WO2012078068A1 - Method of converting hydrocarbon raw material by distillation - Google Patents

Method of converting hydrocarbon raw material by distillation Download PDF

Info

Publication number
WO2012078068A1
WO2012078068A1 PCT/RU2010/000755 RU2010000755W WO2012078068A1 WO 2012078068 A1 WO2012078068 A1 WO 2012078068A1 RU 2010000755 W RU2010000755 W RU 2010000755W WO 2012078068 A1 WO2012078068 A1 WO 2012078068A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
feed stream
distillation
feedstock
stream
stock
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000755
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Георгий Рамазанович УМАРОВ
Сергей Иванович БОЙЧЕНКО
Валерий Михайлович ПЕТУХОВ
Шив Викрам КХЕМКА
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Карбон"
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 "Лаборатория Карбон" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Карбон"
Publication of WO2012078068A1 publication Critical patent/WO2012078068A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation

Definitions

  • the invention relates to petrochemistry, in particular, to the field of hydrocarbon processing, and can be used in the chemical, petrochemical industry and fuel energy to produce various petroleum products, including high-quality fuel.
  • the method involves the supply of hydrocarbon feed to the reactor with imparting it to the flow in the directional reactor volume. Intensive flow movement allows, first of all, to eliminate stagnant zones in the distillation volume and to ensure active interaction of the processed feed stream with a heat carrier and / or catalyst, which increases the efficiency of the process.
  • internal friction in a jet with a complex trajectory of movement is accompanied by some additional heat.
  • the heat generated is not enough to significantly activate the destructive processes in hydrocarbons, and the reduction in energy costs for the refining process is small.
  • the insufficient degree of destruction of the structure of raw materials does not guarantee a high content of light fractions and their proper quality in processed products.
  • the technical result is to reduce energy consumption by unit of production with an increase in the yield of light fractions and an increase in their quality by creating optimal conditions for phase transitions in the substrate constituting the initial feed stream.
  • the technical result is achieved by the fact that in the method of processing hydrocarbon feedstock, comprising supplying the feedstock to the distillation volume (hereinafter referred to as the reactor) with the formation of a directed feed stream and its distillation with the selection of the target product, the flow is formed with the distribution of density and angular momentum of the feed stream in accordance with the wave function corresponding to the phase transition of part of the feed stream to the positron state of Dirac matter.
  • the mentioned part of the feed stream is not more than 0.01% of its volume.
  • the feed is preheated to temperatures in the range (160..440) ° ⁇ .
  • distillation is carried out in at least two stages, for which the remainder of the raw material after selection of heavy fractions is sent to a subsequent volume for distillation or returned to the existing one.
  • the essence of the proposed method consists in initiating a phase transition of a part of the substrate constituting the feed stream of hydrocarbons, in the fifth state of the substance with the release of a significant amount of energy directed to the implementation destructive transformations of hydrocarbons, which in turn allows to reduce energy costs from an external source, including heat, for processing raw materials.
  • the fifth state of matter is understood to mean the positron state of Dirac matter.
  • n 1, 2, 3 ... - quantum number
  • is the microvolume transition frequency
  • the mechanism of development of the phase transition of the substrate, including the feed stream of hydrocarbons, into the fifth state of matter includes as a necessary condition for degeneracy in the energy spectrum.
  • phase transition is possible and will take place when two different states of the substrate, characterized by two different combinations of quantum numbers, have the same energy.
  • Z is the average charge of atoms making up the considered microvolume dV.
  • This wave function is modeled as follows: n s t s - normalized spherical function that describes the angular part of the wave function
  • R is the modulus of the distance vector
  • N n , mi , N n , i c are normalization factors determined by relations of the form:
  • is the frequency describing
  • is the average charge of atomic nuclei
  • microvolume under consideration dV R is the radius vector module describing the average dipole moment
  • H is the Hamiltonian of the system
  • m is the average mass of the molecule
  • the density of the feed stream p and the momentum M are described as follows:
  • the installation contains a main unit - a reactor (volume for distillation of hydrocarbon feedstocks) 1, a feed system for the feedstock and coolant 2, a device for extracting the target product 3 and 4, a feedstock pretreatment device 5.
  • the reactor itself is a volume with a jet forming device placed in it .
  • the reactor is equipped with an inlet pipe that communicates with the feed system and coolant, and output for communication with devices for the removal of target products: light and heavy fractions.
  • the jet forming device is a set of distributed in the reactor volume and variously oriented pipelines with different flow sections. Each of the pipelines has a specific configuration unique to it, corresponding to the wave function presented above, which describes the state and properties of the feed stream at each point in the volume at any given time.
  • Perforations are made in the walls of the pipelines, communicating the internal cavities of the pipelines with the reactor volume.
  • the shape, size and relative position of the elements of the jet forming device are determined by calculation and experimentally based on the requirements for the target product, nature, physico-chemical properties and composition of the feedstock and a number of its other thermodynamic parameters, as well as requirements for the final product.
  • the feed supply system is a device for pumping the flow of raw materials and controlling its speed, and the selection system is based on the principle of separation of fractions according to their specific gravity. The method is as follows.
  • the feed stream previously heated before it enters the reactor to improve its rheology and desalted and dehydrated by known methods to reduce reactor design requirements, is fed to the latter through the feed system and the inlet pipe and enters the pipelines of the jet forming device. Simultaneously with the feedstock, a coolant is supplied to the reactor. In the said device, the feed stream acquires directional movement through pipelines, breaking up into separate jets. The configuration of the pipelines and their relative orientation provides unidirectional, counter-directional or cross-directional movement of the jets. Penetrating into the reactor volume through perforations in the walls of pipelines, parts of the flow interact with each other. In the process of complex directional movement, part of the feed stream undergoes a change in density and angular momentum.
  • the distribution of the density and angular momentum in accordance with the wave function corresponding to the conditions for the transition of a part of the flow to the fifth state of Dirac matter is guaranteed by the shape and size of the elements of the jet forming device and their relative position. Providing the conditions for the mentioned transition of more than a small (not more than 0.01%) part of the feed stream can cause a significant release of energy, which will lead to uncontrolled process.
  • the thermomechanical effect on the feed stream initiated by the energy released during this process, causes destructive processes and redistribution of the processing components in it: light hydrocarbons, which are removed from the reactor as target products, and heavy oil residue. Target products can be used both independently and sent for re-processing in subsequent reactors or returned to the existing one.
  • the number of stages of distillation is determined by the tasks.
  • the percentage yield of light fractions depends on the physicochemical characteristics of the raw materials, the requirements for the target product, and may be higher than when using already known methods. This figure is determined empirically in the distillation of highly viscous oil in the above device.
  • the table below shows the results of an experiment on the separation of the original oil by the present method in an industrial installation with a capacity of 1,500 tons per year.
  • the proportions of gasoline, diesel and jet fuel can be changed within 20-30% of the mass of gasoline, 40-60% of the mass of diesel fuel, 10-30% of the mass of heavy residues without compromising the quality of the resulting products.
  • the redistribution of components occurs: most of the resins, asphaltenes, heavy metals go into a heavy residue. This greatly facilitates the working conditions of equipment for producing fuels, and also removes the severity of the environmental problems of oil refining.
  • the fraction of light hydrocarbons obtained by the claimed technology exceeds the fraction of distillates produced by traditional technology, and the heavy fraction, into which the bulk of the impurities harmful to light fractions passes, can be used as raw material for production in its physical and technological properties high quality road surfaces.
  • the claimed method of processing hydrocarbon raw materials is characterized by a high ratio of the output of the most valuable target fractions to energy costs, processing costs and losses of raw materials.
  • the method can be used for deep, waste-free, environmentally friendly processing of all types of liquid raw materials, including high-viscosity oil with a high content of sulfur, salts, resins and other impurities.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

