RU2215775C1 - Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method - Google Patents
Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215775C1 RU2215775C1 RU2002121848A RU2002121848A RU2215775C1 RU 2215775 C1 RU2215775 C1 RU 2215775C1 RU 2002121848 A RU2002121848 A RU 2002121848A RU 2002121848 A RU2002121848 A RU 2002121848A RU 2215775 C1 RU2215775 C1 RU 2215775C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- processing
- cracking
- feedstock
- installation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу крекинга тяжелых нефтесодержащих фракций (мазута, отработанных моторных или смазочных масел, нефтешламов и т.п.) с использованием физических методов воздействия и установке для его осуществления. The invention relates to the field of oil refining, in particular, to a method for cracking heavy oily fractions (fuel oil, used motor or lubricating oils, oil sludge, etc.) using physical methods of exposure and an apparatus for its implementation.
Переработка нефти и нефтепродуктов включает проблему глубокой переработки нефтесодержащих фракций с целью максимального извлечения и эффективного использования полученных продуктов переработки. The processing of oil and oil products includes the problem of deep processing of oil-containing fractions in order to maximize the extraction and efficient use of the resulting refined products.
Для переработки тяжелых нефтесодержащих фракций с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов широко известен способ каталитического крекинга нефтепродуктов - способ термического разложения тяжелых нефтяных фракций в присутствии катализатора (см. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. Л. : Химия. 1980, с.70-73). Способ включает нагревание исходного сырья до температуры 470-500oС при статическом давлении 0,06-0,24 МПа, смешивание его с водяным паром, а затем с катализатором, обработку смеси в реакторе с последующим каталитическим разложением сырья и разделением его на фракции, а также выделение и регенерацию катализатора при температуре 590-670oС и давлении 0,06-0,24 МПа. В качестве катализатора преимущественно используют вакуумный дистиллят с температурой кипения 350-500oС.For the processing of heavy oil-containing fractions in order to obtain an additional amount of light petroleum products, the method of catalytic cracking of petroleum products is widely known - the method of thermal decomposition of heavy oil fractions in the presence of a catalyst (see Rudin MG, Drabkin AE. Brief reference book for an oil refinery. L.: Chemistry . 1980, p. 70-73). The method includes heating the feedstock to a temperature of 470-500 o With a static pressure of 0.06-0.24 MPa, mixing it with water vapor, and then with a catalyst, processing the mixture in a reactor, followed by catalytic decomposition of the raw material and its separation into fractions, as well as the allocation and regeneration of the catalyst at a temperature of 590-670 o C and a pressure of 0.06-0.24 MPa. As a catalyst, vacuum distillate with a boiling point of 350-500 o C. is predominantly used.
Однако известный способ не позволяет увеличивать выход светлых нефтепродуктов (выше 54-78%), что объясняется ограниченной активностью и селективностью используемых катализаторов. Кроме того, способ является дорогим и сложным для реализации. However, the known method does not allow to increase the yield of light oil products (above 54-78%), which is explained by the limited activity and selectivity of the used catalysts. In addition, the method is expensive and difficult to implement.
Известна установка для осуществления каталитического крекинга нефтепродуктов, которая содержит сообщенные между собой устройство для обработки исходного сырья, устройство для выделения конечных продуктов, сообщенное в свою очередь с устройством для охлаждения и конденсации конечного продукта, сообщенное с устройством для сепарации углеводородных газов (см. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. Л.: Химия. 1980, с.70-73). A known installation for the implementation of catalytic cracking of petroleum products, which contains interconnected device for processing the feedstock, a device for separating the final products, communicated in turn with a device for cooling and condensation of the final product, communicated with a device for the separation of hydrocarbon gases (see Rudin M .G., Drabkin AE A brief guide to the oil refinery. L .: Chemistry. 1980, p. 70-73).
Указанная установка очень громоздка, сложна в обслуживании и не позволяет интенсифицировать химико-технологические процессы с перерабатываемым сырьем. The specified installation is very cumbersome, difficult to maintain and does not allow to intensify the chemical-technological processes with processed raw materials.
Нашли широкое применение способы переработки тяжелых нефтесодержащих фракций с использованием, наряду с термическими, физических методов воздействия для активирования перерабатываемого сырья. The methods of processing heavy oil-containing fractions are widely used using, along with thermal, physical methods of exposure to activate the processed raw materials.
Известен способ переработки путем последовательного извлечения фракций из углеводородного сырья с использованием электромагнитной энергии частотой 300 МГц-300 ГГц (US, патент 5055180, кл. С 10 G 1/00, 1991 г.). A known method of processing by sequential extraction of fractions from hydrocarbons using electromagnetic energy with a frequency of 300 MHz-300 GHz (US patent 5055180, class C 10 G 1/00, 1991).
Недостатком способа является невозможность более полного использования сырья в процессе переработки из-за зависимости от напряженности электромагнитного поля. The disadvantage of this method is the impossibility of a more complete use of raw materials in the processing process due to the dependence on the intensity of the electromagnetic field.
Известны способы переработки нефтепродуктов путем воздействия на последние ионизирующим излучением (потоком нейтронов или γ-излучением) с последующим каталитическим крекингом продуктов воздействия (см., например, патент РФ 2100404, кл. С 10 G 15/10, 1995). Known methods for refining petroleum products by exposing the latter to ionizing radiation (neutron flux or γ-radiation) followed by catalytic cracking of the reaction products (see, for example, RF patent 2100404, class C 10 G 15/10, 1995).
Однако применение способа затруднено в промышленном производстве из-за сложности, трудностей управлением процессом. К тому же способ небезопасен при использовании. However, the application of the method is difficult in industrial production due to the complexity and difficulties of controlling the process. In addition, the method is not safe to use.
Известны способы переработки тяжелых нефтесодержащих фракций с использованием волнового воздействия широкого спектра частот. Known methods for processing heavy oily fractions using wave exposure to a wide range of frequencies.
В известном способе переработки мазута путем вакуумной ректификации с получением дистиллятных фракций на жидкую фазу кубового остатка воздействуют акустическими колебаниями частотой 0,1-200 КГц и мощностью 0,2-3 Вт/см2 при остаточном давлении 20-200 мм рт.ст. (см. авт. св. СССР 1377281, кл. С 10 G 7/06, 1988 г.).In the known method of processing fuel oil by vacuum distillation to obtain distillate fractions, the liquid phase of the still bottom is exposed to acoustic vibrations with a frequency of 0.1-200 KHz and a power of 0.2-3 W / cm 2 at a residual pressure of 20-200 mm Hg (see ed. St. USSR 1377281, class C 10 G 7/06, 1988).
Однако известный способ характеризуется высокими энергетическими затратами на создание глубокого вакуума, и применение только акустического диапазона частот не обеспечивает надежного разрушения высоковязких сред, требуется длительный промежуток времени для переработки мазута. Кроме того, этот способ предназначен для переработки только мазута и не позволяет вести переработку, например, отработанных моторных или смазочных масел. However, the known method is characterized by high energy costs for creating a deep vacuum, and the use of only the acoustic frequency range does not provide reliable destruction of highly viscous media, a long period of time is required for the processing of fuel oil. In addition, this method is intended for the processing of fuel oil only and does not allow the processing of, for example, used motor or lubricating oils.
Известен также способ крекинга нефтепродуктов с использованием ультразвукового спектра частот. Согласно этому способу, сырье (нефтесодержащий продукт) и диспергирующее вещество подают в зону обработки, ультразвуковую обработку ведут с интенсивностью излучения 1-10 МВт/м2 в замкнутом циркуляционном контуре при статическом давлении в диапазоне от 0,2 до 5 МПа, и осуществляют последующее разделение обработанного сырья на жидкую и парообразные фазы и получение из парообразной фазы конечного продукта (см. патент РФ 2078116, С 10 G 15/00, 1995 г.).There is also known a method of cracking petroleum products using an ultrasonic frequency spectrum. According to this method, the raw material (oil-containing product) and dispersant are fed into the treatment zone, ultrasonic treatment is carried out with a radiation intensity of 1-10 MW / m 2 in a closed circulation circuit at a static pressure in the range from 0.2 to 5 MPa, and the subsequent separation of the processed raw materials into liquid and vapor phases and obtaining the final product from the vapor phase (see RF patent 2078116, C 10 G 15/00, 1995).
Хотя данный способ позволяет увеличить выход светлых нефтепродуктов, однако он не позволяет контролировать процесс получения конечных продуктов по причине замкнутого цикла и имеет целый ряд технологических недостатков: ведется при высоких температурах и давлениях, сложен при реализации, энергоемок. Although this method allows you to increase the yield of light oil products, however, it does not allow you to control the process of obtaining final products due to the closed cycle and has a number of technological disadvantages: it is carried out at high temperatures and pressures, is difficult to implement, energy-intensive.
Установка для осуществления указанного способа крекинга нефтепродуктов содержит сообщенные между собой устройство для обработки сырья, являющееся одновременно ультразвуковым генератором, разделительную камеру для разделения отработанного сырья и приспособление для конденсации парообразной фазы. Устройство для обработки сырья представляет собой корпус, в котором образованы сообщенные между собой камеры, в каждой из которых установлен ротор, закрепленный на приводном валу, и статор. Последняя камера сообщена с первой, образуя замкнутый контур. За последней камерой размещена разделительная камера, имеющая канал для отвода образовавшейся парообразной фазы на конденсацию в холодильную камеру. Излучателем ультразвуковых частот служат механические узлы системы (ротор, статор, подшипники). Installation for implementing the specified method for cracking oil products contains interconnected device for processing raw materials, which is simultaneously an ultrasonic generator, a separation chamber for separating spent raw materials and a device for condensing the vapor phase. A device for processing raw materials is a housing in which interconnected chambers are formed, each of which has a rotor mounted on a drive shaft and a stator. The last chamber is communicated with the first, forming a closed loop. Behind the last chamber there is a separation chamber having a channel for diverting the resulting vapor phase for condensation in the refrigeration chamber. The emitter of ultrasonic frequencies are the mechanical components of the system (rotor, stator, bearings).
Недостатком данной установки является использование сложной механической системы (ротор, статор, подшипники) в работе установки, что резко снижает ее надежность. Кроме того, использование механических узлов в качестве излучателей с интенсивностью более 100 кВт/м2 приводит к интенсивному разрушению их поверхности за счет возникновения кавитационных процессов.The disadvantage of this installation is the use of a complex mechanical system (rotor, stator, bearings) in the operation of the installation, which sharply reduces its reliability. In addition, the use of mechanical components as emitters with an intensity of more than 100 kW / m 2 leads to intensive destruction of their surface due to the occurrence of cavitation processes.
Известный из данного источника информации способ термической переработки тяжелых нефтесодержащих фракций включает:
- нагревание исходного сырья до 470-500oС при статическом давлении 0,06-0,24 МПа;
- смешивание его с водяным паром, а затем с катализатором;
- термический каталитический крекинг (разложение) сырья после обработки в реакторе смеси сырья, водяного пара и катализатора;
- разделение на жидкую и парообразную фазы;
- получение из парообразной фазы охлаждением и конденсацией конечных продуктов;
- выделение катализатора;
- регенерация катализатора при температуре 590-67ОoС и давлении 0,2-0,24 МПа.Known from this source of information, the method of thermal processing of heavy oily fractions includes:
- heating the feedstock to 470-500 o With a static pressure of 0.06-0.24 MPa;
- mixing it with water vapor, and then with a catalyst;
- thermal catalytic cracking (decomposition) of raw materials after processing in the reactor a mixture of raw materials, water vapor and catalyst;
- separation into liquid and vapor phases;
- obtaining from the vapor phase by cooling and condensation of the final products;
- catalyst release;
- regeneration of the catalyst at a temperature of 590-67O o C and a pressure of 0.2-0.24 MPa.
