научная статья по теме УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ВАКУУМНОГО ДИСТИЛЛЯТА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ОБМЕННЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ Геофизика

Текст научной статьи на тему «УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ВАКУУМНОГО ДИСТИЛЛЯТА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ОБМЕННЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ»

18

-Gl

наука — производству

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ВАКУУМНОГО ДИСТИЛЛЯТА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ОБМЕННЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

В.М. КАПУСТИН, д. т. н., проф., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть» А.М. ИЛЬИНЕЦ, к. ф-м. н., ЗАО «ОРВ-технологии»

Н.Н. АМИРОВ, А.В. НАЗАРОВ, к. т. н., Ю.Н. КИТАШОВ, к. т. н., доц., зам. заведующего кафедрой Е.А. ЧЕРНЫШЕВА, к. х. н., доц., зам. заведующего кафедрой, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина Л.В. ЛОГИНОВ, инженер-технолог ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» А.А. СИНЕВ, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

Рациональное использование нефти является важнейшей задачей российской нефтепереработки. На НПЗ России глубина переработки нефти не превышает 68 — 70% против 80 — 90% в развитых странах Запада. Повысить глубину переработки нефти возможно за счет строительства новых установок последнего поколения и модернизации действующих, что требует значительных капитальных вложений, причем, как правило, долговременных.

Наиболее крупнотоннажным и важным процессом среди каталитических, позволяющим как увеличивать глубину переработки нефти, так и получать высокооктановые компоненты автомобильных топлив, является каталитический крекинг. Ужесточение экологических требований к автомобильным бензинам приводит к необходимости поиска эффективных методов воздействия на процесс каталитического крекинга — с целью увеличения выхода целевых продуктов и улучшения экологических характеристик топлив.

Существуют альтернативные направления углубления переработки нефти

Catalysis Cracking Control of the Vacuum Distillate with Exchange Resonance Interaction Method

V. Kapustin, VNIPYneft Inst. OAO A. Ilyinets, ORV-technology ZAO

N. Amirov, A. Nazarov, Y. Kitashov, E. Chernisheva, Gubkin Oil&Gas University L. Loginov, Lukoil-Nizhegorodnefteorg Cintes OAO A. Sinev , Gubkin Oil&Gas University

They designed O.R.B. Method which helps to increase deepness of oil recovery which in its turn is based at calculating and come buck reactive system of electromagnetic waves in reasonable regime which are produced at atom's level while dreacking process is in action.

-e-

путем модификации сырья, катализаторов. Новые методы на основе ОРВ-тех-нологии позволяют, избежав больших материальных затрат, в кратчайшие сроки достичь поставленных задач.

На кафедре технологии переработки нефти РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина испытан принципиально новый метод воздействия на протекание различных физических и химических процессов.

Известно, что молекулы жидких и газообразных веществ находятся в

поступательном, вращательном и колебательном движении. При этом система излучает некий спектр частот слабых электромагнитных волн, зависящий как от свойств самой систе-

Табл. 1. Физико-химическая характеристика вакуумного дистиллята

Рис. 1. Блок-схема ОРВ-метода

1. Реактор каталитического крекинга.

2. Модуль регистрации.

3. Модулятор.

4. Резонатор.

Свойства Показатели

Плотность при 20°С, кг/мЭ 926

Вязкость кинематическая при 50°С, мм2/с 44,84

Поверхностное натяжение, мН/м 42,7

Коксуемость, % масс. 0,4

Содержание серы, % масс. 1,51

Температура застывания, °С 24

Начало кипения, °С 326

Фракционный состав, % масс.

НК-Э50°С 7

Э50-550°С 89

>550°С 4

наука — производству

мы, так и от внешних условии, например температуры и давления.

ОРВ-метод основан на регистрации и возвращении в режиме резонанса в реакционную систему электромагнитных волн, испускаемых молекулами в процессе каталитического крекинга.

Положительный эффект применения ОРВ достигается увеличением, за счет резонанса, амплитуды колебании валентных связеи атомов, вступающих в химическую реакцию.

В результате такого автоколебательного воздеиствия можно добиться интенсификации того или иного технологического процесса. Так, например, увеличение амплитуды колебания молекул фракции легких углеводородов при дистилляции нефтяных фракции способствует ослаблению межмолекулярного взаимодеиствия, отрыву этих молекул от сольватных оболочек надмолекулярных структур и переходу в паровую фазу, что ведет к увеличению выхода светлых нефтепродуктов. Наоборот, уменьшение этоИ амплитуды может быть использовано в процессах кристаллизации различных растворов или расплавов для достижения оптимальных своИств системы. Метод также позволяет интенсифицировать процесс деэмульсации пластовых флюидов.

Принципиальная упрощенная блок-схема ОРВ-метода представлена на рис. 1. Принцип работы ОРВ-метода можно представить следующим образом. Модулем регистрации 2 снимают весь спектр слабых электромагнитных волн, излучаемых реакционнои систе-

мои 1 в процессе каталитического крекинга, затем этот спектр проходит через модулятор 3, позволяю-щии производить необходимую корректировку сигнала, которыи попадает в резонатор 4 для концентрирования волн. Резонатор представляет со-бои тороидальную конструкцию, образованную тонкостенными металлическими листами Мебиуса. Такая конструкция способна многократно повторять введенные в полость тора электромагнитные колебания. Резонатор, прогоняя указанные слабые электромагнитные колебания процесса по много-мерноИ замкнутоИ поверхности торооб-разнои камеры, возвращает их через пространство в реактор каталитического крекинга для достижения резонансного эффекта с последующим многократным повторением съема и возврата указанных колебаниИ в реакционную систему.

