Увеличение выхода и улучшение свойств светлых дистиллятов при первичной переработке нефтяного сырья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.13, кандидат наук Никулин Руслан Михайлович

• Никулин Руслан Михайлович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Никулин Руслан Михайлович

Введение

1. Анализ эффективности волновых методов воздействия как способа увеличения глубины переработки нефтяного сырья

1.1 Углубление переработки нефти за счет конструкционных (аппаратурных) решений

1.2 Углубление переработки нефти за счет волновых воздействий на сырье

1.3 Углубление переработки нефти с применением различных добавок (поверхностно-активных веществ, модификаторов, катализаторов, разбавителей и т.д.)

2. Увеличение выхода светлых дистиллятов при переработке высоковязких нефтей, активированных волновым воздействием

2.1. Программа и методики лабораторных исследований влияния режима активации на физико-химические и эксплуатационные характеристики нефтяного сырья

2.2. Обоснование возможности протекания крекинга и увеличения глубины переработки нефтяного сырья волновым воздействием

2.3. Обоснование выбора и подготовка нефтяного сырья как объекта исследований к активации

3. Активация нефтяного сырья в поле акустических колебаний, генерируемых в роторно-пульсационном акустическом аппарате

3.1. Изменение свойств светлых дистиллятов до и после активации

4. Изменение глубины отбора и свойств бензиновой фракции из нефти, активированной акустическим воздействием

5. Разработка принципиальной схемы испытательного стенда акустической активации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья. . . . 113 5.1. Описание технологического процесса акустической активации

высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на испытательном стенде

5.2. Составление материального баланса процесса подготовки и переработки активированного нефтяного сырья на испытательном стенде атмосферной перегонки в ректификационной колонне

5.3. Аналитический контроль процесса активации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на испытательном стенде

5.4. Основы управления технологическими процессами активации

нефтяного сырья при атмосферной перегонке

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Увеличение выхода и улучшение свойств светлых дистиллятов при первичной переработке нефтяного сырья»

Введение

Тенденция увеличения доли добычи высоковязких и тяжелых нефтей, сопровождающаяся снижением газового фактора продукции скважин карбонатных коллекторов, негативно отражается на глубине переработки нефтяного сырья и снижении выхода светлых дистиллятов при первичной переработке нефти. Достижение максимального выхода от потенциала светлых ди-стиллятных фракций, используемых в производстве многих товарных нефтепродуктов, например, таких как моторные, реактивные и дизельные топлива, остается одной из важных задач среди других существующих проблем в нефтепереработке, решение которой диктуется увеличением потребности, пропорциональной прогрессирующему автомобилестроению.

На крупных и широкопрофильных заводах по переработке нефти, имеющих достаточно высокую производительность, как правило, включаются в поточную нефтезаводскую схему основные процессы: каталитический крекинг, риформинг, висбрекинг, гидрокрекинг, замедленное коксование. В последние годы в рамках реализации программ реконструкции, модернизации и совершенствования действующих производств дополнительно вводятся современные и перспективные гидрогенизационные процессы, протекающие в присутствии водорода - гидропиролиз, гидровисбрекинг, гидрооблагораживание и гидрообессеривание, гидроконверсия. Значимость начинают приобретать термодеструктивные процессы - термолиз и термоконденсация, дина-крекинг и донорно-сольвентный крекинг, флюидкокинг, флексикокинг и газификация. На установках перечисленных процессов открывается возможность перерабатывать практически любой вид остаточного нефтяного сырья, ранее не перерабатываемого с достаточно высокой глубиной. Переработка нефти на заводах с мощностью менее 6 млн. тонн в год по сырью с включением в их состав подобных процессов с точки зрения углубления переработки не всегда является рентабельной и целесообразной [1-4].

При проведении процессов первичной, вторичной и углубленной переработки нефтяного сырья особый научно-практический интерес представляет нетрадиционный подход, открывающий возможности и позволяющий увеличить отбор светлых дистиллятов и снизить выход тяжелых нефтяных кубовых остатков.

Активация нефтяного сырья волновыми, в том числе акустическими воздействиями, например, перед стадией первичной атмосферно-вакуумной перегонки представляет собой один из неординарных способов извлечения и увеличения светлых и среднедистиллятных фракций сверх потенциального содержания их в нефтях и кубовых тяжелых нефтяных остатках вторичных процессов углубленной переработки. При этом одновременно улучшаются многие физико-химические свойства, эксплуатационные характеристики и технико-экономические показатели получаемых нефтепродуктов. Известно [5-8], что активация нефтяного сырья сопровождается качественным и количественным изменением фракционного, химического, элементного и группового составов светлых дистиллятов, полученных при атмосферной, и фракций при вакуумной перегонке тяжелых остаточных нефтяных продуктов. В работах [9,10] показано, что при волновых воздействиях протекают реакции умеренного крекинга высокомолекулярных углеводородов смешанного строения и поликонденсированных компонентов углеводородного сырья в более мягких условиях, чем термические процессы крекинга или висбрекинга, что приводит к изменению углеводородного, фракционного и компонентного составов перегоняемых фракций.

Возможность волновых воздействий не ограничивается увеличением выхода светлых фракций при атмосферной перегонке нефтяного сырья. Например, в нефтяном сырье, активированном акустическим воздействием, могут значительно изменяться качественные показатели и физико-химических свойства нефтяных фракций, полученных при дальнейшей перегонке, в зависимости от режимных условий активации.

Актуальность работы. Первичная атмосферная перегонка нефти на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) дает лишь прямогонные бензиновые, лигроино-керосиновые и дизельные фракции, которые не предназначены для розничной продажи, т.е. не являются товарными нефтепродуктами, и подлежат обязательной дальнейшей вторичной переработке. По этой причине возникает острый дефицит вторичных мощностей, а их загрузка составляет почти 100 %. Недостаточная глубина переработки нефтяного сырья ведет к тому, что в нашей стране выпускаются нефтепродукты неудовлетворительного качества, значительная часть которых, являясь основным объемом продукции первичной перегонки, уходит на экспорт в качестве полуфабрикатов по сниженным ценам. Рост глубины переработки нефти даже на несколько процентов позволит России ежегодно экономить десятки миллионов тонн нефти и значительно сокращать объемы остаточных нефтепродуктов.

Важным технико-технологическим решением в актуальной проблеме, связанной с достижением высокого индекса сложности и увеличением глубины переработки нефти на действующих нефтеперерабатывающих заводах, особенно на вновь проектируемых и строящихся с малой производительностью (1-2-3 млн т/год) по топливному варианту переработки, является введение в их состав эффективных, рентабельных и недорогостоящих процессов или способов повышения отбора от потенциала светлых дистиллятов с заданными количественными показателями и качественными характеристиками. При этом, безусловно, должен достигаться немаловажный показатель по снижению объема получения остаточных нефтепродуктов - мазута и гудрона, если при запроектированной поточной схеме завода и номинальной инфраструктуре технологических процессов не имеется возможности перерабатывать их собственными средствами и силами, даже используя внутренний резерв действующих установок.

На протяжении нескольких последних десятилетий вплоть до сегодняшнего дня не снижается научно-практический интерес к осуществлению

процессов первичной атмосферно-вакуумной перегонки нефтяного сырья с помощью волновых технологий. Подобные технологии становятся особенно привлекательными, если они сопровождаются интенсификацией и повышением эффективности технологических процессов, направленных на углубление переработки нефти и увеличение отбора светлых дистиллятов, а также снижением энергетических затрат и повышением селективности (избирательности) по выходу целевых продуктов с улучшенными физико-химическими свойствами и эксплуатационными характеристиками.

