УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ ОСТАТОЧНОГО НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ ТЕРМОКРЕКИНГА

Полезная модель относится к области нефтепереработки, в частности, к техническим средствам, предназначенным для повышения эффективности процесса термокрекинга.
Известна установка для активации нефтяного сырья термокрекинга, представляющая собой ультразвуковой активатор, в корпусе которого образованы посредством перегородок рабочие камеры, количество которых зависит от заданного конечного продукта. В каждой из камер установлен статор и закрепленный на приводном валу ротор. Каждый ротор представляет собой рабочее колесо центробежного насоса, на выходе которого жестко закреплено кольцо с отверстиями для прохода обрабатываемого сырья. Статор также представляет собой кольцо с отверстиями для прохода обрабатываемого сырья жестко закрепленное в корпусе ультразвукового активатора. Рабочие камеры сообщены между собой посредством диффузоров, связывающих выход предыдущего рабочего колеса с входом последующего рабочего колеса (RU 2078116, 1995 г.).
Недостатком известного решения является недостаточно высокая интенсивность активации и низкая надежность работы устройства, что обусловлено применением ультразвукового активатора роторного типа.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для активации остаточного нефтяного сырья термокрекинга, выполненное в виде последовательно соединенных ступеней активации: низкочастотного акустического контура в виде ультразвукового генератора с частотой 21,3 кГц и мощностью 4,2 кВт, и высокочастотного электромагнитного контура в виде высокочастотного генератора с электромагнитным излучением с частотой 49,5-52 МГц и мощностью 0,4 кВт. (В.А. Винокуров, В.И. Фролов, М.П. Крестовников. Исследование низкотемпературного термического крекинга вакуумного газойля под действием электромагнитного излучения. Технология переработки нефти и газа, нефтехимия и химмотология топлив и смазочных масел. Труды российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина, №2/259, 2010, с. 61-69).
Однако конструктивное исполнение комбинированного воздействия посредством последовательной установки двух излучателей не обеспечивает достаточно высокую интенсивность активации, а также приводит к усложнению аппаратурного оформления установки и значительному повышению энергоемкости.
Задачей полезной модели является повышение интенсивности процесса активации, упрощение устройства и снижение энергозатрат.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для активации остаточного нефтяного сырья термокрекинга содержит вертикальный цилиндрический корпус с нижним входным и верхним выходным патрубками, соответственно, для подачи предварительно подогретого сырья и выхода активированного продукта, и размещенный на наружной поверхности корпуса блок активации, состоящий из двух последовательно размещенных ступеней, первая из которых выполнена в виде системы электромагнитных излучателей мощностью 0,2-0,5 кВт и частотой 40-55 МГц, установленных с заданным шагом вдоль корпуса, а вторая - в виде резонатора, состоящего из замкнутой торообразной камеры с закрепленными по ее внешнему периметру биметаллическими листами Мебиуса, причем торообразная камера резонатора установлена коаксиально с цилиндрическим корпусом в области электромагнитного излучателя, расположенного на выходном конце корпуса с частичным перекрытием верхнего торца упомянутого излучателя.
Достигаемый технический результат заключается в снижении энергетического порога, необходимого для достижения энергии активации в процессе последующего термического крекинга обработанного сырья.
Сущность работы предлагаемого устройства поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства.
Предлагаемое устройство состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с нижним входным 2 и верхним выходным 3 патрубками, соответственно, для подачи предварительно подогретого сырья и выхода активированного продукта. На наружной поверхности корпуса 1 размещен блок активации, состоящий из двух последовательно размещенных ступеней, первая из которых выполнена в виде системы электромагнитных излучателей 4 мощностью 0,2-0,5 кВт и частотой 40-55 МГц., установленных с заданным шагом вдоль корпуса 1, а вторая - в виде резонатора, состоящего из замкнутой торообразной камеры 5 с закрепленными по ее внешнему периметру биметаллическими листами Мебиуса 6. Торообразная камера 5 установлена коаксиально с цилиндрическим корпусом в области электромагнитного излучателя 4, расположенного на выходном конце корпуса 1 с частичным перекрытием верхнего торца упомянутого излучателя.
На чертеже дополнительно приняты следующие обозначения: участки активации А и Б, уровни расположения резонатора I, II, III, IV.
Оптимальность предлагаемого варианта комбинированного конструктивного сопряжения торообразной камеры 6 с последним по ходу движения сырья электромагнитным излучателем, а именно, выбор уровня III, подтвержден эмпирически.
Процесс активации происходит следующим образом.
Тяжелое нефтяное сырье разогревают и перекачивают через зоны активации А и Б. Воздействуя на молекулы сырья на резонансных частотах, электромагнитное излучение в зоне А способствует накоплению молекулами дополнительной энергии, снижающей энергетический порог, необходимый для достижения энергии активации процесса крекинга. В зоне дополнительной активации Б резонатор на основе лент Мебиуса воспринимает вышеописанный процесс энергетической накачки молекул сырья и создает стоячую волну, обладающую теми же частотными характеристиками, что и первичное излучение. Вторичное излучение, когерентное первичному, дополнительно усиливает процесс энергетической накачки и, соответственно, увеличивает количество молекул, способных участвовать в целевых реакциях последующего крекинга, либо дает возможность снижения температуры крекинга сырья.
Поскольку в описанной схеме резонатор является пассивным элементом, не требующим для своей работы дополнительной энергии, а весь процесс активации протекает в режиме резонанса, данная установка дает значительный выигрыш в энергоемкости по сравнению с известными техническими решениями.
Комбинированное использование двух вышеописанных ступеней активации и оптимизация варианта их конструктивного сопряжения подтверждаются приведенными ниже результатами использования активированного предлагаемым устройством сырья в процессе дальнейшего термического крекинга (таблица 1), служащими доказательством повышения интенсивности активации сырья.
Известное техническое решение обеспечивает следующий выход продуктов: газ - 2, 5, дистилляты - 77,6% масс.
Таким образом, расположение резонатора на уровне верхнего конца последнего излучателя (уровень III) является оптимальным, поскольку на этом уровне энергетическая накачка молекул сырья максимальна, соответственно максимальна мощность сигнала, поступающего в резонатор. Удаление резонатора далее по ходу сырья снижает эффективность активации из-за диссипации энергии, вызванной, в частности, рекомбинацией активных молекул.