Последние конференции
- Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности, образовании и экологии
- Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии
- Современные проблемы экологии
- Экологические проблемы окружающей среды, пути и методы их решения
- Экология, образование и здоровый образ жизни
Повышение эффективности отбензинивания парафинистых нефтей
М.А. Мусаева, Л.Б. Кириллова, М.А. Такаева, Х.Х. Ахмадова
Грозненский государственный нефтяной технический университет,
г. Грозный
Астраханский государственный технический университет,
г. Астрахань
Нефтепродукты и нефть не являются механической смесью различных углеводородов и примесей. Современная химия нефти рассматривает их как нефтяные дисперсные системы (НДС), что проясняет химизм и механизм процессов, протекающих в них и, таким образом, позволяет прогнозировать поведение системы и пути интенсификации процессов [1-3].
Именно особенности дисперсного строения и межфазные явления в НДС, делают эти системы открытыми для внешних физических воздействий, в частности для волновых воздействий [3-6].
Преимуществом интенсификации процессов переработки нефти посредством изменения дисперсной структуры углеводородного сырья является безреагентность, т.е. в систему ничего не добавляется, нет необходимости поддерживать ресурсы веществ, используемых в качестве добавок, кроме того, экологичность волновых воздействий в ряде случаев выше, чем добавки специальных веществ в систему.
В настоящее время 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 вихревые аппараты, газожидкостные кавитационно-вихревые, пластинчато-стержневые и гидродинамические аппараты [7-10].
При воздействии на обрабатываемую жидкость равномерно распределенным по сечению потока жидкости звуковым полем улучшаются эксплуатационные характеристики продуктов переработки нефти и углеводородного сырья [8].
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 [8-10].
Изучая эффективность действия ультразвука и постоянного магнитного поля [11], имея положительные данные применения этих способов по отдельности на отбор дистиллятных фракций при атмосферно-вакуумной перегонки нефтей и нефтяных остатков разного химического состава, можно предположить, что комбинирование этих воздействий позволит увеличить отбор дистиллятных фракций.
В настоящее время для Чеченской республики актуален вопрос интенсификации отбензинивания нефти на промыслах в условиях малотоннажного производства. Известно, что нефти Чеченской республики легкие, малосернистые, парафинистые, с низкой кислотностью, малосмолистые, с невысоким содержанием асфальтенов. Содержание высокоплавких парафинов способствует образованию достаточно устойчивых НДС, что требует особых приемов при интенсификации отбензинивания.
В качестве объекта исследования выбрана парафинистая нефть грозненского района – Чёрная нефть. Параметры магнитной обработки: индукция магнитного поля 0,08-0,31 Тл и линейная скорость потока 0,02 м/с. В качестве ультразвукового излучателя использовали устройство “КОЛИБРИ” БАГ-1 по ТУ II-96 ГКДЖ 433533.002 с основной частотой излучателя 45 кГц. В качестве активирующей добавки использовали отработанное масло.
Обессоленную и очищенную от механических примесей нефть смешивали с 1,5 % масс. отработанного масла для увеличения её парамагнитной активности и подвергали последовательно ультразвуковому воздействию и воздействию постоянного магнитного поля с магнитной индукцией 0,08-0,31 Тл при скорости потока нефти через магнитное поле 0,02 м/с для преобразования дисперсной структуры нефти и направляли в аппарат для определения фракционного состава нефти (ГОСТ 2177-99).
Анализ основных показателей нефти до и после отбензинивания проводили по стандартным методикам. Критерием отбензинивания служил показатель выхода фракций до 120°С.
Полученные экспериментальные данные по отбензиниванию нефти с применением различных вариантов подготовки показали, что лучше всего отбензинивание проходило при обработке нефти ультразвуком, магнитным полем (0,15 Тл), с добавлением отработанного масла.
Как показали экспериментальные исследования, добавка 1,5 % масс. отработанного масла при совместном воздействии ультразвука и постоянного магнитного поля Чёрную нефть приводит также к значительному уменьшению температуры начала кипения нефти - на 7 ºС.
Таким образом, в результате обработки ультразвуком происходит частичное разрушение надмолекулярных структур, приводящее к уменьшению размера частиц дисперсной фазы нефтяной системы [9], а магнитное поле способствует упорядочению дисперсной фазы в направлении вектора магнитного поля [10]. Добавка отработанного масла увеличивает парамагнитную активность нефти, что помогает более эффективному воздействию магнитного поля. Вследствие этого гомогенность нефтяной системы возрастает, а некоторая часть углеводородов переходит в дисперсионную среду, что приводит к интенсификации процессов тепло- и массообмена при перегонке и, следовательно, к увеличению выхода дистиллятных фракций.
Таким образом, предварительная совместная обработка ультразвуком и магнитным полем с активирующей добавкой при первичной подготовке нефти позволяет существенно увеличить эффективность отбензинивания или снизить энергетические затраты при ректификации при равных отборах. Комбинированное воздействие ультразвука и магнитного поля осуществимо в промышленных условиях на промысловых установках и установках первичной переработки нефти на НПЗ.
Список литературы
1. Сафиева Р.З. Физикохимия нефти / Р.З.Сафиева - М.: Химия, 1998.- 448с.
2. Унгер Ф.Г. Использование магнитронных устройств для омагничивания жидких сред. Сб. науч. трудов. Электрон. и электромеханические системы и устройства./ Ф.Г.Унгер, Л.Н.Андреева, Э.Р. Гейнц и др. - Науч. произв. центр «Полюс», Томск, 1997. - С. 179 – 183
3. Туманян Б.П. Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем./ Б.П. Туманян - М.:ООО «ТУМА ГРУПП». Издательство «Техника», 2000. – 336 с.
4. Классен В.И. Омагничивание водных систем / В.И. Классен -М.: Химия, 1982,- 296 с. П
5. Пивоварова Н.А. Новые технологии в химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, основанные на безреагентных методах/ Н.А. Пивоварова // Прикладная физика. - 1999. - №1, - С. 127-133.
6. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках / Тебенихин Е.Ф.- М.: Энергия, 1987, 184с.
7. Курочкин А.К. НДС и ультразвук / А.К.Курочкин //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.
8. Теляшев И.Р. Исследование превращений нефтяных остатков при ультразвуковой обработке./ И.Р.Теляшев, Л.Р. Давлетшин, Р.Р. Везирев //Сб. Материалы 47-й НТК студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфимский государственный нефтяной технический университет.- Уфа, 1996. т. 1, с.
9. Мухаметзянов И.З. Фрактальная модель конденсированных нефтяных систем. Проблемы синергетики / И.З.Мухаметзянов, Ф.Ш. Хафизов, И.Р.Кузеев//Тез. докл. науч. техн. конф. – УНИ.- Уфа, 1989. - 60 с.
10. Пивоварова Н.А. Природа влияния постоянного магнитного поля на нефтяные дисперсные системы/ Н.А Пивоварова // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2004. - №10.-С. 20-26.