The invention relates to petroleum chemistry, in particular to the field of processing hydrocarbons, and can be used in the chemical and petrochemical industry for producing various petroleum products, including high-grade fuel. The method for processing hydrocarbon stock comprises feeding a feedstock into a volume for distillation with a directed stream of stock being formed and distilling the latter with target fractions being removed. The stream of stock is formed such that the stream density and moment of impulse are distributed in association with a wave function responding to the conditions of phase transition of part of the stream of stock into the positron state of Dirac's matter.

Description

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ ПЕРЕГОНКИ  METHOD FOR PROCESSING HYDROCARBON RAW MATERIAL BY REFINING METHOD
Область техники Technical field
Изобретение относится к нефтехимии, в частности, к области переработки углеводородов, и может быть использовано в химической, нефтехимической промышленности и топливной энергетике для получения различных нефтепродуктов, в том числе высококачественного топлива. The invention relates to petrochemistry, in particular, to the field of hydrocarbon processing, and can be used in the chemical, petrochemical industry and fuel energy to produce various petroleum products, including high-quality fuel.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известны способы переработки углеводородного сырья, в частности, тяжелой сырой нефти, с получением целевых продуктов, предполагающие ее предварительное обессоливание и обезвоживание, последующую стадию перегонки, включающую термические и термодеструктивные процессы с разделением на фракции, вывод готового продукта (патент US N2 738324, кл. С10В 55/00, 1985г.; патент US J\O 295968, кл. C10G9/16, 1994г.; патент US 7077199, КЛ. Е21В 43/243, 2006г.). К недостаткам известных способов относятся большие энергозатраты на единицу продукции и высокая себестоимость процесса, поскольку для разложения тяжелых молекул углеводородов поддерживаются высокие температура и давление в перегонной аппаратуре либо проводится гидроочистка с использованием дорогих катализаторов.  Known methods for processing hydrocarbon raw materials, in particular, heavy crude oil, to obtain the target products, suggesting its preliminary desalination and dehydration, the subsequent stage of distillation, including thermal and thermo-destructive processes with separation into fractions, the conclusion of the finished product (patent US N2 738324, cl. СВВ 55/00, 1985; US patent J \ O 295968, class C10G9 / 16, 1994; US patent 7077199, CL ЕВВ 43/243, 2006). The disadvantages of the known methods include high energy costs per unit of production and high cost of the process, because for the decomposition of heavy hydrocarbon molecules, high temperature and pressure in the distillation apparatus are maintained or hydrotreating is carried out using expensive catalysts.
Известны способы переработки углеводородного сырья, в которых производят различного рода дополнительное воздействие на сырьевой поток либо теплоноситель. В способе переработки жидких углеводородов по предварительному патенту KZ N° 3410, кл. C10G 9/00, 2006г. и патенту ЕР JY« 1452576, кл. C10G 33/06, 2004 г. эффективности процесса повышения выхода светлых фракций и снижения энергозатрат достигают кавитационным воздействием на сырьевой поток на стадии его перегонки либо его предварительной кавитационной обработкой. Known methods for the processing of hydrocarbon raw materials, which produce various kinds of additional effects on the feed stream or coolant. In the method of processing liquid hydrocarbons according to preliminary patent KZ N ° 3410, cl. C10G 9/00, 2006 and patent EP JY "1452576, cl. C10G 33/06, 2004, the efficiency of the process of increasing the yield of light fractions and reducing energy costs is achieved by cavitation effects on the feed stream at the stage of distillation or by preliminary cavitation treatment.
Известны способы переработки углеводородного сырья, в которых сырьевой поток в перегонных реакторах подвергают механической активации, в том числе по патентам ЕР N2 I 452 576, кл.СЮО 33/06, 2002г.; RU «2102435, кл.СЮС 15/08, 1998г.  Known methods for the processing of hydrocarbon raw materials in which the feed stream in the distillation reactors is subjected to mechanical activation, including according to patents EP N2 I 452 576, class SJO 33/06, 2002; RU "2102435, cl. SyUS 15/08, 1998.
Известен способ, реализованный в реакторе по патенту RU 2146525, кл. C10G 1 1/10, 200 г. Способ предусматривает подачу углеводородного сырья в реактор с приданием его потоку в объеме реактора направленного движения. Интенсивное движение потока позволяет прежде всего устранить застойные зоны в объеме перегонки и обеспечить активное взаимодействие потока перерабатываемого сырья с теплоносителем и/или катализатором, что увеличивает эффективность процесса. К тому же внутреннее трение в струе со сложной траекторией движения сопровождается некоторым дополнительным выделением тепла. Однако выделяемого тепла недостаточно для значительной активизации деструктивных процессов в углеводородах, и снижение энергетических затрат на процесс переработки невелико. К тому же недостаточная степень разрушения структуры сырья не гарантирует высокое содержание легких фракций и их надлежащее качество в продуктах переработки.  The known method implemented in the reactor according to patent RU 2146525, class. C10G 1 1/10, 200 g. The method involves the supply of hydrocarbon feed to the reactor with imparting it to the flow in the directional reactor volume. Intensive flow movement allows, first of all, to eliminate stagnant zones in the distillation volume and to ensure active interaction of the processed feed stream with a heat carrier and / or catalyst, which increases the efficiency of the process. In addition, internal friction in a jet with a complex trajectory of movement is accompanied by some additional heat. However, the heat generated is not enough to significantly activate the destructive processes in hydrocarbons, and the reduction in energy costs for the refining process is small. In addition, the insufficient degree of destruction of the structure of raw materials does not guarantee a high content of light fractions and their proper quality in processed products.