СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ МАЗУТА ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
METHOD FOR INCREASING FUEL OIL VISCOSITY AT NEGATIVE TEMPERATURE

Изобретение относится к технологии разгрузки высоковязких и высокозастывающих нефтепродуктов с выраженными тиксотропными свойствами при температуре ниже температуры застывания и может быть использовано для выгрузки мазута при отрицательных температурах из емкостей произвольных конструкций и размеров.
Из уровня техники известны различные способы повышения текучести нефтепродуктов, в том числе мазута, в том числе при помощи механической обработки. Так, например, известен способ переработки тяжелых нефтяных фракций (RU №2343182, опубл. 10.01.2009, бюл. №1), заключающийся в механической переработке тяжелых нефтяных фракций в присутствии ацетилена в течение 30-40 мин при температуре не более 20°C. Данный способ применим только для текучих нефтепродуктов и требует предварительного подогрева для повышения текучести нефтепродуктов, поступающих в устройство для механической обработки.
Известен способ повышения текучести нефтепродуктов при помощи измельчителя и кавитатора (Багаутдинов Р.И. Исследование влияния ударно-волнового воздействия на реологические свойства высокопарафинистых нефтей. Диссертация на соискание ученой степени канд. тех. наук. Уфа, 2004). В этом способе используется измельчитель оригинальной конструкции, в канале которого соосно расположены вращающиеся диски с отверстиями. При течении нефти сквозь отверстия вращающихся дисков происходит разрушение парафинистых структур. В кавитаторе парафинистые структуры разрушаются благодаря вращению завихрителя в камере статора с лопатками. Для прохождения нефти через измельчитель и кавитатор нефть должна обладать достаточной текучестью, поэтому опыты проводились при температурах от +25°C и выше.
Недостатком данного способа является необходимость предварительного подогрева нефти до температуры +25°C. Для высоковязких нефтепродуктов при температуре ниже температуры застывания данный способ не применим.
Наиболее близким к заявленному является способ выгрузки затвердевших материалов из емкости (RU №2486120, опубл. 27.06.2013, бюл. №18), заключающийся в термическом воздействии на материалы звуковыми и инфразвуковыми колебаниями и турбулентными струями подогретой текучей среды, накоплении жидкой фазы и воздействии посредством жидкой фазы на твердую ультразвуковыми колебаниями с последующим сливом или откачиванием материалов в виде жидкой фазы из емкости, причем в качестве излучателя колебаний используется квазистационарная волна торможения за участком сверхзвукового двухфазного течения размывающей струи подогретой жидкой фазы материала и для создания в каждой размывающей струе жидкости участка сверхзвукового двухфазного течения и квазистационарной волны торможения используется бездиффузорный газожидкостной эжектор.
Недостатком указанного способа является необходимость предварительного термического воздействия на затвердевший продукт для получения подогретой жидкой фазы, и при отрицательных температурах данный способ не применим.
Общеизвестны трудности выгрузки и перекачки мазута при отрицательных температурах. Эти трудности вызваны с малой его текучестью и высокой вязкостью при низких температурах, которые затрудняют процесс выгрузки. Существующие на сегодняшний день методы воздействия на реологические свойства вязких нефтей и нефтепродуктов, в том числе и мазута, включают в себя термические, химические, электрические и др. Однако эти способы воздействия на реологические свойства для повышения текучести не в полной мере удовлетворяют потребителей из-за их невысокой энергоэффективности, надежности и дороговизны (в случае применения катализаторов).
Самым простым способом снижения статического и динамического напряжения сдвига и тем самым снижения гидравлических потерь при выгрузке и перекачке является механическое воздействие на мазут с разрушением кристаллической парафиновой сетки. Известно, что механическая обработка эффективна в определенной области температур, когда соединившиеся кристаллы парафинов создают разветвленную решетку. Механическая обработка может обеспечить значительное повышение текучести мазута (начальное напряжение сдвига снижается до 20 раз).
Задачей заявленного изобретения является повышение текучести мазута при отрицательных температурах и снижение энергетических и трудовых затрат на разгрузку мазута из емкостей произвольных конструкций и размеров.
Технический результат достигается за счет сочетания вращательного и возвратно-поступательного движения механических перемешивающих устройств (винтов, режущих лопастей и т.п.) при механическом воздействии на мазут при температуре ниже 0°C в течение 1-3 минут. Далее парафинистая сетка разрушается и мазут приобретает необходимую текучесть. Энергия движения расходуется в основном на разрушение низкоэнергетических межмолекулярных связей (разрушение кристаллических парафинистых структур), а также на нагрев мазута.
Способ осуществляется следующим образом. Перемешивающее устройство погружается в емкость с холодным (ниже 0°C) мазутом, путем сочетания вращательных и возвратно-поступательных движений устройство перемешивает слои мазута сверху вниз в течение 1-3 минут. Этого времени достаточно, чтобы мазут приобрел необходимую текучесть. Кроме того, по результатам применения указанного способа на практике выявлено, что 1-3 минуты - это оптимальное количество времени, необходимое для того, чтобы разрушить кристаллическую решетку мазута. Эффективность механического воздействия на мазут в течение более длительного времени снижается. Перемешивающее устройство может быть оборудовано лопастями, винтами или лопатками, количество и диаметр которых варьируется в зависимости от объема мазута.
После механической обработки емкости указанным способом мазут приобретает текучесть. Измененные в результате механической активации реологические свойства мазута позволяют вести его слив как при помощи специальных устройств, так и самотеком. Скорость самотечного слива зависит от времени и параметров механической активации.
В качестве перемешивающих устройств применяются промышленный миксер, лопастные, ленточные или пропеллерные мешалки.
Главной отличительной чертой способа является его применение для перекачки охлажденного мазута при температуре ниже температуры застывания. Нагрев продукта в данном способе не применяется, за счет чего снижаются временные и энергетические затраты на слив мазута. Максимальный эффект от применения данного способа наблюдается при температуре ниже минус 10°C.