Способ переработки углеводородного сырья
Использование: нефтехимия. Сущность: углеводородное сырье подвергают кавитационной обработке в режиме частичной кавитации при скорости потока 8-15 м/с с образованием суперкаверны с относительной длиной 1,5-2,5, затем окислению при кавитационной обработке в режиме суперкавитационного вентилирования при скорости потока 6-12 м/с, при степени стеснения потока 0.25-0,9 с получением продукта окисления. Продукт окисления возможно подвергать дополнительно дегазации при кавитационной обработке в режиме развитой кавитации при скоростях потока 15-35 м/с с образованием суперкзверн с относительной длиной 10-40 при непрерывной рециркуляции с кратностью 1.5-6. 2 з.п.ф-лы, 3 табл., 1 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5))5 С 10 С 3/04 (2 (2 (Г СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
В ДОМСТВО СССР (Г ЗСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !
1) 4855254/04
) 25,07.90
) 30.08.93 Бюл. N 32
) Киевское ремонтно-наладочное управние Специализированного ремонтнороительного треста "Укрнефтехиммстрой"
) Л.И.Пищенко, Н.Г,Килимник, А.А.Родиов, А.Т.Стремоухов, А.В.Жердев, Г.С.Кавник и Н.Г.Озирный (6) Гун P.Á. Нефтяные битумы, М,: Химия, 1 73, сл77.
Авторское свидетельство СССР
t4 568671, кл. С 10 С 3/04, 1974. (4) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕБОДО
РОДНОГО СЫРЬЯ
Изобретение относится к способу переработки углеводородного сырья и может. быть использовано в нефтехимической промышленностии.
Целью изобретения является интенсификация процесса окисления.
Поставленная цель достигается описы6 емым способом переработки углеводоодного сырья путем окисления кислородом воздуха при повышенной температуре, при к тором углеводородное сырье перед окислением подвергают предварительной кавит ционной обработке, в режиме частичной авитации при скорости потока 8-15 м/с с бразованием суперкаверн с относительой длиной 1,5-2,5, окисление проводят при авитационной обработке в режиме суперавитационного вентилирования при скоро„„5Q„„1837066 А1 (57) Использование: нефтехимия. Сущность, углеводородное сырье подвергают кавитационной обработке в режиме частичной кавитации при скорости потока 8 — 15 м/с с образованием суперкаверны с относительной длиной 1,5 — 2,5, затем окислению при кавитационной обработке в режиме суперкавитационного вентилирования при скорости потока 6-12 и/с, при степени стеснения потока 0.25 — 0,9 с получением продукта окисления. Продукт окисления возможно подвергать дополнительно дегазации при кавитационной обработке в режиме развитой кавитации при скоростях потока 15-35 м/с с образованием суперкаверн с относительной длиной 10 — 40 при непрерывной рециркуляции с кратностью 1,5-6. 2 з.п.ф-лы, 3 табл., 1 ил. сти потока 6 — 12 м/с, при степени стеснения потока 0,25-0,9 с получением продукта 00 окисления. 6д
Предпочтительно продукт окисления дополнительно подвергают дегазации при О) кавитационной обработке s режиме разви- О той кавитации при скоростях потока 15-35 м/с с образованием суперкаверн с относительной длиной 10-40, при непрерывной рециркуляции с кратностью 1,5 — 6. Предпочтительно предварительную обработку проводят при температуре ниже температуры окисления.
Отличительные признаки способа заключаются в проведении предварительно перед окислением кавитационной обработки в вышеописанных условиях. в условиях
1837066 окисления, а также в предпочтительных условиях проведения процесса.
Ограничение скорости потока при проведении процесса окисления диапазоном
:5-25 м/с и диапазона относительных длин каверны 10-100 обусловлено тем обстоятельством, что при укаэанных значениях скорости и относительных длинах каверны реализуются наиболее интенсивные режимы кавитационного смещения углевОводородного сырья при вдуве в каверну воздуха.
