Методы активирования углеводородного сырья воздействием ультразвука

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МЕТОДЫ АКТИВИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ ВОЗДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА
Такаева Мадина Атлаевна
Старший преподаватель ГГНТУ, г. Грозный Е-mail: karina-lada @mail. ru Пивоварова Надежда Анатольевна
д-р техн. наук, профессор АГТУ, г. Астрахань
Е-mail: nadpivov@love. ru
На практике классифицируют три диапазона ультразвукового поля: высокие частоты (2−10 МГц) — средние частоты или сонохимия (300−100 КГц) и традиционный низкочастотный диапазон (& lt-300 КГц). Высокочастотные диапазоны вызывают кавитацию, нагревание, создают турбулентность, сжимают-разряжают жидкость, разрушают молекулы, меняют структуру жидкости. Низкочастотный диапазон относится к слабоэнергетическому воздействию, вызывающему в основном изменение свойств структурной жидкости [1].
Уфимской научной школой разработан широкий ряд технологических приемов и аппаратов с использованием акустического воздействия, позволяющих интенсифицировать переработку углеводородного сырья, в частности процессы диспергирования, эмульгирования, дегазации, газоразделения, а также химические реакции, такие как окисление, горение и поликонденсация. Для этого используются ультразвуковые генераторы, вихревые аппараты, газожидкостные кавитационно-вихревые, пластинчато-стержневые и гидродинамические аппараты [10].
Так при обработке ультразвуком сырья каталитического крекинга (вакуумного газойля с добавлением модифицирующей добавки — 2−10% бензиновой фракции отгона смолы пиролиза — БСП) показано, что увеличение выхода бензиновой фракции на 2% масс. при добавлении к сырью БСП и на 7% масс. при комплексной подготовке, т. е. при добавлении смолы пиролиза и акустической обработке. Выход газа остается неизменным, выход кокса несколько снижается. При этом на 6% масс. снижалось содержание олефиновых углеводородов при одновременном возрастании ароматических и
существенно, почти вдвое, уменьшалось содержание серы. Октановое число бензина повысилось на 4 пункта. [4].
Снижение коксообразования наблюдали при ультразвуковой обработке перед подачей в реакционную зону мазута и гудрона при висбрекинге.
При воздействии на обрабатываемую жидкость равномерно распределенным по сечению потока жидкости звуковым полем с частотой 1 МГц и мощностью 0,5−150,0 кВт/см улучшаются эксплуатационные характеристики продуктов переработки нефти и углеводородного сырья.
Перспективным направлением является использование акустической обработки для конверсии нефтяных остатков, в частности мазутов и гудронов. При этом происходит увеличение содержания дистиллятных фракций, выкипающих до 350 °C и 500 °C. Увеличение содержания дистиллятных фракций достигает 10% для фракции 350 °C и 14% для фракции нк -500 °С. В результате ультразвуковой обработки происходит изменение состава нефтяного остатка, в частности, увеличивается содержание асфальтенов и снижается содержание парафино-нафтеновых углеводородов [9].
Тяжелые углеводороды (тяжелое нефтяное сырье, битумы) эмульгируют в статическом смесителе, получая эмульсию «масло в воде» с содержанием воды 15−60%, пригодную для транспортировки по трубопроводам, вводят катализатор и полученную эмульсию подвергают конверсии в ультразвуковом реакторе. Продукты конверсии разделяют в сепараторе и после удаления газообразных продуктов оставшуюся эмульсию разрушают с применением деэмульгаторов. Эффективность разделения эмульсии возрастает.
Как известно, глубокая переработка нефти осложняется высоким содержанием асфальто-смолистых веществ. При наложении на систему ультразвуковых колебаний было установлено резкое снижение содержания смолистых веществ [7].
Улучшения сорбционной очистки жидких парафинов можно достичь с помощью механоактивационного воздействия посредством ультразвукового диспергирования [6].
Определено, что акустическое излучение в процессе пиролиза позволяет снизить температуру процесса на 200−400 °С ниже традиционных значений.
Пиролизу подвергали н-гексан, гексадекан, дизельную фракцию и мазут. Реактор снабжен устройством для акустической паровой внутрикапельной кавитации. Катализатор составляет 0,5−5% масс. от сырья и его регенерируют и возвращают на стадию пиролиза. При этом количество серосодержащих фракций также снижается [3].
Также как и акустическое воздействие, предварительная дезинтеграторная энергетическая обработка нефтяных остатков позволяет изменить размеры дисперсных частиц и, следовательно, дисперсность системы в целом. При последующей вакуумной перегонке мазута смеси западно-сибирских нефтей повышаются выхода вакуумного дистиллята. Гудрон смеси западно-сибирских нефтей целесообразно обрабатывать на дезинтеграторе для повышения низкотемпературных характеристик битума [2].
Для повышения эффективности процесса висбрекинга использовали такой метод активации сырья, как кавитационный. В сочетании с добавками высокоарматизированных нефтепродуктов, метод позволяет существенно снизить коксообразование. Кавитационное воздействие в комбинации с ультразвуковой обработкой является основой интенсификации процессов атмосферной и вакуумной перегонки нефти. Для отдельных стадий процесса разработаны аппараты кавитационно-акустического воздействия [5].
В качестве одного из способов интенсификации различных химико-технологических процессов, предлагается наложение низкочастотных механических колебаний реализуемых в многофункциональных аппаратах. При этом, длительность процесса сушки химических препаратов, осуществляемого в вибрационном аппарате, сократилась на порядок, скорость растворения и фильтрования веществ — в 3−6 раз.
