1 стр. из 1

В статье представлен способ воздействия на нефть и нефтепродукты комплексом физических полей. Проведенные исследования показывают, что виброструйная магнитная активация нефти изменяет фракционный состав нефти, изменяются температура застывания и температура начала кипения, увеличивается выход «светлых» фракций до 20%. Увеличение объема конденсата напрямую зависит от количества энергии физических полей, переданной нефти, а удельная энергоемкость процесса зависит от физико-химических свойств и от группового состава нефти.

В настоящее время интенсифицировались научные разработки с применением нетрадиционных методов активации нефти, нефтяных остатков и донных отложений. Любое изменение реологических и физико-химических свойств нефтяных дисперсных систем (НДС) сопровождается сообщением в систему энергии посредством теплового, механического, электронного, электромагнитного, акустического, кавитационного, радиационного, химического воздействия. Эволюция структурного и химического состояний, устойчивости НДС зависит от вида воздействия, устройства, посредством которого передается энергия, от времени передачи энергии и от количества энергии, сообщенной среде.

В последнее время из многочисленных способов изменения реологических свойств НДС находит широкое применение такой вид комплексного физического воздействия, как метод виброструйной магнитной активации (ВСМА). ВСМА создает комплексное воздействие на среду: высокие сдвиговые скорости; акустическое поле; мощное магнитное поле; знакопеременное компрессионное воздействие. Применение таких видов физических воздействий создает условия для достижения предельного уровня разрушения структуры молекулярных кристаллов парафиновых углеводородов и поддержания этого уровня в течение времени, необходимого для осуществления массообменных процессов. Вибрационное воздействие с определенной энергией вследствие разрушения кристаллических структур может привести к сильному изменению структурно-вязкостных свойств нефти и даже изменить групповой и фракционный состав.

К настоящему времени достаточно глубоко изучена зависимость реологических свойств высокопарафинистых нефтей от влияния вибрационных воздействий [1, 2, 3, 4]. Научно-исследовательские работы в области механики полимеров показали, что, варьируя интенсивностью внешних механических воздействий, можно в широком диапазоне управлять реологическими свойствами структурированных систем. Это можно использовать при решении таких актуальных вопросов трубопроводного транспорта, как откачка высокопарафинистой нефти из нефтехранилищ, пуск нефтепроводов после длительных остановок и уменьшение парафинизации трубопроводов.

Колебательная система, состоящая из вибрирующего конфузора (активатора), упругих элементов и моторной части, погружена в среду, которая является объектом воздействия. Энергия, необходимая для поддержания устойчивых возвратно-колебательных движений активатора, передается в систему магнитным полем. Воздействие осуществляется на частоте собственных колебаний механической системы, зависящей в том числе и от механических свойств среды: плотности, вязкости, статического напряжения сдвига. Высокая эффективность данной технологии определяется интенсивным комплексным воздействием физических полей на среду и резонансным режимом работы системы, даже при относительно невысоких значениях частоты воздействия (f = 50 Гц).

В процессе виброструйной обработки механическое воздействие разрушает надмолекулярную структуру среды (нефти), а мощное импульсное электромагнитное поле сообщает частицам нефти кинетическую и потенциальную энергию и переводит их в возбужденное метастабильное состояние. Высокая сдвиговая скорость протекания нефти через магнитный поток, высокие удельные магнитные параметры магнитной системы позволяют воздействовать на среду с высокими энергиями. Колебательная система (рис. 1) настраивается на резонансную частоту, равную промышленной частоте электрической сети 50 Гц.

Область механических, электромеханических и акустических воздействий устройства на среду, образованная поверхностью моторной части и активатором, представлена на рис. 1.

Данная область характеризуется следующим комплексом физических воздействий: знакопеременным давлением под активатором, сдвиговой скоростью, магнитным полем, акустическим полем. Физическая картина процесса описывается следующими параметрами:
электромагнитная сила притяжения рабочего органа — Fэм;
направленное движение частиц среды со скоростью v(t);
скорость движения среды при выходе из сопла активатора Vc(t);
знакопеременное давление в зоне активации ∆P(t);
деформация среды со сдвиговой скоростью γ(t);
магнитный поток Ф(t) с индукцией в зазоре Bδ(t),Тл;
звуковое давление P0(t).

Эффективность технологии ВСМА проверялась на ряде объектов РФ в лабораторных и промышленных условиях.

Виброструйная магнитная активация сырой нефти нефтебазы (Жатай, г. Якутск, ОАО «Сахагазпроект»)

Исследования проводились на лабораторном виброструйном электромагнитном активаторе мощностью 30 Вт, объем нефтяной пробы — 0,5 л, напряженность магнитного поля в зоне активации — 6 ∙ 106 а/м, сдвиговая скорость затопленных турбулентных струй — 15 ∙ 103 1/с, ускорение рабочего органа до 50 g, температура обработки 20о С.

