Способ магнитной активации жидких высокомолекулярных углеводородов и устройство для реализации способа

Описаны способ магнитной активации жидких высокомолекулярных углеводородов, в котором для создания магнитного поля в жидкости, протекающей по диамагнитной трубе, пропускают импульсы тока по проводникам, расположенным в потоке жидкости, и устройство для реализации данного способа, в котором формирователи магнитного поля находятся вне трубы, а внутри трубы установлены металлические проводники, изолированные концы которых выведены наружу трубы и через управляемые коммутаторы подключены к импульсным источникам электроэнергии. Повышение магнитной активации углеводородов позволяет снизить температуру нагрева углеводородов при переработке их термическим разложением и снизить при этом коксование на греющих поверхностях. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области нефтехимии, конкретно к переработке высокомолекулярных углеводородов их термическим разложением и извлечением топливных фракций.

Для снижения температуры нагрева и уменьшения твердых отложений в трубах печей и сепараторов поступающее сырье активируют, переводя молекулы углеводородного сырья в возбужденное состояние, что облегчает их последующее разложение.

В данной заявке понятие «сырье» подразумевает в том числе мазут, гудрон, битуминозную и тяжелую нефть плотностью выше 880 кг/м3, нефтяные шламы с температурами кипения 360°C и выше.

Известен способ переработки тяжелого углеводородного сырья, в частности нефтяных остатков путем двухступенчатого висбрекинга (патент №2215020 МПК C10G 15/00 приор. 21.06.2002), включая нагрев сырья, воздействие на него электромагнитным полем перед подачей на первую ступень, крекинг в печи и подачу потока сырья и продуктов термического разложения на вторую ступень в реакционную секцию с последующим фракционированием жидкого продукта. Изобретение позволяет повысить гомогенность нефтяной системы для увеличения глубины переработки тяжелого углеводородного сырья, получить товарное котельное топливо.

Недостатком указанного способа является недостаточная эффективность активации тяжелого углеводородного сырья для снижения коксообразования в процессе висбрекинга, что и ограничивает увеличение глубины переработки тяжелого углеводородного сырья в светлые дистиллятные фракции.

Известен также способ крекинга нефтесодержащих фракций с использованием физических методов воздействия на сырье в ходе осуществления процесса разделения сложных молекул исходного сырья на более простые путем генерации переменного вращающегося магнитного поля в зоне термического крекинга в полости котла, а сам обрабатываемый объем в полости котла выполняет функцию замыкающего магнитный поток соединительного звена в используемом контуре (патент RU 2422492 МПК C10G 15/00, приор. 09.03.2010). Диапазон частот применяемого магнитного поля 40-70 Гц, температура подогрева в интервале 45-65°C.

Недостатки указанного способа осуществления «разделения сложных молекул исходного сырья» связаны с тем, что для разрыва внутримолекулярных связей используется энергии только электромагнитного поля, что на практике ведет к утроению энергетических затрат в сравнении использования трубчатых печей огневого нагрева из-за КПД электрогенерации 29-35% от огневого нагрева. Необходимость четкой ректификации продуктов крекинга на фракции для последующего облагораживания для получения моторных топлив в соответствии с нормами действующего технологического регламента на бензин, дизельное топливо и т.п. потребует нагрева содержимого указанного в патенте «котла» до 360°C. Это дополнительно увеличит энергозатраты на весь процесс, что является ограничением для крупнотоннажной переработки термического крекинга по предлагаемому способу. Кроме того, магнитное поле создается в зоне термического крекинга, что усложняет оборудование.

Известно устройство для магнитной обработки жидкостей, в котором цилиндрическая конструкция корпуса является одновременно составляющей магнитопровода и местом крепления диаметрально противоположно расположенных внутри него соленоидов, представляющих собой сердечники с катушками, между полюсами которых по диамагнитной трубе протекает обрабатываемая жидкость. Устройство обеспечивает высокий коэффициент использования магнитной энергии источников, возможность регулирования напряженности магнитного поля в широких пределах (патент РФ №2167824 МПК C02F 1/48 приор. 02.03.1998).

Это устройство и реализуемый им способ по назначению и используемым приемам наиболее близки к заявляемым и приняты нами за прототип.