Применение виброобработки дает возможность улучшить реологические свойства (в частности, динамическую вязкость) перекачиваемых по трубопроводам нефтей и нефтепродуктов [11].
Крекинг нефтяного сырья проводят после обработки его ультразвуком с интенсивностью 1−10 МВт/м при 0,2−5 МПа. В сырьё для облегчения диспергирования добавляют 0,1−80% вещества, облегчающего диспергирование (вода, жидкие металлы с температурой плавления, ниже температуры кипения продукта). Возможно, вместе с сырьем подают Н2 в количестве 2−3%. Установка включает ультразвуковой диспергатор, связанный с устройством для разделения жидкой и парообразной фаз и конденсатором для сбора паровой фазы.
Для повышения выхода светлых нефтепродуктов при крекинге углеводородных соединений в смеси с водой в ультразвуковом реакторе воздействие ультразвуком осуществляют послойно по поперечному разрезу реактора: с частотой ультразвуковых волн 20−100 кГц и плотностью энергии 4- 20 Вт/см в первом слое и с частотой 100−2500 кГц и плотностью энергии 4- 30 Вт/см — во втором. Смесь подают охлажденной до 10−60 °С, полученную после обработки газобензиновую смесь охлаждают и разделяют в отдельных камерах [11].
Предложен новый метод получения дизельного топлива с ультранизкой серой путем окислительного обессеривания с помощью ультразвука. На примере бензотиофена в качестве модельного серосодержащего соединения топлива показана возможность количественного каталитического обессеривания с подходящими окислителями в течение нескольких минут. Для дизельных топлив, с различным содержанием серы, применяли каталитическое окисление и обработку ультразвуком, сопровождаемые экстракцией растворителя при нормальных температуре и давлении. Степень удаления 8-содержащих соединений достигала более 99% при коротком времени контакта [12].
Исследовано влияние частоты и интенсивности ультразвука в процессе окислительного обессеривания дизельного топлива в присутствии Н202 и органической кислоты при 20 °C, отношении катализатор/топливо 0,05, скорости перемешивания 300 об/мин, времени реакции 15 мин, частоте ультразвука 28 кГц и интенсивности излучения 0,408 Вт/см2 с последующей 2-кратной экстракцией растворителем (ДМФА). Степень удаления серосодержащих соединений при
экстракции составляет 94,8 и 67,2% для обработанного и необработанного ультразвуком топлива, соответственно [13].
Список литературы:
1. Гончарук В. В., Маляренко В. В., Яременко В. А. Использование ультразвука при очистке воды. Химия и технология воды, 2008, т. 30. № 3, — С. 253−277.
2. Евдокимов И. Г., Гуреев Ал. А., Косок С. В. Энергетическая активация нефтяных остатков в дезинтеграторе. Химия и технология топлив и масел, 1992, № 1, — с. 26−28
3. Каптерев С. В., Юр Г. С., Пословина Л. П. и др. Получение низших олефинов низкотемпературным пиролизом углеводородного сырья. Мат-лы IV
международной конференции в 2-х томах. Томск: «81Т», 2000 Т.2. -с. 294-
297
4. Кузеев И. Р., Хафизов Ф. Ш., Саммигуллин Г. Х. и др. Акустическая интенсификация процесса каталитического крекинга. Труды А О «Ново-Уфимский НПЗ» Вып. 2. «Исследование, интенсификация и оптимизация химико-технологических систем переработки нефти», М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1996, — с. 63−70
5. Курочкин А. К. НДС и ультразвук. Матер. 2-го Междун. симпозиума «Наука и технология углеводородных дисперсных систем», Уфа, 2−5 окт. 2000, Науч. тр. Т. 1, Уфа, 2000, — с. 31−32
6. Ларионов С. Л., Архипова О. В., Обухова С. А. Влияние механического воздействия на свойства нефтяных дисперсных систем. Материалы международного симпозиума «Наука и технология углеводородных дисперсных систем». Уфа, 2−5 окт. 2000, Научн. Тр. Т. 2, Уфа, 2000, — с. 47−50
7. Мухаметзянов И. З., Хафизов Ф. Ш., Кузеев И. Р. Фрактальная модель конденсированных нефтяных систем. Проблемы синергетики Тез. докл. науч. техн. конф. — УНИ, Уфа, 1989, — с. 60
8. Патент Украины 37 716 МПК (6) С 10 О 15/00. Заявлено 2000 Способ ультразвукового крекинга углеводородных соединений, 2001
9. Теляшев И. Р., Давлетшин Л. Р., Везирев Р. Р. Исследование превращений нефтяных остатков при ультразвуковой обработке. Сб. Материалы 47-й НТК студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, 1996, т. 1, — с. 156−1
10. Хафизов Ф. Ш. Разработка технологических процессов при использовании волновых воздействий. Автореф. дис. д.т.н., Уфа, 1996, 45 с., УГНТУ
11. Чистовалов С. М., Чернов А. Н. Способы интенсификации различных химико-технологических процессов путем наложения низкочастотных колебаний и их аппаратурное оформление, Химическая промышленность, 1997, № 8 (563), — с. 31−35
12. Fuel — 2003 — v. 82 — № 4 — c. 405−414
13. Petrol. Process and Pet rochem. — 2006 — v. 37- № 2 — с. 30−33

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой