Пристрій для здійснення крекінгу нафти і нафтопродуктів

1. Пристрій для здійснення крекінгу нафти і нафтопродуктів, який містить пристрій для обробки сировини (ультразвуковий реактор), що поєднаний з пристоєм для виділення кінцевих продуктів, який відрізняється тим, що пристрій для обробки сировини являє собою охолоджуваний системою охолодження металічний корпус циліндричної форми, із зовнішньої сторони якого рядами, паралельними основі циліндра, кріплять п'єзоелектричні джерела ультразвукових коливань парами одне проти одного відносно осі циліндра. Винахід, що пропонується, належить до області техніки, пов'язаної з переробкою вуглеводневих сполук, а саме - до обладнання для крекінгу нафти та нафтопродуктів. У даний час існує безліч пристроїв для проведення крекінгу нафти і нафтопродуктів, конструкція яких залежить від способу розкладу вуглеводневої сполуки. Наприклад, для здійснення каталітичного крекінгу нафтопродуктів використовують стандартні широко відомі установки ("Краткий справочник нефтепереработчика", М.Г. Рудин, А.Е. Драбкин. Химия. Ленинград, 1980г.). Така установка містить в собі по черзі сполучені: пристрій для обробки сировини, пристрій для розділення кінцевих продуктів, пристрій для охолодження і конденсації кінцевого продукту (наприклад бензину), а також пристрій для сепарації вуглеводневих газів та рідини ( бензину). Пристрій для обробки сировини являє собою ємкісний апарат, усередині якого рухається або густий шар крупносферичного каталізатора крекінгу, або шар псевдоскрапленого мікросферичного каталізатора. У цьому шарі відбувається контакт си 2. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що п'єзоелектричні джерела розташовують в металічних корпусах, які кріплять в отворах бокових стінок ультразвукового реактора. 3. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що корпуси п'єзоелектричних джерел мають змогу зворотньо - поступного руху у напрямку до центру ультразвукового реактора. 4. Пристрій за п.п.1-2, який відрізняється тим, що в корпусах п'єзоелектричних джерел нерухомо кріплять твердотільні холодильні елементи. 5. Пристрій за п.2, який відрізняється тим, що корпуси п'єзоелектричних джерел поєднують з корпусом ультразвукового реактора за допомогою хімічно стійкого пластичного ущільнювача. 6. Пристрій за п.2, який відрізняється тим, що всі електричні елементи п'єзоелектричних джерел герметизують. ровини, яка обробляється, в пароподібній фазі з каталізатором і відбувається реакція розщеплення молекул вуглеводнів. Пристрій для розділення кінцевих нафтопродуктів являє собою колоний апарат з організованим усередині нього каскадом розділових тарілок. З верхньої частини колони по трубі відводиться газ і пара бензину, які подаються в пристрій для охолодження і конденсації. З розділових тарілок відводяться кінцеві нафтопродукти , які мають більшвисоку температуру кипіння ніж бензин, наприклад, керосинові фракції, дизельні фракції та інші. З нижньої частини колони відводиться нерозщеплений продукт - залишок крекінгу. Пристрій для охолодження і конденсації являє собою теплообмінний апарат будь-якої конструкції, наприклад, кожухтрубчастий. Пристрій для сепарації являє собою ємкісний апарат, частину внутрішнього об'єму якого заповнюють розділювальною сумішшю. У верхній частині пристрою є патрубок для відведення рідини. Використання зазначенної установки для здійснення каталітичного крекінгу дає можливість оде CD Ю 5 41576 ржувати вихід світлих нафтопродуктів на рівні (54 го підвищується кавітація суміші і, отже, зростає 75)%. вихід кінцевого продукту, і, крім того, підвищується Збільшити вихід світлих нафтопродуктів викодовговічність корпусу ультразвукового реактора. ристанням зазначеної установки неможливо тому, Поставлене завдання вирішується тим, що в що така конструкція не дає можливості інтенсифіпристрої для здійснення крекінгу нафти і нафтокувати хіміко -технологічні процеси, які проводятьпродуктів, який містить пристрій для обробки сирося на сировині, що обробляється. вини (ультразвуковий реактор), поєднаний з пристроєм для виділення кінцевих продуктів, згідно Більш сучасним, економічним і екологічно чисвинаходу пристрій для обробки сировини охолотим є спосіб ультразвукового крекінгу нафти. Устаджується системою охолодження і являє собою новка, що була споруджена для такого методу, металічний корпус циліндричної форми, із зовнішописана в патенті WO № 94/10261 "Спосіб крекінгу ньої сторони якого рядами, паралельними основі нафти та нафтопродуктів і установка для його циліндра, закріплюють п'єзоелектричні джерела здійснення". Згідно цього винаходу пристрій для ультразвукових коливань парами одне проти однообробки сировини являє собою ультразвуковий акго відносно осі циліндра. тиватор, у робочій камері якого на приводному валі розташован ротор (в даному випадку це колесо Поставлене завдання вирішується ще й тим, центробіжного насосу). На виході ротора жорстко що п'єзоелектричні джерела розташовують в метазакріплене кільце з отворами для проходу сировилічних корпусах, які кріплять в отворах бокових стіни, що обробляється. Статор, жорстко закріплений нок ультразвукового реактора. При цьому корпуси в корпусі активатора напроти кільця ротора, також п'єзоелектричних джерел поєднують з корпусом являє собою кільце з отворами для проходу сироультразвукового реактора за допомогою хімічно стійкого пластичного ущільнювача таким чином, вини, що обробляється. Як правило, таких робочих що корпуси п'єзоелектричних джерел мають змогу камер не менш, ніж дві. Ці камери спілкуються між зворотньо-поступного руху у напрямку до центру собою за допомогою дифузора. Ультразвуковий ультразвукового реактора. Це дає можливість юсактиватор поєднаний з пристроєм для виділення тувати пристрій. З метою охолодження п'єзоелекткінцевих продуктів, який являє собою сполучені ричних джерел до задньої стінки корпуса нерухомо один з одним пристрої для розділення обробленої кріплять твердотільні холодильні елементи. При сировини на рідку і пароподібну фази і пристрій цьому самі п'єзоелектричні джерела нерухомо крідля конденсації пароподібної фази. плять до передньої стінки, яка звернута до центру Використання в якості пристрою для обробки ультразвукового реактора. Доцільно, щоб всі елексировини ультразвукового активатора наведеної тричні елементи п'єзоелектричних джерел були законструкції дозволяє одночасно здійснювати генегерметизовані. рацію ультразвукового випромінювання до 1 На Фіг.1 відображена блок-схема пристрою МВт/м2 і більше, а також обробку цим випромінюдля здійснення крекінгу нафти і нафтопродуктів, ванням сировини, що проходить вздовж пристрою. де: Генерація ультразвуку і обробка сировини відбува1 - реактор з п'єзоперетворювачами; ється послідовно у кількох робочих камерах за до2 - резервуар з сирою нафтою та сировиною, помогою дифузорів. При такому поєднанні інтенсияка переганяється; вність обробки збільшується по мірі проходження 2а - резервуар із запасом сирої нафти. Резерсировини вздовж пристрою, що призводить до збівуар має затвір, який регулюється; льшення виходу кінцевого продукту і його якості. 3 - холодильник -сепаратор; Але суттєвим недоліком такого конструктивного рі4 - місткість для кінцевого продукта; шення є те, що кавітація відбувається у всьому 5 - безіскрові насоси; об'ємі ультразвукового реактора. Як відомо, при 6 - система охолодження реактора. схлопуванні кавітаційних бульбашок утворюються На Фіг. 2 зображено розміщення п'єзоелектривисокі локальні температура і тиск. За таких умов чних випромінювачів на корпусі ультразвукового значно руйнуються стінки самого реактора. Крім реактора, де: того, у зв'язку з наявностю кількох робочих реакА - вздовж бокової поверхні циліндричного коційних камер і відсутністю після кожної з них відборпуса; ру світлих продуктів утворюються умови для переБ - вздовж поперечного перерізу циліндричнобігу зворотньої реакції' (рекомбінації вуглеводневої го корпуса. сполуки) у кожній робочій камері. Тому відсоток виНа Фіг. З зображена схема розміщення п'єзоходу гідних продуктів в одному циклі зменшується. електричного джерела в боковій стінці корпуса Широке розповсюдження одержали п'єзоелекультразвукового реактора, де: тричні джерела ультразвукових коливань. Принцип і - бокова стінка корпуса реактора; їх роботи в основі полягає в зміні розмірів джерел 2 - корпус п'єзоелектричного джерела; під впливом електричного поля. Для живлення п'є3 - п'єзоелектричне джерело. зоелектричних випромінювачів використовуються Основою пристрою є ультразвуковий реактор ультразвукові генератори. (Фіг.1), який призначений для проведення реакції В основу винаходу поставлене завдання створозкладу суміші вода - вуглеводнева сполука на рення пристрою для здійснення крекінгу нафти і більш легкі фракції під впливом ультразвукових конафтопродуктів, в якому завдяки конструкції джеливань. Ці коливання утворюють п'єзоелектричні рел ультразвукових коливань і особливостям їх джерела, які розташовані на боковій поверхні реарозташування на реакторі забезпечується режим ктора (Фіг. 3). стоячих хвиль з пучностями в центральному стовпі Холодильник-сепаратор (Фіг.1, п.З) призначесуміші вода-вуглеводнева сполука, за рахунок цьо 41576 ний для поділу тяжких фракцій нафтопродуктів на ною потужністю 5 кВт, але при підключенні генебільш легкі. Більш легкі фракції відводяться в містраторів на частоті 600 кГц загальна потужність кість для кінцевого продукту (Фіг. 1, п.4). складає лише 2 кВт. Для підтримання температури робочої рідини Частота ультразвукових коливань підбиралась в реакторі не вище 100°С передбачена система таким чином, щоб на внутрішньому діаметрі реакохолоджування (Фіг.1,п.6). тора вміщувалася ціла кількість півхвиль. За допомогою фазообертачів фаза підбиралась таким чиЯк відомо, процес впливу ультразвукових ном, щоб у парі фазовипромінювачів, які розташохвиль великої інтенсивності на рідини супроводжувані на одній осі, випромінювання знаходились у ється рядом нелінійних ефектів. Зокрема, ефектом протифазі. При цьому утворюється стояча хвиля із акустичної кавітації. В бульбашках, що утворюютьпучностями в об'ємі реактора, тобто реалізується ся під впливом ультразвуку, розвиваються локальквазірезонанс. ні тиски у сотні атмосфер і температура у тисячі градусів за Цельсієм. У випадку, коли реакція розНа Фіг.З схематично зображене розміщення кладу вуглеводневої сполуки відбувається по п'єзоелектричного джерела у боковій стінці корпусу ультразвукового реактора. П'єзоелектричне всьому об'ємі ультразвукового реактора, значна джерело, яке прикріплене до передньої стінки свочастина кавітаційних бульбашок з'являється безго корпусу, має можливість зворотньо -поступного посередньо на поверхні реактора і п'єзокристалів. руху у напрямку до центру реактора, що дає змогу Поверхня п'єзоелектричних джерел достатньо рознастроювати ультразвукові хвилі у квазірезонанс. винута тому, незважаючи на те, що вона поліроваЗгідно винаходу поєднання корпусу п'єзоелектрична навіть у мікротріщинах присутні адсорбовані ганого джерела з корпусом ультразвукового реактозові включення, які служать зародками утворення ра відбувається за допомогою герметика-ущільнюкавітації. В момент схлопування кавітаційної бульвача, який дозволяє виконувати такий зворотньо башки, що розташована в безпосередній близкості поступний рух. від поверхні ультразвукового реактору виникають Поглинання ультразвукової енергії межою розобласті, які чергуються, високого і низького тиску ділу п'єзоелектрик - ущільнювач - метал призвопри достатньо високій локальній температурі (до дить до додаткового розігріву корпусу ультразву2000°С) на поверхні. Все це призводить до локалькового реактора, що потребує додаткового охолоного зруйнування поверхні п'єзокристалів з утводження, тому що, як відомо, підвищення темпераренням мікрократерів, які подалі мають тенденцію тури робочої рідини вище 100°С викликає зрив кадо швидкого збільшення. вітації і, як наслідок, припинення ультразвукового У зв'язку з цим була розроблена така конструккрекінгу. У з'язку з цим у конструкції пристрою, що ція ультразвукового реактора, при якій процес капропонується, передбачена система охолодження вітації відбувається в центральному стовпі об'єму (Фіг.1, п. 6). рідини і кавітація поблизу внутрішніх стінок реактоДаний винахід може використовуватись в різра відсутня. номанітних технологічних процесах одержання і На Фіг.2 відображене розміщення на корпусі обробки світлих нафтопродуктів для досягнення ульртазвукового реактора п'єзоелектричних випровиходу гідних у процесі крекінгу не менш як 90% і мінювачів. Таким чином на ультразвуковому реакбільше торі розташовано 72 п'єзовипромінювача загаль 3 1 4 2 5 ФІГ. 1 2а 41576 A Фіг. 2 л Фіг. З ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Киів-119, вул сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90