Его недостаток состоит в слабости воздействия магнитным полем на протекающую жидкость, т.к. между соленоидом и жидкостью находится стенка диамагнитной трубы, а величина магнитной индукции ограничена значительной длиной магнитной линии и насыщением сердечника.

Цель изобретений состоит в повышении эффективности активации.

Указанная цель достигается тем, что в способе магнитной активации, включающем создание магнитного поля в жидкости, протекающей по диамагнитной трубе, для создания магнитного поля пропускают импульсы тока по проводникам, расположенным в потоке жидкости.

Указанная цель достигается также тем, что импульсы тока имеют длительность 10-100 нс и амплитуду 100-300 А.

Активация усиливается также тем, что при течении производят вихревое перемешивание жидкости.

Для достижения цели устройство, содержащее диамагнитную трубу с протекающей по ней жидкостью, и формирователи магнитного поля вне трубы, дополнительно содержит установленные внутри трубы металлические проводники, изолированные концы которых выведены наружу трубы и через управляемые коммутаторы подключены к импульсным источникам электроэнергии.

Указанные металлические проводники предпочтительно имеют длину 0,01-0,05 м, а в качестве импульсных источников электроэнергии могут быть использованы выводы коммутаторов, изолированные друг от друга на напряжение до 30 КВ.

Общеизвестно, что магнитное поле тока ослабевает пропорционально квадрату расстояния от тока. Расположение проводников в потоке обеспечивает для молекул углеводородов нахождение в максимальной близости от тока и, следовательно, получение максимального воздействия магнитного поля. Как известно, воздействие импульсов на молекулу не равномерно по их длительности, а носит резонансный характер. Различная длительность и период повторения импульсов позволяют найти оптимальный режим воздействия на конкретный тип молекулы. Импульсы создаются разрядом предварительно заряженной емкости после срабатывания коммутатора. Индуктивность цепи разряда определяется проводником, в частности, его длиной. Использование в одном устройстве проводников разной длины позволяет получить при одинаковых в остальном блоках различные периоды и длительности импульсов, что обеспечивает активацию молекул с различной длиной углеродной цепи. Вихревое перемешивание жидкости увеличивает число молекул, соприкасающихся с проводниками, из-за этого возрастает интенсивность работы устройства. Достоинством предлагаемых изобретений является также независимость работы от состояния сырья, в частности, его засоленности и электропроводности, т.к. ток течет не по жидкости, а по проводнику, имеющему в тысячи раз большую проводимость.

Реализация способа рассмотрена на примере работы устройства, показанного на чертеже. Аппарат проточного типа состоит из трубы 1 из немагнитного металла, например немагнитной нержавеющей стали, в которую через проходные изоляторы введены линейные токоведущие проводники 2 длиной 10-50 мм из немагнитной нержавеющей стали в количестве 50-150 шт., которые соединяются на внешней стороне трубы 1 с выводами быстродействующих газоразрядных или полупроводниковых коммутаторов 3. Коммутаторы 3 питаются от импульсных источников 4 напряжением 10-30 KB и управляются синхронизатором 5. Конденсатор 6 включен между входами коммутаторов 3 одного блока и через диоды 7 подключен к выходу импульсного источника питания 4. В ряде случаев конденсатор 6 может отсутствовать, т.к. для получения требуемых импульсов достаточно собственной емкости вводов коммутаторов 3. В экспериментальном образце аппарата емкость вводов составляла 10-25 pF, а совокупная индуктивность цепи с линейным проводником 7-12 nH.

Устройство работает следующим образом.

Импульсные источники питания 4 питаются от стандартной сети переменного тока. От них до напряжения 10-30 KB заряжаются конденсаторы 6. Синхронизатор 5 с периодичностью 50-300 Гц выдает команды на срабатывание коммутаторов 3. При включении коммутаторов происходит колебательный, в несколько периодов, разряд конденсатора 6, после чего коммутаторы 3 запираются, а конденсатор 6 снова заряжается. Амплитудное значение мощности разряда достигает 1-3 МВт, а потребление энергии на один цикл блока 1-10 мДж. Таким образом, мощность, потребляемая из сети аппаратом из 150 блоков, составляет не более 300 Вт. Для повышения степени активации соединяют последовательно по потоку несколько аппаратов. Вихревое перемешивание жидкости обеспечивается установкой спиральных направляющих в трубе на входе аппарата. Дополнительно жидкость перемешивается при повороте потока на 180° при переходе из одной трубы в другую.

Предлагаемые изобретения позволяют, по экспериментальным данным, использовать существующее аппаратурное оформление процесса висбрекинга и коксования при температуре процесса на 50-70°C ниже, чем на существующих аналогах и снизить коксование на греющих поверхностях, например, на внутренних стенках трубчатых печей на 50-75% за равный межремонтный период.

1. Способ магнитной активации, состоящий в создании магнитного поля в жидкости, протекающей по диамагнитной трубе,

отличающийся тем, что в качестве жидкости используют высокомолекулярные углеводороды, а для создания магнитного поля пропускают импульсы тока по проводникам, расположенным в потоке жидкости.

2. Способ магнитной активации по п. 1, отличающийся тем, что импульсы тока имеют амплитуду 100-300 А и длительность 10-100 наносекунд.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при течении жидкости производят ее вихревое перемешивание.

4. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее диамагнитную трубу с протекающей по ней жидкостью, и формирователи магнитного поля вне трубы,

отличающееся тем, что внутри трубы установлены металлические проводники, изолированные концы которых выведены наружу трубы и через управляемые коммутаторы подключены к импульсным источникам электроэнергии.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что металлические проводники имеют длину 0,01-0,05 м, а в качестве импульсных источников электроэнергии использованы выводы коммутаторов, изолированные друг от друга на напряжение до 30000 В.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу непрерывной мгновенной конверсии смеси тяжелых ископаемых углеводородов (ТИУ), включающей одно или более из битума, угля любого вида, нефтяных песков, горючих сланцев, нефтяных смол, асфальтенов и предасфальтенов, а также любых других керогенсодержащих материалов.

Изобретение относится к способу выделения ценных металлов, содержащихся в тяжелых нефтях и продуктах их переработки. Способ включает в себя обработку тяжелого нефтяного сырья низкотемпературной плазмой, образуемой сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным излучением.

Изобретение относится к утилизации углеродсодержащих смесей и может быть использовано при утилизации промышленных, сельскохозяйственных, производственных и бытовых отходов, содержащих твердые и жидкие углеводороды, для получения из них синтетического жидкого топлива как источника энергии.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к извлечению металлов из тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано при обогащении углеродсодержащего сырья различного происхождения.
Изобретение относится к способу переработки серосодержащего нефтешлама с высоким содержанием воды, включающему предварительное смешение нефтешлама с углеводородным растворителем, активирование полученного продукта воздействием на последний электромагнитным излучением с частотой 40-55 МГц, мощностью 0,2-0,6 кВт, при продолжительности активации 1-8 ч и температуре 40-70°C, отделение от активированного продукта углеводородной, водной и твердой фаз, отгонку из углеводородной фазы углеводородного растворителя и проведение гидрокрекинга, полученного при отгонке углеводородного компонента в присутствии цеолитсодержащего катализатора при температуре 400-500°C, давлении водорода 50-100 атм, в течение 2,0-3,0 часов с получением целевого нефтепродукта.

Настоящее изобретение относится к способу переработки тяжелого нефтяного сырья путем смешения указанного сырья с твердым железосодержащим отходом металлообработки с размерами частиц не более 100 мкм и асфальтосмолопарафиновыми отложениями - отходом процесса добычи нефти, взятыми в количестве соответственно 0,03-0,1% и 3,0-5,0% от массы тяжелого нефтяного сырья, активации образованной смеси электромагнитным излучением с частотой 40-55 МГц, мощностью 0,2-0,6 кВт, при температуре 40-70°C, в течение 1-8 ч, последующего термического крекинга активированной смеси при температуре 370-420°C и разделения продуктов крекинга с получением целевых фракций.

Изобретение относится к области переработки жидких углеводородов и может быть использовано в химической, нефтяной, нефтехимической промышленности и топливной энергетике для утилизации нефтяных углеводородов.

Изобретение относится к установке для крекинга нефти, а также к способу крекинга нефти, осуществляемому на данной установке. Установка содержит устройство для обработки сырья, выполненного в виде ультразвукового активатора, сообщенного с нагревателем и устройством для выделения конечных продуктов.

Изобретение относится к формирователю электрического воздействия на вязкость потока нефти, содержащему электролизер с пластографитовыми электродами. Формирователь характеризуется тем, что содержит два триггера, которые последовательно соединены между собой и подключены «на землю», объединенным входом соединены с выходом порогового элемента, а выходами подключены к входу интегратора, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с объединенными входами порогового элемента и электролизера с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами для размещения в потоке нефти.
Настоящее изобретение относится к способу переработки нефтяных отходов, содержащих воду и механические примеси. Способ заключается в том, что предварительно проводят активацию гомогенизированного исходного сырья электромагнитным излучением с частотой 40,0-55,0 МГц, мощностью излучения 0,2-0,6 кВт в течение 1-8 часов, затем активированное сырье подвергают нагреву в однопоточном вертикальном реакторе в две стадии, первую стадию осуществляют при температуре 110-120°С с образованием парогазовой фазы первой стадии с выводом ее с верха реактора, вторую стадию осуществляют при температуре до 375-400°С с образованием парогазовой фазы второй стадии, выводимой с верха реактора, и твердого остатка с последующим разделением парогазовых фаз первой и второй стадий на водную, жидкую углеводородную фазы и газ.

Изобретение относится к способу переработки углеродсодержащего и углеводородсодержащего сырья, включающему измельчение сырья, добавление жидкости, перемешивание, нагревание, отделение жидкой фракции от твердой фракции, извлечение полезного компонента из жидкой фракции, возвращение жидкой фракции в технологический процесс на этап добавления жидкости.

Изобретение относится к способу переработки отходов. Способ переработки отходов переработки нефти включает подачу отходов переработки нефти и пластмасс в котел и нагрев объединенных отходов переработки нефти и пластмасс, используя дальнее инфракрасное излучение, таким образом, чтобы выделить летучие углеводороды, где выделенные летучие углеводороды собирают для последующего использования.

Изобретение относится к области нефтепереработки. Изобретение касается установки комплексной переработки нефти, включающей в себя взаимосвязанные конвертер газообразных углеводородов, реактор паровой конверсии оксида углерода, влагоотделитель, совмещенный аппарат гидрирования и сероочистки, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода, средство перекачивания жидких сред, теплообменник.

Изобретение относится к способу крекинга нефти и нефтепродуктов и может использоваться в нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к нефтехимии. .

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к области переработки углеводородов, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для получения различных нефтепродуктов, в том числе высококачественного топлива.

Изобретение относится к области термохимической переработки высокомолекулярного углеродсодержащего сырья. .

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способам крекинга нефтесодержащих фракций с использованием физических методов воздействия на сырье в ходе осуществления процесса разделения сложных молекул исходного сырья на более простые.

Изобретение относится к области обработки нефти, в частности нефтяного сырья, а также нефтепродуктов с целью улучшения их характеристик преимущественно за счет повышения доли светлых фракций.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. .

Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки сапонитсодержащей воды и уплотнения сапонитсодержащего осадка. Для осуществления способа формируют излучение бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, воздействуют излучением на загрязненную сапонитсодержащую воду, осуществляют гидроакустическую коагуляцию и осаждение сапонитсодержащих частиц, уплотнение тел водоупорных дамб и акустическую сушку осадка.

Описаны способ магнитной активации жидких высокомолекулярных углеводородов, в котором для создания магнитного поля в жидкости, протекающей по диамагнитной трубе, пропускают импульсы тока по проводникам, расположенным в потоке жидкости, и устройство для реализации данного способа, в котором формирователи магнитного поля находятся вне трубы, а внутри трубы установлены металлические проводники, изолированные концы которых выведены наружу трубы и через управляемые коммутаторы подключены к импульсным источникам электроэнергии. Повышение магнитной активации углеводородов позволяет снизить температуру нагрева углеводородов при переработке их термическим разложением и снизить при этом коксование на греющих поверхностях. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх