2.9.2. Увеличение выхода дистиллятов за счет воздействия на коллоидно-дисперсное состояние нефти

Этот способ интенсификации процесса прямой перегонки нефти заключается в принципе регулирования коллоидно-дисперсного состояния сырья и фазовых переходов путем соответствующего воздействия на сырье – нефть, мазут, которые представляют собой не молекулярные растворы, а дисперсные системы. К таким воздействиям относятся введение в сырье активирующих добавок (концентраты ароматических углеводородов, отходов химической и нефтехимической промышленности), ПАВ, применение ультразвука, магнитного поля [29]. В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционно-сольватной оболочки элементов нефтяной дисперсной системы. Это позволяет увеличить выход целевых продуктов, улучшить их качество, снизить энергозатраты.

Кавитационное воздействие – физическое воздействие полей с помощью ультразвуковых кавитационных установок. Они представляют собой участок трубопровода с фланцами, с наружной стороны которого установлены ультразвуковые излучатели. Такая установка не вносит дополнительного сопротивления в систему, надежно функционирует при любой скорости течения жидкости и степени ее агрессивности, проста в обслуживании и обладает возможностью тонкой электронной регулировки интенсивности кавитационной обработки.

Воздействия колебаний при прохождении через ультразвуковой кавитатор нефти показали следующие результаты:

• снижается примерно на 10 % температура начала кипения нефтяных фракций;

• увеличивается выход фракций при одинаковой температуре отгона.

Отсюда можно сделать вывод, что ультразвуковые колебания ускоряют диффузию нефти в полости парафина, разрушают связи между отдельными частями молекул. Растворение парафина идет за счет интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина. В ультразвуковом поле уменьшается выход карбидов, а при увеличении выхода бензина уменьшается количество непредельных углеводородов в бензиновых фракциях. Однако после прекращения облучения молекулы парафина и смол медленно восстанавливают первоначальную систему.

Таким образом, уменьшение размеров дисперсных частиц вследствие физического воздействия позволяет увеличить выход целевых продуктов [86].

Воздействие постоянного магнитного поля перед началом вакуумной перегонки позволяет увеличить выход дистиллятов на 3 % масс [87]. Линии напряженности постоянного магнитного поля при этом направлены перпендикулярно вектору потока жидкости. Образующиеся пары выводят из зоны кипения параллельно зеркалу испарения, затем их охлаждают и конденсируют [88].

Гидродинамическое дробление может применяться как способ вакуумной перегонки. Суть заключается в предварительном нагреве жидкости, а затем ее дроблении в диспергаторе при постоянном выводе получаемых продуктов [89].

Комплексная гидродинамическая и акустическая обработка нефти в роторно-пульсационном аппарате перед атмосферной перегонкой позволяет перераспределить углеводороды по фракциям, и, как следствие, увеличить отбор «светлых» на 30–70 % масс по сравнению с традиционными способами получения нефтепродуктов [90].

Перечисленные способы являются сложными и дорогостоящими, но наиболее доступным считается воздействие магнитного поля.

В качестве активирующих добавок предлагают:

• отработанные минеральные масла, взятые в количестве 0,3 – 5 % масс в расчете на мазут; их вводят в поток мазута перед подачей его в вакуумную колонну. Технический результат – увеличение выхода «светлых» не менее чем на 2 % масс [91];

• кубовые остатки синтетических жирных кислот, взятые в количестве 0,00001–5 % от массы сырья [92];

• ПАВ (блоксополимеры оксидов этилена и пропилена), взятые в количестве 510^-2–510^-5 % масс.в расчете на нефть [93].

На базе исследований атмосферно-вакуумной перегонки было установлено, что смешение нефтей различной вязкости позволяет повысить степень дисперсности системы и при этом обеспечить повышение выхода светлых фракций. Смешение проводят непосредственно перед подачей нефти в вакуумный блок [94].

Стабилизация давления в атмосферной колонне также позволяет интенсифицировать процесс перегонки нефти, повысить качество и глубину отбираемых нефтепродуктов, уменьшить энергозатраты. Сущность изобретения заключается в том, что пары из рефлюксной емкости подаются на эжекцию, где в качестве сжимающего агента используется жидкая фаза из той же рефлюксной емкости. Полученный конденсат может выводиться как готовый продукт или подаваться обратно в колонну в качестве флегмы. Это позволяет поддерживать давление на уровне 0.07 – 0.3 МПа (схема приведена на рис. 2.31) [95].

Рис. 2.31. Принципиальная схема поддержания давления в атмосферной колонне:

1 – атмосферная колонна; 2 – теплообменник; 3 – рефлюксная емкость; 5 – насос; I – нефть; II – пары легкого бензина; III – несконденсированные пары из рефлюксной емкости; IV – легкий бензин; V – флегма; VI – боковая фракция;

VII – мазут; VIII – конденсат