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в снижении энергозатрат на единицу продукции при увеличении выхода легких фракций и повышении их качества путем создания оптимальных условий для фазовых переходов в субстрате, составляющем исходный сырьевой поток. The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to reduce energy consumption by unit of production with an increase in the yield of light fractions and an increase in their quality by creating optimal conditions for phase transitions in the substrate constituting the initial feed stream.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки углеводородного сырья, включающем подачу исходного сырья в объем для перегонки (далее - реактор) с формированием направленного сырьевого потока и его перегонку с отбором целевого продукта, формирование потока осуществляют с обеспечением распределения плотности и момента импульса сырьевого потока в соответствии с волновой функцией, отвечающей условиям фазового перехода части сырьевого потока в позитронное состояние материи Дирака. Упомянутая часть сырьевого потока составляет не более 0,01% его объема. Для улучшения реологических свойств сырьевого потока и снижения энергозатрат на придание ему направленного движения сырье предварительно нагревают до температур в пределах (160..440)°С. С этой же целью, а также для увеличения ресурса перегонных систем, сырье до и после предварительного нагрева подвергают обессоливанию и обезвоживанию. Во втором случае процессы обессоливания и обезвоживания проходят с меньшими энергозатратами и уменьшается экологическая опасность производства. Для повышения рентабельности процесса перегонку осуществляют по меньшей мере в две стадии, для чего остаток сырья после отбора тяжелых фракций направляют в последующий объем для перегонки либо возвращают в существующий.  The technical result is achieved by the fact that in the method of processing hydrocarbon feedstock, comprising supplying the feedstock to the distillation volume (hereinafter referred to as the reactor) with the formation of a directed feed stream and its distillation with the selection of the target product, the flow is formed with the distribution of density and angular momentum of the feed stream in accordance with the wave function corresponding to the phase transition of part of the feed stream to the positron state of Dirac matter. The mentioned part of the feed stream is not more than 0.01% of its volume. To improve the rheological properties of the feed stream and reduce energy consumption to give it directional movement, the feed is preheated to temperatures in the range (160..440) ° С. For the same purpose, as well as to increase the life of the distillation systems, the raw materials are subjected to desalination and dehydration before and after preheating. In the second case, the processes of desalination and dehydration take place with less energy consumption and the environmental hazard of production is reduced. To increase the profitability of the process, distillation is carried out in at least two stages, for which the remainder of the raw material after selection of heavy fractions is sent to a subsequent volume for distillation or returned to the existing one.
Сущность заявляемого способа заключается в инициировании фазового перехода части субстрата, составляющего сырьевой поток углеводородов, в пятое состояние вещества с высвобождением значительного количества энергии, направляемой на осуществление деструктивных превращений углеводородов, что в свою очередь позволяет уменьшить затраты энергии от внешнего источника, в том числе тепловой, на переработку сырья. Под пятым состоянием вещества при этом понимается позитронное состояние материи Дирака. The essence of the proposed method consists in initiating a phase transition of a part of the substrate constituting the feed stream of hydrocarbons, in the fifth state of the substance with the release of a significant amount of energy directed to the implementation destructive transformations of hydrocarbons, which in turn allows to reduce energy costs from an external source, including heat, for processing raw materials. In this case, the fifth state of matter is understood to mean the positron state of Dirac matter.
Физические основы позитронного состояния материи Дирака, подробно изложены в монографии «The Principles of Quantum Mechanics by P.A.V.», Dirac, Second Edition, Oxford, 1935 [1]. Механизмы фазового перехода рабочей среды в пятое состояние вещества с поглощением или выделением большого количества энергии, справедливы для субстрата, находящегося в любом агрегатном состоянии, и отражены в работе Умарова Г.Р. и др. «Решение задач многих тел и механизм плавления твердых тел», Расплавы АН СССР, 1990, -3, с. 25-31 [2] и основаны на том, что при введении субстрата в квантово-механический резонанс с позитронным состоянием материи Дирака в последнем возникают поляризационные процессы, сопровождающиеся поглощением двух материальных частиц, таких, как электроны и протоны, и инициирующие процесс выделения тепловой и электромагнитной (в частности, в виде γ- излучения) энергии.  The physical foundations of the positron state of Dirac matter are described in detail in the monograph “The Principles of Quantum Mechanics by P.A.V.”, Dirac, Second Edition, Oxford, 1935 [1]. The mechanisms of the phase transition of the working medium to the fifth state of matter with the absorption or release of a large amount of energy are valid for a substrate in any state of aggregation, and are reflected in the work of G. Umarov and others. "The solution of the problems of many bodies and the mechanism of melting of solids", Melts of the USSR Academy of Sciences, 1990, -3, 25-31 [2] and are based on the fact that when a substrate is introduced into quantum mechanical resonance with the positron state of Dirac matter, polarization processes arise in the latter, accompanied by the absorption of two material particles, such as electrons and protons, and initiating the process of heat and electromagnetic (in particular, in the form of γ-radiation) energy.
Условия для создания упомянутого квантово-механического резонанса в микрообъеме dV основаны на законе сохранения энергии и момента импульса и выражаются следующими соотношениями:
Figure imgf000006_0001
п = 1, 2, 3... - квантовое число
The conditions for creating the mentioned quantum-mechanical resonance in the microvolume dV are based on the law of conservation of energy and angular momentum and are expressed by the following relationships:
Figure imgf000006_0001
n = 1, 2, 3 ... - quantum number
ω - частота перехода микрообъема  ω is the microvolume transition frequency
субстрата в пятое состояние вещества, равная частоте осцилляционного движения центра тяжести микрообъема dV m - масса участвующих в переходе частиц с - скорость света в вакууме substrate into the fifth state of matter, equal to the oscillation frequency the motion of the center of gravity of the microvolume dV m is the mass of particles participating in the transition c is the speed of light in vacuum
и Шс = hL (2), где: and W c = hL (2), where:
1с = ±1 , ±2, ±3... - квантовое число проекции момента импульса сырьевого потока 1 s = ± 1, ± 2, ± 3 ... is the quantum number of the projection of the angular momentum of the feed stream
L = ±1 , ±2, ±3... - квантовое число  L = ± 1, ± 2, ± 3 ... - quantum number
проекции момента импульса,  projection of angular momentum,
передаваемого пятому состоянию h - постоянная Планка  transmitted to the fifth state h is Planck's constant
Механизм развития фазового перехода субстрата, в том числе и сырьевого потока углеводородов, в пятое состояние вещества включает в себя как необходимое условие вырождения в энергетическом спектре.  The mechanism of development of the phase transition of the substrate, including the feed stream of hydrocarbons, into the fifth state of matter includes as a necessary condition for degeneracy in the energy spectrum.
Иными словами, фазовый переход возможен и состоится, когда два разных состояния субстрата, характеризующиеся двумя различными комбинациями квантовых чисел, имеют совпадающую по величине энергию.  In other words, a phase transition is possible and will take place when two different states of the substrate, characterized by two different combinations of quantum numbers, have the same energy.
Это условие может быть выражено нижеприведенными математическими выражениями, где приняты следующие обозначения:  This condition can be expressed by the following mathematical expressions, where the following notation is accepted:
Еь Ψι (пь nil) - энергия и волновая функция сырьевого потока как системы движущихся в пространстве и времени микрообъемов dV, Е2, Ψ2 (η2, ηι2) - энергия и волновая функция аналогичной системы в состоянии фазового перехода в пятое состояние вещества, nl, n2, ml , m2— квантовые числа
Figure imgf000007_0001
Для малых объемов dV справедливо следующее выражение для нулевого приближения энергии исходного состояния субстрата:
Figure imgf000008_0001
E s Ψι (C o ni l) - the energy and the wave function of the feed stream as a system of moving in space and time microvolumes dV, E 2, Ψ2 (η 2, ηι 2) - the energy and the wave function of the same system in the state of the phase transition in the fifth state of matter, nl, n2, ml, m2 — quantum numbers
Figure imgf000007_0001
For small volumes dV, the following expression is valid for the zero approximation of the energy of the initial state of the substrate:
Figure imgf000008_0001
где Z - средний заряд атомов, составляющих рассматриваемый микрообъем dV.  where Z is the average charge of atoms making up the considered microvolume dV.
С учетом этого равенства и при
Figure imgf000008_0003
(условие квантового- механического резонанса) сумма квантовых чисел, характеризующих систему:
Given this equality and for
Figure imgf000008_0003
(condition of quantum mechanical resonance) the sum of the quantum numbers characterizing the system:
nl + |ml | > 0 (5) Подробно свойства волновых функций, описывающих параметры сырьевого потока как системы движущихся в пространстве и времени микрообъемов dV изложены в работе G.R.Umarov, «Correlation effects in a two-electron atom», Eur. J.Phis. 2 (1981),p. 228 - 231. [3].  nl + | ml | > 0 (5) The properties of the wave functions describing the parameters of the feed stream as a system of microvolumes dV moving in space and time are described in detail in G.R.Umarov, “Correlation effects in a two-electron atom”, Eur. J.Phis. 2 (1981), p. 228 - 231. [3].
Эта волновая функция моделируется следующим образом:
Figure imgf000008_0002
нстс - нормированная сферическая функция, описывающая угловую часть волновой функции
This wave function is modeled as follows:
Figure imgf000008_0002
n s t s - normalized spherical function that describes the angular part of the wave function
1С, шь тс - орбитальные и магнитные 1 C , w b - with orbital and magnetic
квантовые числа  quantum numbers
i— мнимая единица  i — imaginary unit
R— модуль вектора расстояния между  R is the modulus of the distance vector
электронами  electrons
φι - угловая переменная в параболических координатах  φι - angular variable in parabolic coordinates
θ, 92 - угловые переменные в сферических координатах Функции φ(η) и φ(ξ) описывают колебания осциллятора в параболических координатах и представлены следующим выражением: θ, 92 - angular variables in spherical coordinates The functions φ (η) and φ (ξ) describe the oscillations of the oscillator in parabolic coordinates and are represented by the following expression:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
а радиальная составляющая волновой функции - следующим выражением:  and the radial component of the wave function is the following expression:
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000009_0002
Nn,mi, Nn,ic - нормировочные множители, определяемые соотношениями вида: N n , mi , N n , i c are normalization factors determined by relations of the form:
Figure imgf000009_0003
Figure imgf000009_0003
tF| - вырожденная гипергеометрическая функция,  tF | - degenerate hypergeometric function,
ω - частота, описывающая  ω is the frequency describing
осцилляционные  oscillating
движения центров тяжести  center of gravity movements
рассматриваемых микрообъемов сырья  considered microvolumes of raw materials
Ζ - средний заряд ядер атомов,  Ζ is the average charge of atomic nuclei,
составляющих  constituents
рассматриваемый микрообъем dV R - модуль радиус-вектора, описывающий средний дипольный момент microvolume under consideration dV R is the radius vector module describing the average dipole moment
рассматриваемого микрообъема dV. Таким образом, волновая функция переходного состояния системы как потока микрообъемов, движущихся в пространстве и времени, описывается соответствующей линейной комбинацией волновых функций вида (6) при выполнении условий (4) и (5):
Figure imgf000010_0001
постоянные величины,
Figure imgf000010_0002
microvolume under consideration dV. Thus, the wave function of the transition state of the system as a stream of microvolumes moving in space and time is described by the corresponding linear combination of wave functions of the form (6) under conditions (4) and (5):
Figure imgf000010_0001
constant values
Figure imgf000010_0002
Отсюда следует, что распределения плотности микрообъема сырьевого потока и моментов импульса для осуществления квантово- механического резонанса с позитронным состоянием материи Дирака, должны соответствовать следующим условиям:  It follows that the distribution of the density of the microvolume of the feed stream and the angular momenta for quantum-mechanical resonance with the positron state of Dirac matter must correspond to the following conditions:
Figure imgf000010_0003
Figure imgf000010_0003
Н - гамильтониан системы H is the Hamiltonian of the system
М - оператор момента импульса M - momentum operator
m - усредненная масса молекулы  m is the average mass of the molecule
сырьевого потока  feed stream
В определенных частях объема реактора плотность сырьевого потока р и момент импульса М описываются следующим образом:
Figure imgf000011_0001
In certain parts of the reactor volume, the density of the feed stream p and the momentum M are described as follows:
Figure imgf000011_0001
T- характерное время процесса  T is the characteristic process time
t - текущее время  t - current time
to - момент времени, в который  to is the point in time at which
наступает разрыв межмолекулярных связей - предэкспоненциальные
Figure imgf000011_0002
breaks in intermolecular bonds - pre-exponential
Figure imgf000011_0002
множители  factors
Таким образом, в результате квантово-механического резонанса субстрата с позитронным состоянием материи Дирака, предпосылкой для возникновения которого является формирование потока в реакторе с выполнением вышеприведенных условий (12, 13, 14), происходит физико-химическая активизация процессов деструкции углеводородов за счет собственных энергетических ресурсов субстрата. Результатом активации и описанного выше процесса выделения энергии является разрыв различных по прочности углеводородных связей и разделение сырьевого потока на фракции с различными температурами кипения. Тяжелая часть сырьевого потока с высокой температурой кипения в объеме до 10% общего объема отводится из реактора в качестве целевого продукта, например, гудрона. Отобранный продукт, содержащий легкие фракции, может быть направлен для повторной обработки в существующий реактор либо в дополнительный. Эта операция может быть повторена неоднократно.  Thus, as a result of the quantum-mechanical resonance of the substrate with the positron state of Dirac matter, the prerequisite for which is the formation of a stream in the reactor with the above conditions fulfilled (12, 13, 14), physicochemical activation of hydrocarbon destruction processes occurs due to their own energy resources substrate. The result of the activation and the process of energy release described above is the breaking of hydrocarbon bonds of different strengths and the separation of the feed stream into fractions with different boiling points. The heavy part of the feed stream with a high boiling point in a volume of up to 10% of the total volume is discharged from the reactor as the target product, for example, tar. The selected product containing light fractions can be sent for reprocessing in an existing reactor or in an additional one. This operation can be repeated repeatedly.
Наилучший вариант осуществления изобретения Возможность реализации заявленного способа подтверждена экспериментально на установке, функциональная схема которой представлена на прилагаемом чертеже. Best Mode for Carrying Out the Invention The possibility of implementing the inventive method is confirmed experimentally on the installation, the functional diagram of which is presented in the attached drawing.
Установка содержит основной узел - реактор (объем для перегонки углеводородного сырья) 1 , систему подачи в него исходного сырья и теплоносителя 2, устройства отвода целевого продукта 3 и 4, устройство предварительной обработки сырья 5. Непосредственно реактор представляет собой объем с размещенным в нем струеформирующим устройством. Реактор снабжен входным патрубком, сообщающим его с системой подачи сырья и теплоносителя, и выходными - для сообщения с устройствами отвода целевых продуктов: легких и тяжелых фракций. Струеформирующее устройство представляет собой набор распределенных в объеме реактора и различно ориентированных трубопроводов с различными проходными сечениями. Каждый из трубопроводов имеет определенную присущую только ему конфигурацию, соответствующую представленной выше волновой функции, описывающей состояние и свойства сырьевого потока в каждой точке объема в каждый момент времени. В стенках трубопроводов выполнены перфорации, сообщающие внутренние полости трубопроводов с объемом реактора. Форма, размеры и взаимное расположение элементов струеформирующего устройства определены расчетным и экспериментальным путем исходя из требований к целевому продукту, природы, физико-химических свойств и состава исходного сырья и ряда других его термодинамических параметров, а также требований к конечному продукту. Система подачи исходного сырья представляет собой устройство нагнетания потока сырья и регулирования его скорости, а системы отбора построены на принципе разделения фракций по их удельному весу. Способ осуществляется следующим образом. The installation contains a main unit - a reactor (volume for distillation of hydrocarbon feedstocks) 1, a feed system for the feedstock and coolant 2, a device for extracting the target product 3 and 4, a feedstock pretreatment device 5. The reactor itself is a volume with a jet forming device placed in it . The reactor is equipped with an inlet pipe that communicates with the feed system and coolant, and output for communication with devices for the removal of target products: light and heavy fractions. The jet forming device is a set of distributed in the reactor volume and variously oriented pipelines with different flow sections. Each of the pipelines has a specific configuration unique to it, corresponding to the wave function presented above, which describes the state and properties of the feed stream at each point in the volume at any given time. Perforations are made in the walls of the pipelines, communicating the internal cavities of the pipelines with the reactor volume. The shape, size and relative position of the elements of the jet forming device are determined by calculation and experimentally based on the requirements for the target product, nature, physico-chemical properties and composition of the feedstock and a number of its other thermodynamic parameters, as well as requirements for the final product. The feed supply system is a device for pumping the flow of raw materials and controlling its speed, and the selection system is based on the principle of separation of fractions according to their specific gravity. The method is as follows.
