RU2246525C1 - Method of destruction of organic compounds and plant for processing petrochemical wastes - Google Patents
Method of destruction of organic compounds and plant for processing petrochemical wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2246525C1 RU2246525C1 RU2003129180/04A RU2003129180A RU2246525C1 RU 2246525 C1 RU2246525 C1 RU 2246525C1 RU 2003129180/04 A RU2003129180/04 A RU 2003129180/04A RU 2003129180 A RU2003129180 A RU 2003129180A RU 2246525 C1 RU2246525 C1 RU 2246525C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- destruction
- organic compounds
- wave
- acoustic
- hydrocarbons
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к процессам деструкции органических соединений и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других областях промышленности, а также для обезвреживания и утилизации углеводородных отходов. Способ заключается в комплексном воздействии на высокомолекулярные углеводороды, преимущественно с числом атомов углерода более 16 (С16), акустическими и электромагнитными полями в рабочей зоне, именуемой далее зоной активации. В качестве источников волнового поля используются электромагнитные и механические генераторы, рабочие параметры которых (частота, мощность, амплитуда модулирующих импульсов) выбираются в зависимости от технологической задачи с учетом физико-химических характеристик сырья. Переход высокомолекулярных углеводородов в возбужденное состояние за счет резонансного поглощения энергии позволяет осуществить их селективный крекинг при температурах 260-280°С путем нагревания в нагревательно-реакционной печи как в циклическом, так и непрерывном режимах. Технологические стадии деструктивной переработки высокомолекулярного углеводородного сырья включают: 1. Резонансное возбуждение исходного сырья в зоне активации; 2. Нагрев активированного сырья в нагревательно-реакционной печи до температуры селективного разложения; 3. Сепарацию или ректификацию продуктов селективного крекинга; 4. Стабилизацию и очистку выделенных на стадии сепарации (ректификации) полученных нефтепродуктов; 5. Отделение из кубового остатка высоковязкой части (гудрона) и возврат непрореагировавшего сырья (рециркуляция) в зону активации.The invention relates to processes for the destruction of organic compounds and can be used in chemical, petrochemical, oil refining and other industries, as well as for the disposal and disposal of hydrocarbon waste. The method consists in a complex effect on high molecular weight hydrocarbons, mainly with the number of carbon atoms more than 16 (C16), by acoustic and electromagnetic fields in the working area, hereinafter referred to as the activation zone. As sources of the wave field, electromagnetic and mechanical generators are used, the operating parameters of which (frequency, power, amplitude of modulating pulses) are selected depending on the technological task taking into account the physicochemical characteristics of the raw material. The transition of high molecular weight hydrocarbons to an excited state due to resonant absorption of energy allows their selective cracking to be carried out at temperatures of 260-280 ° C by heating in a heating and reaction furnace in both cyclic and continuous modes. Technological stages of the destructive processing of high molecular weight hydrocarbons include: 1. Resonant excitation of the feedstock in the activation zone; 2. Heating of activated raw materials in a heating and reaction furnace to a temperature of selective decomposition; 3. Separation or rectification of selective cracking products; 4. Stabilization and purification of oil products recovered at the separation (rectification) stage; 5. Separation of the highly viscous part (tar) from the bottom residue and return of unreacted raw materials (recycling) to the activation zone.
Изобретение относится к процессам деструкции органических соединений и может быть использовано в нефтехимической, химической и других областях промышленности, а также для решения задач обезвреживания и утилизации углеводородных отходов на компактных установках производительностью от 3 тыс. тонн в год и более.The invention relates to processes for the destruction of organic compounds and can be used in the petrochemical, chemical and other industries, as well as for solving the tasks of neutralization and disposal of hydrocarbon waste in compact plants with a capacity of 3 thousand tons per year or more.
Известно, что первые промышленные установки по деструкции углеводородов (пиролиз) были построены в 1875 году. Первый патент по технологии термического крекинга получен В.Шуховым и С.Гавриловым в 1891 году. Под крекингом подразумевается совокупность реакций разложения и уплотнения углеводородов, протекающих на молекулярном уровне. Считается, что термический распад углеводородов происходит по радикально-цепному механизму (Магария Р.З. Механизм и кинетика гомогенных термических превращений углеводородов. М.: Химия, 1970 г. 186 с.). Современные методы исследования позволяют достаточно точно установить состав продуктов распада и дальнейшей конверсии углеводородов в термокаталитических процессах (Е.В.Смидович. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. М.: Химия, 1980 г. 323 с.). Кроме термического крекинга, предлагаются другие способы деструкции углеводородов:It is known that the first industrial installations for the destruction of hydrocarbons (pyrolysis) were built in 1875. The first patent on thermal cracking technology was obtained by V. Shukhov and S. Gavrilov in 1891. Cracking refers to a combination of decomposition and condensation reactions of hydrocarbons occurring at the molecular level. It is believed that the thermal decomposition of hydrocarbons occurs according to a radical-chain mechanism (Magaria RZ, Mechanism and kinetics of homogeneous thermal transformations of hydrocarbons. M: Chemistry, 1970, 186 pp.). Modern research methods make it possible to fairly accurately establish the composition of the products of decay and further conversion of hydrocarbons in thermocatalytic processes (E.V. Smidovich. Cracking of crude oil and processing of hydrocarbon gases. M: Chemistry, 1980, 323 pp.). In addition to thermal cracking, other hydrocarbon destruction methods are proposed:
- радиационно-термический, во внешней оболочке активной зоны ядерного реактора (патент РФ №2116330, С 10 G 15/00 от 2000 г. [1]);- radiation-thermal, in the outer shell of the core of a nuclear reactor (RF patent No. 21116330, C 10 G 15/00 from 2000 [1]);
- лазерным лучем мощностью 30-50 Вт с длиной волны 0,248-0,355 мкм (патент РФ №2039789, C 10 G 15/08 [2]);- a laser beam with a power of 30-50 W with a wavelength of 0.248-0.355 μm (RF patent No. 2039789, C 10 G 15/08 [2]);
- плазмохимический пиролиз газообразных углеводородов (патент №2202593, C 10 G 15/08 [3]).- plasma-chemical pyrolysis of gaseous hydrocarbons (patent No. 2202593, C 10 G 15/08 [3]).