Увеличение отбора бензиновой или дизельной фракций сверх потенциального содержания их в нефти, при одновременном улучшении некоторых качественных показателей физико-химических свойств получаемых продуктов, может быть достигнуто при активации исходного нефтяного сырья, например, перед блоком первичной атмосферной перегонки нефти.

За рубежом и в нашей стране с расширением автомобильного парка непрерывно растет объем производства моторных топлив, что вызывает необходимость совершенствования технологических процессов их получения и выдвигает актуальные задачи в области применения волновых технологий и разработки новых антидетонационных добавок с целью увеличения производства и улучшения качества топлив для бензиновых двигателей.

Целью диссертационной работы увеличение выхода и улучшение эксплуатационных характеристик светлых дистиллятов путем активации нефтяного сырья акустическим воздействием.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

• исследование физико-химических свойств, компонентного, группового и фракционного составов нефтяного сырья и светлых дистиллятов, полученных при атмосферной первичной переработке исходного объекта исследования;

• изучение влияния процесса активации нефтяного сырья в роторно-пульсационном акустическом аппарате при различной интенсивности волно-

вого воздействия на увеличение выхода светлых дистиллятов, изменение свойств и состава отгоняемых бензиновых фракций и кубовых нефтяных остатков при атмосферной перегонке;

• оценка глубины протекания процессов газообразования, перераспределения фракционного, углеводородного и компонентного составов при активации нефтяного сырья в роторно-пульсационном акустическом аппарате при низкотемпературном селективно протекающем крекинге высокомолекулярных соединений тяжелых фракций нефти;

• определение оптимальных режимных параметров активации нефтяного сырья в роторно-пульсационном акустическом аппарате, при которых достигается максимальный выход светлых дистиллятов с улучшенными физико-химическими свойствами и эксплуатационными характеристиками;

• разработка испытательного стенда, принципиальной технологической схемы атмосферной перегонки нефти с применением роторно-пульсационного акустического аппарата и составление материальных балансов до и после активации нефтяного сырья.

Научная новизна

• Установлено, что не зависимо от природы состава нефтяного сырья и интенсивности волнового воздействия химические превращения различных классов углеводородов протекают селективно: доля циклоалканов значительно снижается, а аренов - увеличивается при незначительном химическом превращении низкомолекулярных алканов, изоалканов и алкенов.

• Выявлено, что в роторно-пульсационном акустическом аппарате при волновом воздействии на нефтяное сырье наряду с увеличением выхода светлых дистиллятов происходит перераспределение фракционного состава нефти, изменение химического и группового составов бензиновых фракций.

• Обнаружено, что активация нефтяного сырья волновым воздействием в роторно-пульсационном акустическом аппарате при оптимальной интенсивности акустических колебаний протекает низкотемпературный крекинг вы-

сокомолекулярных углеводородных компонентов и приводит к снижению суммарного содержания смолисто-асфальтеновых веществ по сравнению с исходной нефтью.

Практическая значимость

• Установлено, что в зависимости от интенсивности волнового воздействия активация нефтяного сырья в роторно-пульсационном акустическом аппарате позволяет увеличить выход светлых дистиллятов н.к.-350 оС на 15^20 % масс. от потенциального содержания их в исходной нефти при сравнении кривых ИТК атмосферной разгонки.

• Показано, что при волновом воздействии на обрабатываемую среду возникающий эффект кавитации сопровождается значительным выделением тепла (до 80-90 оС), избыток которого позволит снизить расход топлива и тепловую нагрузку печи нагрева сырья перед ректификационной колонной атмосферной перегонки нефти.

• Обнаружено, что при разгонке активированной нефти получаемые бензиновые фракции н.к.-200 оС, имеющие более высокие октановые числа, могут быть использованы как высокооктановые компоненты моторных топлив.

• При атмосферной разгонке нефтяного сырья, обработанного в роторно-пульсационном акустическом аппарате, получаемая дизельная фракция с температурным интервалом кипения 200-350 оС приобретает улучшенные эксплуатационные свойства по показателям низкотемпературных и вязкостно-температурных характеристик.

Положения, выносимые на защиту:

• Эффективность волнового воздействия при активации нефти в роторно-пульсационном акустическом аппарате, оцениваемая отбором дополнительного объема светлых нефтяных фракций от потенциального содержания их в исходном сырье и определением количества смолисто-асфальтеновых веществ в кубовом остатке после атмосферной перегонки.

• Результаты исследований изменения группового, фракционного и компонентного составов светлых дистиллятов при атмосферной перегонке нефтяного сырья до и после обработки его в роторно-пульсационном акустическом аппарате при различной интенсивности активации.

• Результаты исследований физико-химических свойств и некоторых эксплуатационных характеристик светлых дистиллятов, полученных при перегонке исходной нефти, и обнаруженные изменения после активации волновым воздействием.

Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается и подтверждается применением апробированных и аттестованных методик, государственных стандартов и средств измерений, современного испытательного оборудования, обеспечивающего высокий уровень точности измерений. Обработка результатов экспериментальных данных проведена с помощью современных программных пакетов.

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач диссертационного исследования, выборе объектов и методов исследования, непосредственном участии в проведении экспериментов, обсуждении и интерпретации полученных результатов, формулировке основных научных положений и выводов, подготовке материалов диссертации к опубликованию в виде статей и апробации результатов исследований с докладами на конференциях.

Автор благодарен д.э.н., профессору Казанского (Приволжского) федерального университета Киямову И.К. за полученные консультации при обсуждении технико-экономического обоснования целесообразности применения разработанных добавок к моторным топливам на основе оксигенатов.

Апробация работы. Основные научно-практические положения и результаты диссертационной работы были представлены и докладывались на: IV Международной конференции "NANOTECHOILGAS" (Москва, 2014 г.); Международных научно-практических конференциях "Нефтегазопереработ-ка-2015" и "Нефтегазопереработка-2016" (Уфа, 2015, 2016 гг.); Международ-

ной научно-технической конференции «Нефтехимический синтез и катализ в сложных конденсированных системах» (Баку, 2017)

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 11 научных трудах, в том числе: 4 - статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки Россиии и рецензируемых в базе Scopus, поданы две заявки на изобретение РФ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка, включающего 78 наименований. В работе 31 рисунок и 25 таблиц. Приложение занимает 27 страниц.

Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» при финансовой поддержке Минобрнауки РФ Соглашения № 14.577.21.0176 (Уникальный идентификатор № RFMEFI57715X0176) на тему: «Новые физико-химические технологии в процессах сбора, транспортировки, подготовки и переработки продукции скважин высоковязких и тяжелых нефтей».

1. Анализ эффективности волновых методов воздействия как способа увеличения глубины переработки нефтяного сырья

Открытие и обоснование вещественно-волновой природы всех материальных образований (вещества и поля) М.В. Ломоносовым [11-13] и явилось основой всего сущего [14,15].

Для жидкофазных систем и их взаимодействий (к ним относятся и нефтесодержащие системы) характерен парадокс, который заключается в том, что они, представляя взаимодействие нестехиометрических соединений, достаточно корректно описываются стехиометрическими уравнениями реакций.

Это обстоятельство, главным образом, объясняется следующими причинами [14-17]:

1. Взаимодействие, в основном, происходит между единицами масс реагентов на поверхностях раздела.

2. Очевидно, в органических жидкостях осуществляется химическое и физическое взаимодействия, в основном, посредством не отдельных молекул, а поверхностных ингредиентов их ассоциатов.