Сырьевой поток, предварительно перед поступлением его в реактор нагретый для улучшения его реологии и подвергнутый обессоливанию и обезвоживанию известными способами для снижения требований к конструкции реактора, подается в последний через систему подачи сырья и входной патрубок и поступает в трубопроводы струеформирующего устройства. Одновременно с исходным сырьем в реактор подается теплоноситель. В упомянутом устройстве сырьевой поток приобретает направленное движение по трубопроводам, распадаясь на отдельные струи. Конфигурация трубопроводов и их взаимная ориентация обеспечивает однонаправленное, встречнонаправленное либо перекрестнонаправленное движение струй. Проникая в объем реактора через перфорации в стенках трубопроводов, части потока взаимодействуют между собой. В процессе сложного направленного движения часть сырьевого потока претерпевает изменение плотности и момента импульса. Распределение плотности и момента импульса в соответствии с волновой функцией, отвечающей условиям перехода части потока в пятое состояние материи Дирака, гарантируется формой и размерами элементов струеформирующего устройства и их взаимным расположением. Обеспечение условий для упомянутого перехода более чем малой (не более 0,01 %) части сырьевого потока может вызвать значительный выброс энергии, что приведет к неконтролируемости процесса. Инициированное высвобождаемой при этом энергией термомеханическое воздействие на сырьевой поток вызывает в нем деструктивные процессы и перераспределение компонентов переработки: на легкие углеводороды, которые выводятся из реактора как целевые продукты, и тяжелый нефтяной остаток. Целевые продукты могут быть использованы как самостоятельно, так и направлены для повторной переработки в последующие реакторы либо возвращены в существующий. Количество стадий перегонки определяется поставленными задачами. The feed stream, previously heated before it enters the reactor to improve its rheology and desalted and dehydrated by known methods to reduce reactor design requirements, is fed to the latter through the feed system and the inlet pipe and enters the pipelines of the jet forming device. Simultaneously with the feedstock, a coolant is supplied to the reactor. In the said device, the feed stream acquires directional movement through pipelines, breaking up into separate jets. The configuration of the pipelines and their relative orientation provides unidirectional, counter-directional or cross-directional movement of the jets. Penetrating into the reactor volume through perforations in the walls of pipelines, parts of the flow interact with each other. In the process of complex directional movement, part of the feed stream undergoes a change in density and angular momentum. The distribution of the density and angular momentum in accordance with the wave function corresponding to the conditions for the transition of a part of the flow to the fifth state of Dirac matter is guaranteed by the shape and size of the elements of the jet forming device and their relative position. Providing the conditions for the mentioned transition of more than a small (not more than 0.01%) part of the feed stream can cause a significant release of energy, which will lead to uncontrolled process. The thermomechanical effect on the feed stream, initiated by the energy released during this process, causes destructive processes and redistribution of the processing components in it: light hydrocarbons, which are removed from the reactor as target products, and heavy oil residue. Target products can be used both independently and sent for re-processing in subsequent reactors or returned to the existing one. The number of stages of distillation is determined by the tasks.
Процент выхода легких фракций зависит от физико-химических характеристик сырья, требований к целевому продукту и может быть выше, чем при использовании уже известных способов. Эта цифра определена опытным путем при осуществлении перегонки высоковязкой нефти в вышеописанном устройстве.  The percentage yield of light fractions depends on the physicochemical characteristics of the raw materials, the requirements for the target product, and may be higher than when using already known methods. This figure is determined empirically in the distillation of highly viscous oil in the above device.
В таблице, приведенной ниже, отражены результаты эксперимента по разделению исходной нефти по заявляемому способу на промышленной установке мощностью 1500 тонны в год.  The table below shows the results of an experiment on the separation of the original oil by the present method in an industrial installation with a capacity of 1,500 tons per year.
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001
Пропорции бензина, дизельного и реактивного топлива можно изменить в пределах 20-30% масс бензина, 40-60% масс дизельного топлива, 10-30% масс тяжелых остатков без ухудшения качества получаемых продуктов. В результате применения заявляемого способа отмечено, что происходит перераспределение компонентов: большая часть смол, асфальтенов, тяжелых металлов переходит в тяжелый остаток. Это существенно облегчает условия работы оборудования для получения топлив, а также снимает остроту экологической проблемы переработки нефти. The proportions of gasoline, diesel and jet fuel can be changed within 20-30% of the mass of gasoline, 40-60% of the mass of diesel fuel, 10-30% of the mass of heavy residues without compromising the quality of the resulting products. As a result of the application of the proposed method it is noted that the redistribution of components occurs: most of the resins, asphaltenes, heavy metals go into a heavy residue. This greatly facilitates the working conditions of equipment for producing fuels, and also removes the severity of the environmental problems of oil refining.