Как следует из описания, результаты работ описанных в этих патентах были получены в лабораторных условиях и промышленного использования пока не получили.As follows from the description, the results of the work described in these patents were obtained in laboratory conditions and have not yet received industrial use.
Известно, что имеются положительные результаты, полученные на установках акустического и ультразвукового воздействия на нефть, бензин прямой гонки, а также газойль и остаточный мазут с выхода установок вторичных процессов, с целью получения моторных топлив:It is known that there are positive results obtained at the facilities of acoustic and ultrasonic effects on oil, direct race gasoline, as well as gas oil and residual fuel oil from the output of the secondary process units, in order to obtain motor fuels:
- в патенте РФ №2149886, С 10 G 32/00 от 1999 г. [4] описан способ воздействия звуковым полем, в качестве генератора поля используется соленоид с многослойной намоткой, мощностью 0,1-150 кВт/см и частотой 1-106 Гц;- in the patent of the Russian Federation No. 2149886, C 10 G 32/00 of 1999 [4], a method of exposure to a sound field is described, a solenoid with a multilayer winding, with a power of 0.1-150 kW / cm and a frequency of 1-10 is used as a field generator 6 Hz;
- в патенте РФ №2151165, С 10 G 15/08 от 1999 г. [5] описан способ получения товарных нефтепродуктов при ультразвуковом воздействии. На нефть и мазут воздействуют встречными ультразвуковыми полями частотой 1-104 кГц, интенсивностью излучения 1-104 МВт/м2 при переменном давлении 0,1-0,5 МПа;- in the patent of the Russian Federation No. 2151165, C 10 G 15/08 of 1999 [5] describes a method for producing marketable petroleum products under ultrasonic treatment. Oil and fuel oil are affected by opposing ultrasonic fields with a frequency of 1-10 4 kHz, a radiation intensity of 1-10 4 MW / m 2 at a variable pressure of 0.1-0.5 MPa;
- в патенте РФ 2078116, С 10 G 15/00 от 1995 г. [6] описан способ ультразвуковой обработки углеводородов активатором роторного типа интенсивностью излучения 1-10 МВт/м2 и статическом давлении 0,2-0,5 МПа.- in the patent of the Russian Federation 2078116, C 10 G 15/00 from 1995 [6], a method for ultrasonic treatment of hydrocarbons by a rotary type activator with a radiation intensity of 1-10 MW / m 2 and a static pressure of 0.2-0.5 MPa is described.
Так же имеются патенты по крекингу углеводородного сырья, протекающего в результате кавитационного воздействия:There are also patents for cracking hydrocarbon feed resulting from cavitation:
- в патенте РФ №2124550, С 10 G 15/08 от 1999 г. [7] предложен способ переработки тяжелых углеводородов под воздействием акустического поля кавитационного происхождения, генерируемым за счет ускорения потока до 330-350 м/с и последующего расширения потока в диффузорах;- in RF patent No. 2144550, C 10 G 15/08 of 1999 [7], a method is proposed for processing heavy hydrocarbons under the influence of an acoustic field of cavitation origin, generated by accelerating the flow to 330-350 m / s and subsequent expansion of the flow in diffusers ;
- в патенте РФ №2186825, С 10 G 15/08 от 2001 г. [8] описан способ повышения октанового числа прямогонных бензинов импульсным высокотемпературным воздействием в установке ступенчатой кавитации, в качестве генератора предлагается многоступенчатый центробежный насос. Время обработки углеводородной смеси в кавитаторе составляет 20-40 минут.- in the patent of the Russian Federation No. 2186825, C 10 G 15/08 of 2001 [8], a method for increasing the octane number of straight-run gasolines by high-temperature pulsed exposure in a step cavitation installation is described; a multistage centrifugal pump is proposed as a generator. The processing time of the hydrocarbon mixture in the cavitator is 20-40 minutes.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ крекинга нефти и установка для его осуществления предлагаемые в патенте РФ 2078116, С 10 G 15/00 от 1995 г. [6], где нефтяное сырье подвергают ультразвуковой обработке, при давлении 0,2-5,0 МПа в зоне замкнутого циркуляционного контура, куда одновременно с сырьем подают диспергирующее вещество (воду, жидкий металл, водород), далее разделяют полученные продукты в разделительной камере. Вся установка выполнена в одном корпусе, где имеются совмещенные рабочие камеры, в каждой из которых установлено колесо центробежного насоса (ротор). Описанный способ позволяет увеличить выход светлых нефтепродуктов при переработке вакуумного газойля.Closest to the proposed method is a method of cracking oil and installation for its implementation proposed in the patent of the Russian Federation 2078116, C 10 G 15/00 from 1995 [6], where the crude oil is subjected to ultrasonic treatment, at a pressure of 0.2-5.0 MPa in the zone of a closed circulation loop, where a dispersant (water, liquid metal, hydrogen) is fed simultaneously with the raw material, then the resulting products are separated in a separation chamber. The entire installation is made in one housing, where there are combined working chambers, in each of which a centrifugal pump wheel (rotor) is installed. The described method allows to increase the yield of light petroleum products during the processing of vacuum gas oil.
