RU2361901C2

RU2361901C2 - Повышение качества нефти в результате комбинированной ультразвуковой и сверхвысокочастотной обработки

Info

Publication number: RU2361901C2
Application number: RU2007134398/04A
Authority: RU
Inventors: Рудольф В. ГАННЕРМАН (US); Рудольф В. Ганнерман
Original assignee: Сальфко, Инк.
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2009-07-20
Also published as: EP1848788A4; NO20074551L; EP1848788A2; CN101155900A; WO2006088567A3; AR053670A1; CA2601578A1; KR20070107120A; WO2006088567A2; US20060180500A1; RU2007134398A

Abstract

Изобретение относится к области нефтепереработки и получения нефтяных фракций, и, в частности, касается способов реформинга для повышения качества нефти за счет преобразования высококипящих компонентов в нижекипящие продукты при помощи ультразвука. Способ обработки сырья, содержащего нефть или нефтяную фракцию, включает в себя: (а) соединение указанного сырья с водной жидкостью с образованием эмульсии масло в воде, (b) непрерывное воздействие ультразвука на указанную эмульсию в проточном реакторе, (с) непрерывное облучение после стадии (b) указанной эмульсии сверхвысокочастотным излучением в проточном реакторе, чтобы разделить указанную эмульсию на водную и органическую фазы и (d) извлечение указанной органической фазы. Способ позволяет эффективно извлекать обогащенный нефтепродукт без необходимости применения дорогостоящих деэмульгирующих агентов. 12 з.п. ф-лы.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области нефтепереработки и получения нефтяных фракций, и, в частности, касается способов реформинга для повышения качества нефти за счет преобразования высококипящих компонентов в нижекипящие продукты при помощи ультразвука.

Описание известного уровня техники

Нефть представляет собой огромный и наиболее широко используемый природный ресурс в мире. Из нефти получают топливо для коммунально-бытовых и промышленных целей и химикаты, используемые в качестве сырья для широкой номенклатуры потребительских и промышленных изделий. Часто утилитарность нефти увеличивают за счет повышения ее качества путем удаления серы в различных ее формах и преобразования некоторых высококипящих компонентов в продукты с более низкими температурами кипения и пониженной молекулярной массой. Один из отмеченных в литературе способов для достижения указанных преобразований заключается в применении ультразвука. Раскрытие способов ультразвуковой обработки нефти и нефтяных фракций изложено Yen и др. в патенте США №6402939, выданном 11 июня 2002; Gunnerman в патенте США №6500219, выданном 31 декабря 2002; Gunnerman в патенте США №6652992, выданном 25 ноября 2003; Gunnerman в патенте США №6827844, выданном 7 декабря 2004; а также в заявке на патент США № US 2004-0227414 А1, опубл. 18 ноября 2004 (и ее РСТ-эквиваленте, опубликованной международной патентной заявке № WO 2004/105085 А1, опубл. 5 декабря 2004).

В этих способах ультразвуковой обработке подвергались водные эмульсии нефти. Поскольку нефть в естественном состоянии обычно представляет собой эмульгированную смесь масел, парафинов, смол, солей и нагруженной минералами воды, то эмульсии в вышеупомянутых способах уровня техники получали путем добавления воды или водного раствора в природную нефть либо к нефтяным фракциям. В результате эмульсия, которая подвергалась воздействию ультразвука, содержала значительно больше воды, чем в обычном природном материале. В типичном случае ультразвуком облучают такие эмульсии, в которых отношение «органическая фаза:водная фаза» находится в объемном соотношении около от 25:1 до 1:5.

