[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2010117292A1 - Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions - Google Patents

Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions Download PDF

Info

Publication number
WO2010117292A1
WO2010117292A1 PCT/RU2009/000167 RU2009000167W WO2010117292A1 WO 2010117292 A1 WO2010117292 A1 WO 2010117292A1 RU 2009000167 W RU2009000167 W RU 2009000167W WO 2010117292 A1 WO2010117292 A1 WO 2010117292A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oil
fractions
cracking
viscosity
heavy oil
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000167
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Михайлович НЕКИПЕЛОВ
Петр Анатольевич КАЛИНИН
Original Assignee
Nekipelov Vyacheslav Mikhailovich
Kalinin Petr Anatolievich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nekipelov Vyacheslav Mikhailovich, Kalinin Petr Anatolievich filed Critical Nekipelov Vyacheslav Mikhailovich
Priority to PCT/RU2009/000167 priority Critical patent/WO2010117292A1/en
Publication of WO2010117292A1 publication Critical patent/WO2010117292A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/08Pipe-line systems for liquids or viscous products
    • F17D1/16Facilitating the conveyance of liquids or effecting the conveyance of viscous products by modification of their viscosity
    • F17D1/17Facilitating the conveyance of liquids or effecting the conveyance of viscous products by modification of their viscosity by mixing with another liquid, i.e. diluting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G31/00Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
    • C10G31/06Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for by heating, cooling, or pressure treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G32/00Refining of hydrocarbon oils by electric or magnetic means, by irradiation, or by using microorganisms
    • C10G32/02Refining of hydrocarbon oils by electric or magnetic means, by irradiation, or by using microorganisms by electric or magnetic means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/007Visbreaking

Definitions

  • the invention relates to methods for processing heavy oil-containing fractions (fuel oil, used motor or lubricating oils, oil sludge, etc.) and highly viscous oil before transportation through pipelines, in particular, to methods for reducing their viscosity using thermal and physical methods of exposure.
  • the invention can also be used to increase the percentage of light hydrocarbons in crude oil. Reducing the viscosity of oil and oil products includes the problem of deep processing of oil-containing fractions in order to obtain an additional amount of light oil products. For these purposes, various methods of destruction or cracking are widely used.
  • the application of the method is difficult in industrial production due to the complexity of process control. In addition, the method is not safe to use.
  • a number of mechanical methods for reducing the viscosity of oil are known, according to which mechanical hydrodynamic cracking is caused by intensive mixing (application RU Ns 2005107526), in particular using a centrifugal pump (patent RU Ns 2304607).
  • application RU Ns 2005107526 intensive mixing
  • centrifugal pump centrifugal pump
  • the viscosity of the oil treated by such methods can be reduced to
  • the disadvantages of the methods include an insufficiently high increase in the content of light petroleum products, which determines the reversibility of changes in viscosity, i.e. oil viscosity is restored over time. So, it is known that after the processing of petroleum feedstock by machining it in a dispersive hydrodynamic rotary pulsation apparatus (patent RU Ns 2102434), in which petroleum feedstock is subjected to shock-cavitation, the yield of light petroleum products boiling up to 35O 0 C increases only by 2.4 ⁇ 4.1 macc.%.
  • the disadvantages include the fact that the effectiveness of qualitative and quantitative changes in the composition of a mixture of liquid hydrocarbons depends on the number of cavitation bubbles per unit volume.
  • a number of methods are known for processing heavy oil-containing fractions in which a cavitation zone is created using the wave action of a wide spectrum of frequencies.
  • the liquid phase of the bottom residue is affected by acoustic vibrations with a frequency of 0.1 ⁇ 200 KHz and a power of 0.2 ⁇ 3 W / cm 2 at a residual pressure of 20 ⁇ 200 mmHg.
  • the disadvantages of the method include the high energy costs of creating a deep vacuum, and the use of only the acoustic frequency range does not provide reliable destruction of highly viscous media, it requires a long period of time for processing fuel oil.
  • this method is intended for processing only fuel oil and does not allow processing, for example, used motor or lubricating oils.
  • a known method of processing oil, oil products, hydrocarbons (patent RU N ° 2149886) by exposure to a modulated flow of sound energy with a frequency of 1-I - 10 6 Hz, a power of 0.1 ⁇ 150 kW / cm 2 uniformly distributed over the cross section of the processed fluid stream.
  • a known method of cracking oil and petroleum products including stationary heating of raw materials to temperatures evaporation of light fractions (not more than 35O 0 C) at a pressure in the reactor of not more than 0.2 MPa, followed by processing of the raw materials with pulsed optical radiation with a radiation pulse duration of not more than 1 s, a radiation wavelength in the range of 0.1-15 microns, radiation power providing a concentration of energy in the absorbing layer of not more than 300 kJ / kg of raw material in each pulse, for the time necessary to obtain a given number of light fractions, the vapors of which are then condensed.
  • the disadvantage of this method is the high energy costs in the industrial processing of heavy oily fractions in large volumes.
  • the disadvantage of this method is that the yield of light petroleum products is not high enough and depends on the intensity of the electromagnetic field.
  • the disadvantage of this method is that the intensification of the cavitation process is limited by the accumulation inside the cavitation bubbles of light cracking products, which leads to an increase in saturated vapor pressure and thereby complicates the emergence of new electric discharges. This also explains the need to create an electric field of relatively high intensity.
  • the second drawback is that the authors used an aqueous electrolyte solution to form a stable volume discharge in the cavitation region.
  • the process is carried out at an excess pressure of 0.01-0.5 MPa and a temperature of 380-450 ° C, in the presence of metal alloys Al, Cr, Ni, Fe, which are used as separate conductors installed in the cracking zone in contact with the raw material, through which an electric current e of 0.1-10 kV voltage and a current value of 1-1 -10 4 A is passed.
  • an electric current e of 0.1-10 kV voltage and a current value of 1-1 -10 4 A is passed.
  • electrochemical cracking reactions they are released from the raw material diesel oil fractions in the form of vapors.
  • the same effect is caused by the placement in the cracking zone of two electrodes separated by a layer of solid dielectric material (patent AU NQ 4085000).
  • the disadvantage of the methods is the high degree of contamination of the cracked products with materials of destruction of the electrodes due to the occurrence of electrochemical reactions on the surfaces of these electrodes.
  • a known method of decomposition of organic compounds including simultaneous or sequential the impact on the destructible raw materials with electromagnetic wave and acoustic fields with energy and frequencies corresponding to the resonant frequencies and / or the vibration frequency of the molecules of the degradable organic compounds and / or compounds with subsequent temperature exposure within the limits of atmospheric distillation. It is also known (see WO 0231084) that the resonant frequency is selected by a set of coils mounted on a transport pipeline coaxially to the feed stream.
  • the disadvantage of this method is that the activation is carried out as a separate preparatory operation, and the electromagnetic power indicated in the examples, equal to 7 W, is too small to affect cavitation processes.
  • a wide range of acoustic frequencies up to the range of the light emitter is achieved by combining the acoustic vibrations with the generator of electromagnetic vibrations. Electromagnetic vibrations are modulated by a microwave spectrum, which is accompanied by the formation of an additional front of an elastic acoustic wave.
  • the method allows to decompose fuel oil brand M-100 into final products of the composition: diesel fraction - 60%; bitumen of road brands - 40%.
  • the viscosity of the mixture of the final products can be 55 mm 2 / s at a temperature of (20 ⁇ 5) ° C.
  • the disadvantages of the prototype include the fact that the activation is carried out in a separate working capacity, which does not allow at the cracking stage to affect the qualitative and quantitative characteristics of the final products.
  • the selectivity of the front impact of an elastic acoustic wave on the feedstock of a certain fractional composition is achieved by selecting the material of the antenna plates and the dielectric body of the emitter of acoustic vibrations, which complicates the hardware design of the technological process.
  • the invention is aimed at finding a method for the reagent-free reduction of the viscosity of heavy oil-containing fractions, as well as at reducing energy costs and simplifying the process of preparing oil-containing fractions for main transportation through pipelines.
  • the technical result is achieved by the fact that a method for reducing the viscosity of heavy oil-containing fractions is proposed, which consists in thermal cracking of heavy oil-containing fractions at atmospheric pressure and a temperature of 350 ⁇ 400 ° C, at which a cavitation zone is created directly in the apparatus for performing thermal cracking, on which a constant an electric field with a strength of 0.5 ⁇ 2.0 kV / cm, then the products of the vaporous and liquid phases of thermal cracking are mixed.
  • the indicated result is also achieved by the fact that the cavitation zone is created by the acoustic effect of the oscillations of the ultrasonic frequency spectrum. It is possible that the cavitation zone is created by hydrodynamic action on the flow of heavy oil-containing fractions.
  • the proposed method for processing heavy oily fractions is as follows.
  • the feedstock heated by an external heater to a reaction temperature of 35O 0 C, is continuously fed through the inlet pipe into the means for performing thermal cracking at a rate that ensures that a separate allocated volume of feedstock stays in it for at least ten minutes.
  • the specified tool is also equipped with a device for maintaining the temperature of the working environment within 350 ⁇ 400 ° C.
  • a cavitation zone is created in the apparatus for performing thermal cracking under the action of an ultrasonic generator, for example, the FinnSonic FSG-482 brand (http://finnsonic.ru).
  • a cavitation zone is created.
  • the feed stream is fed into the means for thermal cracking through a hydrodynamic cavitator, made, for example, according to the UA patent
  • a system of steel mesh heterogeneous electrodes immersed in a roll with a distance between them of 1 ⁇ 2 cm immersed in the cavitation zone is applied with a constant electric field of magnitude, which ensures the creation of tension between these electrodes in the range of 0.5 ⁇ 2.0 kV / cm.
  • the electrodes can be made as in the known utility model (patent RU Ns 74917).
  • the pressure in the thermal cracker is maintained at 0.1 MPa by a pressure valve installed on the vapor phase cracking line.
  • the residence time of each individual volume of heavy oil-containing fractions in the cavitation zone is determined by the thermodynamic characteristics of low-temperature cracking, in which the effective separation of the cracked products into vapor and liquid phases occurs in 10– ; 25 minutes A mixture of products of vaporous and liquid cracking phases with a viscosity of not more than 50 mm 2 / s at a temperature of (20 ⁇ 5) ° C and with a content of light fractions of at least 60 mass% in the mixture is obtained.
  • the yield of the final product in composition vapor phase - 61 mass% with a boiling point of 140 ⁇ 360 ° C; the liquid phase is 39 mass% in the form of petroleum products similar in composition to the raw materials used for the preparation of road grade bitumen.
  • the viscosity of the mixture of products of vapor and liquid cracking phases was 50 mm 2 / s at a temperature of 20 0 C. Examples 2-5.
  • Example 1 differ in the values of the temperature in the reactor and the electric field strength.
  • Timan-Pechersky oil and gas basin oil with a viscosity of 1221 mm 2 / s at 2O 0 C was used as a heavy oil-containing fraction.
  • the oil was fed to a thermal cracker, at which the temperature was maintained at 36O 0 C.
  • the residence time of each individual volume of fuel oil in the cavitation zone was 12 minutes.
  • the yield of the final product in composition vapor phase - 75 mass% with a boiling point of 140 ⁇ 360 ° C; the liquid phase is 25 mass% in the form of petroleum products similar in composition to the raw materials used for the preparation of road grade bitumen.
  • the viscosity of the mixture of products of the vaporous and liquid cracking phases was 33 mm 2 / s at a temperature of 2O 0 C.
  • Example 6 differ in temperature values in the reactor.
  • the present invention allows, without significant energy costs, in the mode of low-temperature cracking, to reduce the viscosity of heavy oil-containing fractions and to prepare oil-containing fractions for main transportation through pipelines.
  • the invention can also be used to increase the percentage of light hydrocarbons in crude oil.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for processing heavy oil-bearing fractions and high-viscosity oil for bulk transportation by pipeline. The method involves carrying out the thermal cracking of heavy oil-bearing fractions at atmospheric pressure and at a temperature of 350-400°C in a cavitation zone to which a constant electric field with an intensity of 0.5-2.0 kV/cm is applied. The products of the vapour and liquid phases of thermal cracking are mixed in a buffer tank for bulk transportation. The invention makes it possible to reduce the viscosity of heavy oil-bearing fractions without the need for substantial energy expenditure using a low-temperature cracking mode, and to simplify the technical process of preparation for bulk transportation.

Description

Способ снижения вязкости тяжелых нефтесодержащих фракций A method of reducing the viscosity of heavy oily fractions
Изобретение относится к способам обработки тяжелых нефтесодержащих фракций (мазута, отработанных моторных или смазочных масел, нефтешламов и т.п.) и высоковязкой нефти перед транспортировкой по трубопроводам, в частности, к способам снижения их вязкости с использованием термических и физических методов воздействия.The invention relates to methods for processing heavy oil-containing fractions (fuel oil, used motor or lubricating oils, oil sludge, etc.) and highly viscous oil before transportation through pipelines, in particular, to methods for reducing their viscosity using thermal and physical methods of exposure.
Изобретение также может применяться для повышения процентного содержания светлых углеводородов в сырой нефти. Снижение вязкости нефти и нефтепродуктов включает проблему глубокой переработки нефтесодержащих фракций с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов. Для этих целей широко применяются различные методы деструкции или крекинга.The invention can also be used to increase the percentage of light hydrocarbons in crude oil. Reducing the viscosity of oil and oil products includes the problem of deep processing of oil-containing fractions in order to obtain an additional amount of light oil products. For these purposes, various methods of destruction or cracking are widely used.
Известен способ каталитического крекинга (патент US Ns 4468316), основным недостатком которого является то, что выход светлых нефтепродуктов ограничен активностью и селективностью используемых катализаторов.A known method of catalytic cracking (patent US Ns 4468316), the main disadvantage of which is that the yield of light oil is limited by the activity and selectivity of the used catalysts.