По нашему мнению, этот способ имеет следующие недостатки:In our opinion, this method has the following disadvantages:
1. ротор, являющийся генератором кавитации, требует частой замены, так как подвергается постоянному кавитационному разрушению,1. the rotor, which is the cavitation generator, requires frequent replacement, as it undergoes permanent cavitation destruction,
2. ненадежность конструкции, как следствие сложной вращающейся механической системы, имеющей большое количество узлов трения,2. unreliability of the design, as a consequence of a complex rotating mechanical system having a large number of friction nodes,
3. отсутствует стабилизация и очистка от меркаптановых соединений конечных продуктов, получаемый на этой установке бензин не соответствует товарному кеачеству.3. there is no stabilization and purification of mercaptan compounds of the final products; the gasoline obtained at this installation does not correspond to commercial quality.
4. малоэффективная система сепарации, так как отсутствует температурная регулировка процесса сепарации,4. ineffective separation system, since there is no temperature adjustment of the separation process,
5. низкая селективность процесса деструкции.5. low selectivity of the destruction process.
Из анализа приведенных патентов следует, что причиной деструкции углеводородов является воздействие волновых полей преимущественно в акустической (ультразвуковой) области с плотностью энергии, приводящей к разрыву углеродных связей (С-С) “скелета” молекулы. Выявление резонансных частот комбинированных акустических и радиочастотных электромагнитных полей, их целевое генерирование, излучение в зоне активации и последующего поглощения высокомолекулярными углеводородами позволяет осуществить деструкцию этих углеводородов при температурах 260-280°С. Это существенно ниже температур, используемых в настоящее время для процессов крекинга в нефтеперерабатывающей промышленности. Процесс деструкции после резонансной активации идет при атмосферном давлении без использования катализаторов, роль которых в какой-то степени выполняют присутствующие в исходном сырье в мелкодисперсном состоянии, особенно в отработанных маслах, остатках мазутов различного происхождения, неорганические примеси, в том числе и металлов переходной группы. По нашему мнению, деструкция молекулярных связей углерода происходит в тот момент, когда частота колебаний внешнего поля вступает в резонанс с собственной частотой колебаний ядер молекул углерода, в результате происходит нарушение равновесного состояния молекулярных связей углерода, вследствие чего образуются свободные радикалы. Экспериментально установлено, что глубина разложения исходного высокомолекулярного сырья (отработанные масла, мазуты различного происхождения) и состав продуктов деструктивного разложения, полученных описанным способом, при равных уровнях мощности и спектрах воздействующих колебаний существенно различаются, чем большим количеством волновых полей с различными параметрами воздействовать на углеводородную массу, тем больше различных классов соединений углерода будет подвергаться деструкции.From the analysis of the cited patents, it follows that the cause of the destruction of hydrocarbons is the influence of wave fields mainly in the acoustic (ultrasonic) region with an energy density leading to the breaking of carbon bonds (CC) of the “skeleton” of the molecule. The identification of the resonant frequencies of combined acoustic and radio frequency electromagnetic fields, their target generation, radiation in the activation zone and subsequent absorption by high molecular weight hydrocarbons allows the destruction of these hydrocarbons at temperatures of 260-280 ° C. This is significantly lower than the temperatures currently used for cracking processes in the refining industry. The process of destruction after resonant activation occurs at atmospheric pressure without the use of catalysts, the role of which is to some extent played by the finely dispersed state present in the feedstock, especially in used oils, residues of fuel oils of various origin, inorganic impurities, including transition metal. In our opinion, the destruction of molecular bonds of carbon occurs at the moment when the frequency of the external field vibrates in resonance with the natural frequency of the vibrations of the nuclei of the carbon molecules, as a result of which the equilibrium state of the molecular bonds of carbon is disturbed, resulting in free radicals. It was experimentally established that the depth of decomposition of the source of high molecular weight raw materials (waste oils, fuel oils of various origin) and the composition of the products of destructive decomposition obtained by the described method, at equal power levels and spectra of the impact vibrations, differ significantly, than a large number of wave fields with different parameters affect the hydrocarbon mass , the more different classes of carbon compounds will undergo destruction.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и надежности процесса деструкции остаточных высокомолекулярных углеводородов с температурами кипения выше +360°С путем резонансной активации и последующего крекинга при температуре +260-280°С и отгонке образовавшихся лекгокипящих продуктов в пределах параметров прямой атмосферной перегонки нефти, т.е. при температуре до +360°С и с получением светлых товарных нефтепродуктов. Указанные параметры процесса переработки высококипящих, в т.ч. и отработанных так называемых “темных” нефтепродуктов в низкокипящие, с температурой кипения ниже 360°С и называемых “светлыми” достигаются предварительной обработкой - резонансной активацией - сырья в рабочей зоне активации. Рабочие параметры полей в зоне активации обеспечивают переход молекул углеводородов, подвергшихся активации, в состояние с более высоким уровнем энергии орбиталей валентных электронов, оставляющих их внешнюю электронную оболочку и именуемую далее возбужденное состояние. Уровень возбуждения, период времени нахождения в этом состоянии зависят от соотношения энергии воздействующих полей, времени нахождения в зоне активации. Переход углеводородной молекулы в возбужденное состояние определяется величиной энергии, поглощенной из энергии полей в зоне активации. Эффективное поглощение энергии волновых полей молекулами углеводородов происходит на частотах, именуемых далее резонансными частотами. Наступление резонансного поглощения энергии внешних волновых полей происходит при достижении пороговых значений как параметров этих полей, так и внешнего статического давления на активируемую углеводородную среду. Зона активации представляет собой резонатор, снабженный излучающими антеннами радиочастотного спектра и излучателем ультразвуковых колебаний. Питание антенн и излучателей осуществляется от специальных генераторов вне рабочей зоны. Процесс резонансного поглощения подводимой в зону активации ультразвуковой и радиочастотной энергии достигается предварительным подбором частот спектра, а также интенсивности его составляющих. Достижение и фиксация параметров подводимых к антеннам и излучателю соответственно радиочастотных и ультразвуковых колебаний достигается выделением и анализом отраженных обратных волн от радиочастотных антенн. Минимальный уровень отражений при перестройке, т.