Способ переработки углеводородного сырья

(ГЭСПАТЕНТ СССР)6 писдн ИЗС)БРЕТ АВТОРСКО ИДЕТ ЕЛ Ь СТВ У 32тно-наладочное управрованного ремонтноеста "Укрнефтехим Н.Г,Килимник, А.А.Род ов, А.В.Жердев, Г,С.К ф 6) Гун Р,Б. Нефтя173, сл 77.Авторское свид14568671, кл. С 10 С ые битумы, М,: Химия,тельство СССР3/04, 1974.РАБОТКИ УГЛЕВОДО ОБ ПЕ СЫРЬ снения одукта(2 ) 25,07.90 ( ) 30,08.93 Бюл, й. (71) Киевское ремон л ние Специалиаи с роительного тр р мстрой" ( 2) Л.И.Пищенко, о ов, А,Т.Стремоух леник и Н.Г.Озирны Изобретение относится к способу переработки углеводородного сырья и может быть использовано в нефтехимической проь 1 шленности.Целью изобретения является интенси 4 икация процесса окисления,Поставленная цель достигается описы емым способом переработки углеводоодного сырья путем окисления кислородом воздуха при повышенной температуре, при к тором углеводородное сырье перед окисл нием подвергают предварительной кавит ционной обработке, в режиме частичнойвитации при скорости потока 8-15 м/с с бразованием суперкаверн е относительой длиной 1,5-2,5, окисление проводят привитационной обработке в режиме суперэвитационного вентилирования при скоро(57) Использование; нефтехимия. Сущность, углеводородное сырье подвергают кавитационной обработке в режиме частичной кавитэции при скорости потока 8 - 15 м/с с образованием суперкаверны с относительной длиной 1,5 - 2,5, затем окислению при кавитационной обработке в режиме суперкавитационного вентилирования при скорости потока 6-12 и/с, при степени стеснения потока 0,25 - 0,9 с получением продукта окисления. Продукт окисления возможно подвергать дополнительно дегазации при кавитационной обработке в режиме развитой кавитации при скоростях потока 15-35 м/с с образованием суперкаверн с относительной длиной 10 - 40 при непрерывной рециркуляции с кратностью 1,5-6, 2 з.п.ф-лы, 3 табл 1 ил. сти потока 6 - 12 м/с, при степени сте потока 0,25-0,9 с получением пр 00 окисления. 6 дПредпочтительно продукт окисления дополнительно подвергают дегазации при С) кавитационной обработке в режиме разви- О той кавитации при скоростях потока 15-35 м/с с образованием суперкаверн с относительной длиной 10-40, при непрерывной рециркуляции с кратностью 1,5 - 6. Предпочтительно предварительную обработку проводят при температуре ниже температуры окисления. Отличительные признаки способа заключаются в проведении предварительно перед окислением кавитационной обработки в вышеописанных условиях. в условияхокисления, а также в предпочтительных условиях проведения процесса.Ограничение скорости потока при проведении процесса окисления диапазоном5-25 м/с и диапазона относительных длинкаверны 10-100 обусловлено тем обстоятельством, что при укаэанных значенияхскорости и относительных длинах каверныреализуются наиболее интенсивные режимы кавитационного смещения углевоводородного сырья при вдуве в каверну воздуха,Ограничение скорости потока при проведении процесса дегазации углеводородного сырья диапазоном 10-35 м/с иотносительными длинами каверн 10-49обусловлено тем, что снижение скоростименее 10 м/с приводит к уменьшению относительных размеров каверны (поверхностьдегазации), следовательно, достаточно высокая степень удаления газов достигнута небудет.Увеличение же скорости до значений,превышающих 35 м/с ведет к существенному росту удельных энергозатрат на процессдеазотиэации (хотя относительная длина каверны) определяющей размер поверхностидеаэотиэации) может достигать значительных величин (свыше 40 диаметров кавитатора) и уносу части легколетучегокомпонента.Кратность рециркуляции продуктовокисления в этом случае не должна превышать 6 раэ, так как дальнейшее ее увеличение приводит к росту удельныхэнергетических затрат, Однако, если этотпоказатель меньше 2,5 - это ведет к недостаточному удалению азота воздуха иэ продуктов окисления,Ограничение скорости потока 8-15 м/си относительных длин каверны 0,5-,5 припредварительной кавитацион ной обработкеуглеводородного сырья обусловлено, тем,что при укаэанных значениях реализуютсянаиболее интенсивные режимы кавитационной обработке для углеводородногосырья, при наименьших удельных энергозатратах.Необходимо подчеркнуть, что нами приводятся диапазоны скоростей на входе ваппарат, где происходит кавитационная обработка, причем эта величина совместно свеличиной длины каверны является определяющей интенсивность кавитационно-кумулятивной обработки, необходимой дляосуществления процесса окисления.На чертеже схематически показана установка для осуществления описываемогоспособа,Установка содержит трубопровод подачи углеводородного сырья 1, на котором.установлен кавитационный активатор. состоящий иэ конфузора 2, проточного участка3 и диффузора 4, В проточном участке 3установлен рабочий элемент. содеожащий5 суперкавитирующие лопатки 5, закрепленные на ступице 6, которая с помощью кронштейнов 7 закреплена в проточном участке3. Лопатки 5 охвачены по наружной поверхности цилиндром 8. на наружнойповерхности которого расположены суперкавитирующие лопатки 9, которые обеспечивают закручивание потока в направлении,противоположном направлению закручивания лопатками 5,15 Выход активатора соединен со входомкавитационного реактора, который состоитиз конфузора 10, проточного участка 11,диффузора 12 и патрубка подачи окисляющего воздуха 13. В проточном участке 1120 установлен рабочий элемент, содержащийлопатки 14, закрепленные на полой ступице15, которая с помощью кронштейнов 16 закреплена в проточном участке 11, По крайней мере, один из кронштейнов 16выполнен полым и соединяет полость ступицы 15 с патрубком 13, который присоединенк трубопроводу окисляющего воздуха 17,Лопатки 14 охвачены по наружной поверхности цилиндром 18, на наружной по 30 верхности которого расположенысуперкавитирующие лопатки 19. К выходукавитационного смесителя присоединентрубопровод 20;На трубопроводе 1 установлен датчик35 расхода 21, который через регулятор 22 соединен с регулирующим клапаном 23, установленным на трубопроводе 1.На трубопроводе 17 установлен датчикрасхода 24, который через регулятор 25 свя 40 зан с регулирующим клапаном 26, установленным на трубопроводе 17, Выход датчикарасхода 27, установленного на трубопроводе между кавитационным активатором и кавитационным реактором, связан со входом45 регулятора 25, управляющим величиной задания расхода воздуха.Выход кавитационного реактора соединен со входом кавитационного дегазатора,который состоит из конфузора 28, проточно 50 го участка 29, диффузора 30 и патрубка отвода паров 31. В проточном участке 29установлен рабочий элемент, содержащийлопатки 32, закрепленные на полой ступице38, которая с помощью кронштейнов 34 за 55 креплена в проточном участке 29. По крайней мере, один из кронштейнов 34выполнен полым и соединяет полость ступицы 33 с патрубком 31, который присоединенк трубопроводу отвода парогазовой фазы35, Лопатки 32 охвачены по наружной по 183706620 25 30 35 40 50 55 в ехности цилиндром 38, на наружной пав рхности которого расположены суперкав тирующие лопатки 37,На трубопроводе 35 установлен датчик расхода 39, который через регулятор 40 свяэн с регулирующим клапаном 41, установленным на трубопроводе 35, Выход датчика р схода 42, установленного на трубопровод между кавитационным реактором и кавит цирнным дегазатором ссязан со входом р гулятора 40, управляющим величиной зад ния расхода парогазовой фазы, Трубопровод 35 соединен с вакуумнасосом 43 типа ВН И,5).Выход кавитационного дегазатора соед нен со входом насоса 44, выход которого с единен со входом кавитацион ного дегазат ра.На выходной линии насоса 44 установлен датчик расхода 45, который через регултор 46 соединен с регулирующим к апаном 47, установленным на выходной линии насоса 44,На трубопроводе 38, по которому откач ваются продукты окисления установлен д тчик 48 качественного параметра в качес ве которого здесь используют вискозимтр типа ВВН-ЗМ).Способ. осуществляется следующим обрзом.1 Углеводородное сырье по трубопроводу 1 поступает в кавитационный активатор, Р сход сырья контролируется датчиком 21 и ри отклонении его от заданного значения .р гулятор 22 воздействует на регулирующ 1 й клапана 23 для осуществления стабил зации расхода сырья.В кавитационном активаторе сырье постпает через конфузор 2 в проточный участрк 3, где происходит разделение потока. Офна часть потока поступает на лопатки 9, где за счет сужения проходного сечения и закручивания скорость потока возрастает, а давление понижается.; Ори достижении величины давления насьщенных паров после лопаток 9 образуется кавитационная каверна, в хвостовой части которой образуется поле микропуэ рьков. В результате схлопывания кавитационных микропуэырьков возникают поля ку улятивных микроструй со скоростями порядка 10 м(е и ударными давлениям до 10 г МПа. Кроме того, за счет закручивания потока происходит образование микровихрей, способствующих образованию микро- вихрей, способствующих образованию каитационных пузырьков.