На практике нашел применение другой способ каталитического крекинга нефтепродуктов - способ термического разложения тяжелых нефтяных фракций в присутствии катализатора (М.Г.Рудин, А.Е.Драбкин, Краткий справочник нефтепереработчика. П., Химия. 1980, c.70-73). Способ включает нагревание исходного сырья до температуры 470÷500°C при статическом давлении 0,06÷0,24 МПа, смешивание его с водяным паром, а затем с катализатором, обработку смеси в реакторе с последующим каталитическим разложением сырья и разделением его на фракции, а также выделение и регенерацию катализатора при температуре 590÷670°C и давлении 0,06÷0,24 МПа. Недостатком способа является то, что способ является дорогим из- за высокой температуры нагрева и сложным для реализации из-за стадии регенерации катализатора.In practice, another method for catalytic cracking of petroleum products has found application - the method of thermal decomposition of heavy oil fractions in the presence of a catalyst (M.G. Rudin, A.E. Drabkin, Oil refinery Quick Reference. P., Chemistry. 1980, p.70-73). The method includes heating the feedstock to a temperature of 470 ÷ 500 ° C at a static pressure of 0.06 ÷ 0.24 MPa, mixing it with water vapor, and then with a catalyst, processing the mixture in a reactor, followed by catalytic decomposition of the raw material and its separation into fractions, as well as the selection and regeneration of the catalyst at a temperature of 590 ÷ 670 ° C and a pressure of 0.06 ÷ 0.24 MPa. The disadvantage of this method is that the method is expensive due to the high heating temperature and difficult to implement due to the stage of catalyst regeneration.
Известен способ переработки нефтепродуктов путем воздействия на последние ионизирующим излучением (потоком нейтронов или γ- излучением) с последующим каталитическим крекингом продуктов воздействия (патент RU NQ 2100404).A known method of refining petroleum products by exposing them to ionizing radiation (neutron flux or γ-radiation), followed by catalytic cracking of the impact products (patent RU N Q 2100404).
Применение способа затруднено в промышленном производстве из-за сложности управления процессом. К тому же способ небезопасен при использовании.The application of the method is difficult in industrial production due to the complexity of process control. In addition, the method is not safe to use.
Известен ряд механических способов снижения вязкости нефти, согласно которым механический гидродинамический крекинг вызывают интенсивным перемешиванием (заявка RU Ns 2005107526), в частности, с использованием центробежного насоса (патент RU Ns 2304607). Для усиления эффективности в зоне гидродинамической обработки на нефть воздействуют давлением, имеющим постоянную осевую составляющую и переменную поперечную составляющую сдвига (патент RU Ns 2325432).A number of mechanical methods for reducing the viscosity of oil are known, according to which mechanical hydrodynamic cracking is caused by intensive mixing (application RU Ns 2005107526), in particular using a centrifugal pump (patent RU Ns 2304607). To enhance the efficiency in the hydrodynamic treatment zone, oil is subjected to pressure with a constant axial component and a variable transverse shear component (patent RU Ns 2325432).
Вязкость обработанной такими способами нефти может быть снижена доThe viscosity of the oil treated by such methods can be reduced to
125 мПа-с при температуре (20±5)°C, тогда как необработанная нефть при той же температуре обычно имеет вязкость, равную (320÷330) мПа с.125 MPa-s at a temperature of (20 ± 5) ° C, while untreated oil at the same temperature usually has a viscosity of (320 ÷ 330) MPa s.
К недостаткам способов относится недостаточно высокое увеличение содержания светлых нефтепродуктов, что определяет обратимость изменения вязкости, т.е. вязкость нефти восстанавливается во времени. Так, известно, что после переработки нефтяного сырья путем его механической обработки в диспергирующем гидродинамическом роторно-пульсационном аппарате (патент RU Ns 2102434), в котором нефтяное сырье подвергают ударно-кавитационному воздействию, выход светлых нефтепродуктов, выкипающих до 35O0C, возрастает лишь на 2,4÷4,1 мacc.%.The disadvantages of the methods include an insufficiently high increase in the content of light petroleum products, which determines the reversibility of changes in viscosity, i.e. oil viscosity is restored over time. So, it is known that after the processing of petroleum feedstock by machining it in a dispersive hydrodynamic rotary pulsation apparatus (patent RU Ns 2102434), in which petroleum feedstock is subjected to shock-cavitation, the yield of light petroleum products boiling up to 35O 0 C increases only by 2.4 ÷ 4.1 macc.%.
Создание зоны кавитации для крекинга является наиболее перспективным направлением глубокой переработки тяжелых нефтесодержащих фракций. Из публикаций (патент US Ns 5969207, патент UA Ns 81479) известны механические устройства, позволяющие осуществлять кавитационные процессы для крекинга.The creation of a cavitation zone for cracking is the most promising direction for the deep processing of heavy oily fractions. From the publications (US Pat. No. 5,969,207, UA Pat. No. 81479), mechanical devices are known to allow cavitation processes for cracking.
К недостаткам относится то, что эффективность качественного и количественного изменения состава смеси жидких углеводородов зависит от количества кавитационных пузырьков на единицу объема.The disadvantages include the fact that the effectiveness of qualitative and quantitative changes in the composition of a mixture of liquid hydrocarbons depends on the number of cavitation bubbles per unit volume.
Указанный показатель ограничен тем, что в основе образования пузырьков заложено сужение в поперечном сечении потока жидкости, т.е. гидродинамическое сопротивление, поэтому интенсификация кавитационных процессов имеет предел по экономическим соображениям.This indicator is limited by the fact that the narrowing in the cross section of the fluid flow, i.e. hydrodynamic resistance, therefore, the intensification of cavitation processes has a limit for economic reasons.
Известен также способ вихревого крекинга нефти и нефтепродуктов (патент RU Ns 2305699), включающий разделение нефти и нефтепродуктов на фракции путем подачи их нефтяным насосом в вихревую гидрокавитационную установку.There is also known a method of vortex cracking of oil and oil products (patent RU Ns 2305699), including the separation of oil and oil products into fractions by feeding them with an oil pump to a vortex hydro-cavitation installation.
Основным недостатком способа является то, что обработка в гидрокавитационной установке тяжелых нефтесодержащих фракций требует не менее 10 циклов, при этом поток подвергается воздействию давления более 70 атм., эти обстоятельства снижают экономическую эффективность обработки.The main disadvantage of this method is that processing in a hydro-cavitation installation of heavy oil-containing fractions requires at least 10 cycles, while the flow is subjected to a pressure of more than 70 atm., These circumstances reduce the economic efficiency of processing.
Известен ряд способов переработки тяжелых нефтесодержащих фракции, в которых зону кавитации создают с использованием волнового воздействия широкого спектра частот.A number of methods are known for processing heavy oil-containing fractions in which a cavitation zone is created using the wave action of a wide spectrum of frequencies.
В способе переработки мазута путем вакуумной ректификации с получением дистиллятных фракций (патент SU Ns 1377281), на жидкую фазу кубового остатка воздействуют акустическими колебаниями частотой 0,1÷200 КГц и мощностью 0,2÷3 Вт/см2 при остаточном давлении 20÷200 мм рт.ст.In the method of processing fuel oil by vacuum distillation to obtain distillate fractions (patent SU Ns 1377281), the liquid phase of the bottom residue is affected by acoustic vibrations with a frequency of 0.1 ÷ 200 KHz and a power of 0.2 ÷ 3 W / cm 2 at a residual pressure of 20 ÷ 200 mmHg.
К недостаткам способа относятся высокие энергетические затраты на создание глубокого вакуума, а применение только акустического диапазона частот не обеспечивает надежного разрушения высоковязких сред, требуется длительный промежуток времени для переработки мазута. Кроме того, этот способ предназначен для переработки только мазута и не позволяет вести переработку, например, отработанных моторных или смазочных масел.The disadvantages of the method include the high energy costs of creating a deep vacuum, and the use of only the acoustic frequency range does not provide reliable destruction of highly viscous media, it requires a long period of time for processing fuel oil. In addition, this method is intended for processing only fuel oil and does not allow processing, for example, used motor or lubricating oils.