Ограничение скорости потока при проведении процесса дегазации углеводородного сырья диапазоном 10-35 м/с и относительными длинами каверн 10-40 обусловлено тем, что снижение скорости менее 10 м/с приводит к уменьшению относительных размеров каверны (поверхность дегазации), следовательно, достаточно высокая степень удаления газов достигнута не будет.
Увеличение же скорости до значений, превышающих 35 м/с ведет к существенному росту удельных энергозатрат на процесс деазотиэации (хотя относительная длина каверны) определяющей размер поверхности деаэотиэации) может достигать эначительн ых величин (с вы ше 40 диаметров кавитатора} и уносу части легколетучего компонента.
Кратность рециркуляции продуктов окисления в этом случае не должна превышать 6 раэ, так как дальнейшее ее увеличение приводит к росту удельных энергетических затрат. Однако, если этот показатель меньше 2,5 — это ведет к недостаточному удалению азота воздуха из продуктов окисления.
Ограничение скорости потока 8-15 м/с и относительных длин каверны 0,5-,5 при предварительной кавитацион ной обработке углеводородного сырья обусловлено, тем, что при укаэанных значениях реализуются наиболее интенсивные режимы кавитационной обработке для углеводородного сырья, при наименьших удельных энергозатратах.
Необходимо подчеркнуть, что нами приводятся диапазоны скоростей на входе в аппарат, где происходит кавитационная обработка, причем эта величина совместно с величиной длины каверны является определяющей интенсивность кавитационно-кумулятивной обработки, необходимой для осуществления процесса окисления.
На чертеже схематически показана установка для осуществления описываемого способа, Установка содержит трубопровод подачи углеводородного сырья 1, на котором.установлен кавитационный активатор. состоящий иэ конфузора 2, проточного участка
3 и диффузора 4. В проточном участке 3 установлен рабочий элемент. содержащий суперкавитирующие лопатки 5, закрепленные на ступице 6, которая с помощью кронштейнов 7 закреплена в проточном участке
3. Лопатки 5 охвачены по наружной поверхности цилиндром 8. на наружной поверхности которого расположены суперкавитирующие лопатки 9, которые обеспечивают закручивание потока в направлении, противоположном направлению закручивания лопатками 5.
Выход активатора соединен со входом кавитационного реактора, который состоит из конфузора 10, проточного участка 11, диффузора 12 и патрубка подачи окисляющего воздуха 13. В проточном участке 11
20 установлен рабочий элемент, содержащий лопатки 14, закрепленные на полой ступице
15, которая с помощью кронштейнов 16 закреплена в проточном участке 11, По крайней мере, один из кронштейнов 16 выполнен полым и соединяет полость ступицы 15 с патрубком 13, который присоединен к трубопроводу окисляющего воздуха 17.
Лопатки 14 охвачены по наружной поверхности цилиндром 18, на наружной по30 верхности которого расположены суперкавитирующие лопатки 19. К выходу кавитационного смесителя присоединен трубопровод 20;
На трубопроводе 1 установлен датчик
35 расхода 21, который через регулятор 22 соединен с регулирующим клапаном 23, установленным на трубопроводе 1.
На трубопроводе 17 установлен датчик расхода 24, который через регулятор 25 свя40 зан с регулирующим клапаном 26, установленным на трубопроводе 17, Выход датчика расхода 27, установленного на трубопроводе между кавитационным активатором и кавитационным реактором, связан со входом
45 регулятора 25, управляющим величиной задания расхода воздуха.