Проведено исследование возможности увеличения глубины и оптимизации управления процессом каталитического крекинга вакуумного дистиллята путем применения обменных резонансных взаимодеИствиИ.

Как известно, для осуществления акта химическоИ реакции требуется избы-

Табл. 2. Влияние ОРВ-метода на выход продуктов (% масс.) в процессе каталитического крекинга вакуумного газойля

Полученные продукты Контрольный опыт (без ОРВ, Выход соответствующих продуктов (в %) по отношению к контрольному опыту при режиме модуляции ОРВ-метода

№1 №2 №3 №4 №5 №6

Бензин 30,15 108 105 112 112 108 115

Газ 23,37 97 77 80 83 77 104

Газойль 205 — 350°С 18,71 116 124 140 123 120 114

Газойль выше 350°С 16,51 90 78 45 65 95 70

Кокс 8,96 92 135 132 114 100 97

Примечание. Потери составляли от 1,18 до 2,53% на сырье

точное количество энергии по сравнению с некотороИ среднеИ величиноИ, котороИ должна обладать реагирующая частица (активная), — энергии активации.

Скорость реакции прямо пропорциональна концентрации активных частиц. То есть для увеличения скорости протекания химическоИ реакции необязательно увеличивать концентрацию реагирующего вещества или температуру процесса, для этого достаточно увеличить концентрацию активных частиц, готовых вступить в реакцию. Следовательно, неактивные частицы следует «подпитать» дополнительноИ энергиеИ. По-видимому, такого рода энергетическую подпитку и осуществляет ОРВ-ме-тод, позволяя части молекул реагирующего вещества переИти в активное состояние. Активная молекула вступает в реакцию, тем самым интенсифицируя процесс каталитического крекинга.

Активизация процесса происходит за счет автоколебательного воздеИ-ствия на молекулы и атомы, участвующие в процессе. Для активизации процесса с помощью эмпирических данных подбирали те или иные модулирующие частоты.

Объектом исследования был вакуум-ныИ дистиллят Рязанского НПЗ, характеристики которого представлены в табл. 1.

Процесс каталитического крекинга проводился на лабораторноИ установке со стационарным слоем шарикового катализатора Ц-100 при температуре 500°С, объемноИ скорости 1,2 ч-1, кратности циркуляции катализатора, рав-ноИ 2.

Результаты крекинга при различных модулирующих частотах приведены в табл. 2.

ОРВ оказывает влияние на выход бензина. НаибольшиИ выход бензина наблюдается при совместном воздеИ-

19

наука — производству

20

Табл. 3. Изменение состава газов каталитического крекинга при воздействии обменно-резонансных взаимодействий с различной модуляцией

Состав газа, % масс.: Без ОРВ Модуляция

№1 №2 №3 №4 №5 №6

CH4 7,53 11,86 12,43 1,68 2,22 11,20 12,94

C2H4 6,76 5,27 4,59 5,58 1,57 4,90 1,69

C2H6 6,67 13,04 12,41 15,05 4,89 11,52 12,10

CsHB 19,72 13,97 13,63 17,57 11,81 15,75 14,00

СэНв 18,35 17,10 17,00 17,16 15,05 15,03 16,69

H3O-C4Hl0 28,79 18,88 18,92 16,76 26,36 19,23 18,51

H-C4H10 5,43 8,52 9,05 8,93 15,93 8,81 9,15

eC4He 6,76 11,37 11,96 17,27 22,17 13,59 12,92

Табл. 4. Изменение химического состава бензинов каталитического крекинга при воздействии обменно-резонансных

взаимодействий с различной модуляцией

Групповой состав бензина, % Без ОРВ Модуляция

№1 №2 №3 №4 №5 №6

Парафины 7,70 11,87 15,73 12,56 2,26 8,01 10,50

Изопарафины 23,90 24,78 23,48 26,54 15,49 22,70 28,05

Ароматические у/в 42,50 35,20 16,21 20,81 16,86 40,69 35,21

Нафтены 11,30 11,23 20,05 15,68 25,00 10,59 10,54

Олефины 14,60 16,92 24,53 24,41 40,39 18,01 15,70

ствии резонатора с модулятором №6 и достигает 34,64% масс. (прирост составляет 15% отн.).

Экспериментальные данные показали, что в системе наблюдается положительный эффект от воздействия ОРВ. Наиболее оптимальным является применение модулирующей частоты под №6, так как применение данного модулятора позволяет повысить выход целевого продукта — бензина на 4,5% и снизить выход тяжелого газойля на 4%, при этом выход легкого газойля и содержание кокса не изменяются.

В табл. 3, 4 приведен состав газов и бензинов каталитического крекинга.

Как видно из табл. 3, 4, ОРВ-метод оказывает влияние не только на материальный баланс каталитического крекинга, но и на химический состав продуктов. При этом групповой углеводородный состав бензинов меняется в широких пределах в зависимости от типа модулятора. Во всех случаях снизилось количество ароматических углеводородов, что положительно с точки зрения современных требований по их содержанию в бензинах. Воз-

действие модулятора №6 приводит к снижению содержания ароматических углеводородов на 7%, и повышению изопарафиновых углеводородов почти на 5%.

Под воздействием модулятора №4 содержание ароматических углеводородов уменьшается более чем в 2,5 раза, однако при этом также уменьшается содержание изопарафино

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком