Нефтепродукты

Нефть

В связи с ростом цен на нефть и нефтепродукты, ужесточением требований к качеству товарных продуктов основная задача нефтеперерабатывающего комплекса заключается в повышении эффективности переработки нефти, увеличении выхода светлых фракций, повышении качества товарных нефтепродуктов.

Одним из методов интенсификации технологических процессов является обработка в вихревом слое ферромагнитных частиц, который создается путем воздействия на них вращающегося электромагнитного поля.

На обрабатываемый в АВС (УАП) нефтепродукт в течение 10 - 30с влияет ряд факторов – механическое воздействие, магнитострикционный эффект, кавитация, акустическое воздействие и др.

Существенные структурные и химические изменения в составе мазутов при их обработке в ABC наблюдаются при повышенных температурах, когда под влиянием деструктивных процессов идет разложение парафиновых углеводородов и образование смолисто-асфальтеновых веществ.

Интенсивное перемешивание с помощью ферромагнитных элементов способствует как разрушению исходной структуры мазута, так и дополнительно процессам крекинга рекомбинации радикалов. Воздействие магнитного поля в этих условиях способствует ориентации полярных молекул относительно друг друга и образованию более устойчивой структуры.

Влияние электромагнитного поля и вихревого слоя ферромагнитных элементов приводит к изменению в соотношении между алканами, нафтенами и аренами в составе нефтепродукта.

Эффективность воздействия вихревого слоя (отражается выходом дистиллатных фракций) увеличивается с возрастанием парамагнитных свойств нефтепродукта.

Водотопливная эмульсия (ВТЭ)

Аппарат вихревого слоя применяется как основное устройство в технологических линиях для:

• получения топливных эмульсий из отработанных масел и нефтесодержащих отходов,
• получение водотопливных эмульсий из мазута (переработка низкокачественного обводненного мазута)

Большая часть молекул топлива находится в полимеризованном (связанном) состоянии. При поджигании этой смеси, процесс горения начнется на активной стороне каждого большого, «слипшегося» полимерного звена. При этом, процесс горения будет тормозиться при столкновении с водяными полимерными молекулами, а сгорание парафинов или серы будет не полным, что приводит к замедлению горения, токсичным отходам и неполному сгоранию топливной смеси (мазута) в целом. Степень экономии мазута зависит только от дополнительных катализаторов, дорогих специальных мазутных форсунок, и других аппаратных методов. Несгоревший мазут откладывается на поверхностях теплообменников и резко снижает кпд котла.

Размешивание, такой смеси, даже интенсивное, незначительно, изменяет длину полимеризированных молекул воды и топлива, временно перемешивает смесь, но не разрушает парафиновые цепочки и не приводит к созданию мелкодисперсной эмульсии. При этом, размешивание требует длительного времени, больших затрат энергии, а время для восстановления топлива до исходного состояния очень короткое.

Обработка в АВС (УАП), приводит к целому ряду последствий –

• Молекулярные полимерные цепочки органичекого топлива рвутся, при этом образуется большое количество активных сторон молекул, которые вступают в процесс окисления одновременно и значительно быстрее.
• При дроблении молекул, с помощью электромагнитного поля и других факторов, происходит разрыв связей самих молекул, с образованием свободных радикалов, которые имеют гораздо большую способность к возгоранию, чем замкнутые молекулы. (Такое явление принципиально не возможно при любом размешивании).
• Полимерные цепочки молекул воды разрушаются, вода переходит в мелкодисперсное состояние (что не тормозит горение так как крупные вкрапления воды) с образованием свободных радикалов Н и ОН, которые участвуют в процессе горения значительно активнее и образуют нестабильные, легко окисляемые соединения со свободными радикалами органического топлива.
• Полимерные цепочки серы и парафинов не только рвутся, что так же ускоряет горение полученной эмульсии, но сера и парафин, в мелкодисперсном виде и в просессе дробления, образуют Поверхностно-Активные-Вещества (ПАВ), которые, как контейнер окружают микрочастицы эмульсии и препятствуют их дальнейшему слипанию.

Физически, когда микро капсула с водой влетает в раскаленный мазутный котел, "капля" не испаряется а взрывается.

При этом:

• происходит дополнительное перемешивание горящего мазута
• выделяется атомарный кислород и водород который является и дополнительным топливом и окислителем

Таким образом, разницу между горением обычного сухого мазута и водо-мазутной смеси, можно сравнить как разницу в горении - деревянной доски и равной по массе куче спичек.

Если мазут содержит влагу, то аналогия более интересна - влажная доска и куча спичек с рюмкой бензина...

... все эти факторы и приводят к значительной экономии мазута, увеличению к.п.д. котла, снижению вредных выбросов.

Преимущества использования мазутных эмульсий в котельно-топочных процессах:

• Экономия мазута 10-17% (за счет добавления воды)
• Повышение КПД котла 3-5%
• Обеспечивается стабильный прозрачный факел.
• Увеличение средней температуры в топке и повышение теплоотдачи.
• Равномерное горение и снижение дымности и температуры уходящих газов (Температура уходящих газов уменьшается по сравнению с мазутом на 30-35°С.Полностью устраняется недожог топлива . Благодаря более полному и ускоренному сгоранию топлива, постоянной газификации отложений углерода, газовыпусной тракт не загрязняются продуктами сгорания.)
• Сокращение выхода в газовых выбросах NОх (примерно на 50%), примерно в 3-4 раза снижает выброс сажистых отложений, уменьшает выход СО в среднем на 50%, бенз(а)пирена в 2-3 раза.
• Повышение эффективности и долговечности топочного оборудования. (По некоторым данным перерасход топлива из-за загрязнения поверхностей нагрева в котлах сажистыми и коксовыми частицами может превысить 30%-35%. При сжигании эмульсии часть капель долетает до поверхностей нагрева и взрывается на них, что способствует не только предотвращению отложений, но и очистке этих поверхностей от старых сажистых образований).
• Исключение возможности аварийных ситуаций из-за попадания в топку водяных линз.
• Диспергация содержащихся в топливе механических примесей и как следствие уменьшение абразивного износа форсунок.
• Гомогенизированная водомазутная смесь имеет заметно меньшую вязкость чем чистый мазут, поэтому облегчается процесс перекачки топлива.
• Устойчивость к расслоению.

Примерная явная экономия за месяц работы для одного котлоагрегата с потреблением 1т мазута в час составляет до 1 миллиона рублей, при цене мазута в районе 12000 р/тонну.

Показатели:

• Производительность установки до 20 т/ч
• Потребляемая мощность от 5 до 22 кВт
• Габаритные размеры 1400 мм х 500 мм х 500 мм

Конкурентное преимущество:

• По сравнению с устройствами для аналогичного назначения (диспергаторы , гомогенизаторы и т.п.): малое энергопотребление, небольшие габаритные размеры, износоустойчивость, простота обслуживания, длительный срок службы, большая эффективность и производительность.

Водоугольное топливо (ВУТ)

Применение композиционных топлив на основе угля перспективно по нескольким причинам. Во-первых, в качестве основы могут использоваться угли различных марок, в частности, бурые, использование которых в качестве энергетического сырья сопряжено с определенными трудностями из-за их высокой влажности и склонности к самовозгоранию, а также угли, добываемые гидравлическим способом, мелкие классы и угольные шламы, количество которых только по Кузбассу оцениваются в 12,7 млн. т. Во-вторых, при соответствующем подборе компонентов можно получать топливо с заданными свойствами и использовать его в различных энергетических агрегатах. В тоже время, использование композиционных топлив позволяет повысить полноту сгорания твердых частиц топлива за счет эффекта «микровзрывов» капель суспензии, при этом снижается максимальная температура горения.

Сущность традиционного приготовления ВУТ заключается в тонкодисперсном измельчении угля до фракции 200 мкм и меньше, перемешивании его с водой и различными химическими добавками, предназначенными для повышения текучести полученной суспензии, предотвращения расслоения и придания ей стабильности. В качестве дисперсионной среды могут служить сточные воды различных химических производств, при этом осуществляется их обезвреживание. В качестве жидкого компонента при приготовлении композиционных топлив целесообразно использовать отходы нефтедобычи и нефтепереработки, пиролизные смолы различных производств, отработанные моторные масла и другие жидкие органические отходы.

Одним из способов, позволяющих осуществлять различные технологические процессы тонкого и сверхтонкого измельчения и диспергирования порошковых материалов, гомогенного перемешивания жидких и твердых порошковых веществ (приготовление эмульсий, суспензий и т.п.), ускорения некоторых химических реакций (окисления, восстановления, нейтрализации и др.), является применение аппарата вихревого слоя АВС (УАП).

Установлено, что применение аппарата вихревого слоя АВС (УАП) для приготовления ВУТ вместо механической мешалки и диспергатора дает возможность за короткий промежуток времени (до 5 минут) получить распределение частиц угля близкое к оптимальным гранулометрическим показателям. Применение данного аппарата позволяет повысить концентрацию дисперсной фазы на 2 мас.% при удовлетворительных величинах вязкости. Введение добавок: 1 мас.% углещелочного реагента УЩР и 1 мас.% тринолифосфата натрия позволяет дополнительно повысить концентрацию угля в ВУТ до 44 мас.%.

Научные статьи и патенты

• VII Открытая научно-техническая конференция молодых специалистов и молодых работников
• Модификация нефтяного сырья в аппарате с вихревым слоем
• Применение магнитной обработки с целью увеличения выходы светлых фракций.
• ХII международная научно-техническая конференция «Динамика технических систем» «ДТС-2015»
• Способ непрерывного получения битумной эмульсии и реактор для его осуществления
• Модификация нефтяных битумов различными добавками
• Совершенствование технологии производства битума для дорожного покрытия
• Получение дорожных битумов из высокопарафинистых газоконденсатных мазутов
• Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования
• Материалы VI Международной научно-практической конференции (в рамках праздничных мероприятий, посвященных 20-летию Астраханского инженерно-строительного института)
• Журнал Химическая техника № 1/2018
• Переработка отработанных масел и нефтешламов
• Повышение показателей качества водотопливных эмульсий
• Результаты экспериментальных исследований по оптимизации режимов работы аппарата вихревого слоя
• Совершенствование судовой топливной системы на основе вихревого эффекта и комплексной обработки воды для водотопливной эмульсии
• Методика проектирование системы приготовления водотопливной эмульсии
• Наука и образование в XXI веке (страница 56)
• Реестр технологий и оборудования по подготовке углеводородсодержащих отходов к использованию в качестве топлива
• Энергетический потенциал углеводородосодержащих отходов
• Способ приготовления эмульгатора для получения водотопливной эмульсии и его варианты
• Композиционные водоугольные топлива на базе бурых углей Канско-Ачинского бассейна
• Физико-химические особенности получения водоугольного топлива
• Оценка возможности использования электромеханического дезинтегратора в технологии приготовления водоугольного топлива