Спосіб адсорбційного очищення нафтових олив

Реферат: Процес включає послідовно такі стадії: - на першій стадії проводять попередню активацію адсорбенту, який вибирають з синтетичних (силікагель, алюмогель, алюмосилікагель, цеоліти) чи природних (цеоліти, монтморилоніт, палигорськіт, вермикуліт), методом вторинної механічної обробки, завантажуючи адсорбент у ємність та герметизуючи систему; - на другій стадії проводять змішування оливи з адсорбентом, вносячи необхідну кількість адсорбенту послідовно в потік оливи, яка захоплює адсорбент під дією розрядження, що виникає завдяки розширенню площі перетину зони протікання оливи у вузлі змішування, формуючи суспензію олива-адсорбент; - на третій стадії суспензію обробляють в генераторі кавітації, що формує кавітаційні каверни за допомогою фізичної дії на рідину: механічної (роторний кавітатор з одним чи більше ротаційним елементом або статором, струминний вихровий кавітатор, струминний кавітатор з робочим тілом, струминний кавітатор з пульсацією), акустичної (магнітострикційний та п'єзокерамічний генератори ультразвукових хвиль, генератор низьких частот), електромагнітної (зовнішні чи з зануренням), електростатичної, магнітної (зовнішні чи з зануренням), вібраційної, світлової (лазерний кавітатор) та комбінованої з декількох перерахованих дій; - на четвертій стадії відпрацьований адсорбент вилучають з очищеної оливи методом відстоювання, сепарації або центрифугування з подальшою фільтрацією. UA 76541 U (54) СПОСІБ АДСОРБЦІЙНОГО ОЧИЩЕННЯ НАФТОВИХ ОЛИВ UA 76541 U UA 76541 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дана корисна модель належить до галузі нафтопереробки та нафтохімії, а саме до способів регенерації та очищення відпрацьованих нафтових олив і вуглеводневих масляних фракцій контактним методом. При переробці і регенерації нафтохімічної сировини і нафтопродуктів широко використовуються адсорбційні і каталітичні процеси, в яких частіше всього застосовують синтетичні силікагелі, алюмогелі, алюмосилікагелі, цеоліти, виробництво яких не забезпечує запити сорбційної техніки. Разом з цим існує ряд родовищ природних алюмосилікатів монтморилоніт, палигорськіт, вермикуліт, глауконіт, застосування яких може забезпечити високий ступінь очищення чи каталітичного перетворення [1]. Питання регенерації відпрацьованих олив останнім часом, окрім економічного, одержали екологічний характер. Беззастережне скидання олив призводить до забруднення ґрунтів та особливо водойм, безконтрольне спалювання відпрацьованих олив призводить до забруднення повітря шкідливими речовинами. Стадія адсорбції присутня практично у всіх технологічних схемах одержання та регенерації олив. Як адсорбенти використовують кислі глини, синтетичні адсорбенти, природні та синтетичні цеоліти [2]. Для відновлення технологічних властивостей відпрацьованих олив з них необхідно видалити механічні домішки, асфальтени, смоли, органічні кислоти, ефіри та інші продукти окиснення вуглеводнів, а також воду, в ряді випадків і легкі вуглеводні, що потрапили в оливу. Згідно з існуючими схемами промислової регенерації відпрацьована олива піддається відстою від грубодисперсних домішок, температурному відгону легких фракцій та води, коагуляції високодисперсних домішок та їх видалення з наступним температурним виділенням внесеної з коагулянтом вологи. Далі схема розділяється на декілька ліній: фракціонування з наступним очищенням дистилятів гідруванням та адсорбційним доочищенням або тільки адсорбційне очищення [2]. В більшості випадків адсорбційне очищення ведеться контактним методом. Його застосування зумовлено випуском переважно пиловидних природних та кислотно-активованих адсорбентів, які неможливо використовувати у вигляді фільтруючого шару (перколяція). При контактному очищенні відповідно до загальноприйнятої практики адсорбенти додають до попередньо нагрітої оливи, перемішують, а після цього відфільтровують оливу від глини. Установка контактного очищення складається з ємності з мішалкою та фільтр-преса з насосом. Ємність обладнана нагрівальним пристроєм. Тривалість очищення залежить від умови контактування оливи з адсорбентом [2]. Технологічна схема адсорбційного очищення нафтопродуктів з застосуванням кавітації має враховувати наступні особливості: а) підібраний гідродинамічний режим має бути таким, при якому енергії бульбашок, що схлопуються, було б достатньо для інтенсифікації процесу адсорбції, однак не перевищувала б критичної величини, що призводить до руйнування нафтопродуктів; б) область введення адсорбенту має бути вибрана в зоні каверни таким чином, щоб забезпечувалось його ефективне використання; в) подача адсорбенту, якщо процес регенерації безперервний, також має бути безперервна та рівномірна. Про застосування кавітації для покращення процесу адсорбції було описано раніше [3]. Описана установка, в якій олива спрямовується в систему насосом та виводиться на необхідний режим за допомогою крана для встановлення необхідних витрат оливи. При обтіканні оливою робочого тіла виникає розрідження, яке призводить до утворення каверни, в яку подається адсорбент. Мікрострумені, що виникають в результаті схлопування, сприяють більш інтенсивній взаємодії поверхні адсорбенту з оливою. Після цього суміш адсорбент-олива подається в накопичувальний бак. Установка може працювати в режимі рециркуляції. Задачею корисної моделі є розробка способу адсорбційного очищення нафтових олив з уніфікованою технологічною схемою стосовно застосування широкого спектра джерел кавітації та покращення якості продукту очищення. Поставлена задача вирішується застосуванням способу адсорбційного очищення нафтових олив, який відрізняється тим, що процес включає такі послідовні стадії: - на першій стадії проводять попередню активацію адсорбенту, який вибирають з синтетичних (силікагель, алюмогель, алюмосилікагель, цеоліти) чи природних (цеоліти, монтморилоніт, палигорськіт, вермикуліт), методом вторинної механічної обробки, завантажуючи адсорбент у ємність та герметизуючи систему; - на другій стадії проводять змішування оливи з адсорбентом, вносячи необхідну кількість адсорбенту послідовно в потік оливи, яка захоплює адсорбент під дією розрядження, що виникає завдяки розширенню площі перетину зони протікання оливи у вузлі змішування, формуючи суспензію олива-адсорбент; 1 UA 76541 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - на третій стадії суспензію обробляють в генераторі кавітації, що формує кавітаційні каверни за допомогою фізичної дії на рідину: механічної (роторний кавітатор з одним чи більше ротаційним елементом або статором, струминний вихровий кавітатор, струминний кавітатор з робочим тілом, струминний кавітатор з пульсацією), акустичної (магнітострикційний та п'єзокерамічний генератори ультразвукових хвиль, генератор низьких частот), електромагнітної (зовнішні чи з зануренням), електростатичної, магнітної (зовнішні чи з зануренням), вібраційної, світлової (лазерний кавітатор) та комбіновану з декількох перерахованих дій; - на четвертій стадії відпрацьований адсорбент вилучають з очищеної оливи методом відстоювання, сепарації або центрифугування з подальшою фільтрацією; - при цьому в способі одночасно застосовують (в системі на технологічній ділянці: внесення адсорбенту - проходження кавітаційного апарату - відділення адсорбенту) подачу інертного газу азоту або вуглекислого газу, або аргону, що витісняє повітря з системи або без застосування інертного газу для спрощення технологічного процесу. - при цьому в способі одночасно застосовують в системі на технологічній ділянці (внесення адсорбенту - проходження кавітаційного апарату - відділення адсорбенту) інертного газу азоту чи аргону, що витісняє повітря з системи або без застосування інертного газу. Відмінність нового способу полягає в наступному: - впровадження стадії внесення подрібненого адсорбенту, вибраного з ряду: синтетичних (силікагель, алюмогель, алюмосилікагель, цеоліти) чи природних (цеоліт, монтморилоніт, палигорськіт, вермикуліт, глауконіт), безпосередньо перед генерацією кавітації в генераторі кавітації, а генератор кавітації - пристрій, що формує кавітаційні каверни за допомогою фізичної дії на рідину: механічної (роторний кавітатор з одним чи більше ротаційним елементом або статором, струминний вихровий, струминний кавітатор з робочим тілом, струминний з пульсацією), акустичної (магнітострикційний та п'єзокерамічний генератори ультразвукових хвиль, генератор низьких частот), електромагнітної (зовнішні чи з зануренням), електростатичної, магнітної (зовнішні чи з зануренням), вібраційної, світлової (лазерний кавітатор) та комбінованої з декількох перерахованих дій; - одночасне застосування в системі на робочій ділянці (внесення адсорбенту - проходження кавітаційного апарату - відділення адсорбенту) інертного газу азоту чи аргону, що витісняє повітря з системи. Приклади виконання корисної моделі. Приклад 1 Одержують адсорбент шляхом подрібнення природного мінералу палигорськіту з відбором фракції до 0,5 мм та подальшим висушуванням притемпературі 205-210 °C протягом 3-х годин. До відпрацьованої трансформаторної оливи вносять 5 % мас. адсорбенту (палигорськіту сушеного), який захоплюється потоком оливи за допомогою захоплюючого пристрою, в якому потік проходить крізь дифузор, створюючи тим самим слабкий вакуум, формуючи суспензію адсорбенту в оливі. Далі суспензія проходить