RU2422493C1 - Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation - Google Patents

Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2422493C1
RU2422493C1 RU2010101028/04A RU2010101028A RU2422493C1 RU 2422493 C1 RU2422493 C1 RU 2422493C1 RU 2010101028/04 A RU2010101028/04 A RU 2010101028/04A RU 2010101028 A RU2010101028 A RU 2010101028A RU 2422493 C1 RU2422493 C1 RU 2422493C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasma
active zone
processing chamber
cracking
feedstock
Prior art date
Application number
RU2010101028/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Александрович Беленов (RU)
Евгений Александрович Беленов
Дмитрий Владимирович Гончаров (RU)
Дмитрий Владимирович Гончаров
Владимир Николаевич Житков (RU)
Владимир Николаевич Житков
Александр Евгеньевич Токарев (RU)
Александр Евгеньевич Токарев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "КарбЭко"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КарбЭко" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КарбЭко"
Priority to RU2010101028/04A priority Critical patent/RU2422493C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422493C1 publication Critical patent/RU2422493C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas production. ^ SUBSTANCE: invention refers to procedure for cracking heavy fractions of oil. The procedure consists in thermal treatment of source raw stock in an active zone by exposure it to high frequency plasma. In volume of the active zone there is generated high frequency plasma with intensity 0.050.2 Wtcm2and value of plasma carrier frequency from 106 Hz to 108 Hz. Raw stock is subjected to preliminary heating before treatment in the active zone. According to another version of the procedure low frequency plasma with intensity 0.050.2 Wtcm2 and value of plasma carrier frequency from 102 Hz to 105 Hz is generated in volume of the active zone; and raw stock is subjected to preliminary heating before treatment in the active zone. The invention also refers to the plasma reactor for cracking heavy fractions of oil and heavy oil residues. ^ EFFECT: increased efficiency of processing source raw stock, including heavy hydrocarbons, into motor fuel; increased depth of treatment of source raw stock due to maximal area of plasma contact with vapour-gas phase of raw stock; reduced power consumption per unit of product. ^ 8 cl, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для переработки тяжелых нефтяных остатков в топливные дистилляты путем плазмохимического воздействия на углеводородное сырье, и предназначено, в основном, для получения моторных топлив.The invention relates to the refining industry, in particular to methods and devices for processing heavy oil residues into fuel distillates by plasma-chemical effects on hydrocarbon raw materials, and is intended mainly for the production of motor fuels.

Известно, что плазма некоторых электрических разрядов (импульсных, высокочастотных, сверхвысокочастотных, барьерных, тлеющих и др.) является каталитически активной, т.е. обладает каталитическими свойствами (С.А.Крапивина. Плазмохимические технологические процессы. - Л.: Химия. Ленинградское отделение, 1981, с.229-232; А.И.Барабицкий и др. Эффект плазменного катализа при разложении метана. // Химия высоких энергий. 1999, т.33, 6, с.49-56; А.И.Барабицкий и др. Плазменный катализ процессов конверсии углеводородов. // Химия высоких энергий. 1999, т.33, 6, с.458-462). В такой плазме температура (энергия) электронов значительно превосходит температуру (энергию) положительно и отрицательно заряженных ионов, нейтральных атомов и молекул. Под действием таких электронов происходит возбуждение и активация атомов и молекул исходного сырья, повышается их реакционная способность, что приводит к существенному росту скорости протекания плазмохимических реакций и выходу целевых продуктов.It is known that the plasma of certain electrical discharges (pulsed, high-frequency, microwave, barrier, smoldering, etc.) is catalytically active, i.e. possesses catalytic properties (S. A. Krapivina. Plasma-chemical technological processes. - L .: Chemistry. Leningrad Branch, 1981, p.229-232; A.I. Barabitsky and others. The effect of plasma catalysis during the decomposition of methane. // Chemistry of high energies. 1999, v. 33, 6, p. 49-56; A.I. Barabitsky and others. Plasma catalysis of hydrocarbon conversion processes. // High Energy Chemistry. 1999, v. 33, 6, p. 458-462) . In such a plasma, the temperature (energy) of electrons significantly exceeds the temperature (energy) of positively and negatively charged ions, neutral atoms and molecules. Under the influence of such electrons, the atoms and molecules of the feedstock are excited and activated, their reactivity increases, which leads to a significant increase in the rate of plasma chemical reactions and the yield of target products.

Известен способ получения моторных топлив, заключающийся в том, что сырье подвергают плазмохимическому пиролизу (деструкции) в струе водородосодержащего глаза для получения плазмы (газа из молекул исходного продукта, часть из которых ионизирована). Затем газы пиролиза очищают от технического углерода и сероводорода, причем сероводород подвергают диссоциации в СВЧ-плазме для разложения на серу и водород. Из очищенных от углерода и сероводорода газов пиролиза синтезируют на катализаторе моторное топливо. Непрореагировавшие газы и водород, полученный после разложения сероводорода, возвращают на стадию пиролиза (RU 2129584, С10G 15/12, 27.04.1999). В известном способе пиролиз проводится под действием высоких температур плазмохимическим способом, т.е. до молекулярного и, частично, ионизированного уровня. Исходное сырье (природный газ и газовый конденсат, нефть и ее фракции, тяжелые нефтяные остатки, битумозные породы и природные битума) в плазмотроне по известному способу подвергают плазмохимическому пиролизу в струе водородосодержащего газа с температурой 4000÷10000 К и давлением 0,1÷1,0 МПа, что требует создания оборудования, способного функционировать в условиях высоких температур и существенных энергетических затрат.A known method of producing motor fuels, which consists in the fact that the raw material is subjected to plasmachemical pyrolysis (destruction) in a stream of a hydrogen-containing eye to obtain plasma (gas from the molecules of the starting product, some of which are ionized). Then the pyrolysis gases are purified from carbon black and hydrogen sulfide, and hydrogen sulfide is subjected to dissociation in a microwave plasma for decomposition into sulfur and hydrogen. Of the pyrolysis gases purified from carbon and hydrogen sulfide, motor fuel is synthesized on a catalyst. Unreacted gases and hydrogen obtained after decomposition of hydrogen sulfide are returned to the pyrolysis stage (RU 2129584, С10G 15/12, 04/27/1999). In the known method, pyrolysis is carried out under the action of high temperatures by a plasma-chemical method, i.e. to the molecular and partially ionized level. The feedstock (natural gas and gas condensate, oil and its fractions, heavy oil residues, bituminous rocks and natural bitumen) in a plasma torch by a known method is subjected to plasma chemical pyrolysis in a stream of hydrogen-containing gas with a temperature of 4000 ÷ 10,000 K and a pressure of 0.1 ÷ 1, 0 MPa, which requires the creation of equipment capable of functioning in conditions of high temperatures and significant energy costs.