Кроме того, отношение к настоящему изобретению имеют документы, раскрывающие применение сверхвысокочастотной энергии для разделения эмульсий. Примеры таких раскрытий представлены в способах, изложенных Hudgins и др. в патенте США №4810375, выданном 7 марта 1989; Wolf и др. в патенте США №4853119, выданном 1 августа 1989; Samardzija и др. в патенте США №4853507, выданном 1 августа 1989; Samardzija и др. в патенте США №4855695, выданном 8 августа 1989; Hudgins и др. в патенте США №4889639, выданном 26 декабря 1989, и Kartchner в патенте США №6077400, выданном 20 июня 2000. Раскрытия всех патентов и опубликованных заявок, перечисленных в данном описании, полностью включены в настоящее изобретение в качестве ссылок. Типичный материал, который обрабатывают в известных способах, приведенных в указанных ссылках, представляет собой смесь жидкости, газа и твердых веществ, причем жидкая фаза является сырой нефтью, которая содержит небольшое количество воды, обычно присутствующей в месторождении.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении установлено, что нефть и нефтяные фракции, которые, как подразумевается в этом описании, включают в себя ископаемые топлива, сырую нефть, всевозможные фракции перегонки сырой нефти и нефтяные остатки, можно эффективно обогащать сначала путем добавления воды или водной жидкости в нефть или нефтяные фракции с образованием эмульсии, затем эту эмульсию подвергают действию ультразвука, чтобы вызвать химические превращения, которые приводят к повышению качества, после чего обработанную таким образом эмульсию подвергают воздействию микроволнового излучения, чтобы разрушить эту эмульсию и разделить органическую и водную фазы. Затем органическую фазу отделяют от водной фазы при помощи традиционных сепараторов. Результатом является эффективное извлечение обогащенного нефтепродукта, при этом отпадает необходимость в применении дорогостоящих деэмульгирующих агентов. Эти и другие цели, преимущества, признаки и варианты воплощения настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания.

Осуществление изобретения

Термин «нефть или нефтяная фракция» используется здесь для обозначения любой углеродосодержащей жидкости нефтяного происхождения, которую применяют для получения энергии любого назначения, включая использование для производственных нужд, в сельском хозяйстве, коммерческое применение, использование в государственных учреждениях и использование потребителями. Среди таких жидкостей фигурируют цельная сырая нефть, автомобильные топлива, такие как бензин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей и ракетное топливо, а также котельное топливо на основе нефтяных остатков, включая флотские мазуты и остаточные нефтепродукты. Флотские мазуты представляют собой тяжелые нефтяные остатки, используемые в качестве топлива судами, промышленными предприятиями, а также крупномасштабными отопительными установками. Котельное топливо №6, которое также известно под названием «Флотский мазут 'С'», используют на электростанциях, работающих на мазуте в качестве основного топлива, а также его используют в качестве основного топлива для тяговых двигателей на судах с большой осадкой в судостроении. Котельное топливо №4 и 5 используют для обогрева больших зданий, таких как школы, многоквартирные дома и административные здания, а также в качестве энергетического источника для больших стационарных судовых двигателей. Наиболее тяжелым котельным топливом является остаток вакуумной перегонки, получаемый в результате фракционной перегонки, общеизвестный под названием «вакуумный остаток», имеющий температуру кипения от 565°С и выше, который используют для производства асфальта и как сырье процесса коксования. Настоящее изобретение оказывается эффективным для уменьшения содержания серы и снижения значений молекулярной массы любого из этих топлив и котельных топлив.

В результате комбинированной ультразвуковой и микроволной обработки значительно улучшаются свойства сырой нефти, нефтяных остатков и прочих продуктов переработки нефти, которые подвергались обработке ультразвуком с последующим сверхвысокочастотным облучением в соответствии с настоящим изобретением. Среди таких улучшенных свойств отмечены интервал температур кипения и удельный вес нефтепродуктов в градусах Американского нефтяного института (API). Термин «удельный вес в градусах АРI» используется здесь, как это принято среди специалистов в области нефтяных топлив и продуктов переработки нефти. Вообще этот термин означает шкалу измерений, принятую Американским нефтяным институтом; согласно этой шкале значения в градусах API возрастают с уменьшением значений удельного веса.

При практическом осуществлении настоящего изобретения воздействуют ультразвуком на эмульсии масла в водном флюиде. Такой водный флюид может быть водой или любым водным раствором. Относительные количества масляной и водной фаз в этой эмульсии могут меняться, и хотя их соотношение может влиять на эффективность процесса или на удобство манипулирования флюидами, упомянутые относительные количества масляной и водной фаз не являются существенными для настоящего изобретения. Тем не менее, в большинстве случаев наилучшие результаты будут достигнуты, когда отношение объемов органической фазы к водной фазе составляет величину от около 25:1 до около 1:5, предпочтительно от около 20:1 до около 1:2, но наиболее предпочтительно от около 12:1 до около 1:1. В настоящем изобретении предпочтительная величина отношения объемов составляет 10:1.