е. сканировании генератора радиочастотных колебаний в начальный момент настройки системы активации фиксируется системой микропроцессорного управления генератора. Эта частота принимается за центральную и в процессе дальнейшей работы происходит некоторое ее изменение, девиация в большую и меньшую сторону. Это повышает эффективность процесса активации, очевидно связанной с составом сырья. Поглощение энергии полей в зоне активации происходит наиболее интенсивно молекулами углеводородов с числом атомов углерода более С16 - С20. Состояние “активации” после выхода сырья из рабочей зоны активатора сохраняется также на более длительный срок, от нескольких часов до 10-15 дней, у высокомолекулярных углеводородов. Высокомолекулярное сырье после резонансной активации подается в реактор для термического крекинга при температуре 260-280°С. Процесс разложения исходного сырья характеризуется разрывом исходной углеводородной молекулы в средней ее части, где энергия связи между атомами углерода (...-С-С-...) как правило, наименьшая. Углеводороды, содержащие сульфидную серу, разрываются с большей степенью вероятности по связи сера-углерод. Снижение доли водорода в высокомолекулярных углеводородах при любом виде их крекинга приводит к образованию непредельных углеводородов, а наличие сульфидной серы - к образованию меркаптанов. Таким образом, для получения стабильных и наиболее ценных светлых нефтепродуктов процесс переработки исходного сырья должен содержать установку химической стабилизации и очистки полученных продуктов. Процесс крекинга при температуре 260-280°С не позволяет выделить ту часть светлых нефтепродуктов, имеющих температуру кипения от 280°С до 350°С в паровой фазе непосредственно из реактора. В зависимости от ситуации, возможен двухстадийный процесс отпарки полученных светлых фракций путем подъема температуры в реакторе после завершения крекинга до 350°С, тогда процесс будет иметь циклический характер. Или последовательное перемещение активированного сырья через реактор и испарения из него легкокипящей фракции, а далее в испаритель более высококипящих фракций при температуре конца кипения светлых нефтепродуктов и отделения от него прореагировавшего остатка. Состав сырья, уровень подводимой колебательной энергии к резонансному активатору существенно сказываются как на выходе светлых продуктов, т.е. доли прореагировавшего сырья к оставшейся части, так и фракционного состава и химической стабильности. При уровне подводимой энергии 0,6-1,0 кВт для отработанного масла выход составил 65-80% при производительности активатора 0,9-1,4 куб.м/час и 40-55% для застарелых битумообразных мазутов длительного хранения. После повторной активации отработанного масла из-за высокого уровня неорганических мелкодисперсных примесей процесс разложения до конца доведен не был и закончен при 6% кубовом остатке. Доля фракций с температурой кипения до 150°С составила около 15%. Фракция с температурой кипения 150-350°С составила 72%. Углеводородные газы С1-С4 при первичной переработке составили до 3%. После вторичной активации и последующем крекинге их доля возросла до 4%, а всего до 7%. Переработка застарелых битумообразных мазутов длительного хранения проведена после предварительного нагрева до температуры около 80°С и появления текучести, необходимой для прокачки через зону активации шестеренчатым насосом. В процессе активации и последующего крекинга в нагревательно-реакционной печи с последовательным повышением температуры до 260-280°С с фракционированием полученных светлых нефтепродуктов и дальнейшим повышением температуры до 360°С. За два цикла активации и крекинга доля светлых продуктов составила около 65%. Доля газообразных продуктов не превысила 8%. Оставшая часть состояла из высоковязкого гудрона с температурой разжижения более 120°С.The objective of the present invention is to increase the efficiency and reliability of the process of destruction of residual high molecular weight hydrocarbons with boiling points above + 360 ° C by resonant activation and subsequent cracking at a temperature of + 260-280 ° C and distillation of the formed light boiling products within the parameters of direct atmospheric distillation of oil, t. e. at temperatures up to + 360 ° C and with the receipt of light commercial oil products. The specified parameters of the process of processing high-boiling, including and spent so-called “dark” oil products into low-boiling ones, with a boiling point below 360 ° С and called “light”, are reached by preliminary processing - resonant activation - of raw materials in the activation working zone. The operating parameters of the fields in the activation zone provide the transition of the hydrocarbon molecules that underwent activation to a state with a higher energy level of the valence electron orbitals, leaving their outer electron shell and hereinafter referred to as the excited state. The level of excitation, the period of time spent in this state depends on the ratio of the energy of the acting fields, the time spent in the activation zone. The transition of a hydrocarbon molecule to an excited state is determined by the amount of energy absorbed from the energy of the fields in the activation zone. Effective absorption of wave field energy by hydrocarbon molecules occurs at frequencies, hereinafter referred to as resonant frequencies. The onset of resonant absorption of energy of external wave fields occurs when the threshold values of both the parameters of these fields and the external static pressure on the activated hydrocarbon medium are reached. The activation zone is a resonator equipped with radiating antennas of the radio frequency spectrum and an emitter of ultrasonic vibrations. Antennas and emitters are powered by special generators outside the working area. The process of resonant absorption of ultrasonic and radio frequency energy supplied to the activation zone is achieved by preliminary selection of the frequencies of the spectrum, as well as the intensity of its components. Achieving and fixing the parameters of the radio frequency and ultrasonic vibrations supplied to the antennas and emitter, respectively, is achieved by isolating and analyzing the reflected back waves from the radio frequency antennas. The minimum level of reflections during reconstruction, i.e. scanning the generator of radio-frequency oscillations at the initial moment of tuning the activation system is fixed by the microprocessor control system of the generator. This frequency is taken as the central one and in the process of further work some change occurs, deviation up and down. This increases the efficiency of the activation process, obviously related to the composition of the feed. The energy absorption of fields in the activation zone occurs most intensively by hydrocarbon molecules with the number of carbon atoms greater than C16 - C20. The state of “activation” after the release of raw materials from the activator’s working zone is also maintained for a longer period, from several hours to 10-15 days, for high molecular weight hydrocarbons. High molecular weight raw materials after resonant activation are fed into the thermal cracking reactor at a temperature of 260-280 ° C. The process of decomposition of the feedstock is characterized by a break in the feed hydrocarbon molecule in its middle part, where the binding energy between carbon atoms (...- С-С -...) is usually the smallest. Hydrocarbons containing sulfide sulfur are more likely to explode in the sulfur-carbon bond. A decrease in the proportion of hydrogen in high molecular weight hydrocarbons with any kind of cracking leads to the formation of unsaturated hydrocarbons, and the presence of sulfide sulfur leads to the formation of mercaptans. Thus, to obtain stable and most valuable light petroleum products, the process of processing the feedstock should include a chemical stabilization and purification plant for the products obtained. The cracking process at a temperature of 260-280 ° C does not allow to isolate that part of the light oil products having a boiling point from 280 ° C to 350 ° C in the vapor phase directly from the reactor. Depending on the situation, a two-stage process of stripping the obtained light fractions by raising the temperature in the reactor after the completion of cracking to 350 ° C is possible, then the process will be cyclical. Or sequential transfer of activated raw materials through the reactor and evaporation of the low-boiling fraction from it, and then to the evaporator of higher boiling fractions at the end temperature of boiling light oil products and separating the reacted residue from it. The composition of the raw materials, the level of vibrational energy supplied to the resonant activator significantly affect both the yield of light products, i.e. the proportion of reacted raw materials to the remaining part, as well as the fractional composition and chemical stability. At a level of energy input of 0.6-1.0 kW for waste oil, the yield was 65-80% with an activator productivity of 0.9-1.4 cubic meters / hour and 40-55% for long-term bitumen-like fuel oils of long-term storage. After reactivation of the used oil due to the high level of inorganic finely dispersed impurities, the decomposition process was not completed to the end and was completed at 6% VAT. The fraction of fractions with a boiling point up to 150 ° С was about 15%. The fraction with a boiling point of 150-350 ° C was 72%. Hydrocarbon gases C1-C4 during primary processing amounted to 3%. After secondary activation and subsequent cracking, their share increased to 4%, and only to 7%. The processing of long-term bituminous fuel oils of long storage was carried out after preliminary heating to a temperature of about 80 ° C and the appearance of fluidity necessary for pumping through the activation zone with a gear pump. In the process of activation and subsequent cracking in a heating and reaction furnace with a sequential increase in temperature to 260-280 ° C with fractionation of the obtained light oil products and a further increase in temperature to 360 ° C. For two activation and cracking cycles, the proportion of light products was about 65%. The proportion of gaseous products did not exceed 8%. The remainder consisted of a highly viscous tar with a dilution temperature of more than 120 ° C.
Полученные светлые фракции отличались высокой склонностью к окислению. В течение нескольких суток цвет фракций изменился от светло-желтого до красно-коричневого.The resulting light fractions were highly prone to oxidation. Within a few days, the color of the fractions changed from light yellow to red-brown.
Полученные светлые нефтепродукты имели резкий неприятный запах, свойственный меркаптанам. Содержание серы в сырье составляло до 3,8%, общее содержание серы в светлых фракциях составило 0,6%. Очистка светлых фракций по методике патента РФ №2166530, С 10 С 27/00 от 2000 г. позволила получить продукт светло-желтого цвета, соответствующий стандартам на печное топливо.The obtained light oil products had a sharp unpleasant odor characteristic of mercaptans. The sulfur content in the feed was up to 3.8%, the total sulfur content in the light fractions was 0.6%. The purification of light fractions according to the methodology of RF patent No. 2166530, С 10 С 27/00 from 2000, allowed to obtain a light yellow product that meets the standards for heating oil.
Кубовый остаток был использован в качестве сырья получения высоковязкого битума для гидроизоляции накопительного резервуара ливневых стоков промплощадки. Увеличение подводимой к зоне активации энергии до 4 кВт привело к увеличению выхода светлых фракций за один цикл, соответствующих двухкратному циклу активации-крекинга-отпарки сырья. Существенно увеличилась стойкость к осмолению светлых фракций без применения стабилизаторов и химической очистки. Видимое осмоление в течение 8 дней отсутствовало, запах более отвечал бензину газоконденсатного происхождения. Доля газообразных продуктов составила не более 8%.The bottom residue was used as raw material for the production of high-viscosity bitumen for waterproofing the storage tank for storm sewage from the industrial site. An increase in the energy supplied to the activation zone to 4 kW led to an increase in the yield of light fractions in one cycle, corresponding to a double activation-cracking-stripping cycle of raw materials. Significantly increased the resistance to the grinding of light fractions without the use of stabilizers and chemical cleaning. There was no visible tarring for 8 days, the smell was more responsive to gasoline of gas condensate origin. The proportion of gaseous products was not more than 8%.
Принципиальная технологическая схема установки по переработке отработанного моторного масла представлена на чертеже.Schematic diagram of the installation for the processing of used engine oil is shown in the drawing.