Известен способ обработки нефти, нефтепродуктов, углеводородов (патент RU N° 2149886) путем воздействия модулированным потоком звуковой энергии частотой 1-И - 106 Гц, мощностью 0,1÷150 кВт/см2, равномерно распределенным по сечению потока обрабатываемой жидкости.A known method of processing oil, oil products, hydrocarbons (patent RU N ° 2149886) by exposure to a modulated flow of sound energy with a frequency of 1-I - 10 6 Hz, a power of 0.1 ÷ 150 kW / cm 2 uniformly distributed over the cross section of the processed fluid stream.
Недостатком способа является то, что его осуществление ограничивается превращением низкомолекулярных н-алканов в циклопарафины.The disadvantage of this method is that its implementation is limited to the conversion of low molecular weight n-alkanes to cycloparaffins.
Известен также способ, который включает ультразвуковую обработку жидкого сырья в замкнутом циркуляционном контуре с интенсивностью излучения 1 ÷10 МВт/м2. При этом одновременно с сырьем в зону обработки подают вещество, обеспечивающее его диспергирование, в количестве 0, 1÷80 oб.% и поддерживают статическое давление в диапазоне от 0,2 до 5 МПа (патент RU NQ 20781 16). Обработанное сырье поступает в приспособление для разделения сырья на жидкую и парообразную фазы, где нагревается до 470÷500°C при статическом давлении 0,06÷0,24 МПа, парообразная фаза поступает в приспособление для конденсации конечного продукта. Данный способ позволяет извлечь 54-78% светлых нефтепродуктов. Аппараты и устройства для ультразвуковой обработки жидкого сырья широко представлены в патентной документации, например, (EP 0009687, WO 9410261 и патент RU Ns 2151165). Данный способ имеет целый ряд технологических недостатков: ведется при высоких температурах и давлениях, а, значит, энергоемок; сложен при реализации, т.к. установка для осуществления указанного способа крекинга нефтепродуктов содержит ряд сообщенных между собой устройств и приспособлений; обработка сырья в замкнутом цикле ограничивает возможность интенсификации процесса получения конечных продуктов.There is also known a method that includes ultrasonic treatment of liquid raw materials in a closed circulation circuit with a radiation intensity of 1 ÷ 10 MW / m 2 . In this case, simultaneously with the raw material, a substance is provided in the processing zone to ensure its dispersion in an amount of 0, 1 ÷ 80 vol.% And the static pressure is maintained in the range from 0.2 to 5 MPa (patent RU N Q 20781 16). The processed raw material enters the device for separating the raw material into liquid and vapor phases, where it is heated to 470 ÷ 500 ° C at a static pressure of 0.06 ÷ 0.24 MPa, the vapor phase enters the device for condensation of the final product. This method allows you to extract 54-78% of light petroleum products. Apparatuses and devices for ultrasonic processing of liquid raw materials are widely represented in patent documents, for example, (EP 0009687, WO 9410261 and patent RU Ns 2151165). This method has a number of technological disadvantages: it is carried out at high temperatures and pressures, and, therefore, energy-intensive; difficult to implement because the installation for implementing the specified method of cracking petroleum products contains a number of interconnected devices and devices; processing of raw materials in a closed cycle limits the possibility of intensifying the process of obtaining final products.
Известен способ крекинга нефти и нефтепродуктов (заявка RU Ns 20001 13664), включающий стационарный нагрев сырья до температур испарения легких фракций (не более 35O0C) при давлении в реакторе не более 0,2 МПа с последующей обработкой сырья импульсным оптическим излучением с длительностью импульса излучения не более 1 с, длиной волны излучения в диапазоне 0,1÷15 мкм, мощностью излучения, обеспечивающей концентрацию энергии в поглощающем слое не более 300 кДж/кг сырья в каждом импульсе, в течение времени, необходимого для получения заданного количества легких фракций, пары которых затем конденсируют.A known method of cracking oil and petroleum products (application RU Ns 20001 13664), including stationary heating of raw materials to temperatures evaporation of light fractions (not more than 35O 0 C) at a pressure in the reactor of not more than 0.2 MPa, followed by processing of the raw materials with pulsed optical radiation with a radiation pulse duration of not more than 1 s, a radiation wavelength in the range of 0.1-15 microns, radiation power providing a concentration of energy in the absorbing layer of not more than 300 kJ / kg of raw material in each pulse, for the time necessary to obtain a given number of light fractions, the vapors of which are then condensed.
Недостатком способа являются высокие энергетические затраты при промышленной переработке тяжелых нефтесодержащих фракций в больших объемах.The disadvantage of this method is the high energy costs in the industrial processing of heavy oily fractions in large volumes.
Нашли развитие способы применения электрического тока как для активирования перерабатываемого сырья, так и для проведения крекинга тяжелых нефтепродуктов. Компанией Еlесtrоmаgпеtiс Епеrgу Соrроrаtiоп разработан физический способ переработки (патент US NQ 5055180) путем последовательного извлечения фракций из углеводородного сырья с использованием электромагнитной энергии частотой 300 МГц÷ЗОО ГГц.Ways of using electric current have been developed both for activating the processed raw materials and for cracking heavy oil products. The company Elastromagetis Epergu Sorroratiop developed a physical method of processing (US patent NQ 5055180) by sequential extraction of fractions from hydrocarbons using electromagnetic energy with a frequency of 300 MHz ÷ 300 GHz.
Недостатком способа является то, что выход светлых нефтепродуктов недостаточно высок и зависит от напряженности электромагнитного поля.The disadvantage of this method is that the yield of light petroleum products is not high enough and depends on the intensity of the electromagnetic field.
Известно, что наложение электрического поля (заявка US 2008257414) напряженностью 6-10 кВ/см в течение 60 сек. позволяет уменьшить вязкость тяжелых нефтесодержащих фракций на 17÷20%, однако уже через 30 мин. вязкость восстанавливается наполовину, а через 8÷10 часов полностью, что ограничивает применение способа для подготовки высоковязких нефтепродуктов к транспортировке по трубопроводам.It is known that the application of an electric field (application US 2008257414) with a voltage of 6-10 kV / cm for 60 seconds. allows you to reduce the viscosity of heavy oily fractions by 17 ÷ 20%, however, after 30 minutes the viscosity is restored by half, and after 8 ÷ 10 hours completely, which limits the application of the method for preparing high-viscosity oil products for transportation through pipelines.