Известен также способ плазмокаталитической утилизации нефтяных шламов, который включает плазменную обработку в присутствии катализаторов, причем плазменную обработку нефтяных шламов осуществляют в виде диспергированных горючих водотопливных композиций в условиях каталитически активной воздушной плазмы электрических разрядов при среднемассовой температуре 1500÷6000 К за 10-5÷10-3 с при содержании ультрадисперсных каталитически активных материалов 0,01÷1,0 мас.%, полученных в процессе плазмокаталитической утилизации нефтяных шламов. (RU 2218378, С10G 15/12, 10.12.2003). Плазмокаталитический реактор, предназначенный для реализации данного способа, содержит плазменный генератор, реакционную камеру, форсунку и патрубки ввода сырья и вывода продуктов, причем плазменный генератор, реакционная камера и дисковая форсунка расположены горизонтально на одной осевой линии, плазменный генератор и дисковая форсунка присоединены к реакционной камере с противоположных сторон, дисковая форсунка содержит приводной вал, на котором установлены внешняя камера с дисками-эмульгаторами и внутренняя камера, содержащая втулку с отверстиями и диск-диспергатор, соединенные между собой корпусом с расположенным на нем уплотнительным кольцом, а реакционная камера содержит кварцевую трубу и водоохлаждаемый корпус с расположенным на нем патрубком вывода продуктов утилизации. К достоинствам известного устройства относятся малые габариты, компактность и мобильность установки, высокая удельная производительность установки, низкие удельные затраты электроэнергии на утилизацию, получение дополнительной тепловой энергии от утилизации для технологических и бытовых потребностей, низкое содержание загрязняющих веществ в очищенных отходящих газах установки, отсутствие загрязняющих органических веществ в твердых продуктах утилизации, отсутствие сброса загрязненных вод. Однако данные известные решения также предполагают обработку углеводородов в условиях высокотемпературной плазмы.There is also known a method of plasma-catalytic utilization of oil sludge, which includes plasma processing in the presence of catalysts, and the plasma processing of oil sludge is carried out in the form of dispersed combustible water-fuel compositions in the conditions of a catalytically active air plasma of electrical discharges at a mass-average temperature of 1500 ÷ 6000 K for 10 -5 to 10 - 3 s with the content of ultrafine catalytically active materials 0.01 ÷ 1.0 wt.% Obtained in the process of plasma-catalytic utilization of oil sludge. (RU 2218378, С10G 15/12, 12/10/2003). The plasma-catalytic reactor for implementing this method comprises a plasma generator, a reaction chamber, a nozzle and nozzles for introducing raw materials and outputting products, the plasma generator, the reaction chamber and the disk nozzle being arranged horizontally on the same axial line, the plasma generator and the disk nozzle are connected to the reaction chamber on the opposite sides, the disk nozzle comprises a drive shaft on which an external chamber with emulsifier disks and an inner chamber are mounted, comprising ulku apertured disc disperser interconnected housing with a sealing ring positioned thereon, and the reaction chamber comprises a quartz tube and a water-cooled body with a nozzle disposed thereon O recycling products. The advantages of the known device include small dimensions, compactness and mobility of the installation, high specific productivity of the installation, low specific energy consumption for utilization, obtaining additional heat energy from utilization for technological and domestic needs, low content of pollutants in the treated exhaust gases of the installation, and the absence of polluting organic substances in solid waste products, lack of discharge of contaminated water. However, these known solutions also involve the processing of hydrocarbons in high-temperature plasma.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к способу по настоящему изобретению является способ крекинга углеводородов, включающий термическую обработку в активной зоне исходного сырья путем плазмохимического воздействия высокочастотной плазмой на исходное сырье (RU 2227153, С10В 53/00, 20.04.2004). Термохимическую переработку органического вещества осуществляют при температуре 350÷700°С путем создания в потоке жидкости кольцевого плазменного разряда реактивной плазмы мощностью 0,05÷0,5 кВт·ч на 1 кг перерабатываемой органической жидкости, при этом вещество раскручивают в центрифуге, создавая интенсивный турбулентный поток и в объеме вращающегося потока формируют кольцевой реактивный плазменный разряд.The closest in technical essence and the achieved result to the method of the present invention is a method for cracking hydrocarbons, including heat treatment in the active zone of the feedstock by plasma-chemical exposure of high-frequency plasma to the feedstock (RU 2227153, C10B 53/00, 04/20/2004). Thermochemical processing of organic matter is carried out at a temperature of 350 ÷ 700 ° C by creating an annular plasma discharge of a reactive plasma with a power of 0.05 ÷ 0.5 kWh per 1 kg of processed organic liquid in the liquid stream, while the substance is spun in a centrifuge, creating an intense turbulent the stream and in the volume of the rotating stream form an annular reactive plasma discharge.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- ограничение объема исходного сырья, подверженного воздействию кольцевого разряда реактивной плазмы, что предполагает создание сложной методики увеличения объема обрабатываемого сырья за счет создания вращающегося потока сырья, проходящего через кольцо плазмы посредством высокооборотной центрифуги;- limiting the volume of feedstock exposed to a ring discharge of reactive plasma, which involves the creation of a complex methodology for increasing the volume of processed raw materials by creating a rotating flow of raw materials passing through the plasma ring by means of a high-speed centrifuge;

- относительно высокие энергозатраты: до 0,6 кВт·ч на 1 кг перерабатываемой органической жидкости;- relatively high energy consumption: up to 0.6 kWh per 1 kg of processed organic liquid;

- высокая температура в активной (рабочей) зоне реактора (до 700°С), при которой реализуют обработку (термокрекинг) исходного сырья, ведет к опасности частичного закоксовывания стенок реактора, что также увеличивает энергозатраты;- high temperature in the active (working) zone of the reactor (up to 700 ° C), at which the feedstock is processed (thermocracking), leads to the risk of partial coking of the reactor walls, which also increases energy costs;

- большая зависимость используемой плазмы от свойств перерабатываемого сырья, поскольку используемое устройство для генерирования высокочастотной плазмы представляет собой резонансный контур, содержащий элементы реактора и электрода, характеристики которого, в частности мощность высокочастотной плазмы, очень сильно зависят от электрических характеристик перерабатываемого сырья, что снижает стабильность параметров генерируемой плазмы и всего процесса переработки в целом;- a large dependence of the plasma used on the properties of the processed raw materials, since the device used to generate high-frequency plasma is a resonant circuit containing elements of the reactor and electrode, the characteristics of which, in particular the high-frequency plasma power, are very dependent on the electrical characteristics of the processed raw materials, which reduces the stability of the parameters generated plasma and the entire processing process as a whole;

- кроме того, время нахождения исходного сырья в камере переработки плазменного реактора достаточно велико, что необходимо для обеспечения необходимой глубины переработки.- in addition, the residence time of the feedstock in the processing chamber of the plasma reactor is large enough, which is necessary to ensure the necessary processing depth.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению в части устройства является плазменный реактор, содержащий камеру переработки, в которой установлен изолированный от корпуса камеры переработки электрод, соединенный с высокочастотным генератором, а другой электрод выполнен в виде корпуса камеры переработки (RU 2227153, С10В 53/00, 20.04.2004). Данное устройство предназначено для реализации способа наиболее близкого аналога, поэтому его недостатки приведены выше при указании недостатков известного способа.The closest in technical essence and the achieved result to the present invention in terms of the device is a plasma reactor containing a processing chamber, in which there is an electrode isolated from the processing chamber body connected to a high-frequency generator, and the other electrode is made in the form of a processing chamber body (RU 2227153, СВВ 53/00, 04/20/2004). This device is intended to implement the method of the closest analogue, therefore, its disadvantages are given above when indicating the disadvantages of the known method.

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание способа крекинга углеводородов и плазменного реактора для его осуществления, обладающих повышенными технико-экономическими показателями.The objective of the present invention is to develop and create a method for cracking hydrocarbons and a plasma reactor for its implementation, with improved technical and economic indicators.

В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что повышается производительность переработки исходного сырья, в том числе тяжелых углеводородов в моторные топлива, и увеличивается глубина переработки исходного сырья за счет обеспечения максимальной площади контакта плазмы с парогазовой фазой сырья, а также снижаются энергозатраты на единицу продукта.As a result of solving this problem, it is possible to obtain technical results in that the productivity of processing the feedstock, including heavy hydrocarbons into motor fuels, increases and the depth of processing of the feedstock increases by maximizing the contact area of the plasma with the gas-vapor phase of the feedstock, as well as energy costs per unit of product are reduced.

Данные технические результаты достигаются тем, что в способе крекинга тяжелых фракций нефти, включающем термическую обработку в активной зоне исходного сырья путем плазмохимического воздействия высокочастотной плазмой на исходное сырье, создают в объеме активной зоны высокочастотную плазму интенсивностью 0,05÷0,2 Вт·см-2 при величине несущей частоты плазмы от 106 Гц до 108 Гц. При этом сырье до обработки в активной зоне подвергают предварительному подогреву.These technical results are achieved by the fact that in the method for cracking heavy fractions of oil, including heat treatment in the active zone of the feedstock by plasma-chemical exposure of high-frequency plasma to the feedstock, create a high-frequency plasma in the volume of the active zone with an intensity of 0.05 ÷ 0.2 W · cm - 2 when the value of the carrier frequency of the plasma from 10 6 Hz to 10 8 Hz. In this case, the raw materials are preheated before processing in the core.

Для достижения заявленного технического результата предлагается способ крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающий термическую обработку в активной зоне исходного сырья путем плазмохимического воздействия плазмой на исходное сырье. Отличительной особенностью данного крекинга является то, что создают в объеме активной зоны низкочастотную плазму интенсивностью 0,05÷0,2 Вт·см-2 при величине несущей частоты плазмы от 102 Гц до 105 Гц. При этом сырье до обработки в активной зоне подвергают предварительному подогреву.To achieve the claimed technical result, a method for cracking heavy oil residues is proposed, including heat treatment in the active zone of the feedstock by means of plasma-chemical plasma exposure of the feedstock. A distinctive feature of this cracking is that they create a low-frequency plasma in the volume of the active zone with an intensity of 0.05 ÷ 0.2 W cm -2 with a carrier frequency of the plasma from 10 2 Hz to 10 5 Hz. In this case, the raw materials are preheated before processing in the core.

Дополнительно предлагается оба крекинга осуществлять при температуре в активной зоне от 360°С до 420°С, а высокочастотную плазму генерировать в импульсном режиме со скважностью импульсов от 1 до 100.In addition, it is proposed that both crackings be carried out at a temperature in the core from 360 ° C to 420 ° C, and high-frequency plasma is generated in a pulsed mode with a duty cycle of pulses from 1 to 100.

Для решения поставленной задачи предлагается плазменный реактор для крекинга тяжелых фракций нефти и тяжелых нефтяных остатков, содержащий камеру переработки, в которой установлен изолированный от корпуса камеры переработки электрод, соединенный с высокочастотным генератором, а другой электрод выполнен в виде корпуса камеры переработки. Отличительной особенностью предлагаемого реактора является то, что изолированный электрод установлен в средней части камеры, а камера переработки снабжена дополнительными электродами, выполненными в виде стержней, которые одними концами соединены с частью изолированного электрода, расположенной на уровне продольной оси камеры переработки. Причем другие концы дополнительных электродов распределены по объему камеры переработки так, что углы между осями любых двух дополнительных электродов составляют не менее 25 градусов. При этом камера переработки выполнена в виде цилиндра, где диаметр и длина цилиндра выбраны от 450 мм до 650 мм.To solve this problem, we propose a plasma reactor for cracking heavy fractions of oil and heavy oil residues, containing a processing chamber, in which an electrode isolated from a refining chamber body connected to a high-frequency generator is installed, and the other electrode is made in the form of a processing chamber body. A distinctive feature of the proposed reactor is that the insulated electrode is installed in the middle part of the chamber, and the processing chamber is equipped with additional electrodes made in the form of rods, which are connected at one end to a part of the insulated electrode located at the level of the longitudinal axis of the processing chamber. Moreover, the other ends of the additional electrodes are distributed over the volume of the processing chamber so that the angles between the axes of any two additional electrodes are at least 25 degrees. The processing chamber is made in the form of a cylinder, where the diameter and length of the cylinder are selected from 450 mm to 650 mm.

В частном случае дополнительные электроды могут иметь игольчатую форму.In the particular case of additional electrodes can be needle-shaped.

В результате получена конструкция, по форме напоминающая одуванчик. Такое расположение дополнительных электродов в камере переработки (активной зоне) позволяет обеспечить полное заполнение ее плазмой. Предпочтительно, чтобы дополнительные электроды имели игольчатую форму, поскольку на конце каждой из игл имеет место локальное нарушение эквипотенциальности плазменного поля, т.е. именно в этих точках происходит стекание плазменного разряда на второй электрод - стенку корпуса камеры переработки, который также изолирован от дополнительных электродов. Кроме того, что камера переработки выполнена в виде цилиндра, диаметр и длина которого выбраны от 450 мм до 650 мм. Таким образом, устройство по настоящему изобретению позволяет обеспечить максимально развитую поверхность контакта парогазовой смеси сырья с полем высокочастотной плазмы.The result is a design that resembles a dandelion in shape. Such an arrangement of additional electrodes in the processing chamber (active zone) makes it possible to completely fill it with plasma. Preferably, the additional electrodes are needle-shaped, since at the end of each of the needles there is a local violation of the equipotentiality of the plasma field, i.e. It is at these points that the plasma discharge flows onto the second electrode — the wall of the processing chamber body, which is also isolated from additional electrodes. In addition, the processing chamber is made in the form of a cylinder, the diameter and length of which is selected from 450 mm to 650 mm. Thus, the device of the present invention allows to provide the most developed contact surface of the vapor-gas mixture of raw materials with the field of high-frequency plasma.

На фиг.1 изображена общая схема плазменного реактора, на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a General diagram of a plasma reactor, figure 2 shows a section aa in figure 1.

Крекинг углеводородов по настоящему изобретению осуществляют с помощью плазменного реактора. Плазменный реактор содержит камеру 1 переработки, в которой установлен изолированный от корпуса 2 камеры 1 переработки электрод 3, соединенный с высокочастотным генератором (не показан). Другой электрод выполнен в виде корпуса 2 камеры 1 переработки. Изолированный электрод 3 установлен в средней части камеры 1 ортогонально направлению потока исходного (обрабатываемого) сырья (на фиг.1 направление потока показано стрелкой). Камера 1 переработки снабжена дополнительными электродами 4, выполненными в виде стержней, которые одними концами соединены с частью изолированного электрода 3, расположенной на уровне продольной оси камеры 1 переработки. Другие концы дополнительных электродов 4 распределены по объему камеры 1 переработки так, что углы α между осями любых двух дополнительных электродов составляют не менее 25 градусов.The cracking of hydrocarbons of the present invention is carried out using a plasma reactor. The plasma reactor comprises a processing chamber 1, in which an electrode 3 connected to a high-frequency generator (not shown) is isolated from the housing 2 of the processing chamber 1. Another electrode is made in the form of a housing 2 of the processing chamber 1. An insulated electrode 3 is installed in the middle part of the chamber 1 orthogonally to the flow direction of the feed (processed) raw material (in Fig. 1, the flow direction is shown by an arrow). The processing chamber 1 is provided with additional electrodes 4 made in the form of rods, which are connected at one end to a part of the insulated electrode 3 located at the level of the longitudinal axis of the processing chamber 1. The other ends of the additional electrodes 4 are distributed throughout the volume of the processing chamber 1 so that the angles α between the axes of any two additional electrodes are at least 25 degrees.

Наибольший эффект достигается при выполнении дополнительных электродов игольчатой формы. Камера 1 переработки может быть выполнена в виде цилиндра, диаметр D и длина L которого выбраны от 450 мм до 650 мм. Корпус 2 снабжен патрубками 5 входа-выхода, предназначенными для подачи в камеру 1 исходного сырья и выхода из нее полученного продукта. Патрубки 5 снабжены любыми известными затворными устройствами (не показаны).The greatest effect is achieved by performing additional needle-shaped electrodes. The processing chamber 1 can be made in the form of a cylinder, the diameter D and the length L of which is selected from 450 mm to 650 mm. The housing 2 is equipped with nozzles 5 input-output, designed to feed into the chamber 1 of the feedstock and exit from it the resulting product. The nozzles 5 are provided with any known gate devices (not shown).

Функционирует плазменный реактор при осуществлении способа по настоящему изобретению следующим образом. Через входной патрубок 5 в камеру 1 переработки подают исходное сырье (например, тяжелые фракции нефти), предварительно подогретое до температуры 180÷200°С. В камере поддерживается температура 360÷420°С. За счет этого сырье переводится в гомогенную парогазовую фазу, в объеме которой и генерируется поле СВЧ-плазмы при величине несущей частоты от 106 Гц до 108 Гц и интенсивностью 0,05÷0,2 Вт·см-2. Электродная система в виде электрода 3 и дополнительных электродов 4 (см. фиг.1) обеспечивает стекание плазменного разряда на электрод 2 с минимальным градиентом интенсивности поля по всему объему камеры. Развитая поверхность парогазовой сырьевой смеси обеспечивает максимум взаимодействия с полем СВЧ плазмы (вплоть до молекулярного уровня). При использовании особо тяжелых нефтяных остатков (битумы, асфальтены, тяжелая ароматика) для достижения однородности смеси СВЧ плазма модулируется относительно низкочастотной составляющей (в диапазоне частот от 102 Гц до 105 Гц), которая возбуждает в сырье упругие механические колебания, эффективно гомогенизирующие ее парогазовую фазу.The plasma reactor operates in the implementation of the method of the present invention as follows. Through the inlet pipe 5 into the processing chamber 1 serves the feedstock (for example, heavy oil fractions), preheated to a temperature of 180 ÷ 200 ° C. The temperature of 360 ÷ 420 ° C is maintained in the chamber. Due to this, the raw material is transferred to the homogeneous vapor-gas phase, in the volume of which the microwave plasma field is generated with a carrier frequency of 10 6 Hz to 10 8 Hz and an intensity of 0.05 ÷ 0.2 W cm -2 . The electrode system in the form of an electrode 3 and additional electrodes 4 (see Fig. 1) provides a plasma discharge to electrode 2 with a minimum field intensity gradient throughout the chamber volume. The developed surface of the gas-vapor feed mixture provides maximum interaction with the microwave plasma field (up to the molecular level). When using especially heavy oil residues (bitumen, asphaltenes, heavy aromatics) to achieve uniformity of the mixture, the microwave plasma is modulated with respect to the low-frequency component (in the frequency range from 10 2 Hz to 10 5 Hz), which excites elastic mechanical vibrations in the feedstock, effectively homogenizing its vapor-gas phase.

Под воздействием поля СВЧ плазмы исходное сырье в объеме камеры подвергается низкотемпературному крекингу (а на молекулярном уровне возможен и пиролиз), в результате которого на выходе из камеры 1 образуется сложная углеводородная парогазовая смесь с высоким содержанием легких углеводородов.Under the influence of the microwave plasma field, the feedstock in the chamber volume undergoes low-temperature cracking (and pyrolysis is possible at the molecular level), as a result of which a complex hydrocarbon vapor-gas mixture with a high content of light hydrocarbons is formed at the outlet from chamber 1.

Полученная многофракционная смесь легких углеводородов подается далее на систему разделения по фракциям любыми традиционными методами, например ректификации, термосорбции, абсорбции, вымораживания и др.The obtained multifractional mixture of light hydrocarbons is then fed to the fractionation system by any conventional methods, for example, rectification, thermosorption, absorption, freezing, etc.

Максимальная глубина переработки сырья по настоящему изобретению достигает 74% (вес). Результаты использования настоящего изобретения приведены в таблице.The maximum processing depth of the raw materials of the present invention reaches 74% (weight). The results of using the present invention are shown in the table.

ТаблицаTable ПараметрыOptions Пример 1Example 1 Пример 2Example 2 Пример 3Example 3 Интенсивность ВЧ плазмы, Вт·см-2 HF plasma intensity, W · cm -2 0,050.05 0,120.12 0,20.2 Несущая частота, ГцCarrier Frequency Hz 106 10 6 4-106 4-10 6 108 10 8 Удельные энергозатраты, кВт·час на 1 кг сырьяSpecific energy consumption, kW · h per 1 kg of raw materials 0,0340,034 0,0870,087 0,270.27 Производительность, м3/часProductivity, m 3 / hour 0,30.3 0,30.3 0,30.3 Глубина переработки, %Depth of processing,% 6363 7070 7474

Реализация настоящего изобретения не требует создания специальных технологий, средств и оснастки. Изготовление плазменного генератора может быть осуществлено на любом известном оборудовании, входящем в номенклатуру современного машиностроительного завода.The implementation of the present invention does not require the creation of special technologies, tools and equipment. The manufacture of a plasma generator can be carried out on any known equipment that is part of the range of a modern engineering plant.

Claims (8)

1. Способ крекинга тяжелых фракций нефти, включающий термическую обработку в активной зоне исходного сырья путем плазмохимического воздействия высокочастотной плазмой на исходное сырье, отличающийся тем, что создают в объеме активной зоны высокочастотную плазму интенсивностью 0,05÷0,2 Вт·см2 при величине несущей частоты плазмы от 106 до 108 Гц, при этом сырье до обработки в активной зоне подвергают предварительному подогреву.1. The method of cracking of heavy oil fractions, including heat treatment in the active zone of the feedstock by plasma-chemical exposure of high-frequency plasma to the feedstock, characterized in that they create high-frequency plasma in the volume of the active zone with an intensity of 0.05 ÷ 0.2 W · cm 2 at a value the carrier frequency of the plasma from 10 6 to 10 8 Hz, while the raw material is subjected to preheating before processing in the active zone. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что крекинг осуществляют при температуре в активной зоне от 360 до 420°С.2. The method according to claim 1, characterized in that the cracking is carried out at a temperature in the active zone from 360 to 420 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокочастотную плазму генерируют в импульсном режиме со скважностью импульсов от 1 до 100.3. The method according to claim 1, characterized in that the high-frequency plasma is generated in a pulsed mode with a duty cycle of pulses from 1 to 100. 4. Способ крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающий термическую обработку в активной зоне исходного сырья путем плазмохимического воздействия плазмой на исходное сырье, отличающийся тем, что создают в объеме активной зоны низкочастотную плазму интенсивностью 0,05÷0,2 Вт·см2 при величине несущей частоты плазмы от 102 до 105 Гц, при этом сырье до обработки в активной зоне подвергают предварительному подогреву.4. The method of cracking heavy oil residues, including heat treatment in the active zone of the feedstock by plasma-chemical plasma exposure of the feedstock, characterized in that they create a low-frequency plasma in the volume of the active zone with an intensity of 0.05 ÷ 0.2 W cm 2 plasma frequencies from 10 2 to 10 5 Hz, while the raw material is subjected to preheating before processing in the active zone. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что крекинг осуществляют при температуре в активной зоне от 360 до 420°С.5. The method according to claim 4, characterized in that the cracking is carried out at a temperature in the active zone from 360 to 420 ° C. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что высокочастотную плазму генерируют в импульсном режиме со скважностью импульсов от 1 до 100.6. The method according to claim 4, characterized in that the high-frequency plasma is generated in a pulsed mode with a duty cycle of pulses from 1 to 100. 7. Плазменный реактор для крекинга тяжелых фракций нефти и тяжелых нефтяных остатков, содержащий камеру переработки, в которой установлен изолированный от корпуса камеры переработки электрод, соединенный с высокочастотным генератором, а другой электрод выполнен в виде корпуса камеры переработки, отличающийся тем, что изолированный электрод установлен в средней части камеры, а камера переработки снабжена дополнительными электродами, выполненными в виде стержней, которые одними концами соединены с частью изолированного электрода, расположенной на уровне продольной оси камеры переработки, причем другие концы дополнительных электродов распределены по объему камеры переработки так, что углы между осями любых двух дополнительных электродов составляют не менее 25°, при этом камера переработки выполнена в виде цилиндра, где диаметр и длина цилиндра выбраны от 450 до 650 мм.7. A plasma reactor for cracking heavy fractions of oil and heavy oil residues, comprising a processing chamber in which an electrode isolated from a refining chamber housing connected to a high-frequency generator is installed, and another electrode is made in the form of a processing chamber housing, characterized in that the insulated electrode is installed in the middle part of the chamber, and the processing chamber is equipped with additional electrodes made in the form of rods that are connected at one end to a part of the insulated electrode lying at the level of the longitudinal axis of the processing chamber, and the other ends of the additional electrodes are distributed over the volume of the processing chamber so that the angles between the axes of any two additional electrodes are at least 25 °, while the processing chamber is made in the form of a cylinder, where the diameter and length of the cylinder are selected from 450 to 650 mm. 8. Реактор по п.5, отличающийся тем, что дополнительные электроды имеют игольчатую форму. 8. The reactor according to claim 5, characterized in that the additional electrodes are needle-shaped.
RU2010101028/04A 2010-01-15 2010-01-15 Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation RU2422493C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010101028/04A RU2422493C1 (en) 2010-01-15 2010-01-15 Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010101028/04A RU2422493C1 (en) 2010-01-15 2010-01-15 Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422493C1 true RU2422493C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010101028/04A RU2422493C1 (en) 2010-01-15 2010-01-15 Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422493C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448768C2 (en) * 2010-07-28 2012-04-27 Вячеслав Геннадьевич Певгов Method of plasmachemical treatment of raw stock of organic or vegetable origin and device to this end
RU2579099C2 (en) * 2014-07-31 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Method of oil non-catalytic hydrodesulfurization
CN107880927A (en) * 2016-09-29 2018-04-06 中国石油化工股份有限公司 A kind of heavy oil plasma hydroprocessing technique and system
RU2808052C1 (en) * 2019-12-06 2023-11-22 Уолтер Джейкоб БАУЭР Flow reversal device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448768C2 (en) * 2010-07-28 2012-04-27 Вячеслав Геннадьевич Певгов Method of plasmachemical treatment of raw stock of organic or vegetable origin and device to this end
RU2579099C2 (en) * 2014-07-31 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Method of oil non-catalytic hydrodesulfurization
CN107880927A (en) * 2016-09-29 2018-04-06 中国石油化工股份有限公司 A kind of heavy oil plasma hydroprocessing technique and system
RU2808052C1 (en) * 2019-12-06 2023-11-22 Уолтер Джейкоб БАУЭР Flow reversal device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kaptakov Catalytic Desulfuration of Oil Products under Ultrasonic Treatment.
RU2392543C2 (en) Method and device for processing of domestic and industrial organic wastes
Du et al. Gasification of corn cob using non-thermal arc plasma
Cherpozat et al. Ultrasonic pretreatment effects on the bio-oil yield of a laboratory-scale slow wood pyrolysis
Yang et al. Naphthalene destruction performance from tar model compound using a gliding arc plasma reformer
EA008269B1 (en) A method of converting coal into fuels
RU2422493C1 (en) Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation
CN114630478A (en) Liquid plasma discharge device and biodiesel synthesis method using same
Xi et al. Plasma-electrolytic liquefaction of human waste for biofuels production and recovery of ammonium, chlorine and metals
RU2393988C1 (en) Device for plasma-chemical conversion of hydrocarbon gas
Zherlitsyn et al. Microwave plasma torch for processing hydrocarbon gases
JP2017155244A (en) Manufacturing method and manufacturing device of hydrolysis fuel
CN104449789A (en) Low-temperature catalytic pyrolysis method for oil-containing sludge
JP6995373B2 (en) A method of producing a hydrocarbon-based synthetic fuel by adding water to a hydrocarbon-based fuel oil.
Wang et al. Hydrocracking of n-hexadecane via liquid or gaseous water assisted pulsed spark discharge in liquid
RU2503709C1 (en) Processing method of oil and/or oil residues
RU2218378C1 (en) Method of utilizing oil slimes and plasma-catalytic reactor for implementation of the method
RU2246525C1 (en) Method of destruction of organic compounds and plant for processing petrochemical wastes
CN103930526A (en) System and method for cold cracking with steam
Nguyen et al. In‐Liquid Plasma Catalysis: Tools for Sustainable H2‐free Heavy Oils Upgrading
Qin et al. Recent progress of low-temperature plasma technology in biorefining process
RU2343181C1 (en) Method for plasmochemical hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions and device for its realisation
RU2465303C1 (en) Hydrocarbon-bearing fluid processing plant and plasma reactor incorporated therewith
RU2579099C2 (en) Method of oil non-catalytic hydrodesulfurization
RU2451715C1 (en) Method and plant for plasma thermal processing of carbon-containing industrial and agricultural wastes for production of plasmagas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130116