Выход кавитационного реактора соединен со входом кавитационного дегазатора, который состоит из конфузора 28, проточного участка 29, диффузора 30 и патрубка отвода паров 31. В проточном участке 29 установлен рабочий элемент, содержащий лопатки 32, закрепленные на полой ступице
38, которая с помощью кронштейнов 34 за55 креплена в проточном участке 29. По крайней мере, один из кронштейнов 34 выполнен полым и соединяет полость ступицы 33 с патрубком 31, который присоединен к трубопроводу отвода парогазовой фазы
35, Лопатки 32 охвачены по наружной по1837066 в ехности цилиндром 38. на наружной пав рхности которого расположены суперкав тирующие лопатки 37, На трубопроводе 35 установлен датчик расхода 39. который через регулятор 40 свяэ н с регулирующим клапаном 41, установленным на трубопроводе 35, Выход датчика р схода 42, установленного на трубопровод между кавитационным реактором и кавит цирнным дегазатором ссязан со входом р гулятора 40, управляющим величиной зад ния расхода парогазовой фазы. Трубопррвод 35 соединен с вакуумнасосом 43 (типа
В Н И-2,5).
Выход кавитационного дегазатора саед нен со входом насоса 44, выход которого с единен со входом кавитацион наго дегазат. ра.
На выходной линии насоса 44 установлен датчик расхода 45, который через регул тор 46 соединен с регулирующим к апаном 47, установленным на выходной линии насоса 44.
На трубопроводе 38, по которому откач ваются продукты окисления установлен д тчик 48 качественного параметра (o качес ве которого здесь используют вискозим тр типа ВВН-ЗМ).
Способ. осуществляется следующим обр зом.
1 Углеводородное сырье по трубопроводу
1 поступает в кавитационный активатор.
P сход сырья контролируется датчиком 21 и ри отклонении его от заданного значения .р гулятор 22 воздействует на регулирующ1й клапана 23 для осуществления стабил зации расхода сырья.
В кавитационном активаторе сырье пост пает через канфузор 2 в проточный участрк 3, где происходит разделение потока.
Офна часть потока поступает на лопатки 9, где за счет сужения проходного сечения и закручивания скорость потока возрастает, а давление понижается.
При достижении величины давления нась щенных паров после лопаток 9 образуется кавитационная каверна, в хвостовой части которой образуется поле микропуэ рьков. В результате схлопывания кавитационных микропуэырьков возникают поля ку улятивных микроструй со скоростями порядка 10 м(С и ударными давлЕниям до
10г Mfla. Кроме того, за счет закручивания потока происходит образование микровихрей, способствующих образованию микровихрей, способствующих образованию ка итационных пузырьков.
Другая часть потока сырья поступает на су еркавитирующие лопатки 5, за которыми также возникает каверна, причем послед20
55 ет на лопатки 14, где за счет сужения проходного сечения и закручивания скорость потока возрастает, а давление понижается. При достижении величины давления насыщенных паров после лопаток 14 образуется кавитационная каверна, в хвостовой части которой образуется поле микропуэырьков. В результате охлопывания микропузырьков, возникают поля кумулятивных микроструек, имеющих высокую интенсивность воздействия на нефтепродукт.
Другая часть потока нефтепродукта поступает на суперкавитирующие лопатки 19 за которыми также возникает каверна причем последняя взаимодействует с каверной, образованной лопатками 14, ввиду равнонаправленного закручивания потоков происходит взаимное проникновение кавитационных микроструек и их ударное взаимодействие. Кроме того, наблюдается взаимодействие микровихрей. Суммарная каверна характеризуется высокой интенсивностью образования кавитационных пузырьков, микроструек и микровихрей.
Через патрубок 13, внутреннюю часть кронштейна 6 и полую ступицу 5 сжатый воздух поступает в суммарную каверну, образованную лопатками 14 и 19.
В хвостовой части суммарной каверны происходит интенсивное диспергирование сырья и сжатого воздуха и их перемешивание. Расход сжатого воздуха в трубопроводе 17 контролируется датчикам расхода 24.