Исходным сырьем может быть взят, например, мазут. Данный способ позволяет получать выход светлых нефтепродуктов на уровне 54-78%. Feedstock can be taken, for example, fuel oil. This method allows to obtain a yield of light petroleum products at the level of 54-78%.
Способ термического каталитического крекинга широко применяется в промышленных условиях с использованием стандартных широко известных установок. The thermal catalytic cracking method is widely used in an industrial environment using standard widely known plants.
Однако известный способ энергоемок из-за:
- необходимости для разложения тяжелых молекул поддерживать высокие температуры и давления;
- ограниченных возможностей для интенсификации процесса термического разложения тяжелых нефтесодержащих фракций, т.к. катализатор хотя и повышает выход светлых продуктов, но обладает ограниченной активностью и селективностью;
- необходимости выделения катализатора на конечном этапе термической переработки и регенерации его при высоких температурах и давлении;
- длительности процесса разложения.However, the known method is energy intensive due to:
- the need for decomposition of heavy molecules to maintain high temperatures and pressures;
- limited opportunities for intensification of the process of thermal decomposition of heavy oily fractions, because the catalyst, although it increases the yield of light products, has limited activity and selectivity;
- the need for separation of the catalyst at the final stage of thermal processing and regeneration at high temperatures and pressure;
- the duration of the decomposition process.
Известна установка для термической переработки тяжелых нефтесодержащих фракций, включающая сообщенные между собой
- устройство для обработки исходного сырья в виде емкостного аппарата (здесь происходит обработка исходного сырья катализатором);
- устройство выделения конечных продуктов, состоящее из устройства для разделения обработанного (катализатором) сырья в виде колонного аппарата с разделительными тарелками и устройства для охлаждения и конденсации конечного продукта в виде теплообменного аппарата; - накопительные емкости для конечного продукта и нерасщепленных продуктов термического крекинга (см. Краткий справочник нефтепереработчика, Рудин М.Г., Драбкин А.Е. - Л.: Химия, 1980 г., с.70-73).A known installation for the thermal processing of heavy oily fractions, including communicated with each other
- a device for processing feedstock in the form of a capacitive apparatus (here the feedstock is treated with a catalyst);
- a device for the separation of final products, consisting of a device for the separation of processed (catalyst) raw materials in the form of a column apparatus with dividing plates and a device for cooling and condensation of the final product in the form of a heat exchanger; - storage tanks for the final product and unsplit products of thermal cracking (see Oil refinery Quick Reference, Rudin MG, Drabkin AE - L .: Chemistry, 1980, p. 70-73).
Недостатками известной установки для термического каталитического крекинга тяжелых нефтесодержащих фракций являются:
- недостаточная производительность установки из-за ограниченных возможностей для интенсификации процесса термического разложения тяжелых нефтесодержащих фракций, особенно в промышленных условиях, поскольку катализатор, хотя и повышает выход светлых продуктов (по сравнению с просто термическим крекингом), но обладает ограниченной активностью и селективностью, поэтому невозможно интенсифицировать химико-технологические процессы в обрабатываемом сырье;
- в установке необходимо устройство для выделения катализатора на конечном этапе термического крекинга и для его регенерации при высоких температурах и давлении;
- для термического крекинга в присутствии катализатора необходимо поддерживать высокие температуры и давления, что делает установку энергоемкой.The disadvantages of the known installation for thermal catalytic cracking of heavy oily fractions are:
- insufficient plant productivity due to the limited possibilities for intensifying the process of thermal decomposition of heavy oil-containing fractions, especially in industrial conditions, since the catalyst, although it increases the yield of light products (compared to just thermal cracking), but has limited activity and selectivity, therefore, it is impossible to intensify chemical-technological processes in the processed raw materials;
- the installation requires a device for separating the catalyst at the final stage of thermal cracking and for its regeneration at high temperatures and pressure;
- for thermal cracking in the presence of a catalyst, it is necessary to maintain high temperatures and pressures, which makes the installation energy-intensive.
Задачей настоящего изобретения является:
- повышение производительности при промышленной переработке тяжелых нефтесодержащих фракций в больших объемах;
- снижение энергетических затрат и упрощение технологического процесса кретинга тяжелых нефтесодержащих фракций при сохранении качества полученных конечных продуктов.The objective of the present invention is:
- increased productivity in the industrial processing of heavy oily fractions in large volumes;
- reducing energy costs and simplifying the process of cracking heavy oily fractions while maintaining the quality of the resulting final products.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе переработки тяжелых нефтесодержащих фракций, включающем подачу сырья в зону обработки, обработку сырья волновым воздействием спектра частот с последующим термическим крекингом продуктов воздействия и получением из парообразной фазы конечных продуктов, новым является то, что волновое воздействие осуществляют путем формирования широкого спектра частот от акустического до светового диапазона в обрабатываемой среде, а термический крекинг продуктов воздействия осуществляют в режиме первичной переработки нефти. The problem is solved in that in the known method for processing heavy oil-containing fractions, which includes supplying raw materials to the treatment zone, processing the raw materials by the wave action of the frequency spectrum, followed by thermal cracking of the reaction products and obtaining the final products from the vapor phase, it is new that the wave effect is carried out by the formation of a wide range of frequencies from the acoustic to the light range in the medium being processed, and thermal cracking of the products of exposure is carried out in bench oil refining.