через ротаційний дисковий кавітатор. Оливу відділяють від шламу у центрифузі. Результати змін кольору, густини та кислотного числа оливи наведені в таблиці. Приклад 2 Завантажують сушений палигорськіт у ємність з адсорбентом та щільно закривають кришку, герметизуючи ємність. Далі ємність з адсорбентом та центрифугу заповнюють азотом, що вимістив повітря. До відпрацьованої трансформаторної оливи в потоці вносять 5 % мас. адсорбенту (палигорськіту сушеного), формуючи суспензію. Далі суспензія проходить через ротаційний дисковий кавітатор та оливу відділяють від шламу у центрифузі. Результати змін кольору, густини та кислотного числа оливи наведені в таблиці. Приклад 3 Перед запуском установки ємність з адсорбентом заповнюють азотом, що вимістив повітря. До відпрацьованої трансформаторної оливи в потоці вносять 5 % мас. адсорбенту (палигорськіту сушеного), формуючи суспензію. Далі суспензія проходить через ротаційний дисковий кавітатор та оливу відділяють від шламу відстоюванням. Результати змін кольору, густини та кислотного числа оливи наведені в таблиці. 2 UA 76541 U Таблиця Зміна фізико-хімічних показників очищеної оливи від умов проведення очищення Зразок Вихідна олива Продукт обробки (приклад 1) Продукт обробки (приклад 2) Продукт обробки (приклад 3) 5 10 15 20 Кислотне число, мгKОН/г 0,445 0,021 0,022 0,014 Густина , г/см при 25,5 °C 0,8745 0,8740 0,8732 0,8732 3 Колір, од. ЦНТ 4,9 3,0 2,5 2,4 Показники визначають за стандартними методиками [4-6]. З наведених результатів видно, що додавання у систему азоту покращує якість оливи, що підлягає очищенню. Застосування нового методу очищення нафтових олив дозволяє отримати оливу з поліпшеними фізико-хімічними показниками. Наприклад, за показником кислотне число очищена олива відповідає нормам ГОСТ 982-80 [7] на товарні трансформаторні оливи, для яких кислотне число не більше 0,05 мгKОН/г, а за новим методом отримана олива з кислотним числом 0,01-0,02 мгKОН/г. Наведені приклади підтверджують досягнення технічного результату при здійсненні заявленого способу. Перелік посилань 1. Нетрадиционные виды нерудного минерального сырья/ Мин-во геол. СССР; Всесоюз. науч.-исслед. ин-т геологии нерудных полезных ископаемых. Под ред. У.Г. Дистанова, А.С. Филько. - М.: Недра, 1990.-261 с. 2. Шашкин П.И., Брай И.В. Регенерация отработанных нефтяных олив. - М.: Химия, 1970.303 с. 3. Яхно О.М., Коваль О.Д., Пищенко Л.И. и др. Кавитация в переработке нефти. -К.: Світ, 1999. - С. 235-237. 4. ГОСТ 5985-79 Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа. 5. ГОСТ 3900-85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности. 6. ГОСТ 20284-74 Нефтепродукты. Метод определения цвета на калориметре ЦНТ. 7. ГОСТ 982-80 Масла трансформаторные. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 Спосіб адсорбційного очищення нафтових олив, який відрізняється тим, що процес включає такі послідовні стадії: - на першій стадії проводять попередню активацію адсорбенту, який вибирають з синтетичних (силікагель, алюмогель, алюмосилікагель, цеоліти) чи природних (цеоліти, монтморилоніт, палигорськіт, вермикуліт) методом вторинної механічної обробки, завантажуючи адсорбент у ємність та герметизуючи систему; - на другій стадії проводять змішування оливи з адсорбентом, вносячи необхідну кількість адсорбенту послідовно в потік оливи, яка захоплює адсорбент під дією розрядження, що виникає завдяки розширенню площі перетину зони протікання оливи у вузлі змішування, формуючи суспензію олива-адсорбент; - на третій стадії суспензію обробляють в генераторі кавітації, що формує кавітаційні каверни за допомогою фізичної дії на рідину: механічної (роторний кавітатор з одним чи більше ротаційним елементом або статором, струминний вихровий кавітатор, струминний кавітатор з робочим тілом, струминний кавітатор з пульсацією), акустичної (магнітострикційний та п'єзокерамічний генератори ультразвукових хвиль, генератор низьких частот), електромагнітної (зовнішні чи з зануренням), електростатичної, магнітної (зовнішні чи з зануренням), вібраційної, світлової (лазерний кавітатор) та комбінованої з декількох перерахованих дій; - на четвертій стадії відпрацьований адсорбент вилучають з очищеної оливи методом відстоювання, сепарації або центрифугування з подальшою фільтрацією; при цьому в способі одночасно застосовують (в системі на технологічній ділянці: внесення адсорбенту - проходження кавітаційного апарату - відділення адсорбенту) подачу інертного газу азоту або вуглекислого газу, або аргону, що витісняє повітря з системи, або без застосування інертного газу для спрощення технологічного процесу. 3 UA 76541 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4