Отмечено также, что фракция легких углеводородов, получаемых по заявляемой технологии, превышает фракцию дистиллятов, производимых по традиционной технологии, а тяжелая фракция, в которую переходит основная часть вредных для светлых фракций примесей, по своим физико-технологическим свойствам может быть применена как сырье для производства высококачественных дорожных покрытий.  It was also noted that the fraction of light hydrocarbons obtained by the claimed technology exceeds the fraction of distillates produced by traditional technology, and the heavy fraction, into which the bulk of the impurities harmful to light fractions passes, can be used as raw material for production in its physical and technological properties high quality road surfaces.
Качество переработанной заявляемым способом нефти оценивалась также по комплексному показателю (К), рассчитанному по методике, изложенной в работе Дегтярева В.Н. «О банке качества нефти», Нефтяное хозяйство, 1997, З, с.62-63. Расчеты показали, что комплексный показатель качества переработанной нефти составил Кпер =0,455 при показателе исходной нефти Кисх=2,92. Отклонение комплексного показателя качества от единицы в сторону уменьшения ведет к удешевлению ее переработки. The quality of the oil processed by the claimed method was also evaluated by the integrated indicator (K) calculated according to the method described in the work of V. Degtyarev. “On the Bank of Oil Quality”, Oil industry, 1997, Z, p. 62-63. Calculations showed that a comprehensive indicator of the quality of the refined oil was K lane = 0.455 with an initial oil index of K ref = 2.92. Deviation of a comprehensive quality indicator from one to a downward direction leads to a reduction in the cost of its processing.
Наиболее эффективен способ при переработке «вторичного» сырья, в том числе мазута и отработанного машинного масла, с целью получения дизельного топлива. В последнем случае заявленный способ, возможно, единственная возможность его переработки. Помимо уменьшения энергозатрат на переработку, способ позволяет повысить качество целевого продукта, поскольку фазовый состав получаемых фракций существенно лучше получаемых известными способами и соответствует европейским стандартам. Это обеспечивается глубиной деструктивных процессов в углеводородах. Варьированием параметров струеформирующего устройства возможно получение дополнительного технического результата при реализации способа: The most effective method in the processing of "secondary" raw materials, including fuel oil and used engine oil, in order to obtain diesel fuel. In the latter case, the claimed method, perhaps the only possibility of its processing. In addition to reducing energy costs for processing, the method allows to improve the quality of the target product, since the phase composition of the obtained fractions is significantly better than those obtained by known methods and meets European standards. This is ensured by the depth of destructive processes in hydrocarbons. By varying the parameters of the jet forming device, it is possible to obtain an additional technical result when implementing the method:
- увеличение ассортимента целевых фракций;  - increase the range of target fractions;
- выделение фракций заданного состава;  - allocation of fractions of a given composition;
получение фракций, годных к непосредственному использованию в качестве топлива.  obtaining fractions suitable for direct use as fuel.
Промышленная применимость Industrial applicability
Заявленный способ переработки углеводородного сырья характеризуется высоким соотношением выхода наиболее ценных целевых фракций к энергозатратам, стоимости обработки и потерям сырья. Способ может быть использован для глубокой, безотходной, экологически чистой переработки всех видов жидкого сырья, включая высоковязкую нефть с высоким содержанием серы, солей, смол и других примесей.  The claimed method of processing hydrocarbon raw materials is characterized by a high ratio of the output of the most valuable target fractions to energy costs, processing costs and losses of raw materials. The method can be used for deep, waste-free, environmentally friendly processing of all types of liquid raw materials, including high-viscosity oil with a high content of sulfur, salts, resins and other impurities.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ переработки углеводородного сырья, включающий подачу исходного сырья в объем для перегонки с формированием направленного сырьевого потока и перегонку с отбором целевых фракций, отличающийся тем, что формирование потока осуществляют с обеспечением распределения плотности потока сырья и момента импульса в соответствии с волновой функцией, отвечающей условиям фазового перехода части потока сырья в позитронное состояние материи Дирака. 1. A method of processing hydrocarbon feedstock, comprising supplying feedstock to a distillation volume with the formation of a directed feed stream and distillation with the selection of target fractions, characterized in that the flow is formed by providing a distribution of the flow density of the feedstock and the angular momentum in accordance with the wave function corresponding to conditions for the phase transition of a part of the feed stream to the positron state of Dirac matter.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая часть составляет не более 0,01% общего объема сырьевого потока.  2. The method according to p. 1, characterized in that the said part is not more than 0.01% of the total volume of the feed stream.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходное сырье предварительно нагревают.  3. The method according to claim 1, characterized in that the feedstock is preheated.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходное сырье предварительно подвергают обессоливанию и обезвоживанию. 4. The method according to p. 1, characterized in that the feedstock is preliminarily subjected to desalination and dehydration.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что его осуществляют по меньшей мере в две стадии. 5. The method according to p. 1, characterized in that it is carried out in at least two stages.
PCT/RU2010/000755 2010-12-06 2010-12-14 Method of converting hydrocarbon raw material by distillation WO2012078068A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010149543 2010-12-06
RU2010149543/04A RU2434050C1 (en) 2010-12-06 2010-12-06 Procedure for treatment of hydrocarbon stock