Термический крекинг в режиме первичной переработки нефти ведут при атмосферном давлении и максимальной температуре нагрева 360oС.Thermal cracking in the mode of primary oil refining is carried out at atmospheric pressure and a maximum heating temperature of 360 o C.
Обработка сырья - тяжелых нефтесодержащих фракций предлагаемым нами воздействием сформированных частот широкого спектра (от акустических до светового диапазона) оказывает одновременно механическое и химическое воздействие на молекулы обрабатываемого сырья, в результате чего происходит их активация или переход в сенглетное состояние. Как следствие - значительно ослабляются межмолекулярные связи, и происходит эффективная подготовка обрабатываемой среды к последующему разложению ее на более легкие фракции. Благодаря этому создаются условия для значительного упрощения последующего технологического процесса - термического крекинга сырья после такого воздействия, а именно снижаются критические параметры температуры кипения, испарения, разложения активированного сырья по причине ослабления молекулярных связей. В результате разложение обработанных волновым воздействием широкого спектра частот тяжелых нефтесодержащих фракций на более легкие стало возможно проводить при стандартных режимах первичной переработки нефти, а именно при атмосферном давлении и максимальной температуре нагрева нефти 360oС (вместо 540oС для тяжелых неактивированных фракций и при наличии высокого давления до 5 МПа). Предлагаемый режим переработки значительно упрощает способ разложения тяжелых фракций на более легкие, не требует больших энергозатрат, при этом обеспечивается глубина переработки на уровне каталитического крекинга.Processing of raw materials - heavy oil-containing fractions by our proposed exposure to the generated frequencies of a wide spectrum (from acoustic to light range) has both mechanical and chemical effects on the molecules of the processed raw materials, as a result of which they are activated or transition to the sanguine state. As a result, intermolecular bonds are significantly weakened, and the treated medium is effectively prepared for its subsequent decomposition into lighter fractions. Due to this, conditions are created for a significant simplification of the subsequent technological process — thermal cracking of the raw material after such an effect, namely, the critical parameters of the boiling point, evaporation, and decomposition of the activated raw material are reduced due to the weakening of molecular bonds. As a result, it became possible to decompose the heavy oil-containing fractions processed by the wave action of a wide range of frequencies into lighter ones under standard conditions of primary oil refining, namely at atmospheric pressure and a maximum oil heating temperature of 360 o С (instead of 540 o С for heavy unactivated fractions and in the presence of high pressure up to 5 MPa). The proposed processing mode greatly simplifies the method of decomposition of heavy fractions into lighter, does not require large energy costs, while ensuring the depth of processing at the level of catalytic cracking.
Поставленная задача решена также созданием установки для переработки тяжелых нефтесодержащих продуктов, включающей сообщенные между собой устройство для обработки исходного сырья, выполненное в виде рабочей емкости, генератора и излучателя колебаний и устройство выделения конечных продуктов, в которой новым является то, что генератор и излучатель колебаний выполнен в виде генератора и излучателя акустических колебаний и в виде дополнительного генератора электромагнитных колебаний, связанного электрически с размещенной в рабочей емкости излучающей антенной, выполненной в виде размещенных в цилиндрическом корпусе двух излучающих контуров, каждый из которых состоит из ряда поперечных, параллельных перфорированных металлических пластин, жестко закрепленных на стенке корпуса, при этом контуры выполнены из металла с разной электроотрицательностью, а пластины одного из контуров размещены между пластинами другого контура, причем корпус указанного излучателя выполнен из диэлектрического материала со свойством пьезоэффекта, устройство выделения конечных продуктов содержит крекинговый котел для продуктов переработки, связанный с дефлегматором-дистиллятором, и накопительные емкости для готового продукта и остаточных продуктов крекинга. The problem was also solved by creating an installation for the processing of heavy oil-containing products, including a device for processing feedstock, interconnected, made in the form of a working tank, generator and emitter of oscillations and a device for isolating final products, in which the new one is that the generator and emitter of oscillations is made in the form of a generator and emitter of acoustic vibrations and in the form of an additional generator of electromagnetic waves, connected electrically to the the bones of the radiating antenna, made in the form of two radiating circuits placed in a cylindrical casing, each of which consists of a series of transverse, parallel perforated metal plates rigidly fixed to the casing wall, while the circuits are made of metal with different electronegativity, and the plates of one of the circuits are placed between the plates of another circuit, and the housing of the specified emitter is made of a dielectric material with the property of the piezoelectric effect, the device for the selection of end products with will have a cracking boiler for processed products associated with a reflux condenser-distiller, and storage tanks for the finished product and residual cracking products.
Генератор электромагнитных колебаний может быть выполнен в виде электроискрового разрядника. The generator of electromagnetic waves can be made in the form of an electric spark gap.
Генератор акустических колебаний представляет собой электроцентробежный насос, установленный на трубопроводе на входе емкости, а излучателем акустических колебаний выступает трубопровод подачи сырья в емкость и стенки емкости. The generator of acoustic vibrations is an electric centrifugal pump installed on the pipeline at the inlet of the tank, and the emitter of acoustic vibrations is the pipeline for supplying raw materials to the tank and the walls of the tank.
Благодаря предложенному конструктивному выполнению в установке устройства для обработки исходного сырья, в частности наличию узлов, обеспечивающих, наряду с гидроакустическим воздействием на обрабатываемую среду, одновременно воздействие широким спектром модулированных частот, излучаемых в обрабатываемую среду излучателями, позволило эффективно осуществлять физико-механические преобразования молекул тяжелых нефтесодержащих фракций. Это объясняется следующим. Электромагнитные волны, излучаемые электромагнитным генератором, передаются на размещенную в рабочей емкости с обрабатываемой средой излучающую антенну в виде двух контуров предлагаемой конструкции, благодаря чему на данной излучающей антенне формируется область широкого спектра излучений частот, а именно на металлических пластинах излучающих контуров электромагнитные волны преобразуются в спектр волн инфракрасного диапазона. А из-за разности электрохимических потенциалов металлов пластин и их чередования друг над другом обеспечивается их каталитическое влияние на формирование инфракрасных волн. При этом одновременно диэлектрический корпус излучающей антенны преобразует электромагнитные волны инфракрасного спектра в спектр волн сверхвысокой частоты (за счет свойств диэлектрика и пьезоэффекта). Электромагнитные волны, проходя через пластины контуров излучающей антенны, модулируются со спектром инфракрасных частот, что сопровождается образованием из фронта упругой акустической волны (от генератора акустических колебаний) дополнительного фронта упругопластической волны сжатия. При прохождении этой волны сжатия через излучающую антенну происходит присоединение к фронту упругопластической волны части волн из спектра сверхвысоких частот, формируемых на диэлектрическом корпусе антенны, что приводит к образованию избыточной энергии. При этом частотные характеристики участков контакта с антенной формируются и удерживаются не только частотными параметрами и длительностью искрового разряда генератора электромагнитных волн, но и параметрами взаимодействия всей совокупности волн, что обеспечивает частичную локализацию волны сжатия на антенне до полного поглощения сверхвысокочастотных волн. А поскольку скорость распространения волны сжатия и, следовательно, углы наклона фронта волны зависят от фракционного состава обрабатываемой среды, то посредством подбора материала пластин антенны и диэлектрического корпуса достигается выборочность воздействия устройства для обработки исходного сырья для обеспечения эффективной его активации. Due to the proposed constructive installation of the device for processing the feedstock, in particular, the presence of nodes providing, along with the hydroacoustic effect on the medium to be treated, simultaneously exposure to a wide range of modulated frequencies emitted by the emitters into the medium to be processed, it was possible to carry out physico-mechanical transformations of heavy oil-containing molecules fractions. This is explained by the following. Electromagnetic waves emitted by an electromagnetic generator are transmitted to a radiating antenna located in a working tank with the medium being processed in the form of two circuits of the proposed design, due to which a region of a wide spectrum of frequency emissions is formed on this radiating antenna, namely, electromagnetic waves are converted into a spectrum on metal plates of radiating circuits infrared waves. And because of the difference in the electrochemical potentials of the plate metals and their alternation over each other, their catalytic effect on the formation of infrared waves is ensured. In this case, at the same time, the dielectric body of the radiating antenna converts the electromagnetic waves of the infrared spectrum into the spectrum of microwave waves (due to the properties of the dielectric and the piezoelectric effect). The electromagnetic waves passing through the plates of the contours of the radiating antenna are modulated with a spectrum of infrared frequencies, which is accompanied by the formation of an additional front of an elastic-plastic compression wave from the front of the elastic acoustic wave (from the acoustic oscillation generator). When this compression wave passes through the radiating antenna, some of the waves from the microwave spectrum formed on the dielectric body of the antenna are attached to the front of the elastoplastic wave, which leads to the formation of excess energy. In this case, the frequency characteristics of the areas of contact with the antenna are formed and retained not only by the frequency parameters and the duration of the spark discharge of the electromagnetic wave generator, but also by the interaction parameters of the entire set of waves, which ensures partial localization of the compression wave on the antenna until the microwave is completely absorbed. And since the speed of propagation of the compression wave and, consequently, the angles of inclination of the wave front depend on the fractional composition of the medium being processed, by selecting the material of the antenna plates and the dielectric body, the effect of the device for processing the feedstock is selectively selected to ensure its effective activation.
Как следствие - образующаяся энергия оказывает на среду химическое и механическое воздействие. Происходит ослабление ковалентных связей в молекулах тяжелых нефтяных фракций за счет выталкивания электронов на внешние орбитали. При этом образующиеся радикалы в еще большей степени интенсифицируют процесс активации обрабатываемого сырья. А так как все указанные выше воздействия накладываются друг на друга, процесс ослабления межмолекулярных связей идет интенсивно, быстро, что снижает энергозатраты. Использование в качестве генератора акустических колебаний электронасоса для подачи обрабатываемого сырья в емкость, а в качестве излучателя акустических колебаний - стенок емкости, патрубков, трубопроводов, также значительно снижает энергозатраты. As a result, the generated energy has a chemical and mechanical effect on the medium. Covalent bonds are weakened in the molecules of heavy oil fractions due to the expulsion of electrons to external orbitals. At the same time, the generated radicals intensify the activation process of the processed raw materials even more. And since all of the above effects are superimposed on each other, the process of weakening intermolecular bonds is intensive, fast, which reduces energy consumption. The use of an electric pump as a generator of acoustic vibrations for supplying the processed raw materials to the tank, and as a transmitter of acoustic vibrations - the walls of the tank, pipes, pipelines, also significantly reduces energy consumption.
Для осуществления термического крекинга тяжелых нефтесодержащих фракций в установке применяют стандартное широко известное устройство выделения конечных продуктов при первичной переработке нефти, которое сообщено трубопроводом с устройством для обработки исходного сырья. Обработанное (активированное) предложенным образом исходное сырье имеет такое состояние межмолекулярных связей, что для полного разложения активированного частотным воздействием сырья достаточно использовать простое устройство первичной переработки нефти, которое значительно упрощает процесс переработки, не требуя больших энергозатрат (наличие узлов, создающих высокие температуры и давление). To carry out thermal cracking of heavy oily fractions, the installation uses a standard, well-known device for isolating final products during primary oil refining, which is communicated by a pipeline with a device for processing the feedstock. Processed (activated) in the proposed way, the feedstock has such a state of intermolecular bonds that for the complete decomposition of the feedstock activated by the frequency exposure, it is sufficient to use a simple device for primary oil refining, which greatly simplifies the refining process without requiring large energy costs (the presence of units that create high temperatures and pressure) .
Используя предлагаемые способ и установку, можно обеспечить глубокую переработку тяжелых нефтесодержащих фракций более просто, быстро и без больших энергозатрат. Using the proposed method and installation, it is possible to provide deep processing of heavy oil-containing fractions more simply, quickly and without large energy costs.
На фиг. 1 изображена схема установки для переработки тяжелых нефтесодержащих фракций; на фиг.2 - общий вид генератора электромагнитных колебаний и излучающей антенны. In FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for processing heavy oily fractions; figure 2 is a General view of the generator of electromagnetic waves and a radiating antenna.
Установка, выполненная согласно изобретению, содержит устройство 1 для обработки исходного сырья и сообщенное с ним посредством трубопровода 2 устройство 3 выделения конечных продуктов. Устройство 1 для обработки исходного сырья содержит рабочую вертикальную емкость 4 с патрубком 5 ввода обрабатываемой нефтесодержащей среды из буферной емкости 6, генератор акустических колебаний, в качестве которого служит электронасос 7, закачивающий исходное сырье в рабочую емкость 4 из буферной емкости 6, при этом стенки емкости 4, патрубок 5 ввода и трубопроводы выступают в качестве излучателя акустических колебаний в обрабатываемую среду. Устройство 1 также содержит генератор 8 электромагнитных колебаний, выполненный, например, в виде электроискрового разрядника, и излучающей антенны 9, установленной внутри рабочей емкости 4 (фиг.2). The installation made according to the invention contains a device 1 for processing the feedstock and communicated with it through the
Излучающая антенна 9 состоит из цилиндрического корпуса 10, внутри которого размещены два излучающих контура 11 и 12. Каждый контур 11 и 12 состоит из ряда поперечных параллельных пластин 13 и 14 (до 10 штук в каждом контуре). Пластины могут быть выполнены любой формы: круглой, прямоугольной и т.д. Пластины имеют перфорационные отверстия для обеспечения лучшего контакта обрабатываемой нефтесодержащей среды с поверхностью пластин антенны. Пластины 13 и 14 в контурах выполнены из металла с различной электроотрицательностью, например, пластины 13 контура 11 выполнены из никеля, а пластины 14 контура 12 - из меди. Такими парами могут быть металлы: цинк-свинец, кремний-германий и т.д. При этом пластины 13 контура 11 размещены между пластинами 14 контура 12, контуры 11 и 12 закреплены на внутренней стенке корпуса 10, при этом свободные, незакрепленные концы пластин 13 и 14 расположены с перекрытием друг друга. Корпус 10 излучающей антенны 9 выполнен из диэлектрического материала, обладающего свойствами пьезоэффекта, например из керамики. Контуры 11 и 12 связаны электрически с генератором 8 электромагнитных колебаний. The radiating antenna 9 consists of a
Патрубок 15 вывода продуктов обработки трубопроводом 2 связан с устройством 3 выделения конечных продуктов. Для этого на трубопроводе 2 установлен электронасос 16 и запорный вентиль 17. The pipe 15 output products of the
Устройство 3 выделения конечных продуктов переработки содержит крекинговый котел 18, связанный с дефлегматором-дистиллятором 19 и емкостью 20 для воды для охлаждения (холодильником). Нижняя часть дефлегматора-дистиллятора 19 связана с накопительными емкостями 21 и 22 легких фракций продукта переработки, нижняя часть котла 19 связана с блоком коксования 23. The device 3 for isolating the final products of processing contains a cracking boiler 18, connected with a reflux condenser-distiller 19 and a tank 20 for cooling water (refrigerator). The lower part of the reflux condenser-distiller 19 is connected with storage tanks 21 and 22 of light fractions of the processed product, the lower part of the boiler 19 is connected with the coking unit 23.
Для управления технологическим процессом и его защиты установка может быть снабжена блоком 24 программного управления. To control the process and its protection, the installation can be equipped with a block 24 of program control.
Предлагаемый способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций осуществляют следующим образом. The proposed method for processing heavy oily fractions is as follows.
Из буферной емкости 6 исходное сырье - тяжелые нефтесодержащие фракции (например, мазут, отработанные моторные или смазочные масла, гидравлические жидкости и т.п.) - насосом 7 через патрубок ввода 5 подается в рабочую емкость 4. Возникающие при работе насоса 4 акустические колебания передаются от стенок трубопровода, патрубка 5 ввода и стенок емкости 4 сырью. Одновременно при этом включают электрический разрядник 8 - генератор электромагнитных колебаний; возникает искровой разряд с частотой порядка 300-400 Гц. Образующиеся электромагнитные колебания передаются на металлические пластины 13 и 14 контуров 11, 12 излучающей антенны 9. Пластины преобразуют эти колебания в спектр инфракрасного диапазона частот, а корпус 10 излучателя 9 преобразует электромагнитные волны в спектр сверхвысоких частот. Электромагнитные колебания модулируются спектром сверхвысоких частот, что сопровождается образованием фронта упругой акустической волны дополнительного фронта упругопластической волны и способствует диссипации энергии сжатия. При прохождении волны сжатия через те же участки контакта с контурами 11 и 12 антенны 9 происходит присоединение к фронту упругопластической волны части волн из спектра сверхвысоких частот, формируемых на корпусе 10, что приводит к дополнительной диссипации энергии волны сжатия. Этот вид энергии и воздействует на находящееся в зоне излучающей антенны 9 обрабатываемое сырье. Фронт гидроакустической волны, образованный от генератора акустических колебаний, проходя через антенну 9, которая, в свою очередь, излучает свой широкий спектр (от средних до светового диапазона) и является своеобразным катализатором частотного воздействия, получает дополнительный импульс. Таким образом, в рабочей емкости 4 на обрабатываемую нефтесодержащую среду оказывается одновременно механическое и химическое воздействие, которое приводит к ослаблению межмолекулярных связей. При этом, чем тяжелее фракции, тем сильнее межмолекулярные связи, тем большее значение имеет расшатывание внутримолекулярных связей на этом этапе переработки сырья, чтобы получить активированный промежуточный продукт переработки тяжелых фракций для дальнейшего его разложения в более легких условиях. From the buffer tank 6, the feedstock — heavy oil-containing fractions (for example, fuel oil, used motor or lubricating oils, hydraulic fluids, etc.) —is pumped through the inlet 5 to the working tank 4. Acoustic vibrations arising during the operation of pump 4 are transmitted from the walls of the pipeline, pipe 5 input and the walls of the tank 4 raw materials. At the same time, they include an electric spark gap 8 — an electromagnetic oscillation generator; there is a spark discharge with a frequency of the order of 300-400 Hz. The resulting electromagnetic waves are transmitted to the
Активированное частотным воздействием сырье направляют в устройство 3 выделения конечных продуктов для проведения термического крекинга продуктов разложения исходного сырья на более легкие фракции. Для этого активированное сырье насосом 16 из рабочей емкости 4 при открытом вентиле 17 перекачивают в крекинговый котел 18 до рабочего уровня, где задается температура и давление, необходимые для первичной перегонки нефти, а не тяжелых фракций, а именно стандартные режимы разложения обычной нефти (максимальная температура составляет 360oС, давление - атмосферное). Активированное сырье в крекинговом котле 18 начинает разлагаться при указанном режиме на более легкие фракции, которые начинают испаряться и в парообразном состоянии поступают в дефлегматор-дистиллятор 19, где происходит конденсация паров с помощью холодильника 20. Конденсированные легкие фракции, выделившиеся в результате разложения, сливаются в накопительные емкости 21 и 22. То, что не испарилось в результате термической обработки активированного сырья, из котла 18 сливается в блок коксования до 15%, имеет консистенцию товарных битумов от строительных до дорожных.Activated by frequency exposure, the raw materials are sent to the device 3 allocation of final products for thermal cracking of decomposition products of the feedstock into lighter fractions. For this, activated raw materials are pumped from the working tank 4 with the valve 16 open when the valve 17 is open to the cracking boiler 18 to the working level, where the temperature and pressure are set, which are necessary for the primary distillation of oil, rather than heavy fractions, namely the standard decomposition modes of ordinary oil (maximum temperature is 360 o C, the pressure is atmospheric). The activated feed in the cracking boiler 18 begins to decompose in this mode into lighter fractions, which begin to evaporate and in a vapor state enter the reflux condenser-distiller 19, where the vapor is condensed using the refrigerator 20. The condensed light fractions released as a result of decomposition are discharged into storage tanks 21 and 22. That which did not evaporate as a result of heat treatment of the activated raw material from the boiler 18 is discharged into the coking unit up to 15%, has the consistency of commodity bitumen from roitelnyh to the road.
Осуществление предлагаемого способа иллюстрируется конкретными примерами. The implementation of the proposed method is illustrated by specific examples.
Пример 1. Example 1
Мазут марки М-100, полученный после отгонки из нефти светлых фракций, выкипающих при 350oС, обрабатывают частотным воздействием предлагаемым способом. После чего активированный мазут разлагают термическим крекингом при атмосферном давлении и температуре нагрева 360oС. Выход конечного продукта по составу: дизельная фракция - 60% с температурой кипения 140-360oС; остаток - в виде 40% битума дорожных марок.Fuel oil brand M-100, obtained after distillation of light fractions from oil, boiling off at 350 o C, is treated with a frequency exposure of the proposed method. Then the activated fuel oil is decomposed by thermal cracking at atmospheric pressure and a heating temperature of 360 o C. The yield of the final product in composition: diesel fraction - 60% with a boiling point of 140-360 o C; the remainder is in the form of 40% of bitumen of road brands.
Пример 2. Example 2
Перерабатывают отработанные моторные или смазочные масла. Выход конечных продуктов по составу: бензиновая фракция с температурой кипения до 180oС - 20%, дизельная фракция с температурой кипения 180-360oС - 65%, битумы дорожных марок - до 15%.Process used motor or lubricating oils. The yield of final products in composition: gasoline fraction with a boiling point up to 180 o С - 20%, diesel fraction with a boiling point 180-360 o С - 65%, bitumen road grades - up to 15%.