По своей природе и фракционному составу любая нефть характеризуется определенным количеством (потенциалом) дистиллятных фракций, как светлых, так и вакуумных. Изменение выхода дистиллятных фракций до настоящего времени ориентировалось на повышение отбора светлых нефтяных фракций за счет потенциала вакуумных дистиллятов. Однако за счет изменения конъюнктурного спроса на топливо дизельного характера возрос дефицит вакуумных дистиллятов. Увеличить выход последних возможно реконструкцией углеводородного состава остаточных фракций нефти, нефтяных остатков, главным образом, конверсией смол и асфальтенов, например, в процессе гидротермально-каталитического превращения.

Существуют следующие способы активации нефти к перегонке и разрушения нефтяных дисперсных систем (НДС) с целью повышения выхода легких фракций [18,19]:

- струйно-кавитационная обработка сырья, вызывающая дробление углеродной структуры сырой нефти;

- ультразвуковая обработка (с использованием погружного или проточного ультразвукового излучателя);

- механическое воздействие;

- трансзвуковая струйная обработка, заключающаяся в локальном высокоинтенсивном воздействии на поток обрабатываемой среды различных полей вместе с мгновенным перепадом давления;

- воздействие физическими полями;

- введение в сырье растворителя;

- применение катализаторов.

1.1. Углубление переработки нефти за счет конструкционных (аппаратурных) решений

Первые попытки повышения выхода дистиллятных фракций при первичной переработке нефти связаны с перераспределением отбора светлых и вакуумных дистиллятных фракций за счет использования новых конструкционных решений (аппаратов) или технологических задумок (модернизация или усовершенствование технологических схем обвязки аппаратов, конструкция контактных устройств и т.п.).

Иллюстрацией данного варианта повышения выхода светлых нефтепродуктов является способ переработки жидкого нефтяного сырья путем их измельчения на капли при помощи непрерывного гидравлического распыления (размер капель не превышает 0,30 мм) и последующим термическим фракционированием (время между распылением и фракционированием не превышает 5 минут). Увеличение выхода светлых фракций с температурным пределом кипения н.к. - 200оС достигается путем воздействия на мельчай-

шие капли аэрозольной жидкости при распылении нефти напряжений сдвига, возникающие в результате интенсивной турбулентности. В случае увеличения выхода фракций, имеющих температурный интервал 200-350оС, исходное сырье подвергают распылению за счет проявления напряжений сжатия, возникающих при ударе жидкости, на пути которой возникает преграда. В первом случае для распыления нефтепродуктов применяют щелевую форсунку, а другом случае используют дефлекторную, которая содержит цилиндрический канал и наклонную преграду. Форсунки обладают своими специфическими конструкционными особенностями.

Похожим способом увеличения выхода светлых нефтепродуктов является патент [20], в котором осуществляется распыление жидких углеводородов, в нагретую газовую среду, в которой возбуждаются газодинамические колебания. При переработке тяжелого углеводородного сырья, в газовую среду подают водород или вещества, его выделяющие. Процесс переработки сырья осуществляется в устройстве, которые содержат корпус с подающими и отводящими патрубками, нагреватели, форсунки и снабжено источником газодинамических колебаний.

Для получения повышенного выхода высококачественного топлива подачу исходного сырья в объем для перегонки осуществляется формированием направленного сырьевого потока, и перегонку ведут с отбором целевых фракций. При этом формирование потока осуществляют с обеспечением распределения плотности потока сырья и момента импульса в соответствии с волновой функцией, отвечающей условиям фазового перехода части потока сырья в позитронное состояние материи Дирака [21].

При содержании в смеси малой концентрации тяжелой нефти, которую обрабатывают ультразвуком или сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным полем, наблюдается увеличение выхода фракций на 6 %. Отмечается, что температура разложения такой смеси под воздействием СВЧ составляет 369 оС, в то же время, как при ультразвуке - 365 оС. Для практического при-

менения авторы [22] рекомендуют именно ультразвуковую обработку, более простую в аппаратурном оформлении по сравнению с СВЧ.

Специалистами научной школой (Уфа) исследован широкий ряд технологических приемов и аппаратов, способных создавать акустические воздействия, колебания которых интенсифицируют переработку различных видов углеводородного сырья. При этом имеют место процессы диспергирования, эмульгирования, газоразделения, дегазации, протекают химические реакции такие, как окисление, горение и поликонденсация. Акустические колебания создаются ультразвуковыми генераторами, аппаратами вихревого типа, газожидкостными аппаратами, способные создавать кавитационно-вихревые эффекты, пластинчато-стержневыми и гидродинамическими аппаратами [23].

1.2. Углубление переработки нефти за счет волновых воздействий на сырье

Технологии инициированного термомеханического крекинга (ИТМК), основанные на совместном термическом и механическом воздействии на нефтяное сырье, принципы действия которых используют законы гидродинамики и тепло- и массообмена, предназначены для осуществления умеренного распада нефтяных углеводородов в режимах кавитации и волнового воздействия.

При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него создается магнитное поле. Магнитное поле может быть представлено как один из видов материи, которая обладает энергией и проявляет себя в виде электромагнитных сил. Оно действует на отдельные движущиеся электрические заряды (ионы и электроны) и на их потоки в форме электрического тока. Путь движущихся заряженных частиц под воздействием электромагнитных сил направлен перпендикулярно полю, т.е. отклоняется от своего первоначального направления. Магнитное поле действует лишь на движущиеся заряды, так как образуется только вокруг движущихся электрических зарядов. Электрические и магнитные поля неразрывны между собой и образуют еди-

ное электромагнитное поле. Возникновение электрического поля сопровождается появлением магнитного поля и, в то же время, любое изменение магнитного поля приводит к появлению электрического поля. Распространение электромагнитного поля происходит со скоростью света, равной 300 тыс. км/с.

Низкие частоты (НЧ) электромагнитного происхождения (излучения) имеют значения менее 30 кГц, высокие частоты (ВЧ) - 30 кГц^30 МГц, ультравысокие частоты (УВЧ) - 30^300 МГц, сверхвысокие частоты (СВЧ) - 300 МГц-750 ГГц.

Лазерное излучение (ЛИ) является одной из разновидностей электромагнитного излучения (ЭМИ), которое генерируется в диапазоне длин волн 0,1^1000 мкм. Особенностью лазерного излучения являются такие характеристики как: монохроматичность, которая связана с наличием строго одной длины волны; когерентность, выражающаяся в том, что все источники излучения испускают волны в одной фазе; острая направленность луча, имеющее малое расхождение луча.

К неионизирующим излучениям, способных создавать поля также можно условно отнести электростатические поля (ЭСП) и магнитные поля (МП).

Магнитные поля по своей природе происхождения могут быть постоянными, переменными и импульсными.

Электромагниты, соленоиды, установки конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты и другие устройства способны создавать магнитные поля.

Ультразвуковые поля классифицируют, в основном, на три диапазона: высокие частоты с пределом значений 2.. .10 МГц; средние частоты, иначе сонохимия - 300.100 КГц; низкочастотный диапазон - менее 300 КГц. Поля в диапазоне высокочастотных колебаний вызывают эффект кавитации, бурное нагревание, вызывают турбулентность, сжимают-разряжают жидкость,

сопровождаются деструкцией молекул, способны изменять структуру жидко-текучей системы. Диапазон низкочастотных колебаний относится к слабому энергетическому воздействию, и вызывает, в основном, изменение физико-химических свойств структурной жидкости [23].

Спектр радиочастотного диапазона условно разделен на четыре частотных диапазона:

Предлагается способ перегонки нефти и нефтепродуктов, включающий нагрев сырья до температур испарения всех фракций, конденсацию паров и сбор конденсата, отличающуюся тем, что нагрев производят импульсами оптического излучения с длиной волны в диапазоне 0,2^4,5 мкм, длительностью импульса не более 0,1 секунды, мощностью излучения, обеспечиваю-

-5

щей концентрацию поглощенной энергии в сырье не менее 200-10 Дж/кг и

-5

не более 600-10 Дж/кг в каждом импульсе, причем импульсный нагрев производят без доступа воздуха [24].

На установках, работающих с применением ректификационных колонн, увеличить при первичной переработке нефти выход светлых нефтепродуктов предлагается путем съема имеющего место спектра ослабленных электромагнитных колебаний. Сопровождающийся процесс ректификации не исключает спектр колебаний самой нефти, а также спектр колебаний адсорб-ционно-связанных низко- и высокомолекулярных углеводородных соединений. Для концентрации и усиления собственных слабых электромагнитных колебаний их вводят в резонатор. Резонатор представляет собой замкнутую торообразную камеру. Камера образована присоединительными по внутреннему ее периметру последовательно друг к другу тонкостенными листами Мебиуса, соотношение длин которых находятся в пропорциях, соответствующих музыкальному ряду. Прогоняя указанные собственные слабые электромагнитные колебания процесса по многомерной замкнутой поверхности торообразной камеры для их усиления, затем возвращает их в ректификационную колонну для достижения резонансного эффекта, т.е. увеличения ам-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Никулин Руслан Михайлович, 2018 год

Список литературы

1. Александрова В. И. / Вопрос вторичной переработки нефти в России // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), Выпуск№ 12, том 6, 2011. С. 45-50.

2. Муравьев И. В., Ложникова А. В. / Технологический уровень и инновационный портфель российских компаний: об адекватности оценки и наличии взаимосвязи // Вестник Томского государственного университета, 2012. Выпуск № 365. С. 116-121.

3. Хамидуллин Р.Ф., Харлампиди Х.Э., Никулин Р.М., Ситало А.В., Шараф Ф.А. Увеличение выхода светлых дистиллятов при помощи активации нефтяного сырья

4. Харлампиди Х.Э., Мирошкин Н.П., Хамидуллин Р.Ф. Изменение физико-химических свойств среднедистиллятных и остаточных фракций при активации нефтяного сырья

5. Р. Ф. Хамидуллин, Х. Э. Харлампиди, Р. М. Никулин, Т. Л. Пучкова, А. Р. Бадрутдинова, М. М. Галиуллина, А. В. Ситало / Технологичность, экологич-ность и экономичность оксигенатных добавок к моторным топливам // Деловой журнал NEFTEGAZ.RU. - 2015. - №10. - С. 12-16.

6. Фомин В.М., Аюпов Р.Ш., Хамидуллин Р.Ф. и др. / Акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате // Патент РФ № 2288777, 10.12.2006, Бюл. №4.

7. Аль-Обайди А.Ш., Хамидуллин Р.Ф., Шибаева О.Н. и др. / Изучение влияния механико-акустического воздействия на реологические характеристики высоковязких нефтей // Наука и технология углеводородов, 2003. №3. С.24-27.

8. Фомин В.М., Аюпов Р.Ш., Хамидуллин Р.Ф. и др. / Акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате для его осуществления // Патент РФ № 2354445, 2009. Бюл. № 13.

9. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Учеб. пособие для вузов. — Уфа: Гилем, 2002. — 672 с.

10. Ахметов С.А, Сериков Т.П., Кузеев И.Р. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. Учеб. Пособие. — СПб.: Недра, 2006. — 868 с.

11. Ломоносов М.В. Избранные произведения. Т.1. -М.: Наука, 1986. - 536с.

12. Ломоносов М.В. Избранные произведения. Т.2. -М.: Наука, 1986. - 496 с.

13. Ломоносов М.В. Избранные труды по химии и физике. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 560с.

14. Иванов Б.Н. «Философский камень» жидкофазных процессов химической технологии. Ч.1. - Энергосбережение в Республике Татарстан - Казань, 2005.

- №21-22. - С. 20-24.

15. Иванов Б.Н., Костромин Р.Н., Антипин И.С. Вещественно-волновая природа материальных систем и их взаимодействий - фундамент нанотехноло-гии. - Труды XI Международной научно-практической конференции «NANOTECH». - Казань: изд-во Каз. гос. технич. универ-та, 2010. - Т.1. - С.

- 91-96.

16. Иванов Б.Н., Гурьянов А.И., Гумеров А.М. Волновые процессы и технологии добычи и подготовки нефти. АН РТ, «ФЭН», 2009, -399с.

17. Иванов Б.Н., Садыков А.Р., Костромин Р.Н. Ассоциативность - как глобальная характеристика сложных жидкофазных органических процессов химической технологии. Теоретическое обоснование. - Вестник КТУ. Казань: Отечество. - 2005. - №2. - С.14-24.

18. Ахметов Б.Р., Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю. Некоторые особенности надмолекулярных структур в нефтяных средах // Химия и технология топлив и масел. -2002. -№4. - С. 41 - 43 .

19. Балобаева Н.Н. Экспериментальное исследование влияния введения растворителя узкого углеводородного состава и катализаторов в наноструктури-рованной форме на выход бензиновой фракции при перегонке тяжелой нефти

Харьягинского месторождения / Н.Н. Балобаева, А.В. Выжанов // Вестник науки и образования Северо-Запада России, - 2016. - Т. 2. - № 1.

20. Способ переработки жидкого углеводородного сырья и устройство для его осуществления. Заявка на изобретение: 94038000/26, 10.10.1994; опубликовано 27.07.1996, - автор: Юр Г.С.

21. Способ переработки углеводородного сырья Патент RU № 2434050, заявка: 2010149543/04, 06.12.2010; опубликовано 20.11.2011.

22. Бойцова A.A. Методы увеличения выхода светлых фракций тяжелых нефтей на примере Ярегской нефти Тимано-Печорской провинции. В кн.: Н Материалы Всероссийской с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2015: материалы. Тюмень: Тюменский Индустриальный Университет, С. 10 - 12.

23. Такаева М.А., Пивоварова Н.А. Методы активирования углеводородного сырья воздействием ультразвука // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. VI междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск: СибАК, 2012.

24. Способ переработки жидкого углеводородного сырья и устройство для его осуществления. Заявка на изобретение: 94038000/26, 10.10.1994; опубликовано 27.07.1996, - автор: Юр Г.С.

25. Способ увеличения выхода светлых нефтепродуктов при первичной переработке нефти на ректификационных установках. Патент RU № 2253498, заявка: 2004109820/15, 01.04.2004; опубликовано 10.06.2005, - автор: Ильинец А.М., Нечаев В.Т.

26. Григоров А. Б. Каталитическое увеличение выхода светлых фракций нефти / А. Б. Григоров, В. В. Шпаковский, О. Д. Антонюк // Энергосбережение. Энергети-ка. Энергоаудит. - 2012. - № 10. - С. 24-29.

27. Акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате. Патент RU № 2288777, заявка: №

2005117678/15, 07.06.2005; опубликовано 10.12.2006, - автор: Фомин В.М., Аюпов Р.Ш., Фомин М.В. и др.

