УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Установка для предварительной обработки углеводородного сырья
Предлагаемая в качестве полезной модели установка относится к области нефтепереработки, в частности, к техническим средствам, предназначенным для предварительной очистки углеводородного сырья с целью увеличения выхода и повышения качества светлых нефтепродуктов, уменьшения энергозатрат при их производстве за счет снижения температуры технологического процесса, а так же оптимизации стоимости изготовления оборудования.
Углеводородное сырье состоит из набора различных высокомолекулярных углеводородов с количеством атомов 14-16 и ассоциатов, представляющих собой конгломераты тяжелых и легких углеводородов, связанных между собой с помощью сил Ван-дер-Ваальса.
Каждая такая связь имеет для конкретной пары углеводородов определенную частотную характеристику и амплитуду колебаний, возрастающую при повышении температуры. При достижении определенной температуры амплитуда колебаний может достичь такого уровня, при котором сил Ван-дер-Ваальса окажется недостаточно для удержания этих пар, и связь между ними будет нарушена. Рабочая температура при таких технологических процессах лежит в районе 360°С - предельном для нефти, подаваемой в ректификационную колонну, что требует значительных энергетических затрат.
Для разрыва этих связей используются высокие температуры, а в последнее время стали использовать электромагнитное излучение.
Известно использование электромагнитного излучения при совместном проведении таких процессов нефтепереработки, как термический крекинг и ректификация (патенты US 5055180; RU 2298027, RU 2456331, RU 2215775).
Известно также устройство обработки углеводородного сырья электромагнитным излучением с частотой 40-55 МГц, мощностью 0,2-0,5 кВт, при температуре 50-70°С, атмосферном давлении и времени обработки 24 ч. с последующим каталитическим крекингом обработанного сырья в присутствии цеолит содержащего катализатора при температуре 380-500°С и разделением полученных продуктов (патент RU 2534986).
Недостатком этого устройства является длительное время обработки углеводородного сырья.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по технической сущности, является установка разделения нефти на углеводородные фракции в процессе ректификации при ее облучении в резонаторе слабыми электромагнитными колебаниями (патент RU 2157026).
Недостатком технического решения, примененного в этой установке, является то, что в ней не предусмотрена автоматическая перенастройка для определения текущих резонансных частот, и отсутствует вибратор для создания резонансной волны.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании дешевой, простой в изготовлении и эксплуатации установки для предварительной обработки углеводородного сырья, которая осуществляет разрыв молекулярных и межмолекулярных связей волновой резонансной частотой слабых электрических сигналов направленного действия.
Испытания опытного образца установки показали возможность практического осуществления предлагаемой полезной модели и достижения указанного в материалах заявки технического результата, о чем свидетельствуют данные, приведенные в таблице 1.
Техническое решение предлагаемой полезной модели показано на блок-схеме, изображенной на фиг. 1, представляет собой двух канальное комплексное электронное и механическое устройство, включающее следующие элементы: пульт управления с таймером 1, генератор качения средних частот 2, усилитель средних частот 3, два фиксатора тока защиты от короткого замыкания 4 и 13, емкость для сырья 5, анод 6, катод 7, определитель резонансных частот 8, генератор качения низких частот 9, усилитель низких частот 10, два вибратора 11 и блок питания 12. В блоках генераторов качения частот установлены частотомеры для контроля и наблюдения рабочих резонансных частот в текущее время работы каждого из каналов. Установка имеет два вида вибраторов.
В первом - электронном вибраторе 11 анодом 6 служит навесной металлический шар или цилиндр, опущенные в емкость и располагающиеся примерно в центре емкости.
Катодом 7 служит металлический корпус емкости 5 (может использоваться кольцо или решетка в виде кольца, закрепленные на обечайке или на дне емкости).
Второй - электромеханический вибратор 11 собран в виде линеек и работает на звуковых сигнальных частотах до 10 кГц.
Использование нескольких линеек повышает эффективность отделения молекул нежелательных соединений, асфальтенов, гетеросоединений, металлоорганики и других от легких углеводородов, что уменьшает время переработки обработанного сырья, увеличивает выход светлых нефтепродуктов и обеспечивает получение более качественных конечных продуктов.
Кроме того, значительно снижается рабочая температура сырья при его переработке, что способствует повышению срока службы технологического оборудования и снижению энергозатрат.
Установка работает следующим образом.
С пульта управления 1 осуществляется включение электросхемы и схемы автоматики установки, а также задается время задержки для работы соответствующего генератора качения частоты на резонансных частотах любого из каналов и осуществляется информирование оператора о ходе работы установки.
Электронный генератор 2 через усилитель 3, фиксатор тока 4, анод 6, катод 7 и вибраторы 11, размещенные в емкости 5, первоначально воздействует на сырье слабыми электрическими сигналами спектра средних частот колебаний. Затем данный генератор автоматически находит нужные резонансные волновые частоты (РВЧ) и в течение заданного времени воздействует на сырье, снижая в нем различные межмолекулярные взаимодействия. В процессе работы генератор 2 автоматически ведет слежение и поддержку РВЧ на необходимом уровне и на заданное время задержки настраивает резонансно-волновое воздействие на текущей РВЧ.
Генераторы качения низких частот 9 и средних частот 2 вырабатывают импульсы прямоугольного, треугольного или синусоидального вида (задается оператором), где первый канал работает в пределах звуковой (низкой) частоты, второй - в пределах средней частоты.
Усилители 3 и 10 усиливают сигналы соответствующих каналов, при этом низкие частоты поступают на вибраторы 11, а средние - на анод 6 и катод 7.
Определитель резонансной частоты 8 при резком изменении тока подает сигнал для удержания текущей частоты в генераторе качения частоты (ГКЧ) через таймер, установленный в пульте управления.
Сигнал, поданный через определитель резонансных частот второго канала и усилитель средней частоты 3, подается на пластину вибратора 11, являющуюся в данном случае анодом, и заряжает положительной энергией молекулы углеводородного сырья, предварительно преобразованного в нано пузырьки электромеханическим вибратором первого канала.
Вибраторы работают следующим образом. На первом канале используются морские влагостойкие динамики с металлической мембранной, вибрирующие в обрабатываемом продукте в диапазоне частот 30-17000 Гц.
Определитель резонансной частоты 8 автоматически определяет резонансную частоту по резкому увеличению тока в исполнительном механизме и подает сигнал на задержку работы генератора качения средней частоты 2 на заданное время на текущей частоте. Генератор продолжает работу на этой же частоте, а по истечении заданного времени переходит в обычный режим, перебирая следующие частотные диапазоны.
В блоках генераторов качения частот установлены частотомеры для контроля и наблюдения рабочих резонансных частот в текущее время работы каждого из каналов.
При этом происходит многократное повторение колебаний волн по всему спектру частот (максимальная величина частоты зависит от возможности применяемой аппаратуры], останавливаясь через заданное оператором время на автоматически найденной РВЧ.
То есть работа ведется в узком диапазоне резонансных частот, что в конечном итоге обеспечивает эффективную бомбардировку межмолекулярных, молекулярных и атомных углеводородных связей.
Во время воздействия на сырье углеводороды меняют значение собственной РВЧ, а автоматика отслеживает эти изменения, что позволяет устройству постоянно выдавать точную резонансную частоту соответственно меняющейся частоте колебаний молекул сырья.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить фазовое разделение углеводородного сырья, снизить его вязкость, увеличить выход светлых нефтепродуктов, повысить эффективность действия катализаторов, оптимизировать энергетические затраты за счет активизации молекул углеводорода.
Установка может использоваться при первичной подготовке углеводородного сырья и тяжелых нефтепродуктов, в технологических процессах переработки нефти, а также при добыче, транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов.