Увеличение выхода светлых дистиллятов при переработке высоковязких нефтей



Статья посвящена увеличению выхода светлых дистиллятов при переработке высоковязких нефтей.

Ключевые слова: увеличение, переработка высоковязких нефтей.

The article is devoted to increasing the yield of light distillates in the processing of high-viscosity oils.

Keywords: increase, processing of high-viscosity oils.

На данный момент времени можно говорить об окончании этапа реструктурирования топливно-энергетического комплекса страны. Акционировавшиеся нефтяные компании (Юкос, ТНК, Лукойл, Сиданко, Роснефть и др.), и нефтеперерабатывающие предприятия сформировали свои структуры.

Каждая из них включена в систему конкуренции и работает над увеличением объемов нефтедобычи за счет увеличения регионов нефте-газодобычи и наращиванием скорости добычи, за счет поиска новых мест добычи, а также более совершенных и быстро окупаемых технологий на всех этапах производства.

Переработка тяжелых нефтей сопряжена с низким выходом прямогонного топлива при первичной перегонке нефти, в необходимости больших затрат на проведение вторичных деструктивных процессов крекинга, в образовании больших количеств остатков, не находящих рациональной традиционной схемы заводской нефтепереработки. При проведении процессов ректификации на заводских установках АВТ с двух- или трехкратным испарением выход топливных фракций НК-350° С обычно не превышает 45–50 %, масляных дистиллятов — 20–25 % от массы сырья [5].

Максимальный выход светлых нефтепродуктов может быть получен при гидрокрекинге. Но при этом возрастают финансовые затраты. Процесс ККФ также позволяет получить достаточно высокий выход светлых продуктов, особенно высококачественного бензина, причем со значительно меньшими затратами.

Давно известно, что строительство новых НПЗ значительно дороже реконструкции существующего НПЗ. Тем не менее, их проектируют.

Сочетание производств высококачественных нефтепродуктов, нефтехимической продукции, водорода, электроэнергии дает синергический эффект, а также дает возможность рациональной переработки тяжелой высокосернистой нефти.

Устройством, способное генерировать акустические колебания и активировать нефтяное сырье, являлся промышленный образец роторно-пульсационного акустического аппарата (РПАА) [3]. Визуализация колебаний вращающегося диска ротора различной частоты, амплитуды и интенсивности относительно неподвижного диска статора, изготовленных из титана, позволила создать и усовершенствовать конструкцию диска РПАА (на торцах диска ротора находятся коаксиальные цилиндры с проточными каналами, при помощи которых образуют установленные ряды плохообтекаемых лопаток), чтобы достичь максимальной частоты акустических колебаний [4].

Лабораторный образец РПАА (см. рис. 1, 2) изготовлен на Казанском моторостроительном производстве.

Лабораторный РПАА оснащен рубашкой для ввода хладагента или теплоносителя (проточной водопроводной воды) с целью регулирования тепла, термопарой для контроля температурного режима активации нефтяного сырья, лабораторным автотрансформатором (ЛАТР) для регулирования числа оборотов двигателя — привода вращения диска ротора и строботахо-метром для контроля скорости вращения.

Рис. 1. Лабораторный РПАА

Рис. 2. Узлы и составляющие РПАА

Таблица 1

Эксплуатационные характеристики РПАА

		Обороты диска ротора РПАА, об/мин
Диапазон излучаемых частот, Гц
	7500	31000	51500	62000	73000	85000	97000	110000
	Интенсивность акустического излучения, Вт/см 2
15–250	10 2	10 2	10 2	10 2	10 2	10 3	10 3	10 3
250–500	10 2	10 2	10 2	10 2	10 2	10 3	10 3	10 3
500–1000	10	10 2	10 2	10 3	10 3	10 3	10 3	10 3
1000–2000	10	10	10 2	10 2	10 3	10 3	10 3	10 3
2000–4000	10	10	10	10 2	10 2	10 2	10 3	10 3
4000–7000	10 –1	10	10	10	10	10 2	10 2	10 2
7000–15000	10 –1	10 –1	10	10	10	10	10	10
15000–30000	10 –1	10 –1	10 –1	10 –1	10	10	10	10
30000–60000	10 –1	10 –1	10 –1	10 –1	10 –1	10 –1	10 –1	10 –1

Очевидно, что роторно-пульсационный акустический аппарат обладает уникальными свойствами, а конкретнее, обладает мощным акустическим излучением. Учитывая, что это излучение, возникает за счёт колебания плоскости диска ротора, оказалось, что вся обрабатываемая жидкотекучая среда, подвергаются этому акустическому воздействию. В связи с этим увеличивается степень распада тяжелой части нефтяного сырья и гомогенизации продуктов, получаемых в аппаратах подобного типа.

В зонах пониженного давления в дисперсионной среде образуются парогазовые пузырьки, которые попав в зону повышенного давления, «мгновенно» схлопываются, т. е. время «схлопывания» этих пузырьков стремится к нулю, а, следовательно, скорость движения стенок этих пузырьков к их центру является величиной, стремящейся к бесконечности. По итогу в жидкой дисперсионной среде возникают ударные волны. Согласно кавитационной модели [1,2] разрушение частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде происходит за счёт того, что под действием акустических колебаний в дисперсионной среде возникают зоны повышенного и пониженного давления. Согласно нашей кавитационной модели, чем больше образуется в результате процесса кавитации парогазовых пузырьков в дисперсионной среде, тем больше возникнет в этой среде центров «мгновенного схлопывания», увеличивается количество гидравлических ударов, где давление доходит сотен тысяч атмосфер, а температура — сотен тысяч по Кельвину. Чем больше газа (воздуха) присутствует в жидкости, тем легче, раньше и в большем объёме наступает кавитация.

Учитывая важность изложенного, разработка научных и технических основ, дающих увеличение эффективности и надежности насосного оборудования на производствах, создание новых и модернизация старых насосных установок, разработка теоретических и технических решений, позволяющих обеспечить утилизацию газа на производстве, являются актуальными проблемами.

Литература:

1. Емельянов В. Е., Крылов И. Ф. Оксигенаты — высокооктановые компоненты автомобильных бензинов: Лекция 4 // Мир нефтепродуктов. –2005. –No 1. –С. 46–62. Маргулис М. А. Звукохимические реакции и сонолюминисцеция. –М.: Химия, 1986. -288 с.
2. Промтов М. А. Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества. Учебное пособие. -М: Машиностроение–1. 2004. -136 с.
3. Фомин В. М., Аюпов Р. Ш., Хамидуллин Р. Ф. и др. / Акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате // Патент РФ No 2288777, 10.12.2006, Бюл. No4.
4. Фомин В. М., Аюпов Р. Ш., Хамидуллин Р. Ф. и др. / Акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате для его осуществления // Патент РФ No 2354445, 2009. Бюл. No 13.