28. Способ фракционирования углеводородного сырья и установка для его осуществления. Патент RU № 2298027, заявка: 2005115548/04, 24.05.2005; опубликовано 20.11.2006, - автор: Шляхтин Н.Г.

29. Такаева М.А. Интенсификация процессов подготовки и переработки Грозненских нефтей и тяжелого углеводородного сырья под действием магнитного поля / М.А. Такаева, М.А. Мусаева, Х.Х. Ахмадова // Нефтегазовое дело, 2011. - №3. - С. 223 - 230.

30. Немчин А.Ф. Влияние кавитационного воздействия на углевордородное топливо / А.Ф. Немчин, В.А. Михайлик, Г.Т. Тодорашко, Е.В. Щепкин // Пром. Теплотехника, 2002. - Т.24. - №6. - С. 60 - 53.

31. Способ перегонки остаточных нефтепродуктов с предварительной магнитно-акустической обработкой. Патент RU № 2335524, заявка: 2007135486/04, 24.09.2007; опубликовано 10.10.2008, - автор: Зимина С.Г., Пивоварова Н.А., Пименов Ю.Т., Адаспаева С.А.

32. Унгер Ф.Г., Андреева Л.Н. Фундаментальные аспекты химии нефти. Природа смол и асфальтенов. - Новосибирск: Наука, 1995. - 192 с.

33. Галимов Р.А., Харлампиди Х.Э. Действие переменного электромагнитного поля на нефть // Вестник Казанского технологического университета. -2014. - Т.17. - .№4. - С. 266 - 268.

34. Галимов Р.А., Харлампиди Х.Э., Ходкевич В.А. Сохранность влияния электромагнитной активации нефти во времени. // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - №4. - С. 251 - 256.

35. Лоскутова Ю.В., Сизова Н.В., Юдина Н.В., Петренко Т.В. Влияние магнитной обработки на антиоксидантные и парамагнитные свойства смолисто-асфальтеновых компонентов нефти. //Нефтехимия. - 2005. - Т.45. - №2. -С.146 - 150.

36. Пензин Р.А. Изучение процессов обработки нефтяного сырья с помощью гидродинамического воздействия в сверхзвуковом потоке. - Нефтехимия. -2009. - Т.49. -№2. - С.159 - 161.

37. Бухаркин А.К. Изменение углеводородного состава и свойств товарного бензина в результате волновой обработки / А.К. Бухаркин, В.А.Дорофеев, В.Н. Калинин, О.Н. Калиничева, А.И. Кутовой, О.К. Макаров // Переработка нефти и газа, 2002. - №3, - С. 12 - 17.

38. Бухаркин А.К., Возможные изменения химического состава нефтепродуктов в результате волновой обработки // Переработка нефти и газа -2001. -№6. - С. 48 - 54

39. Рикконен С.В., Данекер В.А., Теплов А.И. Влияние технологии виброструйной магнитной активации (ВСМА) на фракционный состав нефти

40. Способ комбинированной обработки нефтесодержащего сырья и установка для его осуществления. Патент RU №2408656 С1; заявка №2009127789/04, 21.07.2009; опубликовано 10.01.2011, - авторы: Каськов С.И., Бахтин Б.И., Десятов А.В. и др.

41. Способ получения нефтяных дистиллятных фракций Патент RU № 1765164; опубликовано: 30.09.1992, - автор: Мельман А.З., Овчинникова Т.Ф., Заяшников Е.Н. и др

42. Шариф С. Ашраф. Влияние добавок полициклических аренов на прямую перегонку нефти / Шариф С. Ашраф, А.О. Шрубок, А.И. Юсевич // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия 4: Химия, технология органических веществ и биотехнология. - 2011. - Т.1. -№5. - С. 119-121.

43. Грушова Е.И. Влияние полярных растворителей на прямую перегонку нефти / Е.И. Грушова, Ашраф С. Шариф // Нефтехимия. - 2014. - Т.54. - №3. - С. 226-229.

44. Михалёнок С. Г., Асадчий Н. Б., Лойко М. А. Изучение реакции цикло-присо-единения алкилазидов к эпоксиенонам // Труды бгту. - 2011. - №4: Химия, технология орган в-в и биотехнология. - С. 3-7

45. Способ получения дистиллятных фракций, Патент RU №2024574, заявка: 4938556/04, 22.05.1991; опубликовано: 15.12.1994, - автор: Сидоренко А.П., Сидоренко Д.О., Гусейнов Ч.С., Яицких Г.С.

46. Способ переработки высоковязкой высокосернистой нефти, Патент RU №2187536, заявка: 2001113544/04, 16.05.2001; опубликовано: 20.08.2002, -автор: Гарифзянова Г.Г., Гарифзянов Г.Г., Тухватуллин А.М., Яруллин М.Р.

47. Способ получения дистиллятных фракций, Патент RU №2205199, заявка: 2001114685/04, 31.05.2001; опубликовано: 27.05.2003, - автор: Королева Н.В., Синицин С.А.

48. Микробиологический способ увеличения содержания светлых и масляных фракций в нефти, в нефтепродуктах и другом углеводородном сырье с одновременной изомеризацией бензиновой фракции, Патент RU № 2 405 825, заявка: 2009121318/10, 04.06.2009, опубликовано: 10.12.2010.

49. Абдрафикова И.М. Конверсия сверхтяжелой ашальчинской нефти в гидротермально-каталитической системе / И.М. Абдрафикова, Г.П. Каюкова, С.М. Петров, А.И. Рамазанова, Р.З. Мусин, В.И. Морозов // Нефтехимия. -2015. - №2. - С. 110-118.

50. Свириденко Н.Н. Закономерность термических превращений компонентов природных битумов. Автореф. Дисс. На соискание ученой степени к.х.н., Томск, - 2016, 24 с.

51. Способ переработки остатков атмосферной перегонки нефти, Патент RU № 2 140 965, заявка: 93040778/04, 10.08.1993, опубликовано: 10.11.1999, - автор: Имаров А.К., Филиппова Т.Ф., Суворов Ю.П.

52. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. М.: Химия, 2002г. - 608 с.

53. Емельянов В.М. Пути повышения качества вырабатываемых автомобильных бензинов // Нефтепереработка и нефтехимия 2004. - №10 - С. 6-8.

54. Капустин В.М. Проблемы повышения качества российских бензинов // Химия и технология топлив и масел. - 2005. - № 2. - С. 13-15.

55. Киргина М. В. / Система моделирования процессов производства бензинов на основе учета реакционной способности углеводородов сырьевых потоков и активности катализатора // Автореф. дис. на соискание уч. ст. к.т.н.: ТПУ, ИПР. Томск, 2014. 21 с.

56. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: Техника, ООО «ТУМАГРУПП», 2001. -384 с.

57. Козин В.Г., Солодова Н.Л., Башкирцева Н.Ю. Современные технологии производства компонентных моторных топлив. - Казань.: ТаРИХ, 2003г. -263 с.

58. Эксплуатационные свойства автомобильных бензинов: метод. указания к лаб. работе / НГАУ; сост.: Г.М. Крохта, А.А. Журба. - Новосибирск, 2010. -19 с.

59. Цыганков Д.В. Переработка отходов и полупродуктов химических производств в оксигенатные добавки к автомобильным бензинам : дис. ... канд. хим. наук : 03.00.16 Кемерово, 2006, - 155 с

60. Богданов С.Н., Лаврик А.Т., Теребов А.С. Влияние добавок оксигенатов на ан-тидетонационные свойства топлив для автомобильных двигателей с принуди-тельным зажиганием // Вестник ЮУрГУ, 2008. №23 С. 86-89

61. Емельянов В.Е., Крылов И.Ф. Оксигенаты - высокооктановые компоненты автомобильных бензинов: Лекция 4 // Мир нефтепродуктов. - 2005. - № 1.

- С. 46- 62. Маргулис М.А. Звукохимические реакции и сонолюминисцеция.

- М.: Химия, 1986. - 288 с.

63. Промтов М.А. Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества. Учебное пособие. - М: Машиностроение-!. 2004. - 136 с.

64. Кондрашева Н. К., Бойцова А. А. — Деловой журнал Neftegaz. — 2016. — №4. — С. 62-66.

65. Курочкин А. К. Углубление переработки нефти доступными процессами // Топливный рынок. — 2010. — №5-6. — С. 22-25.

66. Золотухин В. А. — Сфера. Нефть и газ. — 2012. — №4. — С. 70-75.

67. Камзина М.А., Гараев Р.М., Сидоров Г.М. / Способ снижения содержания бензола в автомобильных бензинах, производимых на ТОО «Павлодарский НХЗ» // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 3. С. 58.

68. Соляр Б.З. и др./ Разработка процесса каталитического крекинга с высоким выходом легких олефинов: исследование структуры выхода продуктов // Химия и технология топлив и масел. 2010. № 2. С.25-30.

69. Камзина М. А. / Повышения качества автомобильных бензинов как способ снижения вредных выбросов автотранспортом // Научное сообщество студентов XXI столетия: сб. ст. по мат. XV междунар. студ. науч.-практ. конф. 2016. № 15.

70. Сухинина О.С, Ивашкина Е.Н / Определение индивидуального компонентного состава бензина методом газовой хроматографии // Метод. указания к выполнению лаб. работ. Томск: Изд. Томского политехнического университета, 2011. 34 с.

71. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» Утвержден Решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 года № 826.

72. Емельянов В.Е., Климова Т.А. / Нужен ли запрет на применение N-метиланилина в производстве автомобильных бензинов? / Нефтепереработка и нефтехимия. 2013. №5. С. 7-8.

73. Емельянов В.Е. / Производство бензинов для перспективного автомобильного и авиационного транспорта // Сб. науч. тр. I международного форума «Инновационные технологии в области получения и применения горючих и смазочных материалов». СПб, 2013. С.194-199.

74. Хамидуллин Р.Ф., Харлампиди Х.Э., Пучкова Т.Л. и др. / Оксигенатные добавки к бензиновым фракциям, повышающие октановые числа моторных топлив // Вестник Казанского технологического университета, 2014. Т.17, №21. С.295-300.

75. Хамидуллин Р.Ф., Харлампиди Х.Э., Никулин Р.М. и др. / Технологичность, экологичность и экономичность оксигенатных добавок к моторным топливам // Деловой журнал "Neftegaz", Москва. 2015, №10. С.12-16.

76. Данилов А.М. / Справочник: Применение присадок в топливах для автомобилей // М.: Химия. 2000, 232 с.

77. Фомин В. М., Аюпов Р. Ш., Хамидуллин Р. Ф. и др. — Вестник Казанского технологического университета. — 2014. — Т.17 (14). — С.121-124.

78. Кондрашева Н.К., Бойцова А.А. / Переработка тяжелой нефти Ярегского месторождения с использованием внешних полей // Деловой журнал Neftegaz, 2016. №4. С.62-66.

Приложения

7. Замечания и рекомендации: отсутствуют

8. Выводы:

1. Активация водонефтяной эмульсии в РПАА без применения деэмульгатора имеет низкую эффективность.

2. В процессах обезвоживания и обессоливания нефти при 20°С совместное действие деэмульгатора и волновой активации значительно эффективнее, чем в отдельности каждое из воздействий.

3. При увеличении интенсивности и времени активации водонефтяной эмульсии в РПАА даже с применением деэмульгатора динамика отстоя нефти от воды ухудшается, но глубина разрушения и обессоливания нефти как конечный результат деэмульсации повышается. Однако увеличение жесткости активации влечет за собой рост энергозатрат.

4. Наиболее приемлемым и оптимальным режимом активации водонефтяной эмульсии, после разрушения которой можно получить удовлетворяющую требованиям ГОСТ Р 51858-2002 товарную нефть по 1-группе качества, являются условия: 3000 об/мин в течение 5 секунд.

Экспериментальные исследования проводили

Научный руководитель работ, г.н.с. ПНИЛ 20.15,

д.т.н., профессор каф. общей химической технологии ФГБОУ «КНИТУ»

Ведущий инженер ПНИЛ 20.15, ст. лаборант каф. общей химической технологии ФГБОУ «КНИТУ»

Инженер ПНИЛ 20.15, каф. общей химической технологии ФГБОУ «КНИТУ»

СОГЛАСОВАНО:

Начальник центра - Инжиниринговый центр в области химических технологий "Chemical Engineering"

'я 20 16 г.

ЕРЖДАЮ Ьректор по Цельности

-мюдством &\бдуллин

Лабораторный регламент акустической активации и деэмульсации нефтяного сырья на испытательном стенде

1. Общие положения

1.1. Лабораторный регламент акустической активации и деэмульсации нефтяного сырья на испытательном стенде разработан на основании обобщения промыслового опыта, накопленного при осуществлении современных процессов промыслового сбора, транспортировки, подготовки и первичной переработки нефтяного сырья, предназначенных для получения товарной нефти высокого качества, улучшения вязкостных свойств транспортируемой товарной нефти на переработку, увеличения выхода светлых фракций при перегонке нефти и улучшения эксплуатационных характеристик нефти и получаемых из нее светлых дистиллятов.

1.2. Лабораторный регламент является технологическим документом, которым завершаются научные и экспериментальные исследования эффективности деэмульсации высоковязкой и тяжелой нефти по реагентно-волновой технологии с применением экспериментальных образцов разработанных композиционных составов многофункционального деэмульга-тора и опытного образца роторно-пульсационного акустического аппарата.

1.3. В лабораторном регламенте акустической активации высоковязкой и тяжелой нефти и деэмульсации обводненного нефтяного сырья на испытательном стенде изложен алгоритм проведения всех необходимых операций и стадий получения подготовленной товарной нефти высокого качества с улучшенными вязкостными и низкотемпературными свойствами, предназначенной для дальнейшей транспортировки по трубопроводу на переработку.

1.4. Лабораторным регламентом предусматривается дополнительная активация подготовленной нефти акустическим воздействием в РПАА с целью увеличения выхода светлых фракций при атмосферной перегонке в ректификационной колонне насадочного типа или с тарельчатыми контактными устройствами, а также улучшения эксплуатационных характеристик получаемых дистиллятов при первичной переработке высоковязкой и тяжелой нефти.

1.5. Апробация испытательного стенда с целью установления эффективности действия композиционных составов многофункционального деэмульгатора и акустического воздействия осуществляется в соответствии с лабораторным регламентом на проведение экспериментальных исследований. По лабораторному регламенту проводится процесс разрушения активированной водонефгяной эмульсии, предварительный сброс пластовой воды при холодном отстое нефти, обезвоживание нефти путем горячего отстоя, обессоливание нефти с применением пресной промывочной воды. При подготовке нефтяного сырья на всех стадиях апробации лабораторной установки (предварительный сброс воды, обезвоживание и обессоливание) осуществляется контроль режимных параметров технологического процесса де-

эмульсации и устанавливается аналитический контроль получаемых полупродуктов и подготовленной (обессоленной) нефти, а при необходимости дренажной воды и промежуточных эмульсионных слоев в отстойных емкостях. Затем подготовленная нефть подвергается акустическому воздействию в РПАА с целью увеличения выхода светлых дистиллятов при первичной переработке нефти. Разгонка нефти осуществляется в ректификационной колонне.

1.6. В соответствии с лабораторным регламентом по результатам экспериментальных исследований на испытательном стенде выявляется эффективность протекания процессов подготовки и переработки нефтяного сырья по всем стадиям; определяются качественные показатели товарной нефти, фракционный состав и количественный выход светлых дистиллятов; оцениваются индивидуальный и групповой составы светлых фракций; определяются вязкостные и низкотемпературные свойства получаемой нефти и среднедистиллятной фракции.

1.7. Лабораторный регламент распространяется на исследования, опытно-промышленные испытания, промышленное внедрение процессов подготовки нефтяного сырья на промысловых объектах и первичной переработки нефти на нефтеперерабатывающих предприятиях, осуществляемым по реагентно-волновой технологии.

1.8. Целями и задачами при проведении экспериментальных исследований активации и деэмульсации нефтяного сырья на испытательном стенде являются:

- апробация испытательного стенда и отработка реагентно-волновой технологии с применением композиционных составов многофункционального деэмульгатора и роторно-пульсационного акустического аппарата;

- исследовать эффективность акустического воздействия и композиционных составов многофункционального деэмульгатора и влияние реагентно-волновой технологии на улучшение физико-химических и эксплуатационных характеристик нефти и светлых нефтепродуктов на основных стадиях работы испытательного стенда;

- оценить пригодность испытательного стенда при выявлении оптимальных условий проведения процессов активации в роторно-пульсационном акустическом аппарате для повышения эффективности деэмульсации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья с применением композиционных составов и увеличения выхода светлых дистиллятов.

Разработанный лабораторный регламент включает в себя следующие части:

1. Характеристика нефтяного сырья и конечной продукции (подготовленной нефти), а также вспомогательных материалов, побочных продуктов, полупродуктов и отходов;

2. Принципиальная схема испытательного стенда акустической активации и де-эмульсации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья;

3. Описание технологического процесса акустической активации и деэмульсации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на испытательном стенде;

4. Материальный баланс процесса деэмульсации активированного высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на испытательном стенде атмосферной перегонки в ректификационной колонне;

5. Аналитический контроль процесса деэмульсации и активации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на испытательном стенде;

6. Основы управления процессом деэмульсации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на лабораторной установке;

7. Обращение с образующимися отходами в процессе активации (переработка, обезвреживание и утилизация);

8. Техника безопасности, пожарная безопасность и производственная санитария;

9. Охрана окружающей среды.

1. Характеристика нефтяного сырья и конечной продукции (подготовленной нефти) 1.1. Характеристика нефтяного сырья

При проведении исследований акустической активации и деэмульсации нефти на испытательном стенде для повышения эффективности технологического процесса в качестве сырья могут быть использованы любые промысловые эмульсии высоковязких и тяжелых нефтей, отобранные в системе сбора и транспортировки продукции нефтяных скважин и не подвергнутые обработке деэмульгаторами.

1.2. Характеристика конечной продукции

1.2.1. После разрушения промысловой водонефтяной эмульсии в роторно-пульсационном акустическом аппарате и деэмульсации нефти с применением композиционного состава многофункционального деэмульгатора конечным продуктом является подготовленная (товарная) нефть, полученная на испытательном стенде в результате осуществления технологического процесса по стадиям предварительного сброса пластовой воды, обезвоживания и обессоливания в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51858-2002 по качественным показателям.

1.2.2. После активации подготовленной нефти в роторно-пульсационном акустическом аппарате и атмосферной перегонки ее на АРН-2 конечными продуктами являются светлые дистилляты - бензиновой и дизельной фракций, имеющие температуры начала и конца кипения: н.к. - 180 (200) оС и 180 (200) - 350 оС, соответственно и мазут.

1.3. Вспомогательные материалы

1.3.1. Вспомогательным материалом при разрушении промысловой водонефтяной эмульсии на испытательном стенде является композиционный состав многофункционального деэмульгатора. Удельный расход композиционного состава многофункционального деэмуль-гатора (в г/т подготовленной нефти) может варьироваться в заданном интервале, принятым условиями апробации и эксплуатации испытательного стенда.

1.3.2. Дренажная вода, содержащая водорастворимые компоненты композиционного деэмульгатора, без предварительной подготовки может быть использована в качестве полупродукта и как вспомогательный материал, частично используемого в виде рецикла. Рецикл дренажной воды организуется путем подачи ее в расчетном количестве в голову процесса на стадии смешения эмульсии нефтяного с деэмульгатором для снижения его общего удельного расхода.

1.4. Побочные продукты, полупродукты и отходы

1.4.1. В процессе разрушения активированной водонефтяной эмульсии, а затем обезвоживания и обессоливания нефти путем отстоя пластовой воды и пресной промывочной воды побочным продуктом является дренажная вода. Балансовое (избыточное) количество дренажной воды за вычетом рецикла на испытательном стенде предусматривается сливать в промышленную канализацию.

1.4.2. При акустическом воздействии в РПАА повышается температура активированного нефтяного сырья, что влечет за собой повышение газообразования. В результате активации водонефтяной эмульсии перед процессами деэмульсации и обезвоженной нефти перед атмосферной разгонки, осуществляемых на испытательном стенде, безвозвратными продуктами - отходами являются низкомолекулярные углеводородные газы С1-С4, сероводород, метил- и этилмеркаптаны, диоксид углерода. Образующиеся газы улавливаются вытяжными устройствами и вместе с газами других производств утилизируются путем сжигания во внутризаводской системе обезвреживания газообразных отходов. В ходе апробации испытательного стенда объем всех образующихся газов контролируется на каждой из стадий подготовки

и переработки нефтяного сырья, регистрируется с помощью газовых счетчиков, учитывается при расчете промежуточных материальных балансов и оформлении сводного материального баланса в целом технологического процесса.

Эскизная конструкторская документация

на изготовление испытательного стенда для активации и деэмульсации нефти

Рис. 1 - Строительная часть (этажерка)

Рис. 2 - Реактор смешения нефтяного сырья с деэмульгатором

Рис. 3. - Ректификационная колонна для перегонки нефти

Рис. 4 - Емкость-отстойник

Рис. 5 - Теплообменник

Рис. 6 - Вакуумсоздающая установка для перегонки нефти

Рис. 7 - Блок обезвоживания на испытательном стенде в сборке

Блок предварительного сброса пластовой воды и обезвоживания

Пуско-наладочные работы ректификационной колонны

Пуско-наладочные работы ректификационной колонны

АКТ И ПРОТОКОЛЫ № 1

от 20 октября 2017 г.

апробации реагентио-волновых технологий по пункгу № [3.7] плана-графика но Соглашению № 14.577.21.0176 (Уникальный идентификатор № RFMEFI57715X0176)

на тему: «Новые физико-химические технологии в процессах сбора, транспортировки, подготовки и переработки продущии скважин высоковязких и тяжелых нефтей»

1 Объект эксперимента: высоковязкая и высокосернистая нефть угленосного горизонта Нурлатского месторождения (к?о=221 м2/с-10~6, 0,912, парафина - 3,12 % масс, CAB - 17,35 % масс., общей серы - 3,98 % масс., воды - 4,8 % об.), поступающая на установку подготовки высокосернистых нефтей (УПВСН) НГДУ "Нурлатнефть"

2 Цель экспериментальных исследований: апробация процесса активации и деэмульсации нефти на испытательном стенде

3 Дата начала эксперимента: [16.01.2017]

4 Дата окончания эксперимента: [20.10.2017]

5 Место проведения испытания: [Общество с ограниченной ответственностью «Производственно-коммерческая фирма Сингер»]

6 Результаты экспериментальных исследований представлены на рисунке и приведены в таблице:

На рисунке представлены кривые НТК разгонки нефти до и после активации в РПАА на испытательном стенде, где: 1 - исходная нефть; 2 - 750 об/мин; 3 - 3000 об/мин; 4- 7500 об/мин

200 180 160 140

^ 120 |

g 100 а

и с

о 80

Ь

60

0% 5% 10% 15% 20% 25%

Отгон, % масс.

Углеводороды Содержание углеводородов в бензиновой фракции, % масс.

До активации нефти После активации нефти, при об/мин в РПАА

750 3000 7500

алканы 29,45 29,60 31,24 29,81

изоалканы 35,74 28,55 29,03 27,76

арены 14,11 22,13 20,27 24,53

циклоалканы 20,67 19,64 19,39 17,85

алкены 0,027 0,099 0,055 0,048

6 Протокол исследований:

1. Обезвоженная и обессоленная высоковязкая нефть по реагентно-волновой технологии на испытательном стенде полностью соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтям, и поставляемым на дальнейшую переработку.

2. Образующийся жирный газ, состав которого определен методом газовой хроматографии, преимущественно состоит из Сз-4 (76,3 % масс.), содержит, в % масс.: водород - 0,6; метан - 1,2; этан - 2,8; этилен и пропилен - 3,4; сероводород - 6,4; метил- и этилмеркаптаны - 9,3.

3. После разгонки активированной нефти выход бензиновых фракций в зависимости от условий активации находится в интервале ~ 19-^23% масс., что на 7-И 1 % выше по сравнению с исходной нефтью.

4. В результате активации нефти в РПАА при 3000 об/мин и последующей ее разгонке содержание изомеров алканов Cs-7 и Ся в полученной бензиновой фракции снизилось ~ на 25 % масс., а С« - на 55 % масс, по сравнению с фракцией, полученной из не активированной нефти. Вместе с тем, доля изоалканов Cs увеличилась на 25 % масс., но прирост доли изомеров Сц.п и Си-16 произошел незначительно.

5. С повышением жесткости режима активации нефти за счет увеличения скорости вращения диска ротора РПАА от 750 до 7500 об/мин содержание CAB уменьшилось с 17,35 до 12,66% масс.

6. Активация нефтяного сырья в РПАА при варьировании числа оборотов диска ротора от 750 до 10000 об/мин в результате возникающего эффекта кавитации сопровождается повышением температуры обрабатываемой нефти до 90°С, что снижает энергетические затраты на нагрев нефтяного сырья.

7. Замечания и рекомендации: отсутствуют

8. Выводы:

1. Результаты, полученные на испытательном стенде, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к подготовленной нефти; выход светлых дистиллятов в зависимости от режима активации увеличился на 7-И 1 % масс.

Исполнители:

Генеральный директор ООО «ПКФ Сингер»

Главный инженер ООО «ПКФ Сингер»

Р. М. Халяпов

А.Н. Хуснутдинов

АКТ № 3

от 24 ноября 2017 г.

лабораторных испытаний лабораторного РПАА для увеличения выхода светлых фракций при атмосферной перегонке высоковязких и тяжелых нефтей но пункту № [3.3] плана-графика по Соглашению № 14.577.21.0176 (Уникальный идентификатор № RFMEFI57715X0176)

на тему: «Новые физико-химические технологии в процессах сбора, транспортировки, подготовки и переработки продукции скважин высоковязких и тяжелых нефтей»

1 Объект эксперимента: высокосернистая нефть угленосного горизонта ромашкинского месторождения ЦКППН-2 НГДУ "Альметьевнефть" ПАО "Татнефть" с содержанием бензиновой фракции н.к.-200 °С 14,97 % масс.

2 Цель экспериментальных исследований: увеличение выхода светлых фракций от потенциального содержания в нефти и улучшение эксплуатационных характеристик получаемых дистиллятов при атмосферной перегонке активированного в лабораторном РПАА нефтяного сырья

3 Дата начала эксперимента: [16.01.2017]

4 Дата окончания эксперимента: [17.11.2017]

5 Место проведении испытания: [Инжиниринговый центр в области химических технологий "Chemical Engineering") ФГБОУ ВО 'КНИГУ ¡

6 Результаты экспериментальных исследований приведены в таблицах:

Таблица 1 - Выход узких бензиновых фракций при различных условиях "активации"

Число об/мин в РПАА при "активации" нефти Выход фракции 60-120°С, % масс. Выход фракции 140-200°С, % масс.

0 4,1 7,5

750 7,7 13,1

1500 9,6 9,1

3000 9,8 9,7

5000 10,3 9,8

7500 10,4 10,0

10000 9,3 10,1

Таблица 5 - Материальный баланс атмосферной разгонки до и после активации нефти (при 3000 об/мин)__

Приход Расход

Сырьё Масса, г %, масс. Продукты До активации После активации

Масса, г %, масс. Масса, г %, масс.

Газ 11,49 0,76 32,06 2,12

Нефть, в том 1512,46 99,85 Бензиновая фр. н.к.-180 °С, 186,34 12,32 323,97 21,42

числе: в том числе:

пластовая 2,27 0,15 н.к.-бО 21,63 1,43 42,20 2,79

вода 60-80 17,85 1,18 49,31 3,26

80-100 20,12 1,33 49,76 3,29

100-120 22,38 1,48 48,09 3,18

120-140 30,10 1,99 47,34 3,13

140-160 35,99 2,38 44,01 2,91

160-180 38,27 2,53 43,26 2.86

Остаток после разгонки: фр. 180 °С и выше 1309,18 86,56 1150,38 76,06

Вода 1,97 0,13 2,12 0,14

Потери 3,48 0,23 3,93 0,26

Итого: 1512,46 100,00 Итого: 1512,46 100,00 1512,46 100,00

7. Замечания и рекомендации: отсутствуют

8. Выводы:

1. Волновая обработка нефти в РПАА при различных режимах активации позволяет увеличить выход светлых дистиллятов до 10 %.

2. Активация нефти в РПАА позволяет повысить октановые числа бензиновых фракций.

3. Улучшение антидетонационных свойств бензиновых фракций как основной эксплуатационной характеристики моторных топлив происходит при введении оксигенатов на основе целлозольвов и карбитолов.

А

Экспериментальные исследования проводили: \\

Научный руководитель работ, г.н.с. ПНИЛ 20.15, М л

д.т.н., профессор каф. общей химической технологии А , У

ФГБОУ «КНИТУ» СУГ *> Р. Ф- Хамидуллин

Ведущий инженер ПНИЛ 20.15, ст. лаборант каф. общей химической технологии ФГБОУ «КНИТУ»

Ведущий инженер ПНИЛ 20.15,

каф. общей химической технологии ФГБОУ «КНИГУ»

Инженер ПНИЛ 20.15,

каф. общей химической технологии ФГБОУ «КНИТУ»

Инженер ПНИЛ 20.15,

каф. общей химической технологии ФГБОУ «КНИТУ»

СОГЛАСОВАНО:

Начальник центра - Инжиниринговый центр в области химических технологий "Chemical Engineering"