Выходной сигнал датчика 24 через регулятор 25 управления регулирующим клапаном
26. стабилизируя расход сжатого воздуха в кавитационный реактор. Для согласования расходов сжатого воздуха и сырья на входе в кавитационный реактор установлен датчик расхода 27, выход которого;заведен на вход регулятора 25 управляющий величиной задания расхода сжатога воздуха. При увеличении расхода сырья в кавитационный реняя взаимодействует с каверной, образованной лопатками 9. Ввиду ранонаправленного закручивания потоков происходит взаимное проникновение кавитационных мпкроструек и их ударное взаимодействие.
Кроме того, наблюдается взаимодействие микровихрей, Суммарная каверна характеризуется высокой интенсивностью образования кавитационных пузырьков, микроструек и микровихрей.
An.ивированное сырье с выхода кавитвционного активатора поступает на вход ка. витационнога реактора.
Е, кавитациочном реакторе активиро15 ванное сырье поступает через конфузор 10 в проточный участок 11, где происходит разделение потока. Одна часть потока поступа1837066 вктор пропорционально возрастает и расход сжатого воздуха (согласно заданной рецептуре}.
Сырье с выхода кавитационного реактора поступает на вход кавитационного дегэатора.
В кавитационном дегазаторе смесь сырья с газами поступает через конфузор 28 в проточный участок 29, где происходит разделение потока. Одна часть потока поступает на лопатки 32, где за счет сужения проходного сечения и закручивания скорость потока возрастает, а давление понижается. При достижении величины давления насыщенных паров после лопаток 31 образуется кавитационная каверна, в хвостовой части которой образуется поле микропуэырьков. В результате схлопывания микропузырьков возникают поля кумулятивных микроструек, имеющих высокую интенсивность воздействия на нефтепродукт.
Другая часть потока смеси сырья с газами поступает на суперкавитирующие лопатки Э7, за которыми также возникает каверна, причем последняя взаимодействует с каверной, образованной лопатками 32, Ввиду равнонаправленного закручивания потоков происходит взаимное проникновение кавитационных микроструек и их ударное в заимодействие. Кроме того, наблюдается взаимодействие микровихрей.
Суммарная каверна характеризуется высокой интенсивностью образования кавитационных пузырьков, микроструек и микровихрей.
Через патрубок 31, внутреннюю полость кронштейна 34 и полую ступицу 33 газовая фаза из каверн, образованная за лопатками 32 и 27, отводится вакуумнасосом 43.
В хвостовом части суммарной каверны происходит интенсивная дегазация, деаэрация сырья. Расход газовой фазы в трубопроводе 35 контролируется датчиком расхода 39. Выходной сигнал датчика 39 через регулятор 40 управляет регулирую-. щим клапаном 41, стабилизируя расход газовой фазы из кавитационного дегазатора, Для согласования расходов газовой фазы из дегаэатора и сырья иа входе в кавитационный дегазатор установлен датчик 42, выход которого заведен на вход регулятора 40 управляющий величиной задания расхода газовой фазы, При увеличении расхода сырья в кавитационный дегазатор пропорционально возрастает и расход газовой фазы из каверны (согласно заданному соотношению).
С выхода кавитационного дегазатора одна часть потока сырья поступает на выход, а другая часть потока поступает на вход насоса 44. с выхода которого сырье подается на вход кавитационного дегазатора.
Расход сырья, подаваемого насосом 44
5 на вход кавитационногодегазатора, контролируется датчиком 45, Сигнал датчика 45 поступает на вход регулятора 46, регулирующее воздействие которого поступает на регулирующий клапан 47, управляя величи10 ной расхода на выходе насоса 44.
Выход вискоэиметра 48, установленного на трубопроводе 38, соединен со входом регулятора 46, корректируя величину задания регулятора 46. Такая схема обеспечива15 ет поддержание заданной кратности циркуляции через кавитационный дегазатор для достижения заданной степени удаления азота из продуктов окисления углеводородного сырья.
