Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов



Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов
Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов
Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов
Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов
Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов
Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов

 


Владельцы патента RU 2579099:

Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (RU)

Изобретение относится к области химической технологии некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов: бензиновых, керосиновых, дизельных фракций, вакуумных дистиллятов, нефтяных остатков. Изобретение может быть использовано в нефтегазовой, химической и энергетической отраслях промышленности. Способ включает взаимодействие жидких нефтепродуктов с низкотемпературной неравновесной водородной плазмой, генерируемой с помощью электрического разряда. Генерацию водородной плазмы осуществляют путем воздействия барьерного разряда на систему водород - нефтепродукт. Процесс ведут при температуре подачи сырья и водорода на входе в реактор 270-350°C, соотношении водород : сырье - 55:1-240:1 и мощности блока питания и генератора низкотемпературной плазмы с барьерным разрядом 0,2-8,0 кВт. Диспергирование нефтепродуктов осуществляют с помощью струйного кавитационного аппарата минимального перепада давления. Гетерофазную реакционную смесь по окончании реакции подвергают коалесценции. Технический результат: упрощение технологии гидрообессеривания нефтепродуктов: исключение использования катализаторов и повышенных давлений водорода. 2 ил., 3 табл., 2 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области химической технологии некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов: бензиновых, керосиновых, дизельных фракций, вакуумных дистиллятов, нефтяных остатков и может быть использовано в нефтегазовой, химической и энергетической промышленности. Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов представляет собой электрофизический метод превращения сероорганических и иных соединений в низкотемпературной неравновесной плазме барьерного разряда.

Существующие способы гидрообессеривания нефтепродуктов: бензиновых, керосиновых, дизельных фракций, вакуумных дистиллятов, нефтяных остатков представляют собой сложные энергозатратные многоступенчатые процессы, эффективность которых, как правило, зависит от состава исходного сырья.

Известен способ очистки углеводородного газа от сероводорода (Пат. РФ №2477649, B01D 53/52, опубл. 20.03.2013). Способ представляет собой электрофизический метод превращения сероводорода в плазме барьерного разряда. Способ осуществляют в плазмохимическом реакторе с барьерным разрядом при амплитуде высоковольтных импульсов напряжения 5,5 кВ и частоте повторения от 500 до 3500 Гц, при содержании в исходной смеси: сероводорода от 1,9 до 9,4 об. %, воздуха от 1,1 до 76,6 об. %, воды до 0,9 об. %, углекислого газа до 11,4 об. %, гелия до 8,3 об. %.

Известен также способ конверсии углеводородсодержащих газов (Пат. РФ №2249609, C10G 15/08, опубл. 10.04.2005). Способ конверсии углеводородсодержащих газов осуществляют импульсами напряжения с длительностью не более 0,4 мкс при длительности импульса тока не более 0,3 от длительности импульса напряжения и при напряженности электрического поля между электродами 5-10 кВ/мм в импульсном барьерном разряде между электродами, причем диэлектрическими барьерами снабжен каждый электрод.

Однако указанные способы не позволяют осуществлять процессы плазмохимического взаимодействия между жидкостью и газом.

Известен также способ электрохимического крекинга тяжелых нефтепродуктов (Пат. РФ №2333932, C10G 15/08, опубл. 20.09.2008). Способ осуществляется под воздействием электрического тока, процесс ведут при избыточном давлении 0,01-0,5 МПа и температуре 380-450°С, в присутствии сплавов металлов Al, Cr, Ni, Fe, которые используют в виде отдельных проводников, установленных в зоне крекинга в контакте с сырьем, через которые пропускают электрический ток с напряжением 0,1-10 кВ и величиной тока 1-1·104 А. В данном способе протекают процессы, сводящиеся к генерации плазмы внутри жидкости путем генерации электрического разряда между электродами, погруженными в жидкую фазу. В этом случае плазма образуется в зоне разряда в искровых каналах, непосредственно в объеме жидкости, что приводит к попаданию активных частиц в объем жидкости и протеканию в ней различного рода химических превращений. Отличительной особенностью этого способа является то, что сам материал электродов выполняет функцию катализатора. Это в значительной степени увеличивает общую скорость процесса, поскольку наряду с плазмохимическими реакциями протекают каталитические. Последнее, видимо, обуславливает синергетический эффект, увеличивающий скорость процесса.

Недостаток этого способа состоит в невозможности проведения реакций между жидкостью и газом. Другой недостаток состоит в ориентированности данного способа на реакции каталитического типа.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототип) является способ плазмохимической переработки сырья органического или растительного происхождения и устройство для плазмохимической переработки сырья органического или растительного происхождения (Пат. РФ №2448768, B01J 19/08, C10G 15/12, опубл. 27.04.2012).

1. Способ плазмохимической переработки сырья органического и растительного происхождения, включающий обработку исходного сырья, содержащего углеводороды, при котором на обрабатываемое сырье воздействуют продуктами низкотемпературной плазмы электрического разряда со значением параметра E/N в диапазоне от 1·10-16 до 20·10-16 В·см2, где Е - напряженность приложенного электрического поля, создаваемого над поверхностью обрабатываемого сырья, N - полная концентрация молекул и атомов в плазме, с возможностью введения в обрабатываемое сырье катализаторов, в том числе солей и окислов тяжелых металлов, а также с возможностью введения в обрабатываемое сырье химических веществ, изменяющих рН и ионную силу растворов, в том числе соли, кислоты или щелочи.

2. Способ плазмохимической переработки сырья органического и растительного происхождения, включающий обработку исходного сырья, содержащего углеводороды, при котором на обрабатываемое сырье воздействуют продуктами низкотемпературной плазмы электрического разряда со значением параметра E/N в диапазоне от 1·10-16 до 20·10-16 В·см2, где Е - напряженность приложенного электрического поля, создаваемого над поверхностью обрабатываемого сырья, N - полная концентрация молекул и атомов в плазме, при этом осуществляют обработку поверхности слоя исходного сырья в газовой среде, содержащей водород и/или газообразные водородсодержащие соединения, с возможностью введения в обрабатываемое сырье катализаторов, в том числе солей и окислов тяжелых металлов, а также с возможностью введения в обрабатываемое сырье химических веществ, изменяющих рН и ионную силу растворов, в том числе соли, кислоты или щелочи.

3. Способ плазмохимической переработки сырья органического и растительного происхождения, включающий обработку исходного сырья, содержащего углеводороды, при котором на обрабатываемое сырье воздействуют продуктами низкотемпературной плазмы электрического разряда со значением параметра E/N в диапазоне от 1·10-16 до 20·10-16 В·см2, где Е - напряженность приложенного электрического поля, создаваемого над поверхностью обрабатываемого сырья, N - полная концентрация молекул и атомов в плазме, при этом осуществляют обработку поверхности слоя исходного сырья в газовой среде, содержащей кислород и/или кислородсодержащие молекулы, при температуре, характеризующей поступательное движение атомно-молекулярных компонентов плазмы, заметно ниже точки воспламенения обрабатываемого сырья, с возможностью введения в обрабатываемое сырье катализаторов, в том числе солей и окислов тяжелых металлов, а также с возможностью введения в обрабатываемое сырье химических веществ, изменяющих рН и ионную силу растворов, в том числе соли, кислоты или щелочи.

4. Способ плазмохимической переработки сырья органического и растительного происхождения, включающий обработку исходного сырья, содержащего углеводороды, при котором на обрабатываемое сырье воздействуют продуктами низкотемпературной плазмы электрического разряда со значением параметра E/N в диапазоне от 1·10-16 до 20·10-16 В·см2, где Е - напряженность приложенного электрического поля, создаваемого над поверхностью обрабатываемого сырья, N - полная концентрация молекул и атомов в плазме, при этом осуществляют обработку поверхности слоя исходного сырья в газовой среде, содержащей кислород и/или кислородсодержащие молекулы, при температуре, характеризующей поступательное движение атомно-молекулярных компонентов плазмы, заметно ниже точки воспламенения обрабатываемого сырья, с возможностью введения в обрабатываемое сырье катализаторов, в том числе солей и окислов тяжелых металлов, а также с возможностью введения в обрабатываемое сырье химических веществ, изменяющих рН и ионную силу растворов, в том числе соли, кислоты или щелочи, при этом обрабатываемое органическое сырье пропускают тонким слоем по одному из электродов определенной полярности в зависимости от желания организовать в обрабатываемой среде окислительные или восстановительные процессы.

Устройство для плазмохимической переработки сырья выполнено на основе источника питания электроразрядной плазмы, системы подготовки жидкой компоненты, системы подготовки газообразной компоненты и плазмохимического реактора.

Однако получение стабильной плазмы с указанными параметрами: E/N в диапазоне от 1·10-16 до 20·10-16 В·см2, где Е - напряженность приложенного электрического поля, создаваемого над поверхностью обрабатываемого сырья, N - полная концентрация молекул и атомов в плазме, является технически сложной проблемой из-за высокого значения объемного энерговклада порядка 10 кВт/см3 и возникновения при этом электрического пробоя, изменяющего характер разряда. Кроме того, при таком объемном энерговкладе неизбежно возникновение турбулентности при подаче сырья и, как следствие, изменение характера разряда, например, с барьерно-объемного на высоковольтный дуговой, что ведет к экстренной остановке процесса.

Задачей заявленного изобретения является осуществление процесса плазмохимического взаимодействия между жидкой - сырьевой фазой и газовой - плазменной фазой с образованием устойчивого режима для проведения процесса гидрообессеривания.