В состав эмульсии может входить гидропероксид в качестве необязательной добавки, которая, однако, не является существенной для успешного выполнения превращения. Количество введенного гидропероксида можно варьировать. В большинстве случаев наилучшие результаты будут достигнуты при концентрации гидропероксида в пределах от около 10 ч/млн до около 100 ч/млн по массе, но предпочтительно в пределах от около 15 ч/млн до около 50 ч/млн по массе, в расчете на массу водного раствора, особенно когда гидропероксид представляет собой Н₂О₂. В ином случае, когда количество Н₂О₂ вычисляют как компонент комбинированных органических и водных фаз, наилучшие результаты будут, как правило, достигнуты в большинстве систем с концентрацией Н₂О₂ в пределах от около 0,0003% до около 0,03% по объему (в виде Н₂О₂), но предпочтительно в пределах от около 0,001% до около 0,01% от объема комбинированных фаз. Для гидропероксидов, отличающихся от Н₂О₂, предпочтительными являются эквивалентные молярные количества.

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения вводят поверхностно-активное вещество либо иной стабилизатор эмульсии для того, чтобы стабилизировать эмульсию на то время, пока органическую и водную фазы подготавливают к обработке ультразвуком. Определенные нефтяные фракции содержат поверхностно-активные вещества как природные компоненты этих фракций, и такие вещества могут играть роль стабилизаторов эмульсии. В других случаях можно добавлять синтетические поверхностно-активные вещества либо поверхностно-активные вещества искусственного происхождения. Могут быть использованы любые из широкого ряда известных материалов, которые обладают эффективным действием в качестве стабилизаторов эмульсии. Эти материалы перечислены в различных справочниках, таких как McCutcheon's Volume 1: Emulsifiers & Detergents - 1999 North American Edition, McCutcheon's Division, MC Publishing Co., Glen Rock, New Jersey, USA, и в другой опубликованной литературе. Можно использовать катионогенные, анионогенные и неионогенные поверхностно-активные вещества. Предпочтительными катионогенными поверхностно-активными веществами являются соли четвертичного аммониевого основания, соли четвертичного фосфониевого основания и простые краун-эфиры. Примерами солей четвертичного аммониевого основания являются бромид тетрабутиламмония, кислый сульфат тетрабутиламмония, хлорид трибутилметиламмония, хлорид бензилтриметиламмония, хлорид бензилтриэтиламмония, хлорид метилтрикаприлиламмония, бромид

додецилтриметиламмония, бромид тетраоктиламмония, хлорид цетилтриметиламмония и гидроксид триметилоктадециламмония. Галогениды четвертичного аммония оказываются эффективными во многих системах, при этом наиболее предпочтительными являются бромид додецилтриметиламмония и бромид тетраоктиламмония.

Еще один класс поверхностно-активных веществ представляет собой жидкие алифатические углеводороды С₁₅-С₂₀ и смеси таких углеводородов, предпочтительно те, которые имеют удельный вес, по меньшей мере, около 0,82, но наиболее предпочтительны те, которые имеют удельный вес, по меньшей мере, около 0,85. Примерами углеводородных смесей, которые соответствуют настоящему изобретению, особенно удобны при использовании и легко доступны, являются минеральные масла, предпочтительно тяжелое или сверхтяжелое минеральное масло. Термины «минеральное масло», «тяжелое минеральное масло» и «сверхтяжелое минеральное масло» хорошо известны специалистам в данной области техники и используются здесь в том же контексте, как и повсеместно. Такие масла легко приобрести от промышленных поставщиков химикалиев по всему миру. Необходимое количество минерального масла можно варьировать, а оптимальное количество может зависеть от сорта минерального масла, состава обрабатываемой нефти или нефтяной фракции, относительных количеств водной и органической фаз, а также от режима эксплуатации. Соответствующий выбор будет вопросом установившейся практики и опыта работы специалиста в этой области техники. В случае минерального масла наилучшие и наиболее эффективные результаты будут, в основном, получены при использовании отношения объемов минерального масла к органической фазе в пределах от около 0,00003 до около 0,003.

Другой добавкой, которая оказывается полезной для формирования и стабилизации эмульсии, является диалкиловый эфир. Предпочтительными диалкиловыми эфирами являются эфиры с нормальной температурой кипения, по меньшей мере 25°С. Можно использовать как циклические, так и ациклические эфиры, представляемые формулой

R¹OR², где R¹ и R² являются или отдельными одновалентными алкильными группами, или объединенными в одну двухвалентную алкильную группу, в любом случае или насыщенную, или ненасыщенную, но предпочтительно насыщенную. Используемый в описании термин «алкил» включает в себя как насыщенные, так и ненасыщенные алкильные группы. Независимо от того, являются ли R¹ и R² двумя отдельными одновалентными группами или одной объединенной двухвалентной группой, общее количество атомов углерода в R¹ и R² составляет от 3 до 7, предпочтительно от 3 до 6, но наиболее предпочтительно от 4 до 6. По другой характеристике диалкиловый эфир представляет собой эфир с молекулярной массой приблизительно не более чем 100. Примерами диалкиловых эфиров, которые были бы предпочтительными для реализации настоящего изобретения, являются диэтиловый эфир, метил-трет-бутиловый эфир, метил-н-пропиловый эфир и метил-изопропиловый эфир. Наиболее предпочтительным является диэтиловый эфир.

Количество используемого диалкилового эфира можно варьировать. Тем не менее, в большинстве случаев наилучшие результаты будут получены при отношении объема эфира к объему остатка или другого обрабатываемого материала, которое находится в пределах от около 0,00003 до около 0,003, но предпочтительно в пределах от около 0,0001 до около 0,001. Диалкиловый эфир можно добавлять или непосредственно к остатку, или в водную фазу, но его можно также предварительно разбавить в соответствующем растворителе для облегчения добавления этого эфира к любой из фаз. В данном предпочтительном способе указанный эфир сначала разбавляют в керосине в соотношении 1 объемная часть эфира на 9 объемных частей керосина, и полученный в результате раствор добавляют к остатку до формирования эмульсии.

Еще один необязательный компонент системы представляет собой металлический катализатор. Примерами катализаторов служат переходные металлы, предпочтительно металлы, имеющие атомные номера от 21 до 29, от 39 до 47 и от 57 до 79. Особенно предпочтительными металлами из этой группы являются никель, серебро, вольфрам (и вольфраматы), а также их комбинации. В определенных системах, подпадающих под сферу действия настоящего изобретения, пригодными являются катализаторы Фентона (соли двухвалентного железа) и катализаторы, содержащие ионы металлов, в основном таких, как железо (II), железо (III), медь (I), медь (II), хром (III), хром (VI), молибден, вольфрам и ионы ванадия. Из указанных катализаторов предпочтительными являются: железо (II), железо (III), медь (II) и вольфрам. Для некоторых систем предпочтительными являются катализаторы фентоновского типа, тогда как для других предпочтительными являются вольфраматы. Вольфраматы включают в себя вольфрамовую кислоту, замещенные вольфрамовые кислоты, такие как вольфрамофосфорная кислота и вольфраматы металлов. В случае использования металлический катализатор берут в каталитически эффективном количестве, что означает любое количество этого катализатора, которое способно интенсифицировать ход реакций, улучшающих качество обрабатываемых остатков или нефтяных компонентов. Данный катализатор может присутствовать в виде металлических частиц, гранул, сетки либо в любой иной форме, которая имеет большую площадь поверхности и может удерживаться в ультразвуковой камере.

Для тяжелых нефтяных фракций дальнейшее улучшение эффективности обработки часто достигается путем предварительного нагревания фракции, водного флюида или обеих субстанций до образования эмульсии или до воздействия ультразвука на эту эмульсию. Степень предварительного нагревания не является существенной, и ее можно варьировать в широких пределах, при этом оптимальная степень нагревания зависит от свойств конкретного исходного материала и от соотношения водной фазы к органической фазе. В основном наилучшие результаты будут получены за счет предварительного нагревания до температуры в пределах от около 50°С до около 100°С. Для топлив со значениями удельного веса от около 20 до около 30 градусов API предварительное нагревание предпочтительно проводят до температуры в диапазоне от около 50°С до около 75°С, тогда как для топлив со значениями удельного веса приблизительно от 8 до 15 градусов API предварительное нагревание предпочтительно проводят до температуры в диапазоне от около 85°С до около 100°С.

Ультразвук представляет собой акустические волны с частотой колебаний выше диапазона нормального восприятия органами слуха человека, то есть выше 20 кГц (20000 циклов в секунду). Ультразвуковую энергию можно получать с частотами колебаний вплоть до 10 гигаГерц (10000000000 циклов в секунду), но для целей настоящего изобретения результаты будут достигнуты с использованием частот в диапазоне от около 10 кГц до около 100 МГц, предпочтительно в диапазоне от около 10 кГц до около 30 МГц. Ультразвуковые волны можно генерировать с помощью механических, электрических, электромагнитных или тепловых источников энергии. Интенсивность акустической энергии можно также варьировать в широких пределах. Для целей настоящего изобретения наилучшие результаты будут в целом достигнуты при значениях интенсивности излучения акустической энергии в пределах от около 30 Вт/см² до около 300 Вт/см² или, предпочтительно, от около 50 Вт/см² до около 100 Вт/см². Типичный электромагнитный источник энергии представляет собой магнитострикционный преобразователь, который преобразует магнитную энергию в ультразвуковую энергию путем приложения сильного переменного магнитного поля к определенным металлам, сплавам и ферритам. Типичным электрическим источником энергии является пьезоэлектрический преобразователь, в котором используют природные или искусственные монокристаллы (такие как кварц) или керамику (такую как титанат бария или цирконат свинца), подавая переменное электрическое напряжение на противолежащие грани кристалла или керамического объекта и вызывая тем самым попеременное расширение и сжатие кристалла или керамического объекта с подводимой частотой. Ультразвук широко применяется для чистки деталей в таких отраслях промышленности как электроника, автомобилестроение, авиастроение и точное приборостроение, а также в областях измерения расхода для замкнутых систем, таких как циркуляция хладагента в ядерных энергоустановках, или для измерения кровотока в сосудистой системе организма, и в областях испытания материалов, механической обработки деталей, пайки и сварки, в электронном машиностроении, сельском хозяйстве, океанографии и медицинской визуализации. Различные способы создания и подачи ультразвуковой энергии, а также промышленные фирмы-поставщики ультразвукового оборудования хорошо известны специалистам в области ультразвуковой технологии. В настоящее время при предпочтительном практическом осуществлении настоящего изобретения ультразвук подают с помощью ультразвукового генератора-преобразователя с ультразвуковым рупором. Примеры ультразвуковых преобразователей приведены в находящейся на рассмотрении патентной заявке США № US 2004-0227414 А1, опубл. 18 ноября 2004 (и ее опубликованного РСТ-эквивалента WO 2004/105085 А1 от 5 декабря 2004); а также в находящейся на рассмотрении патентной заявке США №10/994,166, поданной 18 ноября 2004, причем оба этих документа относятся к настоящей заявке на патент как объекты совместного владения.

Продолжительность воздействия ультразвука на эмульсию несущественна для практики или успешного применения настоящего изобретения, однако оптимальную продолжительность такого воздействия можно варьировать в соответствии со свойствами обрабатываемого материала. Тем не менее, эффективные и полезные результаты могут быть в целом достигнуты при относительно короткой продолжительности воздействия ультразвука. Как правило, наилучшие результаты будут получены при значениях продолжительности воздействия ультразвука в пределах от около 8 секунд до около 150 секунд. При этом для исходных материалов со значениями удельного веса от около 20 до около 30 градусов API предпочтительная продолжительность воздействия ультразвука находится в пределах от около 8 секунд до около 20 секунд, тогда как для топлив со значениями удельного веса от около 8 до около 15 градусов API предпочтительная продолжительность воздействия ультразвука находится в пределах от около 100 секунд до около 150 секунд.

Во многих случаях улучшение производительности и эффективности способа может быть достигнуто за счет воздействия ультразвука на эмульсию в непрерывном процессе, в проточной ультразвуковой камере, и еще большего улучшения можно добиться за счет рециркуляции органической фазы обратно в камеру вместе с подачей свежей воды. Для получения еще лучших результатов повторный возврат органической фазы обратно в ультразвуковую камеру можно производить до трех раз. В альтернативном варианте органическую фазу, выходящую из ультразвуковой камеры, можно подавать на вторую стадию ультразвуковой обработки, расположенную отдельно от первой камеры, и затем, возможно, проведение третьей стадии ультразвуковой обработки, осуществляемой в третьей отдельной камере, с подачей свежей воды в каждую камеру.