При исследовании деструкции углеводородов в кавитационной области в присутствии электрического поля при активации водными растворами электролитов (А.С. Бесов, К.Ю. Колтунов, С.О.Брулев, В.Н.Кириленко, С.И.Кузьменков, E. И. Пальчиков. Письма в ЖТФ, 2003, том 29, вып. 5, с. 71-77) было установлено, что наложение сильного электрического поля напряженностью 10÷20 кВ/см на зону кавитации, создаваемую воздействием ультразвуковых колебаний, интенсифицируют процесс кавитации и позволяет в течение 10 минут дополнительно получить 1.5÷2.0% светлых нефтепродуктов. Недостатком способа является то, что интенсификация процесса кавитации лимитирована накоплением внутри кавитационных пузырьков легких продуктов крекинга, что приводит к увеличению давления насыщенных паров и затрудняет тем самым возникновение новых электрических разрядов. Этим же объясняется необходимость создания электрического поля относительно высокой напряженности. Вторым недостатком является то, что для формирования в кавитационной области устойчивого объемного разряда авторы использовали водный раствор электролита.When studying the destruction of hydrocarbons in the cavitation region in the presence of an electric field when activated with aqueous solutions of electrolytes (A.S. Besov, K.Yu. Koltunov, S.O. Brulev, V.N. Kirilenko, S.I. Kuzmenkov, E. I . Palchikov. Letters in ZhTF, 2003, volume 29, issue 5, pp. 71-77) it was established that the imposition of a strong of an electric field with a strength of 10 ÷ 20 kV / cm on the cavitation zone created by the action of ultrasonic vibrations intensifies the cavitation process and allows additionally obtaining 1.5 ÷ 2.0% of light oil products for 10 minutes. The disadvantage of this method is that the intensification of the cavitation process is limited by the accumulation inside the cavitation bubbles of light cracking products, which leads to an increase in saturated vapor pressure and thereby complicates the emergence of new electric discharges. This also explains the need to create an electric field of relatively high intensity. The second drawback is that the authors used an aqueous electrolyte solution to form a stable volume discharge in the cavitation region.
Известны способы электрохимического крекинга тяжелых нефтепродуктов под воздействием электрического тока.Known methods for electrochemical cracking of heavy petroleum products under the influence of electric current.
Так, согласно описанию способа электрохимического крекинга тяжелых нефтепродуктов (патент RU 2333932) под воздействием электрического тока, процесс ведут при избыточном давлении 0,01-0,5 МПа и температуре 380-450°C, в присутствии сплавов металлов Al, Cr, Ni, Fe, которые используют в виде отдельных проводников, установленных в зоне крекинга в контакте с сырьем, через которые пропускают электрический ток е напряжением 0,1-10 кВ и величиной тока 1-1 -104 A. В результате электрохимических реакций крекинга из сырья выделяются дизельно-масляные фракции в виде паров. К такому же эффекту приводит размещение в зоне крекинга двух электродов, разделенных между собой слоем твердого диэлектрического материала (патент AU NQ 4085000).So, according to the description of the method of electrochemical cracking of heavy oil products (patent RU 2333932) under the influence of electric current, the process is carried out at an excess pressure of 0.01-0.5 MPa and a temperature of 380-450 ° C, in the presence of metal alloys Al, Cr, Ni, Fe, which are used as separate conductors installed in the cracking zone in contact with the raw material, through which an electric current e of 0.1-10 kV voltage and a current value of 1-1 -10 4 A is passed. As a result of electrochemical cracking reactions, they are released from the raw material diesel oil fractions in the form of vapors. The same effect is caused by the placement in the cracking zone of two electrodes separated by a layer of solid dielectric material (patent AU NQ 4085000).
К недостатку способов относится высокая степень загрязнения продуктов крекинга материалами деструкции электродов из-за протекания электрохимических реакций на поверхностях указанных электродов.The disadvantage of the methods is the high degree of contamination of the cracked products with materials of destruction of the electrodes due to the occurrence of electrochemical reactions on the surfaces of these electrodes.
Известен способ разложения органических соединений (патент RU Ns 2246525), включающий одновременное или последовательное воздействие на деструктурируемое сырье волновыми электромагнитными и акустическими полями с энергией и частотами, соответствующими резонансным частотам и/или частоте колебаний молекул деструктурируемых органических соединений и/или соединения с последующим температурным воздействием в пределах атмосферной перегонки. Известно также (см. WO 0231084), что резонансную частоту подбирают набором катушек, установленных на транспортном трубопроводе коаксиально к сырьевому потоку.A known method of decomposition of organic compounds (patent RU Ns 2246525), including simultaneous or sequential the impact on the destructible raw materials with electromagnetic wave and acoustic fields with energy and frequencies corresponding to the resonant frequencies and / or the vibration frequency of the molecules of the degradable organic compounds and / or compounds with subsequent temperature exposure within the limits of atmospheric distillation. It is also known (see WO 0231084) that the resonant frequency is selected by a set of coils mounted on a transport pipeline coaxially to the feed stream.
Недостатком способа относится то, что активирование проводят как отдельную подготовительную операцию, а указанная в примерах мощность электромагнитного воздействия, равная 7 Вт, слишком мала, чтобы оказывать влияние на кавитационные процессы.The disadvantage of this method is that the activation is carried out as a separate preparatory operation, and the electromagnetic power indicated in the examples, equal to 7 W, is too small to affect cavitation processes.
Наиболее близким к заявляемому способу по своей технической сущности, как и по достигаемому эффекту, является способ термической переработки тяжелых нефтесодержащих фракций (патент RU NQ 2215775) (прототип), включающий термический крекинг тяжелых нефтесодержащих фракций на фазы и получение из парообразной фазы конечных продуктов, причем, перед термическим крекингом исходное сырье предварительно в отдельной зоне обработки подвергают волновому воздействию путем формирования в обрабатываемой среде широкого спектра частот от акустического до светового диапазона, после чего продукты воздействия подают на термический крекинг, который осуществляют в режиме первичной переработки нефти при атмосферном давлении и максимальной температуре нагрева 36O0C. Широкий спектр частот от акустического до светового диапазона достигается совмещением излучателя акустических колебаний с генератором электромагнитных колебаний. Электромагнитные колебания модулируются спектром сверхвысоких частот, что сопровождается образованием дополнительного фронта упругой акустической волны. Способ позволяет разложить мазут марки M-100 на конечные продукты состава: дизельная фракция - 60%; битумы дорожных марок - 40%. Вязкость смеси конечных продуктов по нашей оценке может составлять 55 мм2/c при температуре (20±5)°C. К недостаткам прототипа относится то, что активирование проводят в отдельной рабочей емкости, что не позволяет на стадии крекинга влиять на качественно-количественные характеристики конечных продуктов. Кроме того, выборочность воздействия фронтом упругой акустической волны на исходное сырье определенного фракционного состава достигается подбором материала пластин антенны и диэлектрического корпуса излучателя акустических колебаний, что усложняет аппаратурное оформление технологического процесса.Closest to the claimed method in its technical essence, as well as in the achieved effect, is a method for the thermal processing of heavy oil-containing fractions (patent RU NQ 2215775) (prototype), including thermal cracking of heavy oil-containing fractions into phases and obtaining final products from the vapor phase, moreover , before thermal cracking, the feedstock is preliminarily subjected to a wave action in a separate processing zone by forming a wide spectrum of frequencies from acoustic light range, after which the products influence supplied to the thermal cracking, which is carried out in the mode of oil primary distillation at atmospheric pressure and a maximum heating temperature of 36O 0 C. A wide range of acoustic frequencies up to the range of the light emitter is achieved by combining the acoustic vibrations with the generator of electromagnetic vibrations. Electromagnetic vibrations are modulated by a microwave spectrum, which is accompanied by the formation of an additional front of an elastic acoustic wave. The method allows to decompose fuel oil brand M-100 into final products of the composition: diesel fraction - 60%; bitumen of road brands - 40%. The viscosity of the mixture of the final products, according to our estimation, can be 55 mm 2 / s at a temperature of (20 ± 5) ° C. The disadvantages of the prototype include the fact that the activation is carried out in a separate working capacity, which does not allow at the cracking stage to affect the qualitative and quantitative characteristics of the final products. In addition, the selectivity of the front impact of an elastic acoustic wave on the feedstock of a certain fractional composition is achieved by selecting the material of the antenna plates and the dielectric body of the emitter of acoustic vibrations, which complicates the hardware design of the technological process.
Изобретение направлено на изыскания способа безреагентного снижения вязкости тяжелых нефтесодержащих фракций, а также на снижение энергетических затрат и упрощение технологического процесса подготовки нефтесодержащих фракций к магистральной транспортировке по трубопроводам.The invention is aimed at finding a method for the reagent-free reduction of the viscosity of heavy oil-containing fractions, as well as at reducing energy costs and simplifying the process of preparing oil-containing fractions for main transportation through pipelines.
Технический результат достигается тем, что предложен способ снижения вязкости тяжелых нефтесодержащих фракций, заключающийся в термическом крекинге тяжелых нефтесодержащих фракций при атмосферном давлении и температуре 350÷400°C, при котором непосредственно в аппарате для осуществления термического крекинга создают зону кавитации, на которую дополнительно накладывают постоянное электрическом поле напряженностью 0.5÷2.0 кВ/см, затем продукты парообразной и жидкой фаз термического крекинга смешивают.The technical result is achieved by the fact that a method for reducing the viscosity of heavy oil-containing fractions is proposed, which consists in thermal cracking of heavy oil-containing fractions at atmospheric pressure and a temperature of 350 ÷ 400 ° C, at which a cavitation zone is created directly in the apparatus for performing thermal cracking, on which a constant an electric field with a strength of 0.5 ÷ 2.0 kV / cm, then the products of the vaporous and liquid phases of thermal cracking are mixed.
Указанный результат достигается также тем, что зону кавитации создают акустическим воздействием колебаний ультразвукового спектра частот. Возможно, что зону кавитации создают гидродинамическим воздействием на поток тяжелых нефтесодержащих фракций.The indicated result is also achieved by the fact that the cavitation zone is created by the acoustic effect of the oscillations of the ultrasonic frequency spectrum. It is possible that the cavitation zone is created by hydrodynamic action on the flow of heavy oil-containing fractions.
Целесообразно, что постоянное электрическом поле накладывают путем погружения в зону кавитации системы стальных сетчатых разнополюсных электродов, скрученных в рулон с расстоянием между ними 1÷2 см.It is advisable that a constant electric field is applied by immersing into the cavitation zone a system of steel mesh heterogeneous electrodes twisted into a roll with a distance between them of 1 ÷ 2 cm.
Под действием электрического поля в образующихся кавитационных пузырьках происходят газовые электрические разряды. Это обусловлено тем, что при образовании кавитационного пузырька давление в нем не превышает давления насыщенных паров окружающей жидкости. В случае тяжелых нефтяных фракций это давление может быть настолько мало, что реализуются условия газового разряда даже при сравнительно небольших значениях электрического поля 0.5÷2.0 кВ/см.Under the influence of an electric field, gas electric discharges occur in the cavitation bubbles formed. This is due to the fact that with the formation of a cavitation bubble the pressure in it does not exceed the saturated vapor pressure of the surrounding liquid. In the case of heavy oil fractions, this pressure can be so small that gas discharge conditions are realized even at relatively small values of the electric field of 0.5 ÷ 2.0 kV / cm.
Образования газового разряда приводит к двум полезным эффектам. Прежде всего, при газовом разряде происходит электродинамический удар, в результате которого в среде тяжелых нефтяных фракций распространяются гидродинамические волны, приводящие в свою очередь к образованию новых кавитационных пузырьков. Происходит увеличение концентрации кавитационных пузырьков и повышается механохимическая активность кавитационой области в целом.The formation of a gas discharge leads to two beneficial effects. First of all, during a gas discharge, an electrodynamic shock occurs, as a result of which hydrodynamic waves propagate in the medium of heavy oil fractions, which in turn lead to the formation of new cavitation bubbles. An increase in the concentration of cavitation bubbles occurs and the mechanochemical activity of the cavitation area as a whole increases.
Важно отметить, что накопление легких парообразных продуктов крекинга в среде тяжелых нефтяных фракций приводит к увеличению давления насыщенных паров внутри кавитационных пузырьков, затрудняя тем самым возникновение электрических разрядов и тормозя процесс крекинга. Поэтому существенным является постоянное удаление парообразных фракций из зоны реакции. Это достигается размещением зоны кавитации и устройства для ее электрической активации непосредственно в средстве для осуществления термического крекинга. Заявленные температуры 350÷400°C отвечают известным параметрам низкотемпературного крекинга.It is important to note that the accumulation of light vaporous cracking products in the environment of heavy oil fractions leads to an increase in the pressure of saturated vapors inside cavitation bubbles, thereby complicating the occurrence of electric discharges and inhibiting the cracking process. Therefore, the constant removal of vaporous fractions from the reaction zone is essential. This is achieved by placing a cavitation zone and a device for its electrical activation directly in the means for thermal cracking. The declared temperatures of 350 ÷ 400 ° C correspond to the known parameters of low-temperature cracking.
Предлагаемый способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций осуществляют следующим образом.The proposed method for processing heavy oily fractions is as follows.
Из буферной накопительной емкости исходное сырье, нагретое внешним нагревателем до температуры реакции 35O0C, через патрубок ввода непрерывно подают в средство для осуществления термического крекинга со скоростью, обеспечивающей время пребывания в нем отдельного выделенного объема исходного сырья не менее десяти минут. Указанное средство снабжено также устройством для поддержания температуры рабочей среды в пределах 350÷400°C. В аппарате для осуществления термического крекинга под действием ультразвукового генератора, например, марки FinnSonic FSG- 482 (http://finnsonic.ru), создают зону кавитации. При создании зоны кавитации гидродинамическим воздействием поток исходного сырья подают в средство для осуществления термического крекинга через гидродинамический кавитатор, выполненный, например, по патенту UAFrom the buffer storage tank, the feedstock, heated by an external heater to a reaction temperature of 35O 0 C, is continuously fed through the inlet pipe into the means for performing thermal cracking at a rate that ensures that a separate allocated volume of feedstock stays in it for at least ten minutes. The specified tool is also equipped with a device for maintaining the temperature of the working environment within 350 ÷ 400 ° C. In the apparatus for performing thermal cracking under the action of an ultrasonic generator, for example, the FinnSonic FSG-482 brand (http://finnsonic.ru), a cavitation zone is created. When creating a cavitation zone by hydrodynamic influence, the feed stream is fed into the means for thermal cracking through a hydrodynamic cavitator, made, for example, according to the UA patent
К погруженным в зоне кавитации системе стальных сетчатых разнополюсных электродов, скрученных в рулон с расстоянием между ними 1÷2 см, прикладывают постоянное электрическое поле величины, обеспечивающей создание напряженности между этими электродами в пределах 0.5÷2.0 кВ/см. Электроды могут быть выполнены как в известной полезной модели (патент RU Ns 74917).A system of steel mesh heterogeneous electrodes immersed in a roll with a distance between them of 1 ÷ 2 cm immersed in the cavitation zone is applied with a constant electric field of magnitude, which ensures the creation of tension between these electrodes in the range of 0.5 ÷ 2.0 kV / cm. The electrodes can be made as in the known utility model (patent RU Ns 74917).
В результате крекинга, протекающего в активированной зоне кавитации, образуются легкие фракции углеводородов, которые затем испаряются и в парообразном состоянии поступают в дефлегматор- дистиллятор, где происходит конденсация паров с помощью холодильника. Потоки конденсированных легких фракции углеводородов, выделившиеся в результате крекинга тяжелых нефтесодержащих фракций (парообразная фаза крекинга), также как и потоки фракции тяжелых углеводородов с температурой кипения выше 4000C (жидкая фаза крекинга), направляют в различные накопительные емкости и затем продукты парообразной и жидкой фаз термического крекинга смешивают в буферной емкости для магистральной транспортировке по трубопроводам.As a result of cracking in the activated cavitation zone, light hydrocarbon fractions are formed, which then evaporate and in a vapor state enter the reflux condenser, where the vapor is condensed using a refrigerator. The streams of condensed light hydrocarbon fractions released as a result of cracking of heavy oil-containing fractions (vapor phase cracking), as well as the streams of heavy hydrocarbon fraction with a boiling point above 400 0 C (liquid cracking phase), are directed to various storage tanks and then products of vapor and liquid thermal cracking phases are mixed in a buffer tank for trunk transportation through pipelines.
Давление в средстве для осуществления термического крекинга поддерживают 0,1 Мпа клапаном давления, установленным на линии отбора парообразной фазы крекинга.The pressure in the thermal cracker is maintained at 0.1 MPa by a pressure valve installed on the vapor phase cracking line.
Время пребывания каждого отдельного объема тяжелых нефтесодержащих фракций в зоне кавитации определяется термодинамическими характеристиками низкотемпературного крекинга, при котором эффективное разделение продуктов крекинга на парообразную и жидкую фазы происходит за 10-; 25 минут. Получают смесь продуктов парообразной и жидкой фаз крекинга с вязкостью не более 50 мм2/c при температуре (20±5)°C и с содержанием в смеси легких фракций не менее 60 масс %.The residence time of each individual volume of heavy oil-containing fractions in the cavitation zone is determined by the thermodynamic characteristics of low-temperature cracking, in which the effective separation of the cracked products into vapor and liquid phases occurs in 10– ; 25 minutes A mixture of products of vaporous and liquid cracking phases with a viscosity of not more than 50 mm 2 / s at a temperature of (20 ± 5) ° C and with a content of light fractions of at least 60 mass% in the mixture is obtained.
Осуществление предлагаемого способа иллюстрируется конкретными примерами. Примеры иллюстрируют, но не ограничивают предложенный способ.The implementation of the proposed method is illustrated by specific examples. The examples illustrate but do not limit the proposed method.
Пример 1.Example 1
В качестве тяжелой нефтесодержащей фракции использовали топочный мазут марки M-100 Московского НПЗ, малозольный, без механических примесей, имеющий следующие паспортные данные: массовая доля воды 0,4%, массовая доля серы 2,39%, температура застывания 130C, плотность при 2O0C 983,0 кг/м3, вязкость 71 мм2/c при 8O0C. Мазут подавали в средство для осуществления термического крекинга, в котором поддерживали температуру 36O0C. Воздействием колебаний частотой 30 КГц, генерируемых ультразвуковым генератором FiппSопiс FSG-482, создавали зону кавитации, на которую накладывали электрическое поле напряженностью 0.5 кВ/см. Время пребывания каждого отдельного объема мазута в зоне кавитации составило 12 минут.As a heavy oil-containing fraction, fuel oil of the M-100 brand of the Moscow Oil Refinery, low ash, without mechanical impurities, with the following passport data was used: mass fraction of water 0.4%, mass fraction of sulfur 2.39%, pour point 13 0 C, density at 2O 0 C 983.0 kg / m 3 , viscosity 71 mm 2 / s at 8O 0 C. Fuel oil was fed into a thermal cracker, at which the temperature was maintained at 36O 0 C. The 30 kHz oscillations generated by the FippSopis FSG ultrasonic generator -482, created a cavitation zone, on which imposes an electric field strength of 0.5 kV / cm. The residence time of each individual volume of fuel oil in the cavitation zone was 12 minutes.
Выход конечного продукта по составу: парообразная фаза - 61 мacc.% с температурой кипения 140÷360°C; жидкая фаза - 39 мacc.% в виде нефтепродуктов, близких по составу к сырью, используемому для приготовления битумов дорожных марок. Вязкость смеси продуктов парообразной и жидкой фаз крекинга составила 50 мм2/c при температуре 200C. Примеры 2-5.The yield of the final product in composition: vapor phase - 61 mass% with a boiling point of 140 ÷ 360 ° C; the liquid phase is 39 mass% in the form of petroleum products similar in composition to the raw materials used for the preparation of road grade bitumen. The viscosity of the mixture of products of vapor and liquid cracking phases was 50 mm 2 / s at a temperature of 20 0 C. Examples 2-5.
По Примеру 1 , отличаются значениями температуры в реакторе и напряженности электрического поля.According to Example 1, differ in the values of the temperature in the reactor and the electric field strength.
Пример 6.Example 6
В качестве тяжелой нефтесодержащей фракции использовали нефть Тимано-Печерского нефтегазового бассейна, вязкостью 1221 мм2/c при 2O0C. Нефть подавали в средство для осуществления термического крекинга, в котором поддерживали температуру 36O0C. Воздействием колебаний частотой 30 КГц, генерируемых ультразвуковым генератором FinnSonic FSG-482, создавали зону кавитации, на которую накладывали электрическое поле напряженностью 1 кВ/см. Время пребывания каждого отдельного объема мазута в зоне кавитации составило 12 минут.Timan-Pechersky oil and gas basin oil with a viscosity of 1221 mm 2 / s at 2O 0 C was used as a heavy oil-containing fraction. The oil was fed to a thermal cracker, at which the temperature was maintained at 36O 0 C. By the influence of oscillations with a frequency of 30 KHz generated by an ultrasonic generator FinnSonic FSG-482, created a cavitation zone on which an electric field of 1 kV / cm was applied. The residence time of each individual volume of fuel oil in the cavitation zone was 12 minutes.
Выход конечного продукта по составу: парообразная фаза - 75 мacc.% с температурой кипения 140÷360°C; жидкая фаза - 25 мacc.% в виде нефтепродуктов, близких по составу к сырью, используемому для приготовления битумов дорожных марок. Вязкость смеси продуктов парообразной и жидкой фаз крекинга составила 33 мм2/c при температуре 2O0C.The yield of the final product in composition: vapor phase - 75 mass% with a boiling point of 140 ÷ 360 ° C; the liquid phase is 25 mass% in the form of petroleum products similar in composition to the raw materials used for the preparation of road grade bitumen. The viscosity of the mixture of products of the vaporous and liquid cracking phases was 33 mm 2 / s at a temperature of 2O 0 C.
Примеры 7,8.Examples 7.8.
По Примеру 6, отличаются значениями температуры в реакторе.According to Example 6, differ in temperature values in the reactor.
Все Примеры сведены в Таблицу: "Достижение заявленного результата при различных параметрах обработки тяжелых нефтесодержащих фракций". Представленные в Таблице температуры в аппарате для осуществления крекинга совпадают с температурами конца кипения парообразной фазы.All Examples are summarized in the Table: "Achieving the claimed result with various processing parameters of heavy oily fractions." The temperatures in the table in the apparatus for cracking are shown to coincide with the temperatures of the end of boiling of the vapor phase.
ТаблицаTable
Достижение заявленного результата при различных параметрах обработки тяжелых нефтесодержащих фракцийAchieving the claimed result with various processing parameters of heavy oily fractions
Figure imgf000013_0001
Предлагаемое изобретение позволяет без существенных энергетических затрат, в режиме низкотемпературного крекинга, снизить вязкости тяжелых нефтесодержащих фракций и подготовить нефтесодержащие фракции к магистральной транспортировке по трубопроводам.
Figure imgf000013_0001
The present invention allows, without significant energy costs, in the mode of low-temperature cracking, to reduce the viscosity of heavy oil-containing fractions and to prepare oil-containing fractions for main transportation through pipelines.
Изобретение также может применяться для повышения процентного содержания светлых углеводородов в сырой нефти. The invention can also be used to increase the percentage of light hydrocarbons in crude oil.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ снижения вязкости тяжелых нефтесодержащих фракций, заключающийся в термическом крекинге тяжелых нефтесодержащих фракций при атмосферном давлении и температуре 350÷400°C, при котором непосредственно в аппарате для осуществления термического крекинга создают зону кавитации, на которую дополнительно накладывают постоянное электрическом поле напряженностью 0.5÷2.0 кВ/см. Затем продукты парообразной и жидкой фаз термического крекинга смешивают в буферной емкости для магистральной транспортировке по трубопроводам.1. A method of reducing the viscosity of heavy oily fractions, which consists in thermal cracking of heavy oily fractions at atmospheric pressure and a temperature of 350 ÷ 400 ° C, in which a cavitation zone is created directly in the apparatus for performing thermal cracking, on which an additional constant electric field of 0.5 ÷ 2.0 kV / cm. Then the products of the vapor and liquid phases of thermal cracking are mixed in a buffer tank for trunk transportation through pipelines.
2. Способ по п.1 , отличающийся тем, что зону кавитации создают акустическим воздействием колебаний ультразвукового спектра частот.2. The method according to claim 1, characterized in that the cavitation zone is created by acoustic exposure to vibrations of the ultrasonic frequency spectrum.
3. Способ по п.1 , отличающийся тем, что зону кавитации создают гидродинамическим воздействием на поток тяжелых нефтесодержащих фракций.3. The method according to claim 1, characterized in that the cavitation zone create a hydrodynamic effect on the flow of heavy oil-containing fractions.
4. Способ по п.1 , отличающийся тем, что постоянное электрическом поле накладывают путем погружения в зону кавитации системы стальных сетчатых разнополюсных электродов, скрученных в рулон с расстоянием между ними 1÷2 см. 4. The method according to claim 1, characterized in that a constant electric field is applied by immersing into the cavitation zone a system of steel mesh heterogeneous electrodes twisted into a roll with a distance between them of 1 ÷ 2 cm
PCT/RU2009/000167 2009-04-08 2009-04-08 Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions WO2010117292A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2009/000167 WO2010117292A1 (en) 2009-04-08 2009-04-08 Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2009/000167 WO2010117292A1 (en) 2009-04-08 2009-04-08 Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010117292A1 true WO2010117292A1 (en) 2010-10-14

Family

ID=42936408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000167 WO2010117292A1 (en) 2009-04-08 2009-04-08 Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2010117292A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679315C1 (en) * 2018-10-11 2019-02-07 Андрей Юрьевич Беляев Method of oil viscosity reduction
CN115043571A (en) * 2022-08-17 2022-09-13 东营千禧龙科工贸有限公司 Oil development sludge treatment device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5969207A (en) * 1994-02-02 1999-10-19 Kozyuk; Oleg V. Method for changing the qualitative and quantitative composition of a mixture of liquid hydrocarbons based on the effects of cavitation
RU2215775C1 (en) * 2002-08-07 2003-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОТЕХ" Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method
WO2006065775A2 (en) * 2004-12-15 2006-06-22 Temple University Of The Commonwealth System Of Higher Education Method for reduction of crude oil viscosity
WO2006104462A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 Bioson International Pte Ltd Improvements to viscosity reduction means in oil products

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5969207A (en) * 1994-02-02 1999-10-19 Kozyuk; Oleg V. Method for changing the qualitative and quantitative composition of a mixture of liquid hydrocarbons based on the effects of cavitation
RU2215775C1 (en) * 2002-08-07 2003-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОТЕХ" Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method
WO2006065775A2 (en) * 2004-12-15 2006-06-22 Temple University Of The Commonwealth System Of Higher Education Method for reduction of crude oil viscosity
WO2006104462A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 Bioson International Pte Ltd Improvements to viscosity reduction means in oil products

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679315C1 (en) * 2018-10-11 2019-02-07 Андрей Юрьевич Беляев Method of oil viscosity reduction
CN115043571A (en) * 2022-08-17 2022-09-13 东营千禧龙科工贸有限公司 Oil development sludge treatment device
CN115043571B (en) * 2022-08-17 2022-11-04 东营千禧龙科工贸有限公司 Oil development sludge treatment device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sadatshojaie et al. Applying ultrasonic fields to separate water contained in medium-gravity crude oil emulsions and determining crude oil adhesion coefficients
RU2361901C2 (en) Increasing quality of oil by means of ultra-sonic and microwave frequency treatment
Zhang et al. Application of ultrasound and Fenton's reaction process for the treatment of oily sludge
Kaushik et al. Ultrasound cavitation technique for up-gradation of vacuum residue
WO2002102937A1 (en) Method to treat emulsified hydrocarbon mixtures
CN101121898B (en) Fast emulsion breaking method
KR20140001193A (en) Removal of sulfur compounds from petroleum stream
WO2002103322A2 (en) Method to liberate hydrocarbon fractions from hydrocarbon mixtures
JP2000317207A (en) Device for applying radio frequency microwave energy for breaking oil and water emulsion
Check Two-stage ultrasonic irradiation for dehydration and desalting of crude oil: a novel method
US9428699B2 (en) Process for the treatment of crude oil and petroleum products
CN108697950B (en) Method for separating at least one emulsion by applying an electric field and device for carrying out said method
WO2002102746A1 (en) Method to upgrade hydrocarbon mixtures
Guoxiang et al. Pretreatment of crude oil by ultrasonic-electric united desalting and dewatering
Eshmetov et al. INFLUENCE OF ULTRASONIC IMPACT ON OIL PREPARATION PROCESSES.
WO2010117292A1 (en) Method for reducing the viscosity of heavy oil-bearing fractions
RU2339676C2 (en) Ultrasonic conversion of oil residue into usable oils
RU2536583C2 (en) Method of water-petroleum emulsion dehydration
Xu Fast and Energy-efficient demulsification for crude oil emulsions using pulsed electric field
EP1970109A1 (en) A method of separating an oil phase and an aqueous phase
RU2215775C1 (en) Method for processing heavy oil-containing fractions and installation for implementing the method
RU2458726C2 (en) Method and device for oil dehydration
RU2393028C1 (en) Device for ultrasound-plasma stimulation of physico-chemical and technological processes in fluids
GB2463274A (en) Apparatus and methods for separating a multiphase fluid
RU2628611C1 (en) Method for heavy oil feedstock processing

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09843117

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09843117

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1