Технический результат изобретения обеспечивается тем, что способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов включает взаимодействие жидких нефтепродуктов с низкотемпературной неравновесной водородной плазмой, генерируемой с помощью электрического разряда, при этом генерацию водородной плазмы осуществляют путем воздействия барьерного разряда на систему газ (водород) - жидкость (нефтепродукт), процесс ведут при температуре подачи сырья и водорода на входе в реактор 270-350°С, соотношении водород:сырье - 55:1-240:1 и мощности блока питания и генератора низкотемпературной плазмы с барьерным разрядом 0,2-8,0 кВт, диспергирование нефтепродуктов осуществляют с помощью струйного кавитационного аппарата минимального перепада давления, а гетерофазную реакционную смесь по окончании реакции подвергают коалесценции.

Указанные недостатки прототипа полностью устраняются заявляемым изобретением. В прототипе образование плазмы идет из газовой фазы. В заявляемом изобретении образование плазмы идет не только в газовой фазе, но и непосредственно в самом сырье, находящемся на электродах, что позволяет работать при значительно меньшем соотношении E/N и избежать нестационарного режима, тем более, что это достигается применением струйного кавитационного аппарата (СКА) минимального перепада давления в части одновременного наличия капельных, пленочных и паровых состояний сырья.

Заявленное изобретение предлагает работу при значении параметра E/N в диапазоне менее 1·10-16 В·см2, исключая образование неустойчивого режима, и оптимально главным образом для процесса гидрообессеривания.

Таким образом, заявляемый способ состоит в распыление жидкости в область (зону) барьерного разряда, образованную межэлектродным пространством, куда осуществляется подача водорода. Распыление осуществляется с помощью струйного кавитационного аппарата минимального перепада давления, обеспечивающего нахождение жидкости в межэлектродном пространстве в виде капель, пленки и пара. После выхода системы газ (водород) - жидкость (нефтепродукт) из межэлектродного объема она подвергается коалесценции, например, путем прохождения через плотную металлическую проволочную путанку.

Роль конкретных физических процессов, протекающих при реализации способа, приведена ниже.

Факторы, возникающие в разрядном промежутке барьерного разряда (поток электронов, ультрафиолетовое излучение, акустическое излучение), позволяют проводить плазмохимические процессы диссоциации, возбуждения и ионизации молекул водорода в плазмохимическом реакторе. Электроны с определенным распределением по энергиям, восполняя отсутствие катализаторов, обеспечивают необходимые энергию деструкции и ее селективность. Необходимые термодинамические и кинетические факторы и эффективность процессов гидрогенолиза и выход продуктов гидрогенолиза в рабочем объеме реакторного блока (в зоне гидрогенолиза) осуществляются прежде всего за счет коцентрации ионов атомарного водорода. Существенную роль играет температура реакции, активирование сырья и селективность в отношении целевого продукта. Необходимо осуществлять четкое управление процессами гидрогенолиза и получения активных частиц атомарного водорода.

Решение поставленной неклассической задачи достигается следующим методом: подвергается действию продуктов барьерного разряда не только водород в разрядном промежутке, но и исходный углеводород в виде мультифазного потока сырья, а последний еще и подвергается воздействию полученных активных частиц в зоне гидрогенолиза реакторного блока. В генераторе низкотемпературной плазмы при этом осуществляются первичная диссоциация и ионизация молекул водорода в разрядном промежутке (РП) (система протекания первичных актов распада - первичная неравновесная плазменная система)

где q - тепловой поток, h - постоянная Планка, v - частота излучения, е - электрон.

Также под воздействием продуктов плазменной лавины идет вторичная плазмохимическая диссоциация и ионизация молекулярного водорода в плазмохимическом реакторе (система протекания вторичных актов распада - вторичная неравновесная плазмохимическая система образования активных частиц)

Исключительно важно, что в нашем случае, когда сырье подается в голову процесса, продукты первичной (плазменной) системы воздействуют не только на вторичные процессы (плазмохимической) системы плазмохимического реактора, но и на целевые реакции в зоне гидрогенолиза реакторного блока.

Последнее определяет мощные дополнительные факторы «активирования» серосодержащих соединений - ультрафиолетовое излучение и первичные электроны самых высоких уровней энергий.

В рабочем объеме (в зоне гидрогенолиза) серосодержащие продукты реагируют с. ионами водорода (целевая реакция, например, для сульфидов и меркаптанов). При этом разрыв связей углерод-сера, углерод-азот, углерод-кислород, в необходимой степени углерод-углерод, происходит под действием электронного удара - потока электронов различных уровней энергий

Основополагающим для целевых химических процессов является то, что и они, протекая в условиях достаточно больших притоков энергии и вещества, являются сильно неравновесными. Для их описания с использованием феноменологических представлений термодинамики необходим новый набор «констант» реакций, а кинетика классическая Аррениусова вообще малопригодна. Таким образом, в зоне гидрогенолиза мы имеем дело с неравновесной химической системой, третичной для нашего случая. При этом могут осуществляться обычные реакции:

и т.д.

Процесс представляет собой цепную реакцию с участием радикалов. Возможен обрыв реакционных цепей при рекомбинации различных радикалов, а также при реакции атомов Н с радикалами.

При этом за счет применения специального струйного кавитационного аппарата фазово-дисперсное состояние подаваемого в реакционную зону сырья будет неизбежно мультифазным:

- в паровом состоянии,

- в капельном состоянии,

- в пленочном состоянии.

Доля сырья в паровом состоянии будет относительно невелика и будет являться неизбежным проявлением особенностей фазового перехода жидкости в новое фазово-дисперсное состояние - капельное.

Доля сырья в капельном состоянии будет наиболее весома из этих трех, т.к. это состояние - целевое.

Доля сырья в пленочном состоянии будет значительной. Пленочный режим неизбежно будет возникать на стенках проточной части реактора, а также на электродах. Наличие пленок на вышеуказанных поверхностях позволит уменьшить потери на тушении электронов всех уровней энергии, позволит уменьшить потери на рекомбинацию протонов (ионов водорода) и осколочных ионов, позволит уменьшить потери на девозбуждение молекул, возбужденных по различным механизмам, прежде всего - колебательно-возбужденных.

Важнейшим фактором является применение коалесценции реакционной смеси по окончании целевых реакций. С этой целью предусмотрено размещение коалесцирующего элемента в проточной части реакторного блока для коалесценции системы газ-жидкость, уменьшения таким способом площади контакта фаз, для уменьшения вероятности встречи сероводорода и радикалов и предотвращения вторичных реакций между ними.

Ниже приводятся конкретные примеры реализации заявленного способа.

Пример 1. Некаталитическое обессеривание модельной жидкости (паровая фаза)

В качестве модельной жидкости используется прямогонная дизельная фракция - дизельное топливо (ДТ) с установки АВТ нефтеперерабатывающего завода с содержанием серы 0,9-1,0% мас.

Процесс осуществляется при околоатмосферном давлении, большем, чем атмосферное, на величину аэродинамического сопротивления потоку ДТ и водорода (водородной плазмы) при их прохождении через лабораторную макетную установку (0,11 МПа).

Основные технические характеристики макетной установки следующие:

- Мощность блока питания (1) и генератора низкотемпературной плазмы (ГНП) (4) с барьерным разрядом от 0,2 до 0,3 кВт.

- Выходное напряжение блока питания (1) - 15 кВ.

- Мощность нагревательных элементов реакторного блока 2×150=300 Вт (Нагрев зоны реакции осуществляется в процессе выхода на режим в течение 240 секунд).

- Потребляемая мощность парогенератора дизельного топлива (ПДТ) (11) - 300 Вт (Фазово-дисперсное состояние сырья - паровое с использованием парогенератора).

- Расход водорода от 150 л/час до 350 л/час.

- Расход ДТ (жидкая фаза) от 0,5 л/час до 6,0 л/час.

- Температура паров ДТ на входе в реактор от 340°С до 350°С.

Содержание серы определялось:

- согласно ГОСТ Р 51859-2002. Нефтепродукты. Определение серы ламповым методом;

или

- согласно ГОСТ Р 53203-2008. Нефтепродукты. Определение серы методом рентгено-флуоресцентной спектрометрии с дисперсией по длине волны.

На фиг. 1 представлена схема макетного образца установки.

Обозначения принятые на схеме: 1 - блок питания ГНП; 2 - источник водорода (ИВ); 3 - измеритель температуры; 4 - генератор низкотемпературной плазмы (ГНП), 5 - реакторный блок (РБ); 6 - холодильник - конденсатор; 7 - емкость с исходным ДТ; 8 - емкость для накопления жидкого продукта гидрообессеривания; 9 - перистальтический насос; 10 - контроль расхода (ротаметры); 11 - парогенератор ДТ (ПДТ); 12 - контроль температуры (термопары); 13 - скруббер для очистки выброса в атмосферу от сероводорода.

Водород (14) из ИВ (2) поступает при околоатмосферном давлении через ротаметр (10) в ГНП (4), в котором подогревается до температуры гидрогенолиза и активируется за счет воздействия объемного барьерного разряда с образованием неравновесной водородной плазмы. После ГНП (4) водородная плазма поступает в РБ (5). Контроль температур в РБ (5) осуществляется с помощью термопар (12), подключенных к измерителю температур (3). Лабораторная схема позволяет осуществить два варианта организации материальных потоков. Согласно первому варианту пары ДТ (16), нагретые до температуры гидрогенолиза, подаются в зону активации водорода, согласно второму - в зону РБ (5), где они смешиваются с уже активированным водородом. Пары ДТ генерируются парогенератором (11) путем испарения ДТ (15), подаваемого из емкости (7) перистальтическим насосом (9). Продукты гидрогенолиза до выхода из реактора подвергаются коалесценции, конденсируются в холодильнике-конденсаторе (6), поступают в емкость (8), где разделяются на жидкую фазу - очищенное ДТ (17) и газовую фазу (18), содержащую преимущественно водород и сероводород. Газовая фаза поступает в скруббер (13), где происходит поглощение сероводорода, а очищенный водород (19)выбрасывается в атмосферу, сульфидный раствор (20) идет в слив.

Степень очистки исходного сырья от серы составила 68 до 71% по варианту подачи сырья в зону РБ и от 99,5 до 99,7% - по варианту подачи сырья в зону активации водорода.

Показатели качества дизельного топлива до и после некаталитического гидрообессеривания по варианту подачи сырья в зону активации водорода приведены в таблице 1.

Пример 2. Некаталитическое гидрообессеривание тяжелых нефтяных остатков (пленочный режим) на экспериментальной лабораторной установке (ЭЛУ).

В качестве сырья для ЭЛУ используются тяжелые нефтяные остатки, показатели качества которых приведены в таблице 2.

Процесс осуществляется при околоатмосферном давлении, большем, чем атмосферное на величину аэродинамического сопротивления потокам сырья и водорода при их прохождении через плазмохимический реактор экспериментальной лабораторной установки (ЭЛУ), и составляет от 0,11 до 0,12 МПа. Отличием Примера 2 от Примера 1 является подача сырья в микрокапельном состоянии с образованием тонкой пленки на электродах блока барьерного разряда. Основные технические характеристики ЭЛУ следующие:

- Мощность блока питания (1) и генератора низкотемпературной плазмы (4) с барьерным разрядом - до 8,0 кВт.

- Выходное напряжение блока питания (1) - 18 кВ.

- Расход водорода в пределах от 3000 л/час до 9000 л/час.

- Расход сырья от 6 л/час до 30 л/час.

- Температура водорода на входе в реактор от 270°С до 350°С.

- Температура сырья на входе в реактор от 270°С до 350°С.

На фиг. 2 представлена технологическая схема экспериментальной лабораторной установки (ЭЛУ).

Обозначения, принятые на схеме: 22 - емкость с электрообогревом для нагрева сырья (21) ЛВГ, ТВГ, мазута прямогонного, гудрона до рабочей температуры; 23 - электронагреватель водорода (14) до рабочей температуры; 25 - плазмохимический реактор (ПР-1) с генератором низкотемпературной плазмы (4) и блоком барьерного разряда (26); (27) - холодильник для охлаждения отходящих газов из ПР-1 (25); 28 - холодильник для охлаждения ЛВГ, ТВГ, мазута прямогонного, гудрона из ПР-1 (25); 29 - сепаратор для разделения газовой фазы от жидких углеводородов; 30 - сепаратор для разделения ЛВГ, ТВГ, мазута прямогонного, гудрона от газовой фазы; 31 - скруббер щелочной для очистки отходящих газов от сероводорода; 32 - каплеотбойник для улавливания капель раствора гидроксида натрия; 33 - мерник-дозатор для сырья (ЛВГ, ТВГ, мазута прямогонного, гудрона); 34 - мерник-дозатор для гидрообессеренного ЛВГ, ТВГ, мазута прямогонного, гудрона; 35 - емкость для гидрообессеренного сырья.

Сырье: легкий вакуумный газойль (ЛВГ), тяжелый вакуумный газойль (ТВГ), мазут, гудрон (21) поступает на ЭЛУ из 20-литровых канистр, отобранных с установок НПЗ. Канистра с разогретым ЛВГ (ТВГ, гудроном, мазутом) вручную переливается в емкость нагрева (22) для нагрева ЛВГ (ТВГ, гудрона, мазута) до температуры 270-350°С в зависимости от вида сырья. Емкость нагрева (22) имеет электрообогрев. Нагретый ЛВГ (ТВГ, мазут, гудрон) до температуры 270-350°С поступает самотеком в мерник-дозатор (33). Количество поступающего ЛВГ (ТВГ, мазут, гудрон) контролируется и замеряется вручную. Из мерника-дозатора (33) ЛВГ (ТВГ, мазут, гудрон) самотеком под давлением 0,11-0,12 МПа поступает в струйный кавитационный аппарат (35) минимального перепада давления, находящийся в плазмохимическом реакторе (25) ПР-1.

Перед приемом водорода в технологическую систему экспериментальной лабораторной установки трубопровод подачи водорода в ПР-1 (25) и сам реактор продуваются азотом со сбросом продувочных газов в атмосферу до содержания кислорода в продувочном газе не более 2%. Азот (24) используется из баллона с регулировкой расхода и давления вручную вентилем редуктора на выходном штуцере баллона.

По окончании продувки системы азотом подача азота прекращается, в систему подается водород из баллона. Давление и расход водорода регулируются вручную вентилем редуктора на выходном штуцере из баллона и контролируются техническим манометром, а также прибором учета расхода. Водород (14) поступает по трубопроводу в нагревательную зону электронагревателя водорода (23), где нагревается до температуры 270-350°С в зависимости от вида используемого сырья и далее направляется в плазмохимический реактор (25) в количестве от 3000 л/час до 9000 л/час. Давление водорода на входе в ПР-1 (25) находится в пределах от 0,11 МПа до 0,12 МПа (необходимое на преодоление гидродинамического сопротивления скруббера щелочного (31), но не более 0,12 МПа).

Гидрообессеренный ЛВГ (ТВГ, мазут, гудрон) перед выходом из плазмохимического реактора (25) подвергается коалесценции и далее из ПР-1 (25) самотеком проходит по трубному змеевику холодильника (28), где охлаждается, и поступает в сепаратор (30) для разделения жидкой фазы (ЛВГ, ТВГ, мазут, гудрон) от газовой фракции. В качестве охлаждающей жидкости в межтрубном пространстве холодильника (28) используется проточная промышленная вода со сбросом в канализацию. Гидрообессеренный ЛВГ (ТВГ, мазут, гудрон) из сепаратора (30) самотеком поступает в мерник-дозатор (34). Количество наработанных гидрообессеренных продуктов (ЛВГ, ТВГ, мазут, гудрон) контролируется вручную. Из мерника-дозатора (34) гидрообессеренные ЛВГ, ТВГ, мазут, гудрон сливаются в емкость (35) для гидрообессеренного сырья.

Отходящий водородсодержащий газ из ПР-1 (25) проходит по трубному змеевику в холодильник (27), где охлаждается, и поступает в сепаратор (29) для отделения газовой фазы от жидкой фазы гидрообессеренного продукта. В качестве охлаждающей жидкости в межтрубном пространстве холодильника (27) используется проточная промышленная вода со сбросом в канализацию. Давление отходящего водородсодержащего газа на выходе из плазмохимического реактора (25) должно находиться в пределах 0,11 МПа до 0,12 МПа (необходимое на преодоление гидродинамического сопротивления скруббера щелочного (31), но не более 0,12 МПа). Уловленный гидрообессеренный ЛВГ (ТВГ, мазут, гудрон) из сепаратора (29) самотеком поступает в мерник-дозатор (34) и далее в емкость для гидрообессеренного сырья (35). С верха сепаратора (29) очищенный от жидких углеводородов отходящий водородсодержащий газ поступает вместе с водным 20% раствором гидроксида натрия (37) в скруббер щелочной (31) на очистку от сероводорода. Очищенный от сероводорода отходящий водородсодержащий газ поступает в каплеотбойник (32), где происходит улавливание остатков раствора гидроксида натрия, которые сливаются в канализацию. Очищенный водородсодержащий газ (36) из каплеотбойника (32) сбрасывается в атмосферу. Готовый гидрообессеренный ЛВГ (ТВГ, мазут, гудрон) из емкости (35) отбирается на полный анализ.

Влияние параметров ведения режима гидрообессеривания по примеру 2 на показатели качества нефтепродуктов после некаталитического гидрообессеривания приведены в таблице 3.

При регулировании соотношения водород:сырье по отношению к мощности генератора низкотемпературной плазмы (ГНП) можно задавать требуемую степень гидрообессеривания перерабатываемого сырья при оптимальных температурах сырья и водорода на входе в реакторный блок, также не менее значительна сторона экономической целесообразности степени обессеривания в технологическом процессе.

Дальнейшее увеличение расхода водорода по отношению к постоянному расходу сырья при оптимальной мощности ГНП также экономически нецелесообразно.

Повышение температуры сырья и водорода на входе в реакторный блок свыше оптимальной по отношению к перерабатываемому сырью приведет к прохождению обратных реакций - взаимодействию гидрообессеренного продукта с отделенными серосодержащими соединениями с последующим увеличением содержания серы в продукте, также возможны реакции поликонденсации (коалесценция).

Как видно из примера 1 и 2, предложенный способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов соответствует заявленному техническому результату.

Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов, включающий взаимодействие нефтепродуктов с низкотемпературной плазмой, отличающийся тем, что взаимодействие жидких нефтепродуктов осуществляют с низкотемпературной неравновесной водородной плазмой, генерируемой с помощью электрического разряда, при этом генерацию водородной плазмы осуществляют путем воздействия барьерного разряда на систему водород - нефтепродукт, процесс ведут при температуре подачи сырья и водорода на входе в реактор 270-350°C, соотношении водород : сырье - 55:1-240:1 и мощности блока питания и генератора низкотемпературной плазмы с барьерным разрядом 0,2-8,0 кВт, диспергирование нефтепродуктов осуществляют с помощью струйного кавитационного аппарата минимального перепада давления, а гетерофазную реакционную смесь по окончании реакции подвергают коалесценции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу испарения тяжелых углеводородов, характеризующемуся тем, что на предварительно разогретую поверхность тяжелых углеводородов распыляют жидкость с низкой температурой кипения для образования микрозон с перепадом температуры между поверхностным слоем тяжелых углеводородов и жидкостью с низкой температурой кипения, и при достижении перепада температур, численно превышающей отношение удельной теплоты парообразования к удельной теплоемкости испаряемой жидкости, возникает интенсивный процесс испарения углеводородных молекул и жидкости с низкой температурой кипения, при этом для поддержания непрерывности процесса к поверхности испарения осуществляют непрерывный подвод тепла.

Изобретение относится к способу переработки углеводородсодержащего сырья, включающему стадию плазменной конверсии сырья в плазмохимическом модуле с дуговым плазмотроном, снабженным полым катодом, основанному на взаимодействии потока сырья с пароводяной плазмой с получением синтез-газа, с осуществлением вспомогательных стадий - рекуперации тепла, производства электроэнергии, очистки и компрессии синтез-газа.

Изобретение относится к способу и устройству для преобразования газообразного углеводорода в жидкий углеводород. Реактор, действующий на основе нетеплового повторяющегося импульсного скользящего разряда, содержит: высоковольтный источник энергии, выполненный с возможностью подачи импульсного высоковольтного потенциала; входное отверстие для газа; входное отверстие для жидкого сорбента; выходное отверстие для продукта; первые электроды, соединенные с высоковольтным источником энергии; вторые электроды, которые являются заземленными; и желоб; причем первые электроды отделены от вторых электродов разрядной областью.
Изобретение относится к нефтехимической и химической промышленности. Изобретение касается способа переработки нефти и/или нефтяных остатков, включающего плазмохимический пиролиз гомогенизированной смеси, представляющей собой гомогенно диспергированную в углеводородном сырье трехфазную систему, полученную в плазменном диспергаторе, состоящую из высокодисперсных частиц катализатора, метановодородной фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, и бензиновой фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, закалку, выделение технического углерода и твердых частиц отработанного катализатора фильтрованием и стадию разделения углеводородных продуктов пиролиза с получением метановодородной фракции и бензиновой фракции и рециклом части метановодородной фракции и части бензиновой фракции в плазменный диспергатор и затем на стадию плазмохимического пиролиза.

Изобретение относится к способу получения ацетилена путем плазмохимического пиролиза смеси измельченного твердого сырья с фракцией менее 100 мкм с водяным паром в импульсном электроразрядном плазмотроне.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к гидрокрекингу углеводородных фракций. .

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к плазмохимическому пиролизу углеводородного сырья и получению продуктов реакции. .

Изобретение относится к области нефтепереработки, конкретно к способу переработки нефти и/или газового конденсата с получением моторных топлив. .

Изобретение относится к способам очистки газовых выбросов от полициклических ароматических углеводородов, в частности бенз(а)пирена. Способ включает облучение газовых выбросов ультрафиолетовым излучением электрического разряда в спектральном диапазоне длин волн 290-430 нм со средней плотностью световой энергии 10-3-3×10-1 Дж/см2 в присутствии озона и воды в виде жидкости или пара при температуре газовых выбросов 0°C-250°C, причем озон получают путем облучения потока воздуха, подаваемого в камеру предварительного облучения, при этом большие значения средней плотности световой энергии из указанного диапазона используют в камере предварительного облучения, а меньшие непосредственно в газоходе установки.

Изобретение может быть использовано в химической, горнорудной промышленности. Восстановление железа, кремния и восстановление диоксида титана до металлического титана проводят путем генерации электромагнитных взаимодействий частиц SiO2, кремнийсодержащего газа, частиц FeTiO3 и магнитных волн.

Изобретение относится к технологии получения нанокристаллического карбида кремния. Способ включает плазмодинамический синтез карбида кремния в гиперскоростной струе электроразрядной плазмы, содержащей кремний и углерод в соотношении 3,0:1, которую генерируют коаксиальным магнитоплазменным ускорителем с графитовыми электродами и направляют в замкнутый объем, заполненный газообразным аргоном при нормальном давлении и температуре 20°C, при этом температуру газообразного аргона в замкнутом объеме изменяют в диапазоне от -20°C до 19°C и от 21°C до 60°C.

Изобретение относится к области получения кристаллического кремния. Способ включает термическое восстановление кварцитов до элементарного кремния с помощью восстановительной газовой смеси с использованием плазмы, при этом процесс ведут одностадийно во встречных потоках кварцитов и восстановителя, в качестве восстановителя используется смесь углеводородов и водяных паров, количество которых не более ¼ необходимого для протекания реакции конверсии, а суммарное количество углерода, содержащегося в углеводородах, не менее чем в 1,5 раза превышает стехиометрически необходимое количество для реализации процесса полного восстановления кварцитов.

Группа изобретений относится к области переработки углеводородного сырья (CH4) - к способу и устройству (реактору) для получения синтез-газа. Способ получения синтез-газа путем каталитического превращения метана посредством пропускания реагентов через неподвижный слой катализатора, в качестве неподвижного слоя катализатора используют кольцевой слой катализатора, в котором реагенты пропускают от внутренней к наружной поверхности кольцевого слоя катализатора, в качестве реагентов используют смесь метана с газообразными реагентами, дополнительно содержащую продукты плазмохимического распада газообразных реагентов или их смеси, тепловой режим процесса обеспечивают путем смешивания продуктов плазмохимического распада со смесью метана с газообразными реагентами, а, по крайней мере, часть реагентов подают непосредственно в плазмохимическую зону.

Изобретение относится к способу очистки газовых выбросов и может быть использовано на предприятиях металлургической, химической, нефтяной, коксохимической, теплоэнергетической отраслей промышленности.

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано в медицине, фармацевтике, косметологии. Наночастицы платиновых металлов получают в прозрачной жидкости на водной основе 7 при разрушении мишени 6 из платинового металла или сплава кавитацией, возникающей путем доставки лазерного излучения 2, представленного в виде импульсов сфокусированного излучения лазера на парах меди 1 с величиной энергии импульса 1-5 мДж и длительностью импульса 20 нс, с частотой следования импульсов 10-15 кГц и плотностью мощности 5,7 ГВт/см2, через прозрачное дно кюветы 5 к мишени 6, помещенной в кювету 5 с прозрачной жидкостью на водной основе 7.

Изобретение относится к области ядерно-физических способов обработки материалов и может найти применение в технологических процессах диффузионного соединения разнородных материалов.

Группа изобретений относится к угольной промышленности, а именно к способу и устройству для плазмохимической переработки угля. Способ включает переработку угля, в реакторе в непрерывном и в импульсно-периодическом режиме поддержания плазмы, включающем камеру формирования пленочного потока жидкой среды, внутренний электрод, внешний электрод, входной штуцер, электроразрядную камеру, выход потока жидкой компоненты, выход потока газообразной компоненты, при этом в качестве жидкой среды используют угольную крошку в водородсодержащем растворителе, в том числе, с содержанием газообразных компонентов, подачу полученного сырья в приемную емкость, разделение его на фракции, выделение жидкого продукта, удаление из газообразной фракции отходов сорбции посредством сорбционной очистки, удаление из жидкой фракции отходов твердых фракций, повторное направление неизрасходованного сырья в камеру подготовки для последующей переработки и смешения с жидкими и/или газообразными веществами донорами водорода в соотношении, позволяющем достичь в смеси молярного соотношения водород/углерод более 1, при значениях удельного энерговклада, превышающих 1 кВт на м3, напряженности электрического поля более 1 кВ на мм и температурах сырья 100-400°C, и воздействие на сырье продуктами низкотемпературной плазмы электрического разряда.

Изобретение относится к способам воздействия на материалы и продукты с целью их активации, преимущественно к способам обезвоживания углеводородов, очистки теплоносителя, стерилизации пищевых жидкостей, подготовки нефтепродуктов к пиролизу и крекингу, переработки сложномолекулярных продуктов.

Изобретение относится к способу переработки парафинов и/или алкилатов путем воздействия ускоренными электронами на содержащую их сырьевую смесь с получением продуктов радиолиза, в том числе, продуктов крекинга, осуществляют, используя в качестве сырья парафины и/или алкилаты с соотношением атомов водорода и углерода не более 2.15, разбавленные не менее чем в 10 раз парафинами с соотношением атомов водорода и углерода не выше 2.30. При этом сырье одновременно вводят в зону с температурой не выше 220°C и в зону с температурой не ниже 350°C, а целевой продукт отбирают из зоны с температурой не выше 200°C, а затем конденсируют или используют в парообразном состоянии. В состав жидкого утилизируемого продукта переходит практически весь углерод и водород, присутствовавший в исходном сырье. Способ обеспечивает целенаправленное превращение парафинов и алкилатов, независимо от их происхождения, в хозяйственно-ценные конденсируемые соединения - бензин, растворители или реагенты для тяжелого органического синтеза. 6 з.п. ф-лы, 10 пр., 2 табл.
Наверх