Виброструйная обработка мазута перед термическим или каталитическим крекингом для увеличения выхода «светлых»

Предварительные исследования влияния виброструйной магнитной активации на нефтепродукты (товарный мазут Ачинского НПЗ) демонстрируют большие возможности повышения глубины переработки нефти достаточно простым и дешевым способом. После виброструйной обработки мазута при температуре 20о С обнаружены изменения значений температуры начала кипения и температуры вспышки.

У обработанного мазута увеличился выход светлых в диапазоне температур до 300о  С.
Исходный мазут:
температура вспышки— 183о С;
температура начала кипения — 197о С;
выход «светлых»— 4%.
Обработанный мазут:
температура вспышки — 168о С;
температура начала кипения— 118о С;
выход «светлых» — 10%.

Определение фракционного состава проводилось атмосферной разгонкой мазута по истечении трех недель после виброструйной магнитной активации (время обработки — 8 мин.). Затраты энергии на вибрационную обработку мазута составляли 1,0–1,5 кВт*ч/куб. м.

Представленный материал наглядно показывает, что технология ВСМА существенно изменяет температуру застывания и температуру кипения высоковязких нефтепродуктов. При виброструйной магнитной активации разнообразные высокомолекулярные соединения различного строения превращаются в нормальные низкокипящие и низкоплавкие парафины, которые могут служить базовыми фракциями для выработки бензинов и дизельного топлива.

В ИХН СО РАН, г. Томск, проведены экспериментальные исследования по выявлению влияния технологии ВСМА на фракционный состав нефти и кубового остатка Хвойного месторождения при разных временах виброструйной магнитной активации. Исполнители: И. В. Прозорова, к. х. н., Ю. В. Лоскутова, к. х. н.

Анализ фракционного состава нефти и нефтяного остатка после виброструйной магнитной активации проводился в сертифицированной аналитической лаборатории углеводородов нефти ИХН СО РАН, г.Томск (сертификат № РОСС RU.0001.510476), по методу Энглера (ГОСТ 2177-99). Исследования проводились на лабораторном виброструйном электромагнитном активаторе.

По результатам эксперимента наглядно видно, что с увеличением времени виброобработки стабильно увеличивается выход «светлых» фракций (особенно фракция солярного топлива). В рамках данного эксперимента наибольший прирост выхода «светлых» фракций наблюдается при временах виброструйной магнитной активации — 40 мин., удельная энергоемкость воздействия составила 0,144 ∙ 109 Дж/куб. м, прирост выхода составил — 20,6%!!!

В технологическом процессе ректификации нефти практически ничего не изменяется, добавляется только емкость виброобработки.

Пилотные испытания технологии виброструйной магнитной активации на ООО «Александровский НПЗ» (нефть Васюганского месторождения, ООО «Норд-империал»)

Пилотные испытания проводились на емкости объемом 20 куб. м по схеме, представленной на рис. 4. В емкости размещались шесть вибраторов ВЭМА-0,3. Виброструйная магнитная активация осуществлялась в течение двух суток, периодически брались пробы нефти, и в испытательной лаборатории проводились исследования фракционного состава. Результаты анализов фракционного состава приведены в табл. 2.

Пилотные испытания на нефти Васюганского месторождения показывают:
увеличение выхода
при всех температурах отгона на 1–4,5%;
удельная энергоемкость
воздействия составила 0,56 ∙ 109 Дж/куб. м.

Для данной нефти невысокое увеличение выхода «светлых» объясняется малым количеством энергии, затраченной на активацию нефти.

Зависимости, представленные на рис. 5–6, наглядно показывают, что количество образованного конденсата линейно зависит от энергии, сообщенной нефти. С увеличением времени обработки или с увеличением количества вибраторов количество энергии, сообщенной нефти, увеличивается, следовательно, увеличивается и объем конденсата.
Выводы
1. В устройстве, которое реализует технологию ВСМА, до 80% энергии, переданной колебательной системе от магнитной системы, тратится на разрушение надмолекулярной структуры среды, на нагрев и изменение свойств среды.
2. Проведенные исследования показывают, что виброструйная магнитная активация нефти изменяет фракционный состав нефти, изменяются температура застывания и температура начала кипения, увеличивается выход «светлых» до 20%. (Экспериментальные исследования разгонки нефти Хвойного месторождения.)
3. Увеличение объема конденсата напрямую зависит от количества энергии физических полей, переданной нефти.
4.  Удельная энергоемкость процесса зависит от физико-химических свойств и от группового состава нефти.
5. Энергоемкость всего процесса существенно определяется способом передачи энергии от источника энергии физических полей в среду.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!