в результате воздействия в ходе обработки на дисперсную структуру нефти. The increase in the yield of oil distillate fractions as a result of the treatment of stripped oil in RPAA is a consequence of the intensification of mass transfer as a result of exposure to the dispersed structure of oil during processing.

Сопоставление полученных результатов разгонки не обработанной в РПАА и обработанной отбензиненной нефти дает основание использовать предлагаемое техническое решение при перегонке нефти с целью увеличения отбора нефтяных дистилляционных фракций. Comparison of the obtained results of the distillation of untreated RPAA and processed stripped oil gives grounds to use the proposed technical solution for the distillation of oil in order to increase the selection of oil distillation fractions.

Claims

A method of producing oil distillate fractions, which consists in distillation of oil in oil distillation columns, characterized in that the charged oil and / or fuel oil, before being fed to the atmospheric or vacuum columns, is respectively subjected to complex hydromechanical and acoustic processing in a rotary pulsating acoustic apparatus in the range of speed gradients in the gap between the rotor and stator qrad V = 4.7 • 10 ³ - 1.3 • 10 ⁷ s ^-1 , at a rotor speed of 1000 - 12500 rpm, an acoustic field of intensity J = 10 ² - 10 ⁵ W / cm ² in interval often 0.01 - 63.0 kHz created by disk-fanbeam oscillating rotor and stator.