20 В описываемом способе увеличение продолжительности кавитационной дегазации осу ществля ют ци р куля цией и родуктов окисления насосом 44, т.е. подачей насосом части сырья с выхода реактора на его вход.
25 Зависимость, связывающая величину вязкости продукта окисления и продолжительность кавитационной дегазации (при постоянной интенсивности воздействия имеет экстремум (максимум), который до30 стигается при кратности циркуляции равной
1,5-6. Это соотношение может изменяться в широком диапазоне и поддерживаться на требуемом уровне с помощью регулятора
46.
35 Ниже приводятся примеры конкретного выполнения.
В качестве исходного сырья используют гудрон, характеристика которого приведена ниже:
40 Плотность,кт/м 982
Вязкость условная при 80 С, с 15
Температура размягчения, С
Содержание, мас., серы 2,3
45 парафино-нафтеновых 16,8 ароматических 51,6 смол 27,3 асфальтенов 4,6 твердых парафинов 3,5
50 П риме р 1 (известный способ). Воздух на.окисление подают с использованием турбулизации. Температура сырья 180—
230 С. Время окисления 8 ч.
55 Пример ы 2 — 20. Режимные параметры ведения процесса сведены в табл.1 (дегазация окисленного сырья в кавитационном аппарате не производится).
Пример ы 21 — 30. Сырье подвергают обработке в условиях примера 12 и подвер1837066
Таблица 1
Таблица 2 тают дегазации окисленного сырья при режимах, приведенных в табл.2.
В табл.1 и 2
0 — скорость потока м/с
S — загромождение б/р
P — давление атм
Т вЂ” температура, С т- относительная длина каверны
К вЂ” кратность обработки.
Данные качественных параметров полу1ченных продуктов приведены в табл.3.
Таким образом, данные, приведенные в т блицах показывают, что способ согласно зобретению позволяет интенсифицировать процесс окисления.
Формула изобретения
1. Способ переработки углеводородноr сырья путем окисления кислородом возуха при повышенной температуре, о т л ич а ю шийся тем. что, с целью интенсификации процесса окисления, сырье перед окислением предварительно подвергают кавитационной обработке в режиме частичной кавитации при скорости потока 8-15 и/c с образованием суперкаверны с относительной длиной 1,5-2,5, окисление прово5 дят при кавитационной обработке в режиме суперкавитационного вентилирования при скорости потока 6-12 м/с, при степени стеснения потока 0,25 — 0.90 с получением продукта окисления.
10 2, Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт окисления дополнительно подвергают дегазации при кэвитационной обработке в режиме развитой кавитации при с) оростях потока 15 — 35 м/с с образова15 нием суперкаверн с относительной длиной
10-40 при непрерывной рециркуляции с кратностью 1.5 — 6.
3. Способ по и 1, отличающийся
20 тем, что предварительную обработку проводят при температуре ниже температуры окисления.
1837066
Пример
2
4
6
8
11
12
13
14
16
17
18
19
21
22 . 23
24
26
27
28
Пенетрация при
25ОС0.1 м
63
63
61
58
53
56
47
38
48
48
42
53
38
37
32
37
28
28
Растяжимость и и25С,см
4,5
4,5
4,54
4,6
4,5
4,0
4,3
4,4
4,3
4,3
4,4
4,6
4,4
4,35
4,3
4,38
4,53
4,5
4,4
4,64
4,7
4,8
4,78
4,71
Y,&
7,8
8,1
7,8
7,8
Температура размягчения по К и Ш
32
32,5 35
32
36
35,2
36
36
35
36,5
36,7
38
38,5
39,9
38,6
40
41,1
40,2
40.1
Таблица 3
Время окисления, ч
8
7,9
7,4
7,6
7,6
7,4
7.3
7,4
7,4
7,3
5.5
7,3
7,4
7,4
7,4
6,4
6,9
7,0
5.5
5.0
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
5.0
5,0
1837066
Составитель H.Êîðoëåâà
Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2854 Тираж Подписное
В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
