УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СРЕД

Полезная модель относится к технике создания колебаний в жидкостях и предназначено для нициирования химических связей высокомолекулярных углеводородов нефтей, тяжелых нефтяных остатков, отработанных смазочных масел при их термическом крекинге с целью увеличения глубины переработки и выхода светлых нефтепродуктов.
2
Известен гидродинамический роторный ультразвуковой активатор для осуществления различных химико-технологических процессов, протекающих в жидкости (RU 1377281, 1988). Указанный активатор содержит одну рабочую камеру с установленными в ней статором и ротором и обеспечивает интенсивность ультразвукового излучения на уровне 10-50 кВт/м. Повышение интенсивности излучения в данных устройствах невозможно из-за большого гидравлического сопротивления ротора и статора.
2
Известен ультразвуковой активатор, содержащий, по меньшей мере, две расположенные в корпусе и сообщенные между собой рабочие камеры, первая из которых имеет входной патрубок, а последняя выходной патрубок, при этом в каждой рабочей камере установлены статор и закрепленный на приводном валу ротор, имеющие расположенные одно напротив другого отверстия для прохода жидкости, при этом согласно изобретению каждый ротор представляет собой рабочее колесо центробежного насоса, имеющее на выходе жестко закрепленное кольцо с отверстиями для прохода жидкости, ширина каждого из которых равна ширине каждого отверстия статора, а общая площадь отверстий кольца ротора равна общей площади отверстий статора и составляет 0,1-0,7 площади входа в соответствующее рабочее колесо, причем шаг отверстий кольца ротора и шаг отверстий статора равен 2 2,25 ширины этих отверстий, при этом рабочие камеры сообщены между собой посредством диффузоров, связывающих выход предыдущего рабочего колеса с входом последующего рабочего колеса, а выход последнего рабочего колеса связан с входом первого рабочего колеса посредством диффузора, снабженного дросселем, расположенным после выходного патрубка (RU 2085273). В результате указанного конструктивного выполнения ультразвукового активатора становится возможным повысить интенсивность ультразвукового излучения до 1 МВт/м и более, в результате чего значительно повышается производительность устройства.
2
Однако многоступенчатая обработка смеси в данном устройстве усложняет его конструкцию и снижает его надежность. Кроме того, использование механических узлов в качестве излучателей с интенсивностью боле 1 МВт/м приводит к интенсивному разрушению их поверхности за счет возникновения кавитационных процессов.
Известна установка по переработке нефтехимических отходов, основанная на применении для воздействия на обрабатываемую среду волновых полей с заданным узким или широким спектром частот - от акустического до электромагнитного (RU 2246525, 2003). В установке используются два активатора - гидродинамический и электромагнитный. Комбинация двух активаторов позволяет увеличить глубину переработки тяжелых нефтяных остатков, но описание их конструкций в описании патента отсутствуют.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для переработки мазута, отработанных смазочных масел, нефтешламов, в котором используется электронасос, выполняющий функцию гидродинамического активатора и реактор, внутрь которого вмонтирована излучающая антенна, связанная с высокочастотным генератором (RU 2215775, 1995).
К недостаткам данной конструкции относятся низкая надежность работы, что обусловлено осложненными условиями эксплуатации излучающей антенны при высоких температурах из-за отложений кокса на ее поверхности, а также недостаточно высокая эффективность обработки сырья.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства для обработки жидких углеводородных сред, обеспечивающее повышение надежности работы устройства, увеличение эффективности волновой обработки нефтяного сырья и снижение интенсивности гидроакустических колебаний во внутренних полостях устройства за счет одновременного ультразвукового и электромагнитного воздействия непосредственно на среду в зоне рабочей емкости.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для обработки жидких углеводородных сред содержит корпус центробежного насоса с входным патрубком, в полости которого установлены ротор с приводным валом, статор с установленными в нем статорным кольцом и магнитопроводом, окружающим ротор, выполненный с перепускными отверстиями и внешней кольцевой насадкой с системой периферических пазов и отделенный от статора кольцевой гидродинамической рабочей камерой для создания гидроакустистических колебаний за счет протекания жидкости через пазы внешней кольцевой насадки ротора, а в полости гидродинамической рабочей камеры размещены две высокочастотные камеры с установленными в них токоведущими проводниками для создания высокочастотного электромагнитного поля.
Сущность полезной модели поясняется фигурам 1-6, на которых приняты следующие обозначения:
корпус насоса 1, входной патрубок 2, выходной патрубок 3, крышка передняя 4, приводной вал 5, ротор 6, кольцевая насадка с пазами 7, пазы 8. кольцевая перемычка на насадке 9, кольцо статорное 10, обмотка электромагнита статорная 11, магнитопровод статора 12, стойка крепежа и изоляции волновода 13, держатель стойки крепежа 14, лопасть рабочего колеса 15, наконечник магнитопровода ротора 16, гидроакустическая рабочая камера 17, высокочастотная рабочая камера 18, камера торцевая 19, перепускное отверстие ротора 20, задвижка запорная выходная 21, лопасть ротора 22, электромагнит статорный 23, полюсный наконечник статора 24, обмотка электромагнита 25, полость рециркуляции сырья 26, проводник токоведущий высокой частоты 27, стойка-изолятор для крепления волновода высокой частоты 28, генератор 29, устройство согласования 30.
Устройство работает следующим образом.
В соответствии с фиг.2 сырьевой поток через патрубок входной 2 поступает на вход ротора 6, приводимый во вращение приводным валом 5 от электродвигателя. В результате вращения ротора под действием центробежных сил сырье поступает на периферийную часть ротора, с установленной перфорированной насадкой 7 и через нее в гидродинамическую камеру 17, предназначенная для его гомогенизации, откуда перетекает в камеру высокочастотной обработки 22. В камере высокочастотной обработки 18 формируются два взаимноперпедикулярных магнитных потока. Первый - поток низкой частоты 50 Гц, возбужденный электромагнитами 23 и сформированный наконечниками ротора 16 и статора 12 перпендикулярно потоку сырья. Второй - поток высокой частоты, сформированный генератором 29 (фиг.1) и параллельный потоку сырья (фиг.6).
Сырье после волновой обработки разделяется на два потока. Один - на выходной патрубок устройства с установленным на нем запорной задвижкой 21 (фиг.1). Второй - в полость рециркуляции 26. Изменение давления на выходе устройства задвижкой 21 регулируется рециркуляция потока сырья.
Устройство было испытано в процессе волновой обработки вакуумного газойля (ВГ) Рязанской нефтеперерабатывающей компании (РНПК). ВГ РНПК (СТП 41-1-142-06) подвергался волновой обработке в акустическом поле и в электромагнитном поле при различных температурах, а затем активированный ВГ подвергался термическому крекингу при 390°C. Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица
Результаты испытаний устройства (мощность гидроакустического активатора - 1,3 кВт.ч)
№ примера
Частота акустич. излучения, кГц
Частота электромаг. излучения, МГц
Время активации, ч
Температура активации, °C
Выход широкой газойлевой фракции 50-360 °C, %
Выход мазута М-100,%
Общий выход конечного продукта, %
1
21,7
40
4
50
61,2
31,3
92,5
4
100
63,2
30,9
94,1
4
200
66,4
30,8
96,2
2
21,7
49,5
4
50
67,5
27,5
95
4
100
74,3
23,2
97,5
4
200
80,1
18,4
98,5
3
21,7
55
4
50
62,5
31,0
93,5
4
100
64,2
30,9
95,1
4
200
69,4
27,8
97,2
4
-
-
-
-
0,0
374-523°C
96
96%
Предложенное конструктивное решение позволит совместить процессы гидроакустической высокочастотной обработки сырья, получить синергизм волнового воздействия, значительно увеличить долговечность работы и производительность устройства, расширить область применения такого активатора для осуществления различных химико-технологических процессов.