Как правило, под действием ультразвука выделяется тепло, и в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения часть выделяемого тепла предпочтительно удаляют с целью поддержания контролируемого режима. Тепло может быть отведено традиционными средствами, например с помощью рубашки с жидким хладагентом или используя хладагент, циркулирующий через охлаждающий змеевик, который находится во внутренней полости ультразвуковой камеры. Для данного способа вода при атмосферном давлении служит эффективным хладагентом. Когда охлаждение осуществляется путем погружения ультразвуковой камеры в ванну с хладагентом или за счет использования циркулирующего хладагента, такой хладагент может иметь температуру около 50°С или ниже, предпочтительно около 20°С или ниже, но еще более предпочтительно в интервале от около -5°С до около 20°С. Подходящие способы охлаждения или соответствующая аппаратура вполне очевидны специалистам в данной области техники.

В основном рабочий режим при практическом осуществлении настоящего изобретения можно варьировать в широких пределах в зависимости от свойств обрабатываемого материала и от способа обработки. Например, величина рН эмульсии может изменяться в интервале от такого низкого значения, как 1, до такого высокого значения, как 10, хотя в настоящее время полагают, что наилучшие результаты достигаются при значениях рН в интервале от 2 до 7 единиц. Подобным образом, абсолютное давление эмульсии, когда она подвергается воздействию ультразвука, может изменяться в пределах от значения ниже атмосферного (от такого низкого значения, как 5 фунт/квадратный дюйм или 0,3 атм. физ. или 34,5 кПа) до такого высокого значения как 3000 фунт/квадратный дюйм (214 атм или 20,7 МПа), хотя предпочтительное давление эмульсии составляет меньше чем приблизительно 400 фунт/квадратный дюйм (27 атм или 2,8 МПа), но еще более предпочтительно давление эмульсии составляет меньше чем приблизительно 50 фунт/квадратный дюйм (3,4 атм или 344,7 кПа), и наиболее предпочтительно давление эмульсии находится в интервале приблизительно от атмосферного давления до 50 фунт/квадратный дюйм (344,7 кПа).

Сверхвысокочастотное облучение материала, которое следует за обработкой ультразвуком, может быть получено с помощью традиционных сверхвысокочастотных генераторов, при этом их частота и уровень мощности не являются существенными факторами. Повышение как частоты, так и мощности излучения приводит к увеличению скорости разрушения эмульсии. Тем не менее, в основном, приемлемые результаты будут получены с использованием сверхвысокочастотного излучения в интервале частот приблизительно от 900 до 2500 МГц. Особенно предпочтительными частотами являются 915 и 2450 МГц. Что касается уровня мощности используемого сверхвысокочастотного излучения, то предпочтительными являются значения в интервале от около 100 Вт до около 10000 Вт, но наиболее предпочтительные значения лежат в интервале от около 500 Вт до около 5000 Вт. Продолжительность воздействия используемого сверхвысокочастотного излучения также можно варьировать, хотя предпочтительные значения продолжительности воздействия излучения находятся в интервале приблизительно от 0,03 до 30 секунд, а весьма предпочтительные значения продолжительности воздействия излучения находятся в интервале приблизительно от 0,1 до 1 секунды. В настоящем предпочтительном способе используется уровень мощности сверхвысокочастотного излучения величиной в 1000 Вт при продолжительности воздействия этого излучения от 0,1 до 1 секунды.

По завершении такой выдержки под сверхвысокочастотным облучением органическая фаза легко отделяется и извлекается из водной фазы при помощи традиционных средств, примерами которых служат центрифуги, гидроциклонные установки или простое декантирование. Получаемая в результате органическая фаза оказывается по существу безводной, а оставшуюся водную фазу можно рециркулировать для обработки новых порций нефти.

Использование сверхвысокочастотного облучения обеспечивает разделение фаз без добавления химических деэмульгирующих агентов, которые, как правило, применяют на нефтеперерабатывающих производствах. Эти агенты обычно представляют собой гидрофильные поверхностно-активные вещества и синтетические или натуральные флокулянты. Примерами таких агентов являются силоксаны четвертичного аммония, танин, силикат натрия, пентагидрат натрия и амины с высокой молекулярной массой, акриламиды, акриловые кислоты, акрилаты и соли акриловой кислоты. Эмульсия, которую подвергают стадии обработки, согласно настоящему изобретению представляет собой в общем эмульсию типа «жидкость-жидкость», состоящую из нефти и водной жидкости. Твердые частицы и газы, которые обычно содержатся в сырой нефти, предпочтительно удаляют до обработки, хотя некоторое количество газа может образоваться в ходе ультразвуковой выдержки вследствие кавитации под действием ультразвука.

