Дипломная работа: Модификация нефтяного сырья в аппарате с вихревым слоем

Рис. 33. Характер изменения плотности мазута от времени воздействия вращающегося магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 34. Характер изменения температуры начала кипения от времени воздействия вращающегося магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 35. Характер изменения выхода фракции, выкипающей в пределах НК-500°С, от времени обработки в АВС в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 36. Характер изменения выхода остатка, выкипающего выше 500°С, от времени обработки в АВС в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 37. Характер изменения относительного содержания основных классов углеводородов в широкой фракции НК-500єС мазута от времени воздействия магнитного поля в присутсвии ферромагнитных элементов.

Рис. 38. Характер изменения относительного содержания аренов в дистиллатных фракциях мазута от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 39. Характер изменения относительного содержания алканов в дистиллатных фракциях мазута от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 40. Характер изменения относительного содержания нафтенов в дистиллатных фракциях мазута от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 41. Характер изменения показателя преломления n_d²⁰ дистиллатных фракций мазута М-100 от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 42. Характер изменения температуры размягчения по методу КиШ от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов для остатков выше 500 °С .

Рис. 43. Характер изменения температуры размягчения по КиШ от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов для остатков выше 500 °С .

3.2 Прямогонный мазут, выработанный на предприятии «Орскнефтеоргсинтез» из смеси нефтей Шкаповского месторождения Башкортостана

Результаты обработки данного образца мазута в аппарате с вихревым слоем в присутствии ферромагнитных элементов представлены в табл. 19.

Таблица 19. Результаты обработки образца мазута во вращающемся электромагнитном поле в присутствии ферромагнитных элементов.

Отмечено, что с увеличением продолжительности воздействия в АВС, увеличивается плотность образца мазута (рис.44). Это можно объяснить образованием продуктов уплотнения смолисто-асфальтеновых компонентов. Это подтверждается увеличением температуры начала кипения (рис.45).

Выявлено, что с увеличением времени обработки в АВС, увеличивается выход широкой фракции НК-500°С (рис.46), достигая максимума при времени обработки 60 сек. Следует также отметить, что при этом суммарный выход из прямогонного мазута увеличился на 6,3 % масс. (на 13 % отн.).

Дальнейшее увеличение времени ведет к снижению данного показателя. Это объясняется протекающими реакциями деструкции парафиновых углеводородов в результате воздействия ферромагнитных элементов, а также наличием в сырье ПМЦ, представленных ванадилпорфиринами и свободными радикалами. Причем концентрация этих частиц в исходном сырье в 1,8 раза выше по сравнению с М-100.

В сравнении с мазутом М - 100 обработка в АВС с ферромагнитными элементами прямогонного мазута из нефти Шкаповского месторождения не сопровождается устойчивым увеличением относительного содержания аренов во фракции НК-500°С (рис.47). Отмечено незначительное увеличение концентрации нафтенов за счет соответствующего снижения содержания алканов, то есть протекания реакций циклизации.

При этом происходит увеличение показателя преломления в дистиллатных фракциях (рис. 48), выкипающих в пределах 360 - 430°С и 430-500°С.

Температура размягчения кубового остатка вакуумной разгонки изменяется в интервале 23 - 25°С, то есть практически постоянна (табл.19).

Рис. 44. Характер изменения плотности мазута от времени воздействия вращающегося магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 45. Характер изменения температуры начала кипения от времени воздействия вращающегося магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 46. Характер изменения выхода дистиллатных фракций мазута от времени обработки в АВС в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 47. Взаимосвязь между отностительным содержанием основных классов углеводородов во фракции НК - 500°С и временем обработки мазута в АВС.

Рис. 48. Характер изменения показателя преломления n_d²⁰ дистиллатных фракций мазута от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

3.3 Прямогонный мазут, выработанный на предприятии ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана

Результаты обработки данного образца мазута в аппарате с вихревым слоем в присутствии ферромагнитных элементов представлены в табл. 20.

В ходе исследования установлено, что при небольшом времени пребывания (30 сек) в АВС происходит увеличение плотности и температуры начала кипения (табл.20). Это связано с превалированием упорядочивания структуры за счет воздействия электромагнитного поля над механическим воздействием со стороны ферромагнитных элементов. При более длительной обработке (200 сек) происходит снижение температуры начала кипения и плотности, за счет разрушения созданных электромагнитным полем структур. Этим же и объясняется изменение вязкости тяжелого остатка, выкипающего >500°С.

Таблица 20. Результаты обработки образца мазута во вращающемся электромагнитном поле в присутствии ферромагнитных элементов.

Отмечено, что с увеличением продолжительности воздействия в АВС, происходит увеличение выхода широкой фракции НК-500°С и снижение выхода кубового остатка вакуумной разгонки (рис. 49). Отмеченные изменения связаны с наличием в сырье ПМЦ, причем их концентрация в исходном образце в 3 раза выше, по сравнению с М-100. Наличие в сырье ПМЦ способствует протеканию реакций по свободно-радикальному механизму. При этом наблюдается увеличение показателя преломления дистиллатных фракций мазута (рис. 50).

Выявленные закономерности могут быть объяснены протеканием реакций дегидроциклизации и уплотнения, а также реакциями крекинга в результате воздействия вращающегося слоя ферромагнитных элементов.

Рис. 49. Характер изменения выхода дистиллатных фракций мазута от времени обработки в АВС в присутствии ферромагнитных элементов.

Рис. 50. Характер изменения показателя преломления n_d²⁰ дистиллатных фракций мазута от времени воздействия магнитного поля в присутствии ферромагнитных элементов.

3.4 Влияние парамагнетизма сырья на эффективность воздействия в АВС

В табл. 10 отмечено, что мазуты имеют следущие показатели по концентрации парамагнитных центров (ПМЦ), спин/г Ч10¹⁷ :

· М-100 - 5,34;

· прямогонный мазут, выработанный из нефти Шкаповского месторождения - 9,71;

· прямогонный мазут, выработанный из смеси нефтей Зап. Сибири и Татарстана - 21,68.

Оценим эффективность воздействия вихревого слоя по относительному увеличению максимального выхода широкой дистиллатной фракции НК-500°С по сравнению с ее потенциальным содержанием в соответствующем сырье (табл.21).

Таблица 21. Сравнительная характеристика обрабатываемых мазутов

Таким образом, установлено, что с увеличением концентрации ПМЦ эффективность воздействия вихревого слоя в АВС повышается.

4. Рекомендации по оформлению технологической схемы

Лабораторная установка, на которой проводились исследования, работает в периодическом режиме с контролируемым изменением температуры. Для ее усовершенствования предалагается проводить обработку сырья в аппарате с вихревым слоем в непрерывном режиме. В качестве хладагента предлагается использовать сухое трансформаторное масло (например, марки ТКп). Отведенное тепло целесообразно использовать для нагрева входящего потока исходного сырья.

Схема установки, работающей в непрерывном режиме представлена на рис. 51.

Рис. 51. Схема установки, работающей в непрерывном режиме.

На рис. 51 показаны основные узлы установки:

· Р - реактор, помещенный в индуктор (АВС);