Таким образом, из примеров следует, что предлагаемый способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций позволяет провести эту переработку с глубиной не ниже каталитического крекинга, однако энергозатраты при этом снижаются в 2-2,5 раза. Значительно снижаются в предлагаемом способе требования к оборудованию по термической стойкости. В большой степени упрощается технологический процесс переработки: отсутствует химический катализатор, не нужно проводить операции по его регенерации; не требуется создание и поддерживание высоких температур и давления. Обеспечивается надежность и высокое качество полученной готовой продукции. Thus, from the examples it follows that the proposed method for processing heavy oil-containing fractions allows this processing to be carried out with a depth not lower than catalytic cracking, however, energy consumption is reduced by a factor of 2-2.5. Significantly reduced in the proposed method, the equipment requirements for thermal stability. The technological process of processing is greatly simplified: there is no chemical catalyst, there is no need to carry out operations for its regeneration; creation and maintenance of high temperatures and pressure is not required. Reliability and high quality of the finished product are provided.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002121848A RU2215775C1 (en) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002121848A RU2215775C1 (en) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2215775C1 true RU2215775C1 (en) | 2003-11-10 |
| RU2002121848A RU2002121848A (en) | 2004-02-20 |
Family
ID=32028162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002121848A RU2215775C1 (en) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2215775C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126908A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Shlyachtin Nikolai Gennadievic | Method of hydrocarbon material fractionation and installation for its implementation |
| WO2010090547A2 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Открытое Акционерное Общество "Mockobckий Комитет По Науке И Технологиям" | Device for recovering a gel-like concentrate during the processing of hydrocarbon oils |
| WO2010090548A2 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Открытое Акционерное Общество "Mockobckий Комитет По Науке И "Технологиям" | Method for recovering a gel-like concentrate during the processing of hydrocarbon oils |
| WO2010117292A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Nekipelov Vyacheslav Mikhailovich | Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions |
| WO2011086522A1 (en) | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Sergey Sorokin | Process for the treatment of crude oil and petroleum products using ultrasound vibrations and an electromagnetic field |
| DE202011103295U1 (en) | 2011-06-30 | 2011-10-28 | Mgtu N.E. Baumana | Plant for combined processing of petroleum-containing raw materials |
| RU2543378C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Радиационно химические технологии" | Method and apparatus for recycling hydrocarbon wastes |
| RU178570U1 (en) * | 2016-06-21 | 2018-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Installation for the preparation of high-viscosity oil for transportation through the pipeline |
-
2002
- 2002-08-07 RU RU2002121848A patent/RU2215775C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РУДИН М.Г., ДРАБКИН А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, с.70-73. * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126908A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Shlyachtin Nikolai Gennadievic | Method of hydrocarbon material fractionation and installation for its implementation |
| WO2010090547A2 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Открытое Акционерное Общество "Mockobckий Комитет По Науке И Технологиям" | Device for recovering a gel-like concentrate during the processing of hydrocarbon oils |
| WO2010090548A2 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Открытое Акционерное Общество "Mockobckий Комитет По Науке И "Технологиям" | Method for recovering a gel-like concentrate during the processing of hydrocarbon oils |
| WO2010090548A3 (en) * | 2009-02-06 | 2010-10-07 | Открытое Акционерное Общество "Mockobckий Комитет По Науке И "Технологиям" | Method for recovering a gel-like concentrate during the processing of hydrocarbon oils |
| WO2010090547A3 (en) * | 2009-02-06 | 2010-10-07 | Открытое Акционерное Общество "Mockobckий Комитет По Науке И Технологиям" | Device for recovering a gel-like concentrate during the processing of hydrocarbon oils |
| WO2010117292A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Nekipelov Vyacheslav Mikhailovich | Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions |
| WO2011086522A1 (en) | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Sergey Sorokin | Process for the treatment of crude oil and petroleum products using ultrasound vibrations and an electromagnetic field |
| US9428699B2 (en) | 2010-01-15 | 2016-08-30 | Sergey Sorokin | Process for the treatment of crude oil and petroleum products |
| DE202011103295U1 (en) | 2011-06-30 | 2011-10-28 | Mgtu N.E. Baumana | Plant for combined processing of petroleum-containing raw materials |
| RU2543378C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Радиационно химические технологии" | Method and apparatus for recycling hydrocarbon wastes |
| RU178570U1 (en) * | 2016-06-21 | 2018-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Installation for the preparation of high-viscosity oil for transportation through the pipeline |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002121848A (en) | 2004-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fan et al. | Microwave-assisted pyrolysis of polystyrene for aviation oil production | |
| RU2215775C1 (en) | Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method | |
| US3383228A (en) | Waste disposal | |
| WO1996005900A1 (en) | Process for the vacuum distillation of a liquid product, preferably crude petroleum, and a facility for carrying out the process | |
| RU2361901C2 (en) | Increasing quality of oil by means of ultra-sonic and microwave frequency treatment | |
| US9428699B2 (en) | Process for the treatment of crude oil and petroleum products | |
| US9295968B2 (en) | Method and apparatus for electromagnetically producing a disturbance in a medium with simultaneous resonance of acoustic waves created by the disturbance | |
| CN102452778B (en) | Processing method of oil sludge | |
| US20170190984A1 (en) | A method of cracking and/or demulsification of hydrocarbons and/or fatty acids in emulsions | |
| EP0667386A4 (en) | Process for cracking crude oil and petroleum products and a device for carrying out the same. | |
| RU88670U1 (en) | INSTALLATION AND DEVICES OF DEPTHE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| RU2375409C1 (en) | Method of hydrocarbons refinery and equipment for it | |
| RU114955U1 (en) | INSTALLATION AND DEVICES OF DEPTHE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| RU2298027C2 (en) | Method of the fractionation of the hydrocarbon raw and the installation for its realization | |
| RU2458726C2 (en) | Method and device for oil dehydration | |
| RU2003114031A (en) | METHOD FOR TREATING A BOTTOM BOREHOLE ZONE, A METHOD FOR OIL CRACKING AND A DEVICE FOR THEIR IMPLEMENTATION | |
| RU2359992C2 (en) | Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials | |
| WO2010117292A1 (en) | Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions | |
| WO2009101437A1 (en) | Rf electromagnetic heating of a pressurised dielectric fluid | |
| WO2010117300A1 (en) | Plant and devices for the deep processing of raw hydrocarbons | |
| CN115043571B (en) | Oil development sludge treatment device | |
| RU2003129180A (en) | METHOD FOR DESTRUCTION OF ORGANIC COMPOUNDS AND INSTALLATION FOR PROCESSING OF PETROCHEMICAL WASTE | |
| SU958471A1 (en) | Method for processing heavy petroleum residues | |
| RU2768668C2 (en) | Thermal cracking unit for heavy oil residues | |
| RU2778516C1 (en) | Method for primary processing of hydrocarbon raw materials using ultrasonic vibrations and chemical reagents |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070808 |