Из емкости 1 сырье поступает в аппарат-деструктор 2, состоящий из двух автономных блоков 2а и 2б. Аппарат 2б выполнен на базе генератора электромагнитного излучения, который конструктивно может быть выполнен, например, как предлагается в патентах [4], [5]. Путем изменения антенного поля в аппаратах этого типа можно регулировать длину волны и мощность электомагнитного воздействия, что позволяет селективно воздействовать на определенные группы углеводородных соединений, при этом параметры волнового поля варьируются в пределах: частота 1-104 Гц, интенсивность 1-104 МВт/м2. Аппарат 2а сообщается трубопроводом с аппаратом 2б, имеющим запорную арматуру, а также трубопроводную линию, позволяющую полностью или частично направлять поток в блок сепарации. Аппарат 2б выполнен на базе механического генератора ультразвуковых колебаний, может быть роторного [6] или гидродинамического типа [7]. Возможно использование аппаратов, конструктивно выполненных по принципу сопла Лаваля (Б.М. Яворский. Справочник по физике. М.: Наука, 1977 г., стр.339). Преимущество в сочетании двух различных, по способу генерации водного поля, методов состоит в следующем: 1. Возможность формировать волновое поле воздействия на углеводороды более широкого спектра, и как следствие более глубокая конверсия сырья, 2. Повышается надежность работы установки, 3. увеличивается универсальность работы установки. Далее полученная в результате деструкции смесь углеводородов направляется на сепарацию в блок 3. Аппаратурное оформление блока сепарации может быть выполнено на базе выпускаемого промышленностью стандартного оборудования, подбор которого осуществляется исходя из предполагаемого материального баланса установки. Расчет нагревательно-реакционной печи проводился по методике Е.В. Смидович “Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов”, часть II, стр.34-44. М.: Химия, 1980 г. В сепараторе происходит отделение широкой фракции углеводородов с пределами кипения 35-360°С от тяжелого нефтяного остатка, с температурой кипения выше 360°С. Для стабилизации полученного крекинг-продукта в емкости 4 его обрабатывают антиоксидантами, в качестве которых могут использоваться такие промышленные препараты, как Агидол-1 или Агидол-12. Общеизвестно, что в результате крекинга углеводородов, нефтяного происхождения, образуются меркаптановые соединения, даже мизерные концентрации которых крайне отрицательно воспринимаются человеком. На нефтеперерабатывающих заводах для их устранения применяются установки гидрогенизации, на которых в процессе каталитического гидрирования происходит насыщение непредельных углеводородов, разрушение сернистых соединений и удаление серы в виде сероводорода. Однако применение такой установки, при малотоннажном производстве, экономически невыгодно. В описываемом процессе удаление меркаптановых соединений из готового продукта проводится по методике патента РФ №2166530, С 10 G 27/00 от 2000 г. в блок-емкости 5, возможно использование и других методов дающих аналогичный результат.From the tank 1, the raw material enters the destructor apparatus 2, which consists of two autonomous blocks 2a and 2b. The apparatus 2b is made on the basis of an electromagnetic radiation generator, which can be structurally made, for example, as proposed in the patents [4], [5]. By changing the antenna field in devices of this type, it is possible to control the wavelength and power of electromagnetic exposure, which allows you to selectively affect certain groups of hydrocarbon compounds, while the wave field parameters vary in the range: frequency 1-10 4 Hz, intensity 1-10 4 MW / m 2 . Apparatus 2a is connected by a pipeline with apparatus 2b having shutoff valves, as well as a pipeline line that allows fully or partially directing the flow to the separation unit. The apparatus 2b is made on the basis of a mechanical generator of ultrasonic vibrations, it can be rotary [6] or hydrodynamic type [7]. You can use the apparatus, structurally made according to the principle of the Laval nozzle (B. M. Yavorsky. Handbook of physics. M: Nauka, 1977, p. 339). The advantage in combining two different methods for generating a water field is as follows: 1. The ability to form a wave field for the influence of hydrocarbons on a wider spectrum, and as a result, a deeper conversion of raw materials, 2. The reliability of the installation increases, 3. the universality of work increases installation. Then, the resulting mixture of hydrocarbons is sent for separation to block 3. The hardware of the separation block can be made on the basis of standard equipment manufactured by the industry, the selection of which is based on the estimated material balance of the installation. The calculation of the heating-reaction furnace was carried out according to the method of E.V. Smidovich, “Cracking of Petroleum Raw Materials and the Processing of Hydrocarbon Gases,” Part II, pp. 34–44. M .: Chemistry, 1980. The separator separates a wide fraction of hydrocarbons with a boiling range of 35-360 ° C from a heavy oil residue, with a boiling point above 360 ° C. To stabilize the resulting cracked product in tank 4, it is treated with antioxidants, such as industrial preparations such as Agidol-1 or Agidol-12. It is well known that as a result of cracking of hydrocarbons of petroleum origin, mercaptan compounds are formed, even miserable concentrations of which are extremely negatively perceived by humans. At refineries, hydrogenation plants are used to eliminate them, in which, during catalytic hydrogenation, unsaturated hydrocarbons are saturated, sulfur compounds are destroyed and sulfur is removed in the form of hydrogen sulfide. However, the use of such an installation, with small-tonnage production, is economically disadvantageous. In the described process, the removal of mercaptan compounds from the finished product is carried out according to the method of RF patent No. 2166530, C 10 G 27/00 from 2000 in block tank 5, other methods that give a similar result can be used.
Для увеличения выхода конечного продукта возможна подача, вместе с углеводородным сырьем, на вход блока деструкции, в количестве до 30 объемных процентов, водных растворов органических кислот, альдегидов, кетонов, спиртов, эфиров, водожировых эмульсий или их смесей. Это позволит решать вопрос утилизации производственных отходов, например в спиртовой промышленности, перерабатывая кубовый остаток - раствор “сивушных” масел.To increase the yield of the final product, it is possible to supply, together with the hydrocarbon feed, to the input of the destruction unit, in an amount up to 30 volume percent, aqueous solutions of organic acids, aldehydes, ketones, alcohols, ethers, water-in-oil emulsions or mixtures thereof. This will solve the issue of recycling industrial waste, for example in the alcohol industry, processing distillation residue - a solution of “fusel” oils.
Таким образом, предлагаемый способ деструкции органических соединений имеет ряд преимуществ:Thus, the proposed method for the destruction of organic compounds has several advantages:
- универсальность способа, заключающаяся в возможности работы на различных типах органических соединений;- the versatility of the method, which consists in the possibility of working on various types of organic compounds;
- отсутствие высоких давлений и температур;- lack of high pressures and temperatures;
- возможность селективно воздействовать на различные типы органических соединений;- the ability to selectively act on various types of organic compounds;
- двухступенчатая система деструкции позволяет проводить глубокую конверсию углеводородов;- a two-stage destruction system allows for the deep conversion of hydrocarbons;
- получение качественного конечного продукта - стабилизированного, без запаха меркаптанов и соответствующего стандартам на товарные нафтепродукты;- obtaining a high-quality final product - stabilized, odorless mercaptans and meeting the standards for commercial naphtha products;
- возможность использования стандартных узлов и агрегатов, выпускаемых в промышленности;- the ability to use standard components and assemblies manufactured in industry;
- возможность быстрой переналадки оборудования для перехода работы на другое сырье, либо на другие режимы процесса.- the ability to quickly change equipment to transfer work to other raw materials, or to other process modes.
Примеры конкретного осуществления способа.Examples of specific implementation of the method.
1. Деструкции подвергалось отработанное моторное масло, соответствующее ГОСТу 21046-86 масло моторное отработанное: 1. вязкость кинематическая при 50°С - 2,7 мм2/с, 2. температура вспышки в открытом тигле - 102°С, 3. содержание воды - 7 мас.%. После обработки указанного сырья в диспергаторе роторного типа при 0,6 МПа была получена эмульсия типа вода в масле, которая была направлена в аппарат-деструктор, где при уровне подводимой энергии 0,8 кВт и амплитуде ультразвуковых колебаний, эмпирически установленной на уровне 8-12 мкм при мощности электромагнитного потока 7 Вт в потоке сырьевого потока 50 л/час, проводилось волновое воздействие, до полного наполнения сырьем нагревательно-реакционной печи, в которой при температуре 380°С из паровой фазе, выше описанными методами, была получена широкая фракция углеводородов в количестве 84 мас.% с температурой кипения в пределах 37-365°С, кубовый остаток близкий по составу к гудронам составил 9 мас.%, остальное составили потери газовой фазы и мех. примеси.1. The used engine oil corresponding to GOST 21046-86 was subjected to destruction: used engine oil: 1. kinematic viscosity at 50 ° С - 2.7 mm 2 / s, 2. flash point in an open crucible - 102 ° С, 3. water content - 7 wt.%. After processing the specified raw materials in a rotary disperser at 0.6 MPa, an emulsion of the water-in-oil type was obtained, which was sent to a destructor, where at a supplied energy level of 0.8 kW and an ultrasonic vibration amplitude empirically set at 8-12 μm with an electromagnetic flux power of 7 W in a feed stream of 50 l / h, a wave action was carried out until the heating and reaction furnace was completely filled with raw materials, in which, at a temperature of 380 ° C, from the vapor phase described above was obtained a wide fraction of hydrocarbons in an amount of 84 wt.% with a boiling point in the range of 37-365 ° C, the bottom residue close in composition to tars amounted to 9 wt.%, the rest was the loss of the gas phase and fur. impurities.
2. Деструкции подвергались битомообразные мазуты из открытого хранилища со сроком хранения 60 лет, которые могут быть охарактеризованы как сверхвысоковязкие пластичнообразные нефтешламы. После предварительного нагрева до 80°С и отстоя в течение суток при постоянной указанной выше температуре было отделено 40 мас.% воды. Отсепарированная углеводородная масса подавалась в диспергатор и далее в аппарат-деструктор, где в режиме рециркуляции при параметрах, соответствующих описанному способу, обрабатывалось в течение 120 мин при температуре 80-120°С, амплитуде ультразвуковых колебаний 10 мкм и мощности электромагнитного воздействия 7 Вт. После обработки в нагревательно-реакционной печи при температуре 380°С была получена углеводородная фракция с температурой кипения 32-360°С в количестве 63 мас.%. Практически, предлагаемая технология была реализована на пилотной установке по переработке отработанных моторных масел. Производительность установки 0,7 м3/час по сырью, которым является смесь отработанных моторных масел, очищенная от механических примесей. Потребляемая мощность (суммарная) - 17 кВт/час. Выход широкой фракции углеводородов 82-85 мас.%, кубовый остаток - гудрон с температурой кипения выше 365°С. Обслуживающий персонал - 2 человека. Установка универсальна и может работать как на тяжелых высоковязких нефтепродуктов, так и на отработанных маслах и высокомолекулярных углеводородах. Обогрев нагревательно-реакционной печи производился сжиганием получаемого на этой установке газойля. Были выделены легкая бензиновая фракция 37-140°С, а также газойлевая 140-365°С, фракционный состав которых приводится в таблице 1. Структурно-групповой углеводородный состав газойлевой фракции и исходного сырья, отработанного масла, определялся методом жидкостной хроматографии по методике ВНИИТУ на хроматографе ХЖ-1, результаты приводятся в таблице 1. Из приведенных результатов анализа очевидным является факт деструкции углеводородов при воздействии на него описанным выше способом.2. Decompositions were made of bituminous fuel oil from an open storage with a shelf life of 60 years, which can be characterized as ultrahigh-viscosity plastic-like oil sludge. After preliminary heating to 80 ° C and sludge during the day at a constant above temperature, 40 wt.% Water was separated. The separated hydrocarbon mass was fed into the dispersant and then to the destructor, where in the recirculation mode, with parameters corresponding to the described method, it was processed for 120 minutes at a temperature of 80-120 ° C, an amplitude of ultrasonic vibrations of 10 μm and an electromagnetic power of 7 W. After processing in a heating and reaction furnace at a temperature of 380 ° C, a hydrocarbon fraction was obtained with a boiling point of 32-360 ° C in an amount of 63 wt.%. In practice, the proposed technology was implemented in a pilot installation for the processing of used motor oils. The plant productivity is 0.7 m 3 / hour for raw materials, which is a mixture of used motor oils, purified from mechanical impurities. Power consumption (total) - 17 kW / h. The yield of a wide fraction of hydrocarbons is 82-85 wt.%, The bottom residue is tar with a boiling point above 365 ° C. Attendants - 2 people. The unit is universal and can operate both on heavy, highly viscous petroleum products, and on used oils and high molecular hydrocarbons. The heating of the heating-reaction furnace was carried out by burning the gas oil obtained at this installation. A light gasoline fraction of 37-140 ° C and a gas oil fraction of 140-365 ° C were isolated, the fractional composition of which is given in Table 1. The structural group hydrocarbon composition of the gas oil fraction and feedstock, used oil was determined by liquid chromatography according to the VNIITU method chromatograph XJ-1, the results are shown in table 1. From the above analysis results, the fact of destruction of hydrocarbons when exposed to it as described above is obvious.
Выкипает, % об.The beginning kip. ° C
Boils,% vol.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003129180/04A RU2246525C1 (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Method of destruction of organic compounds and plant for processing petrochemical wastes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003129180/04A RU2246525C1 (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Method of destruction of organic compounds and plant for processing petrochemical wastes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2246525C1 true RU2246525C1 (en) | 2005-02-20 |
RU2003129180A RU2003129180A (en) | 2005-03-20 |
Family
ID=35218744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003129180/04A RU2246525C1 (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Method of destruction of organic compounds and plant for processing petrochemical wastes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2246525C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8192591B2 (en) | 2005-12-16 | 2012-06-05 | Petrobeam, Inc. | Self-sustaining cracking of hydrocarbons |
RU2456068C1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-07-20 | Ильшат Гайсеевич Мусин | Method of physical-chemical processing of liquid hydrocarbons and flow reactor to this end |
RU2606385C1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method for processing oil wastes |
CN107088391A (en) * | 2017-06-12 | 2017-08-25 | 深圳市厚和科技有限公司 | A kind of improved physical fuel oil additive processing method and processing device |
RU2678591C1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-01-30 | Василий Иванович Мурко | Coal organic mass destruction method and process line for its implementation |
RU2713649C2 (en) * | 2016-05-06 | 2020-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "АКТИВ" | Method of processing liquid hydrocarbon slurries |
-
2003
- 2003-10-01 RU RU2003129180/04A patent/RU2246525C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8192591B2 (en) | 2005-12-16 | 2012-06-05 | Petrobeam, Inc. | Self-sustaining cracking of hydrocarbons |
US8911617B2 (en) | 2005-12-16 | 2014-12-16 | Petrobeam, Inc. | Self-sustaining cracking of hydrocarbons |
RU2456068C1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-07-20 | Ильшат Гайсеевич Мусин | Method of physical-chemical processing of liquid hydrocarbons and flow reactor to this end |
RU2606385C1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method for processing oil wastes |
RU2713649C2 (en) * | 2016-05-06 | 2020-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "АКТИВ" | Method of processing liquid hydrocarbon slurries |
CN107088391A (en) * | 2017-06-12 | 2017-08-25 | 深圳市厚和科技有限公司 | A kind of improved physical fuel oil additive processing method and processing device |
CN107088391B (en) * | 2017-06-12 | 2023-07-25 | 深圳市厚和科技有限公司 | Improved physical fuel additive treatment method and device |
RU2678591C1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-01-30 | Василий Иванович Мурко | Coal organic mass destruction method and process line for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003129180A (en) | 2005-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4765885A (en) | Treatment of carbonaceous materials | |
EP2478075B1 (en) | Method for oxidatively increasing cetane number of hydrocarbon fuel | |
RU2361901C2 (en) | Increasing quality of oil by means of ultra-sonic and microwave frequency treatment | |
KR20140001193A (en) | Removal of sulfur compounds from petroleum stream | |
CN102453494B (en) | Method of ultrasound-enhanced supercritical extraction of oil sludge | |
RU2246525C1 (en) | Method of destruction of organic compounds and plant for processing petrochemical wastes | |
WO2015140636A1 (en) | A method of cracking and/or demulsification of hydrocarbons and/or fatty acids in emulsions | |
SG181440A1 (en) | Process for the treatment of crude oil and petroleum products using ultrasound vibrations and an electromagnetic field | |
RU2215775C1 (en) | Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method | |
RU2408656C1 (en) | Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure | |
RU2671868C1 (en) | Method of determining optimum parameters for the refining of light oil products and the device for its implementation | |
RU2422493C1 (en) | Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation | |
CN107880930B (en) | Energy-saving dirty oil dehydration device and treatment method thereof | |
RU2375409C1 (en) | Method of hydrocarbons refinery and equipment for it | |
RU2330058C1 (en) | Method of processing associated petroleum gases | |
RU2298027C2 (en) | Method of the fractionation of the hydrocarbon raw and the installation for its realization | |
RU2678591C1 (en) | Coal organic mass destruction method and process line for its implementation | |
RU2376340C1 (en) | Method of crude hydrocarbon preparation for further advanced cracking | |
RU2455341C1 (en) | Method of cavitation treatment of liquid oil products | |
RU2768668C2 (en) | Thermal cracking unit for heavy oil residues | |
RU2124550C1 (en) | Method and installation for processing heavy hydrocarbon material | |
RU2534986C1 (en) | Processing of heavy hydrocarbon stock | |
RU2186825C2 (en) | Method of raising octane number of straight-run gasoline | |
RU2273650C2 (en) | Method of processing rubber and high-molecular weight petroleum products | |
SU958471A1 (en) | Method for processing heavy petroleum residues |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071002 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090627 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101002 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20111110 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160708 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161002 |