Различные стадии способа в целом могут выполняться или периодически, или в режиме непрерывного потока. Предпочтительным является режим непрерывного потока. В предпочтительной системе настоящего изобретения ультразвуковая выдержка выполняется в проточном реакторе с цилиндрическим ультразвуковым рупором, выступающим внутрь реактора, а подаваемый поток эмульсии ударяется о плоскую торцевую поверхность рупора, затем растекается в радиальном направлении к кромкам этой торцевой поверхности и вдоль стенок рупора, прежде чем покинуть реактор. Конструкция реактора такого типа раскрыта Gunnerman и др. в патентной заявке США № US 2004-0227414 А1, опубл. 18 ноября 2004 и ее РСТ-эквиваленте, международной патентной заявке № WO 2004/105085 А1 с датой публикации 5 декабря 2004. Сверхвысокочастотную выдержку также предпочтительно выполняют непрерывным образом, пропуская обработанную ультразвуком эмульсию через пластиковую трубу, расположенную в камере сверхвысокочастотного излучения. В настоящей предпочтительной конструкции указанная труба имеет внутренний диаметр 1,5 дюйма (3,8 см) и длину 18 дюймов (46 см). Сырую нефть при пропускной способности 1000 баррелей (159 л) в сутки в виде эмульсии, в которой 90% составляет сырая нефть и 10% вода (по объему), успешно обрабатывают в установке указанных размеров.

Вышеприведенное описание предлагается главным образом с целью иллюстрации. Дальнейшие варианты и модификации, в которых воплощаются идеи настоящего изобретения, будут вполне очевидны специалистам в данной области техники.

Claims

1. Способ обработки сырья, содержащего нефть или нефтяную фракцию, с целью превращения компонентов указанного сырья в продукты, температура кипения которых ниже, чем температура кипения указанных компонентов, причем указанный способ включает в себя:
(a) соединение указанного сырья с водной жидкостью с образованием эмульсии масло в воде,
(b) непрерывное воздействие ультразвука на указанную эмульсию в проточном реакторе,
(c) непрерывное облучение после стадии (b) указанной эмульсии сверхвысокочастотным излучением в проточном реакторе, чтобы разделить указанную эмульсию на водную и органическую фазы, и
(d) извлечение указанной органической фазы.

2. Способ по п.1, в котором стадия (а) включает в себя объединение указанного сырья с указанной водной жидкостью в объемном соотношении сырье : водная жидкость от около 25:1 до около 1:5.

3. Способ по п.1, в котором стадия (а) включает в себя объединение указанного сырья с указанной водной жидкостью в объемном соотношении сырье : водная жидкость от около 20:1 до около 1:2.

4. Способ по п.1, в котором стадия (а) включает в себя объединение указанного сырья с указанной водной жидкостью в объемном соотношении сырье : водная жидкость от около 12:1 до около 1:1.

5. Способ по п.1, в котором указанное сырье является сырой нефтью.

6. Способ по п.1, в котором указанное сырье представляет собой нефтяную фракцию.

7. Способ по п.1, в котором указанное сырье представляет собой нефтяной остаток.

8. Способ по п.1, в котором указанное сверхвысокочастотное излучение на стадии (с) имеет частоту от около 900 МГц до около 2500 МГц.

9. Способ по п.1, в котором стадии (b) и (с) проводят непрерывно в проточных реакторах.

10. Способ по п.1, в котором стадию (с) проводят с подачей энергии от около 100 Вт до около 10000 Вт при времени облучения от около 0,03 до около 30 с.

11. Способ по п.1, в котором стадию (с) проводят с подачей энергии от около 500 Вт до около 5000 Вт при времени облучения от около 0,1 до около 1 с.

12. Способ по п.1, в котором стадию (с) проводят в отсутствие химического деэмульгирующего агента.

13. Способ по п.1, в котором указанный ультразвук на стадии (b) имеет частоту от около 10 кГц до около 30 кГц.