УСТАНОВКА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДА СВЕТЛЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТИ

Полезная модель относится к области переработки углеводородного сырья и направлена на повышение выхода светлых фракций при переработке нефти.
Первичная перегонка нефти, как правило, осуществляется двумя способами: однократным испарением в одной ректификационной колонне и с предварительным испарением легких фракций или двукратным испарением. Предварительно осуществляют подготовку нефти: ее обезвоживание, обессоливание и нагрев.
Разделение нефти на фракции основано на различии температуры кипения ее компонентов. Низкокипящая часть переходит в паровую фазу и, после конденсации, образует дистиллят. Для четкого разделения смеси используют атмосферную или вакуумную ректификацию (Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М., "Химия", 1988, с.26).
Под действием температуры выше 360°С происходит процесс расщепления молекул нефтяного сырья. Этот процесс называют термическим крекингом (Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М., "Химия", 1988, с.47). Осуществляют этот процесс в установках термокрекинга (там же, с.49).
Для интенсификации, происходящих при переработке нефти процессов, разрабатываются различные устройства, которые используют в основном на стадии подготовки нефти к перегонке.
Так например, известно устройство для обработки нефти, которое содержит корпус, приспособление для подвода и отвода нефти,
излучатель механических колебаний. Корпус снабжен неподвижно установленными перфорированными перегородками, двумя поршнями с мембранами, соединенных друг с другом центральным штоком, на котором закреплены перфорированные насадки, циркуляционной трубой, соединенной с корпусом и с газовым сепаратором, при этом оси отверстий смежных перегородок и насадок смещены относительно друг друга и перегородки с насадками установлены друг относительно друга на расстоянии, меньшем или равном длине вибрационных затопленных струй (RU 2079328, 20.05.1997).
Воздействие на нефть низкочастотными акустическими колебаниями, вибрационными затопленными струями и гидроударами по всему объему рабочей камеры обеспечивает разрушение структуры водонефтяных эмульсий, разрушение надмолекулярных связей, механохимическую деструкцию макромолекул, изменение реологических характеристик нефти и ее фракционного состава, причем интенсивность протекания этих процессов управляется амплитудой и частотой воздействия, а также ее длительностью. Устройство обеспечивает равномерную обработку всего объема нефти при минимальных энергетических и материальных затратах.
Однако в рассматриваемом устройстве достаточно незначительное увеличение содержания светлых фракций в процессе обработки нефти.
Известно устройство для переработки углеводородного сырья, которое состоит из двух частей: контактного турбулентного испарителя и сепаратора емкостного типа, в котором заканчивается процесс испарения и происходит разделение газообразной и жидкой фаз. После чего они выводятся из сепаратора раздельно. Кроме того, установка оснащена различным емкостным оборудованием для хранения сырья и сбора получаемых продуктов, теплообменным оборудованием, насосами, трубопроводами (RU 2148609, 10.05.2000).
Процесс происходящий в устройстве заключается в том, что смеси углеводородов и теплоносителю перед их непосредственным контактом в объеме смешивания придают движение по криволинейным траекториям. В итоге в объеме смешивания получают локальные зоны со значительным снижением давления (абсолютного и парциального). Затем общий поток углеводородов и теплоносителя подают на диспергирование, после чего отводят продукты разделения. В результате снижаются энергетические затраты.
Однако влияние на выход светлых фракций при фракционной перегонке нефти оказалось незначительным.
Наиболее близкой к предложенной модели можно считать установку для повышения выхода светлых фракций нефтепродуктов при первичной переработке нефти, которая содержит технологическую камеру для испарения углеводородной жидкости, которая установлена во вращающихся опорах с возможностью создания в ней искусственного гравитационного поля жидкости, и включает механические средства обеспечения подвода энергии к жидкости, расположенные в технологической камере и установленные с возможностью обеспечения непосредственного подвода механической энергии к жидкости, когда она помещена в искусственное гравитационное поле. Установка также содержит средство для разделения жидкой и парогазовой фаз, конденсатор, трубопроводы, насос, а также, возможно ректификационную колонну (RU 2122457, 27.11.1998).
Подаваемую для обработки нефть проводят в полый вал из резервуара с помощью насоса. Газы, которые испаряются в технологической камере, подают по трубе в конденсатор, который может быть также обычной ректификационной колонной для разделения разных фракций нефти. Конденсат выпускают по трубе. Тепло
конденсации отводят из системы с помощью теплообменника, который охлаждают водой.
Испытания проведены на экспериментальной установке мощностью около 50 кВт. с остатком полученным с разработок горючих сланцев в Эстонии. Вещество состоит из неочищенного сланцевого масла и мелкодисперсных минералов вместе с водой, фенолами и другими загрязняющими примесями. Несмотря на то, что нефть имела температуру выкипания около 650°С, оказалось возможным добиться очистки нефти при температуре 250°С при одновременном снижении температуры выкипания до примерно 500°С.
Однако, известная установка не обеспечивает значительного повышения выхода светлых фракций и является энергоемкой.
Задачей настоящей полезной модели является создание малогабаритной простой установки, позволяющей обеспечить значительное повышение выхода светлых фракций при первичной переработке нефти.
Поставленная задача решается описываемой ниже установкой для повышения выхода светлых фракций нефтепродуктов при первичной переработке нефти, содержащей насос, по меньшей мере, одну технологическую камеру для испарения легкокипящих фракций, установку для разделения жидкой и газопаровой фаз, конденсатор, ректификационную колонну и трубопроводы, соединяющие указанное оборудование, при этом в качестве технологической камеры для испарения легкокипящих фракций установка содержит устройство для воздействия на движущийся поток перепадами давления, выполненное в виде трубопровода, на входе в который герметично установлен многосопловой блок, характеризующийся отношением площади сечения трубопровода к сумме площадей отверстий сопел на выходе из многосоплового блока (α) равным 2,0÷6,0, и на выходе из которого
установлен диффузор, имеющий площадь выходного сечения не менее 4 площадей сечения трубопровода, и угол полураскрытия, равный 2-4 градусов, при этом длина трубопровода между многосопловым блоком и диффузором составляет от до 5 - до 30 поперечных сечений трубопровода.
Предпочтительно, устройство для разделения жидкой и парогазовой фаз выполнено в виде сепаратора, снабженного газоотводным патрубком, отводящим трубопроводом жидкой фазы и регулируемыми дросселями.
Установка может содержать два устройства воздействия на движущийся поток перепадами давления, которые установлены последовательно.
Установка дополнительно содержит ректификационную колонну и/или может быт связана с устройством нефтедобычи.
Заявленная установка представлена на фиг.1, где
1 - насос.
2 - входной трубопровод.
3 - многосопловой блок.
4 - цилиндрический канал.
5 - расширяющийся диффузор
6 - сепаратор.
7 - газоотводящий патрубок.
8 - выходной трубопровод.
9 - регулируемый дроссель.
10 - регулируемый дроссель.
11 - ректификационная колонна.
вх.
Установка изображенная на Фиг. 1 работает следующим образом. Нефть подводят к насосу - 1 и поднимают ее давление до величины Р, но не менее чем до 0,35 МПа. Затем нефть по входному трубопроводу - 2
подают к многосопловому блоку - 3 и впрыскивают в цилиндрический канал - 4. После этого проводят заключительную фазу резкого повышения давления в потоке до атмосферного давления за счет торможения потока в расширяющемся диффузоре - 5, расположенном на выходе из цилиндрического канала. Отделение выделившиеся в цилиндрическом канале - 4 газов и несконденсировавшихся паров легкокипящих фракций от нефти/нефтепродукта производят в сепараторе - 6, имеющем газоотводящий патрубок - 7 для отвода газов и паров легкокипящих фракций и выходной трубопровод - 8 для отвода жидкой нефти/нефтепродукта. Дроссели - 9 и - 10 позволяют создавать в сепараторе избыточное давление. Далее процесс обработки нефти/нефтепродукта может проводиться по традиционной схеме (подача на ректификацию, крекинг и т.д.).
Характеристики технологической камеры, заявленные в п.1. формулы обеспечивают возможность разрыва химических связей в углеводородах нефти, что приводит к изменению фракционного состава с увеличением выхода низкокипящих (светлых) фракций.
Технический результат, подтверждающий решение поставленной задачи, получен на многосопловом блоке, характеризующимся отношением площади сечения трубопровода к сумме площадей отверстий сопел на выходе из многосоплового блока (α) равным 5,0, диффузоре с углом полураскрытия, равным 4 градусов и длиной трубопровода между многосопловым блоком и диффузором составляющем 20 поперечных сечений трубопровода. Сам результат проиллюстрирован на Фиг. 2., где представлены кривые разгонки разных проб нефти: необработанной (Н-1), однократно обработанной (Н-2), двукратно обработанной (Н-3), однократно обработанной и стабилизированной гидрохиноном (Н-4), двукратно обработанной и стабилизированной гидрохиноном (Н-8) нефти. Здесь по оси Y
откладывается объем полученных фракций, а по оси Х температура фракций.
Из представленных графиков видно, что однократная обработка нефти без ее стабилизации гидрохиноном (образец Н-2) позволила получить в 1,23 раза больший объем светлых фракций, чем объем полученный при разгонке исходной нефти (образец Н-1). Двукратная обработка (образец Н-3) повысила отношение объемов до 1,44. Однократная обработка в сочетании со стабилизацией гидрохиноном (образец Н-5) позволила получить отношение объемов равное 1,51. Наибольший эффект получен при двукратной обработке нефти в установке с последующей стабилизацией гидрохиноном (образец Н-8). Величина отношения полученных объемов светлых фракций в этом случае составила 3,1.
Установка является простой, отличается низкой материалоемкостью и энергоемкостью, и рекомендуется к использованию для перегонки нефти и нефтепродуктов различного состава.