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012078068A1 true WO2012078068A1 (en) 2012-06-14

Family

ID=44628549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000755 WO2012078068A1 (en) 2010-12-06 2010-12-14 Method of converting hydrocarbon raw material by distillation

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2434050C1 (en)
WO (1) WO2012078068A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US295968A (en) 1884-04-01 clabk alvobd
US738324A (en) 1902-05-03 1903-09-08 Ernest Hey Delivery attachment for fluid-receptacles.
RU2102435C1 (en) 1996-09-19 1998-01-20 Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" Method and apparatus for processing oil stock
RU2146525C1 (en) 1999-05-18 2000-03-20 Тихонов Сергей Николаевич Method of producing ultradispersed powder from velvet antlers for preparation of food additives or pharmaceutic and cosmetic preparations
EP1452576A2 (en) 2001-12-07 2004-09-01 Gamlet Alievich Mirzoev Method for recycling mixed oil waste and device for carrying out said method
US7077199B2 (en) 2001-10-24 2006-07-18 Shell Oil Company In situ thermal processing of an oil reservoir formation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US295968A (en) 1884-04-01 clabk alvobd
US738324A (en) 1902-05-03 1903-09-08 Ernest Hey Delivery attachment for fluid-receptacles.
RU2102435C1 (en) 1996-09-19 1998-01-20 Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" Method and apparatus for processing oil stock
RU2146525C1 (en) 1999-05-18 2000-03-20 Тихонов Сергей Николаевич Method of producing ultradispersed powder from velvet antlers for preparation of food additives or pharmaceutic and cosmetic preparations
US7077199B2 (en) 2001-10-24 2006-07-18 Shell Oil Company In situ thermal processing of an oil reservoir formation
EP1452576A2 (en) 2001-12-07 2004-09-01 Gamlet Alievich Mirzoev Method for recycling mixed oil waste and device for carrying out said method

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANONYMOUS: "CRUDE DISTILLATION", REFINING PROCESSES 2004, 31 December 2004 (2004-12-31), XP002665113, Retrieved from the Internet <URL:http://www.aimsgt.com/technicalpapers/RefiningProcesses_2004.pdf> [retrieved on 20111205] *
DEGTIAREV V.N.: "On the bank of oil quality", NEFTIANOE HOZIAYSTVO, 1997, pages 62 - 63
G.R. UMAROV: "Melts", vol. 3, 1990, NAUKA, article "Solution of the problems of many bodies and of the mechanism of the melting solid bodies", pages: 25 - 31
P.A.M, DIRAC: "The Principles of Quantum Mechanics", 1935
PIERRE WUITHIER: "LE PÉTROLE, RAFFINAGE ET GÉNIE CHIMIQUE", 31 December 1972, EDITIONS TECHNIP, PARIS, article PIERRE WUITHIER: "DISTILLATION", pages: 532 - 533, XP002665114 *
UMAROV G.R.: "Correlation effects in a two-electron atom", EUR. J.PHIS., vol. 2, 1981, pages 228 - 231, XP020025538, DOI: doi:10.1088/0143-0807/2/4/008

Also Published As

Publication number Publication date
RU2434050C1 (en) 2011-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3592829B1 (en) Integrated hydrothermal process to upgrade heavy oil
US10344228B2 (en) Supercritical water upgrading process to produce high grade coke
EP3374470B1 (en) Method to remove metals from petroleum
Kaushik et al. Ultrasound cavitation technique for up-gradation of vacuum residue
EP2588569B1 (en) Removal of sulfur compounds from petroleum stream
JP5630928B2 (en) Hydrocracking method
CN110291175A (en) The method of sulphur removal and metal is gone from petroleum
CN107916128A (en) Integrated slurries hydrotreating and steam pyrolysis are carried out to crude oil to produce petroleum chemicals
EP3097165B1 (en) High efficiency pour point reduction process
JP6886480B2 (en) Supercritical water separation process
Mousavi et al. Energy recovery from high density polyethylene plastic via pyrolysis with upgrading of the product by a novel nano MIL-53 (Cu) derived@ Y zeolite catalyst using response surface methodology
RU88670U1 (en) INSTALLATION AND DEVICES OF DEPTHE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS
Benito et al. Visbreaking of an asphaltenic coal residue
Alaseeva et al. Properties and applications of distillate fractions from highly stable dispersions of liquid pyrolysis products
CN104736677A (en) Coke drum additive injection
Sawarkar et al. Use of ultrasound in petroleum residue upgradation
WO2010085168A1 (en) Method and plant for the preparation and deep conversion of hydrocarbon raw materials
RU114955U1 (en) INSTALLATION AND DEVICES OF DEPTHE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS
RU2434050C1 (en) Procedure for treatment of hydrocarbon stock
RU89854U1 (en) INSTALLATION OF PREPARATION AND DEEP PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS
RU2652122C1 (en) Method of obtaining the suspension of the heavy oil raw material hydroconversion catalyst
Kasetsupsin et al. Combined Activated Carbon with Spent Fluid Catalytic Cracking Catalyst and MgO for the Catalytic Conversion of Waste Polyethylene Wax into Diesel-like Hydrocarbon Fuels
CN113462427B (en) Method and production system for directly preparing chemicals by using crude oil and chemicals
Kadiev et al. Formation of polycondensation products in heavy oil feedstock hydroconversion in the presence of ultrafine catalyst: Physicochemical study
RU2468065C2 (en) Thermal processing method of high-molecular carbon-containing raw material to lighter compounds

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10842773

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 12/11/2013).

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10842773

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1