Другая часть потока сырья поступает на суеркавитирующие лопатки 5, за которымитакже возникает каверна, причем последняя взаимодействует с каверной, образованной лопатками 9. Ввиду ранонаправленного закручивания потоков происходит взаимное проникновение кавитационных мпкроструек и их ударное взаимодействие. Кроме того, наблюдается взаимодействие микровихрей, Суммарная каверна характеризуется высокой интенсивностью образования кавитационных пузырьков, микроструек и микровихрей.Активированное сырье с выхода кавитвционного активатора поступает на вход ка. витационного реактора. В., кавитациочном реакторе активиро 15 ванное сырье поступает через конфузор 10 в проточный участок 11, где происходит разделение потока. Одна часть потока поступает на лопатки 14, где за счет сужения проходного сечения и закручивания скорость потока возрастает, а давление понижается. При достижении величины давления насыщенных паров после лопаток 14 образуется кавитационная каверна, в хвостовой части которой образуется поле микропуэырьков. В результате охлопывания микро- пузырьков, возникают поля кумулятивных микроструек, имеющих высокую интенсивность воздействия на нефтепродукт,Другая часть потока нефтепродукта поступает на суперкавитирующие лопатки 19 за которыми также возникает каверна причем последняя взаимодействует с каверной, образованной лопатками 14, ввиду равно- направленного закручивания потоков происходит взаимное проникновение кавитационных микроструек и их ударное взаимодействие. Кроме того, наблюдается взаимодействие микровихрей. Суммарная каверна характеризуется высокой интенсивностью образования кавитационных пузырьков, микроструек и микровихрей.Через патрубок 13, внутреннюю часть кронштейна 6 и полую ступицу 5 сжатый воздух поступает в суммарную каверну, образованную лопатками 14 и 19.В хвостовой части суммарной каверны происходит интенсивное диспергирование сырья и сжатого воздуха и их перемешивание, Расход сжатого воздуха в трубопроводе 17 контролируется датчиком расхода 24. Выходной сигнал датчика 24 через регулятор 25 управления регулирующим клапаном 26. стабилизируя расход сжатого воздуха в кавитационный реактор. Для согласования расходов сжатого воздуха и сырья на входе в кавитационный реактор установлен датчик расхода 27, выход которого;заведен на вход регулятора 25 управляющий величиной задания расхода сжатого воздуха. При увеличении расхода сырья в кавитационный ре 1837066актор пропорционально возрастает и расход сжатого воздуха (согласно заданной рецептуре).Сырье с выхода кавитационного реактора поступает на вход кавитационного дегэатора.В кавитационном дегазаторе смесь сырья с газами поступает через конфузор 28 в проточный участок 29, где происходит разделение потока, Одна часть потока поступает на лопатки 32, где за счет сужения проходного сечения и закручивания скорость потока возрастает, а давление понижается, При достижении величины давления насыщенных паров после лопаток 31 образуется кавитационная каверна, в хвостовой части которой образуется поле микропуэырьков, В результате схлопывания микро- пузырьков возникают поля кумулятивных микроструек, имеющих высокую интенсивность воздействия на нефтепродукт.Другая часть потока смеси сырья с газами поступает на суперкавитирующие лопатки 37, за которыми также возникает каверна, причем последняя взаимодействует с каверной, образованной лопатками 32, Ввиду равнонаправленного закручивания потоков происходит взаимное проникновение кавитационных микроструек и их ударное взаимодействие. Кроме того, наблюдается взаимодействие микровихрей. Суммарная каверна характеризуется высокой интенсивностью образования кавитационных пузырьков, микроструек и микровихрей.Через патрубок 31, внутреннюю полость кронштейна 34 и полую ступицу 33 газовая фаза из каверн, образованная за лопатками 32 и 27, отводится вакуумнасосом 43.В хвостовом части суммарной каверны происходит интенсивная дегазация, деаэрация сырья. Расход газовой фазы в трубопроводе 35 контролируется датчиком расхода 39, Выходной сигнал датчика 39 через регулятор 40 управляет регулирую-. щим клапаном 41, стабилизируя расход газовой фазы из кавитационного дегазатора, Для согласования расходов газовой фазы из дегаэатора и сырья иа входе в кавитационный дегазаторустановлен датчик 42, выход которого заведен на вход регулятора 40 управляющий величиной задания расхода газовой фазы, При увеличении расхода сырья в кавитационный дегазатор пропорционально возрастает и расход газовой фазы из каверны (согласно заданному соотношению).С выхода кавитационного дегазатора одна часть потока сырья поступает на выход, а другая часть потока поступает на входнасоса 44. с выхода которого сырье подается на вход кавитационного дегазатора,Расход сырья, подаваемого насосом 445 на вход кавитационногодегазатора, контролируется датчиком 45, Сигнал датчика 45поступает на вход регулятора 46, регулирующее воздействие которого поступает нарегулирующий клапан 47, управляя величи 10 ной расхода на выходе насоса 44.Выход вискоэиметра 48, установленного на трубопроводе 38, соединен со входомрегулятора 46, корректируя величину задания регулятора 46. Такая схема обеспечива 15 ет поддержание заданной кратностициркуляции через кавитационный дегазатор для достижения заданной степени удаления азота из продуктов окисленияуглеводородного сырья,20 В описываемом способе увеличениепродолжительности кавитационной дегазации осуществляют циркуляцией продуктовокисления насосом 44, т.е. подачей насосомчасти сырья с выхода реактора на его вход,25 Зависимость, связывающая величинувязкости продукта окисления и продолжительность кавитационной дегазации (припостоянной интенсивности воздействияимеет экстремум (максимум), который до 30 стигается при кратности циркуляции равной1,5-6. Это соотношение может изменятьсяв широком диапазоне и поддерживаться натребуемом уровне с помощью регулятора46.35 Ниже приводятся примеры конкретноговыполнения.В качестве исходного сырья используютгудрон, характеристика которого приведенаниже:40 Плотность,кт/м 982Вязкость условная при 80 С, с 15Температура размягчения,ССодержание, мас, ,серы 2,345 парафино-нафтеновых 16,8ароматических 51,6смол 27,3асфальтенов 4,6твердых парафинов 3,550 П риме р 1 (известный способ). Воздух на.окисление подают с использованиемтурбулизации. Температура сырья 180 -230 С. Время окисления 8 ч. 55 П р и м е р ы 2 - 20, Режимные параметры ведения процесса сведены в табл,1 (дегазация окисленного сырья в кавитационном аппарате не производится).П р и м е р ы 21 - 30. Сырье подвергаютобработке в условиях примера 12 и подвер1837066 Таблица 1 Таблица тают дегазации окисленного сырья при режимах, приведенных в табл.2. В табл.1 и 2 О - скорость потока м/с Я - загромождение б/р Р - давление атм Т - температура, С т- относительная длина каверны К - кратность обработки, Данные качественных параметров полу 1 ченных продуктов приведены в табл.3, Таким образом, данные, приведенные вт блицах показывают, что способ согласно зобретению позволяет интенсифицировать процесс окисления. Формула изобретения 1, Способ переработки углеводородног сырья путем окисления кислородом возуха при повышенной температуре, о т л ич а ю щ и й с я тем. что, с целью интенсифик 1 ации процесса окисления, сырье передОкислением предварительно подвергают кавитационной обработке в режиме частичной кавитации при скорости потока 8-15 и/с с образованием суперкаверны с относительной длиной 1,5-2,5, окисление прово дят при кавитационной обработке в режимесуперкавитационного вентилирования при скорости потока 6-12 м/с, при степени стеснения потока 0,25 - 0.90 с получением продукта окисления.10 2, Способпоп 1,отличающийсятем, что продукт окисления дополнительно подвергают дегазации при кэвитационной обработке в режиме развитой кавитации при скоростях потока 15 - 35 м(с с образова нием суперкаверн с относительной длиной10-40 при непрерывной рециркуляции с кратностью 1.5 - 6. 3, Способ по п 1, о тл ич а ю щи йс я 20 тем, что предварительную обработку проводят при температуре ниже температурыокисления.63 63 61 55 58 60 55 53 56 55 47 38 48 50 55 48 40 42 53 38 37 30 32 37 30 28 25 28 29 Растяжимостьп и 25 С,см 45 4,5 4,54 4,6 4,5 4,0 4,3 4,4 4,3 4,3 4,4 4,6 4,4 4,35 4,3 4,38 4,53 4,5 4,4 4,64 4,7 4,8 4,78 4,71 7,8 7,8 8,1 7,8 7,8 Температура размягчения по К и Ш 32 32 32,5 35 34 32 35 36 35,2 35Составитель Н,КоролеваТехред М,Моргентал Корректор С.Лисина Тираж Подписноеарственного комитета до изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5