Пристрій для ультразвукової обробки органічних сполук і система для здійснення крекінгу органічних сполук

1 Пристрій для ультразвукової обробки органічних сполук, який включає з'єднані одна з одною першу і другу півсфери, що утворюють сферичну ємність, засоби для вводу в сферичну ємність сирого продукту, засоби для виводу з сферичної ємності обробленого продукту і закріплені на ЗОВНІШНІХ поверхнях півсфер п'єзоелектричні випромінювачі для генерування ультразвукових коливань і дії ними на продукт, який знаходиться в сферичній ємності, який відрізняється тим, що кожна з півсфер містить фланець, який має дві плоскі поверхні і одну циліндричну поверхню, засоби для вводу в сферичну ємність сирого продукту мають множину вхідних каналів, які проходять крізь фланець першої півсфери від циліндричної поверхні в сферичну ємність в основному паралельно плоским поверхням фланця, засоби для виводу обробленого продукту мають множину вихідних каналів, які проходять крізь фланець другої півсфери від сферичної ємності до циліндричної поверхні в основному паралельно плоским поверхням фланців, причому пристрій містить також направляючий засіб для забезпечення проходження всього продукту через центральну зону сферичної ємності 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що направляючий засіб виконаний у вигляді діафрагми, периферійна частина якої затиснута між з'єднаними плоскими поверхнями фланців півсфер, а в центральній частині якої є отвір для проходження продукту, який обробляється в сферичній ємності, з першої півсфери в другу півсферу 3 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що до центральної частини діафрагми прикріплені основами дві півсфери-відбивачі, кожна з яких на вершині має отвір, причому отвори з'єднані трубою, через яку продукт, що обробляється і знаходиться в першій півсфері, проходить в другу півсферу, при цьому півсфери-відбивачі розташовані концентрично поверхні сферичної ємності, а стінки півсфер-відбивачів і стінки труби утворюють герметично ізольований від сферичної ємності простір, заповнений повітрям і вільний від продукту 4 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що направляючий засіб виконаний у вигляді множини трубок, один кінець яких є приєднаний до вхідних каналів, а другий кінець знаходиться в центральній зоні сферичної ємності 5 Пристрій за будь-яким з пп 1-4, який відрізняється тим, що він містить кільцевий трубопровід з одним вхідним отвором і множиною вихідних отворів, з'єднаних шлангами з вхідними каналами у фланці першої півсфери, і другий кільцевий трубопровід з загальним вихідним отвором і множиною вхідних отворів, з'єднаних шлангами з вихідними каналами у фланці другої півсфери 6 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що перший і другий кільцеві трубопроводи розташовані в площинах, в основному паралельних одна одній, взаємно скріплені розпірками і утворюють несучу конструкцію пристрою, на якій сферична ємність закріплена за допомогою кронштейнів, одним кінцем прикріплених до фланців півсфер, а іншим до ВІДПОВІДНИХ розпірок, причому до кільцевих трубопроводів прикріплені стояки з фланцями для встановлення і кріплення пристрою в необхідному МІСЦІ 7 Пристрій за будь-яким з пп 1-6, який відрізняється тим, що півсфери зорієнтовані таким чином, що площина рознімання між фланцями півсфер розташована в основному вертикально і на однаковій відстані від кільцевих трубопроводів, а циліндричні поверхні фланців півсфер розташовані концентрично кільцевим трубопроводам 8 Система для здійснення крекінгу органічних сполук, яка включає пристрій попередньої обробки сировини і крекінг-колону, в яку подається оброблена сировина, який відрізняється тим, що як пристрій для попередньої обробки сировини вона містить пристрій для ультразвукової обробки органічних сполук за одним з пп 1-7 О о о о ю 50002 Винахід стосується пристроїв для проведення процесів з використанням ультразвукових коливань, які можуть бути використаними при обробці органічних сполук, зокрема, в системах для здійснення крекінгу сполук, що містять вуглеводні, в тому числі сирої нафти Як відомо, крекінг нафти здійснюють нагріванням нафтової сировини під тиском або одночасною дією на неї високої температури, тиску і каталізаторів Робилися спроби інтенсифікувати ХІМІКОтехнолопчні процеси, які провадяться в сировині, яка обробляється Так, з патенту Російської Федерації 2078116 відомий спосіб крекінгу нафти і нафтопродуктів, який дозволяє збільшити вихід світлих нафтопродуктів завдяки ультразвуковій обробці сировини з інтенсивністю випромінювання 1 -ЮМВт/м 2 В патенті сказано, що використання ультразвукового випромінювання із заданою Інтенсивністю дозволяє створити в рідині, яка обробляється, змінний тиск, який складається з чергування півперюдів стискання та розрідження Протягом півперюду розрідження здійснюється створення і ріст кавітаційних бульбашок Момент створення бульбашок визначається рівністю від'ємного тиску звукової хвилі і МІЦНІСТЮ рідини на розрив Зниження МІЦНОСТІ рідини на розрив визначається наявністю в ній сторонніх найдрібніших частинок, розчинених газів, радикалів Кавітаційні бульбашки, які утворилися під дією від'ємного тиску, розширюються, заповнюючись парою оточуючої рідини і розчиненими в ній газами На протязі півперюду стискування кавітаційні бульбашки потрапляють під дію позитивного тиску і починають стискуватися Під час стискування діаметрально протилежні ділянки внутрішньої поверхні кавітаційної бульбашки рухаються назустріч одна одній і в КІНЦІ стискування зіштовхуються в точці з визначеною швидкістю захлопування При цьому виділяється енергія пропорційна добутку маси рухомої рідини на квадрат швидкості и руху Якщо в результаті захлопування кавітаційної бульбашки енергія, яка виділяється, буде перевищувати енергію зв'язку атомів в молекулі, то зв'язок розривається, тобто процес крекінгу здійснюється в кавітаційній бульбашці Пристрій для обробки сировини, розкритий у зазначеному патенті 2078116, являє собою корпус, в якому створені сполучені між собою камери, в кожній з яких встановлено статор з отворами і ротор з отворами, який обертається в ньому Недоліком цього пристрою є те, що для створення ультразвукових коливань служить механічна система, яка має значний гідравлічний опір і, отже, низьку пропускну здатність Крім того, використання механічних вузлів як випромінювачів з інтенсивністю випромінювання великої потужності може призвести до їхнього руйнування за рахунок виникнення кавітаційних процесів на їхній поверхні В патенті Російської Федерації 2151165 розкрито пристрій для обробки органічних сполук, який містить з'єднані одна з одною першу і другу півсфери, які утворюють сферичну ємність, засоби для вводу в сферичну ємність сирого продукту, засоби для виводу із сферичної ємності обробленого продукту і п'єзоелектричні випромінювачі, розташовані на ЗОВНІШНІЙ поверхні півсфер для дії на матеріал, який обробляється в півсферах, ультразвуковими коливаннями В цьому пристрої поріг кавітації, викликаної ультразвуковими коливаннями, досягається в центральній зоні сферичної ємності ВІДПОВІДНО крекінгу піддається тільки сирий продукт, який потрапляє в зону кавітації Спеціалісту відомо, що центральна зона займає значно менший простір, ніж решта простору сферичної ємності, і тому безперервна подача сирого продукту з одночасним виводом обробленого продукту призводить до того, що значна частина продукту залишає пристрій, обминаючи центральну зону сферичної ємності, тобто не піддається крекінгу Для того, щоб підлягав крекінгу весь продукт, необхідно після заповнення сферичної ємності сирим продуктом обробляти його, не виводячи його доти, доки в результаті самоперемішування весь сирий продукт побуває в центральній зоні сферичної ємності Це робить працю пристрою циклічною і в зв'язку з цим недостатньо продуктивною ВІДОМІ системи чи установки термічного крекінгу (Смидович Е В Технология переработки нефти и газа, ч 2 Деструктивная переработка нефти и газа - М , "Химия", 1968, С 68 - 72), які містять нагрівальні елементи (печі), реакційну камеру крекінг-колону, ректифікаційні і стабілізуючі пристрої, насоси і ш В цих системах крекінг вуглеводнів, тобто деструкція або розпад високомолекулярних вуглеводнів на молекули з меншою довжиною ланцюга, відбувається під дією тиску 4 бМПа (40 - 60кгс/см2) і температури 743 - 81ЗК (470 - 540°С) При цьому дії такої температури і тиску піддають весь об'єм сировини, що обробляється, після того, як він надійшов на вхід системи В результаті обробки сировини в відомих системах крекінгу одночасно одержують продукти з суттєво різною довжиною вуглеводневих молекул - гази, компоненти бензину, реактивного і дизельного палива, мазуту і ш Найбільш суттєвими недоліками відомих систем є 1) Недостатньо ефективне використання енергії (підвищених температур і тиску, практично у всіх частинах системи), що призводить до надлишкових втрат теплової енергії, а також вимагає використання обладнання великої маси і габаритів 2) Недостатньо глибока деструкція довгих вуглеводневих молекул, що призводить до наявності в продуктах на виході системи вуглеводнів різної структури - від газу до коксу В основу винаходу поставлена задача удосконалити пристрій для ультразвукової обробки органічних сполук, який містять з'єднані одна з одною першу і другу півсфери, які утворюють сферичну ємність, засоби для вводу в сферичну ємність сирого продукту, засоби для виводу із сферичної ємності обробленого продукту і п'єзоелектричні випромінювачі, закріплені на ЗОВНІШНІЙ поверхні півсфер, таким чином, щоб весь сирий продукт, який подається в сферичну ємність, проходив через и центральну зону 50002 Згідно З винаходом ця задача вирішується тим, що у зазначеному пристрої кожна з півсфер містить фланець, який має дві плоскі поверхні і одну циліндричну поверхню, засоби для подавання сирого матеріалу в сферичну ємність, виконані у вигляді великої КІЛЬКОСТІ вхідних каналів, які проходять через фланець першої півсфери від його циліндричної поверхні в сферичну ємність в основному паралельно його плоским поверхням, і засоби для виводу обробленого матеріалу із сферичної ємності у вигляді великої КІЛЬКОСТІ вихідних каналів, які проходять через фланець другої півсфери від сферичної ємності до циліндричної поверхні фланцю в основному паралельно його плоским поверхням, і тим, що пристрій містить направляючий засіб, який забезпечує проходження всього продукту через центральну зону сферичної ЄМНОСТІ Згідно З ОДНИМ аспектом винаходу направляючий засіб містить діафрагму, периферійна частина якої затиснута між з'єднаними плоскими поверхнями фланців півсфер, а центральна частина має отвір При такому виконанні і розміщенні діафрагми сирий продукт може перетікати із одної півсфери в іншу тільки через отвір у діафрагмі, який знаходиться центральній зоні сферичної ємності Краще, щоб діафрагма мала дві півсферивідбивачі, які прикріплені до центральної частини діафрагми своїми основами і кожна з яких має на вершині отвір Ці отвори поєднані між собою трубою, через яку продукт, який знаходиться в першій півсфері, може проходити в другу півсферу, причому півсфери-відбивачі розташовані концентричне поверхні сферичної ємності Півсферивідбивачі і труби утворюють герметично ізольований від сферичної ємності простір, заповнений повітрям і вільний від продукту Півсферивідбивачі призначені для відображення ультразвукових хвиль, які зіштовхуються з їхньою поверхнею, для створення в результаті навколо півсфервідбивачів зони з високою потужністю ультразвукових коливань В той час, як частина ультразвукових коливань зіштовхується з поверхнями півсфер-відбивачів і відбивається, інша частина проникає далі в трубу, яка з'єднує отвори в півсферах-відбивачах, і разом з ультразвуковими хвилями, які проходять в трубу з боку отворів, діє на продукт, який проходить крізь трубу Згідно З ІНШИМ аспектом винаходу направляючий засіб може бути виконаний у вигляді великої КІЛЬКОСТІ трубок, які приєднані одним кінцем до вхідних каналів, а іншим своїм кінцем проходять в центральну зону сферичної ємності Краще, щоб півсфери були зорієнтовані таким чином, щоб площина з'єднання їхніх фланців була вертикальною і таким чином був би забезпечений рух продукту по всьому об'єму сферичної ємності без утворення під час цього застійних зон Ще однією задачею винаходу є створення такої системи для здійснення крекінгу органічних сполук, в якій при зменшених витратах енергії відбувалася б глибока деструкція довгих вуглеводневих молекул Згідно З винаходом ця задача вирішена тим, що в системі для попередньої обробки сировини використано пристрій, який описано вище Короткий опис креслень Далі винахід буде описаний на прикладі його здійснення з посиланням на креслення, на яких Фіг 1 - вид спереду пристрою згідно з винаходом, Фіг 2 - вид зверху пристрою згідно з винаходом за стрілкою 2 на фіг 1, Фіг 3 - збільшений вигляд в розрізі 3 - 3 на фіг 1 пристрою згідно з винаходом з направляючими засобами, які містять діафрагму, Фіг 4 - збільшений вигляд в розрізі 4 - 4 на фіг З, Фіг 5 - збільшений місцевий переріз 5 - 5 на фіг 1 болтового з'єднання з прилягаючою частиною стінки пристрою, Фіг 6 - збільшений місцевий переріз на фіг 3 по вхідному та вихідну каналах у фланцях півсфер, Фіг 7 - збільшений місцевий переріз на фіг 3 по вихідному отвору кільцевого трубопроводу, Фіг 8 - збільшений місцевий переріз на фіг 3 по вхідному отвору кільцевого трубопроводу, Фіг 9 - збільшений місцевий переріз 9 - 9 на фіг 4 по півсферах-відбивачах, Фіг 10 - місцевий збільшений вигляд п'єзоелектричних випромінювачів, Фіг 11 - вигляд у розрізі, аналогічний показаному на фіг 3, пристрою згідно з винаходом із направляючими засобами, які містять велику КІЛЬКІСТЬ трубок, Фіг 12 - частковий вигляд в розрізі, аналогічний показаному на фіг 4, пристрою згідно з винаходом із направляючими засобами, які містять велику КІЛЬКІСТЬ трубок, Фіг 13 - схема гідравлічного з'єднання пристрою згідно з винаходом з крекінг-колоною Найкращий варіант здійснення винаходу Пристрій має першу 1 і другу 2 півсфери, які з'єднані одна з одною, утворюючи сферичну ємність Півсфера 1 складається з тонкої півсферичної обичайки 3 і фланця 4, який має дві плоскі поверхні і зовнішню циліндричну поверхню Обичайка 3 і фланець 4 герметично з'єднані між собою, наприклад, за допомогою зварювання Аналогічно, півсфера 2 складається з тонкої півсферичної обичайки 5 і фланця 5, який має дві плоскі поверхні і зовнішню циліндричну поверхню Обичайка 5 і фланець 6 також герметично з'єднані між собою Обичайки 3, 5 виконані з високоміцної сталі, їх зовнішня і внутрішня поверхні мають високу чистоту обробки для підвищення звукопрозорості При цьому товщина обичайок 3, 5 вибрана виходячи із забезпечення а) МІЦНОСТІ ПІД час дії внутрішнього гідравлічного тиску, б) мінімального акустичного опору на робочій частоті випромінювання, для чого кожна із обичайок має товщину, яка дорівнює або є кратною чверті довжини хвилі Так, наприклад, при внутрішньому діаметрі півсфер 1, 2, який дорівнює и 0,3м, робочому тиску порядку 2МПа і робочій частоті, яка дорівнює « 800кГц, для деяких видів легованої сталі товщина кожної із обичайок 3, 5 дорівнює « 4мм На ЗОВНІШНІХ поверхнях півсфер 1, 2 закріплені п'єзоелектричні випромінювачі 7, кожен з яких є півхвильовим вібратором, виконаним із сегнето 50002 жорсткої кераміки у вигляді тонкого круглого диску постійної товщини в радіальному напрямку Внутрішня поверхня випромінювача 7 виконана увігнутою за радіусом, який дорівнює зовнішньому радіусу обичайок 3, 5, зовнішня - випуклою за радіусом, визначеним внутрішнім радіусом і постійною товщиною випромінювача 7 Товщина випромінювача 7 визначається маркою п'єзокераміки і вибраною робочою частотою Так, наприклад, для вищезгаданої робочої частоти і одного з видів п'єзокераміки, наприклад, цирконату-титанату свинцю, товщина випромінювача 7 дорівнює « 2,5мм ЗОВНІШНІЙ діаметр випромінювача 7 визначається в основному технологічними міркуваннями і зручністю розташування випромінювачів 7 на поверхні обичайок 3, 5 Так, наприклад, для зазначених вище розмірів півсфер 1, 2 і зовнішньому діаметрі кожного випромінювача « Зсм, на сферичній ємності може бути встановлено більше ніж 1200 випромінювачів 7 ЗОВНІШНІ поверхні випромінювачів 7 посріблені, при цьому їхні внутрішні увігнуті поверхні електричне з'єднані з обичайками 3, 5, наприклад, шляхом припаювання або використання струмопровідного клею Електричне підключення випромінювачів 7 до ультразвукового генератора здійснюється підключенням одного з його виводів до обичайок 3, 5, а іншого - до ЗОВНІШНІХ випуклих поверхонь випромінювачів 7 Якщо з метою підвищення гнучкості управління технологічним процесом обробки генератор виконаний багатоканальним, то випромінювачі 7 електричне під'єднуються до кожного з каналів генератора окремою групою, при цьому КІЛЬКІСТЬ груп дорівнює КІЛЬКОСТІ каналів, а число випромінювачів 7 в кожному з каналів є приблизно однаковим На ЗОВНІШНІХ сферичних поверхнях обичайок 3, 5 випромінювачі 7 розташовуються на мінімальній відстані один від одного і займають всю вільну поверхню ЗОВНІШНІЙ контур кожного з випромінювачів 7 може бути виконаним не тільки у вигляді окружності, але і у вигляді многокутника, наприклад, правильного шестигранника, що дозволяє трохи підвищити міру заповнення поверхні обичайок 3, 5 активними елементами - випромінювачами 7 На п'єзоелектричні випромінювачі 7 подається така змінна електрична напруга, при якій на внутрішній поверхні напівсфер 1, 2 під дією акустичної енергії на робочій частоті не може утворюватися кавітація Так, наприклад, при зазначених розмірах напівсфер 1, 2 і випромінювачів 7, а також при робочому тиску 1 - 2МПа значення робочого тиску має знаходитися в межах 50 - 100В, загальна електрична потужність, яка підводиться до пристрою, має бути 10 - 20кВА, а питома акустична потужність на внутрішній поверхні напівсфер 1, 2 не повинна перевищувати 10Вт/см 2 На з'єднаних плоских поверхнях фланців 4, 6 виконані канавки, в яких встановлена кільцева ущільнювальна прокладка 8 (наприклад, із м'якої МІДІ) Фланці 4, 6 стягуються між собою болтами 9 і гайками 10, які проходять у ВІДПОВІДНІ отвори у фланцях 4, 6 і рівномірно розташовані по плоских поверхнях останніх, забезпечуючи міцне і герметичне з'єднання півсфер 1, 2 між собою Фланець 4 має велику КІЛЬКІСТЬ ВХІДНИХ каналів 1 1 , які про 8 ходять від зовнішньої поверхні фланця 4 всередину півсфери 1 і розташовані рівномірно по окружності і в основному паралельно плоским поверхням фланця 4 Із зовнішньої сторони канали 11 мають різьбу, за допомогою якої до фланця 4 герметично приєднуються штуцери 12 Аналогічно, фланець 6 має велику КІЛЬКІСТЬ ВИХІДНИХ каналів 13, які проходять від зовнішньої поверхні фланця 6 всередину півсфери 2 і розташовані рівномірно по окружності і в основному паралельно плоским поверхням фланця 6 Із зовнішньої сторони канали 13 мають різьбу, за допомогою якої до фланця 6 герметично приєднуються штуцери 14 Канали 1 1 , 13 розташовані таким чином, що вони не перетинаються з отворами під болти 9 З метою забезпечення проходження крізь центральну зону сферичної ємності всього сирого продукту, який поступає в сферичну ємність по каналах 1 1 , пристрій має направляючий засіб, який згідно з першим аспектом винаходу може бути виконаним у вигляді плоскої діафрагми 15 (фігЗ), периферійна частина якої входить в спеціально для цього виготовлені канавки 15 на з'єднуваних плоских поверхнях фланців 4, 6 і затиснута між цими поверхнями Стик між діафрагмою 15 і фланцями 4, 6 герметизовано за допомогою кільцевих ущільнювальних прокладок 17 В центральній частині діафрагми 15 виконаний отвір 18 (фіг 9) Як показано на фіг 9, направляючі засоби мають також півсфери-відбивачі 19 і 20 з ВІДПОВІДНИМИ отворами 21 і 22 на їхніх вершинах Як видно з фіг 9, півсфера-відбивач 19 розташована на одній стороні діафрагми 15 і прикріплена до неї своєю основою, наприклад за допомогою зварювання Таким же чином розташована і прикріплена до іншої частини діафрагми півсфера-відбивач 20 Обидві півсфери-відбивачі знаходяться на одній осі з отвором 18 і утворюють сферичну конструкцію, яка розташована концентричне до сферичної поверхні, утвореної півсферами 1,2 В цьому варіанті здійснення винаходу отвори 18, 21 і 22 мають однаковий діаметр В сферичній конструкції передбачена труба 23, яка з'єднує отвори 18, 21 і 22, завдяки чому забезпечується проходження продукту, що обробляється, крізь центральну зону сферичної ємності Труба 23 скріплена з півсферами 19, 20 герметично за допомогою зварювання, при цьому утворюється герметично ізольований від внутрішніх порожнин півсфер 1, 2 простір, в який не може проникнути продукт Як показано на фіг 9, півсфери-відбивачі 19 і 20 прикріплені до діафрагми 15 на деякій відстані від отвору 18, хоча для спеціаліста є зрозумілим, що півсфери-відбивачі 19 і 20 можуть бути прикріплені до краю центральної частини діафрагми, оскільки діаметр і, отже, пропускна здатність труби 23 забезпечує вимоги до пропускної здатності пристрою і діаметр отвору 18 в даному випадку не має вирішального значення Згідно З ІНШИМ аспектом винаходу направляючі засоби, як показано на фіг 11 і 12, можуть бути виконаними у вигляді трубок 24, КІЛЬКІСТЬ ЯКИХ дорівнює числу вхідних каналів 13 При цьому кожна з трубок 24 одним своїм кінцем, обернутим до внутрішньої поверхні сферичної ємності, приєднана 50002 до внутрішньої частини вхідного каналу 11, а іншим підходить до центральної зони сферичної ємності Для забезпечення механічної жорсткості трубки 24 скріплені кільцями 25, 26, які з'єднані між собою гвинтами 27 Як показано на фіг 1 і 2, пристрій має кільцевий трубопровід 28, який має один вхідний отвір, на якому встановлено патрубок 29 з фланцем ЗО У фланці передбачені отвори під болтове кріплення і канавки під ущільнювальну прокладку (не показана), що забезпечує підключення пристрою до трубопровідної магістралі, через яку надходить на обробку сирий продукт Трубопровід 28 має також ВИХІДНІ рівномірно розташовані по окружності отвори 31 з різьбою, КІЛЬКІСТЬ, яких дорівнює числу каналів 11 До отворів 31 герметично під'єднані штуцери 32, які гнучкими шлангами 33 герметично з'єднані зі штуцерами 12 (фіг 6) Пристрій містить також кільцевий трубопровід 34, який має один вихідний отвір, на якому встановлено патрубок 35 з фланцем 36 У фланці передбачені отвори під болтове кріплення і канавки під ущільнювальну прокладку (не показана), що забезпечує підключення пристрою до магістралі, через яку продукт із пристрою прямує на подальшу обробку Трубопровід 34 має також ВИХІДНІ рівномірно розташовані по окружності отвори 37 з різьбою, КІЛЬКІСТЬ яких дорівнює числу каналів 13 До отворів 37 герметично під'єднані штуцери 38, які шлангами 39 герметично з'єднані з штуцерами 14 (фіг 6) Герметизація з'єднання шлангів 33, 39 із штуцерами 12, 14 забезпечується за рахунок з'єднання їх з натягом Додатково для покращання герметизації шланги 33, 39 у місцях їхнього з'єднання зі штуцерами 12, 14 можуть обтискуватися кільцями, дротяними бандажами або хомутами з гвинтовим кріпленням Всі шланги 33, 39 виконані приблизно однієї довжини З метою зниження гідравлічного опору пристрою переріз прохідного отвору кільцевого трубопроводу 28 є таким, що він приблизно дорівнює перерізу прохідного отвору патрубка 29, а також приблизно дорівнює сумарному прохідному перерізу вхідних каналів 11 Аналогічним чином, переріз прохідного отвору кільцевого трубопроводу 34 є таким, що він приблизно дорівнює перерізу прохідного отвору патрубка 35, а також приблизно дорівнює підсумковому прохідному перерізу вихідних каналів 13 в півсфері 2 У свою чергу, переріз прохідного отвору кільцевого трубопроводу 28 приблизно дорівнює перерізу прохідного отвору кільцевого трубопроводу 34 Трубопроводи 28, 34 розміщені в основному паралельно один одному, а також паралельно плоским поверхням фланців 4, 6, в тому числі площині їхнього стикування, і на однаковій від цієї площини відстані Крім того, трубопроводи 28, 34 встановлені концентричне до циліндричних поверхонь фланців 4, 6 Трубопроводи 28, 34 взаємно скріплені розпірками 40, виконаними, наприклад, у вигляді однакових за довжиною відрізків труб, з'єднаних з трубопроводами 28, 34 зварюванням Скріплені між собою трубопроводи 28, 34 утворюють несучу конструкцію пристрою, на якій сферична ємність закріплена за допомогою кронштейнів 10 41 Одні КІНЦІ кронштейнів 41 болтами 9 (частиною тих же болтів 9, якими стягуються фланці 4, 6) притиснуті до плоскої поверхні фланця 4, а ІНШІ закріплюються ( наприклад, приварюються) до найближчих розпірок 41 і до ребер жорсткості 42 До трубопроводів 28, 34 прикріплені (наприклад, приварені) трубчасті стійки 43 із плоскими фланцями 44 для установки і закріплювання пристрою на МІСЦІ експлуатації Щоб уникнути умов для створення зон застою продукту, що обробляється, півсфери 1, 2 в просторі орієнтовані таким чином, що площина рознімання між фланцями 4, 6 розташована в основному в вертикальній площині Система для здійснення крекінгу органічних сполук включає пристрій для ультразвукової обробки органічних сполук 45 Пристрій 45 через трубопроводи з вентилями 46, 47 підключено до крекінг-колони 48, в якій робочий тиск не перевищує робочий тиск в пристрої 45, а температура обробки підтримується на рівні не більше 573 - 623К (200 - 250°С) На вході в пристрій 45 встановлено електронасосний агрегат 49, який підключено до пристрою 45 через трубопровід і вентиль 50 Для відбору з колони 48 готових продуктів обробки система включає трубопроводи з вентилями 51, 52 Пристрій працює так Сирий продукт під дією гідравлічного напору, створеного електронасосним агрегатом 49, крізь вентиль 50 і патрубок 29 надходить в кільцевий трубопровід 28, а з нього, крізь отвори 31, штуцери 32, шланги 33, штуцери 12 і канали 11 заходить у внутрішню порожнину півсфери 1 За рахунок рівномірного розташування по окружності отворів 31 і однакової довжини шлангів 33 сирий продукт розподіляється по трубопроводах 28 приблизно в однаковій КІЛЬКОСТІ, і, в свою чергу, за рахунок рівномірного розташування по окружності каналів 11 сирий продукт в однаковій КІЛЬКОСТІ З усіх напрямків надходить до внутрішньої порожнини півсфери 1 За рахунок наявності направляючого засобу, наприклад, діафрагми 15 з півсферою-відбивачем 19 і трубою 23, потік продукту рухається по всьому об'єму внутрішньої порожнини півсфери, не створюючи при цьому застійних зон, і проходить в півсферу 2 крізь трубу 23, забезпечуючи тим самим проходження всього продукту крізь центральну зону сферичної ємності Близький за характером ефект забезпечується і при використанні в якості направляючого пристрою трубок 24, через які сирий продукт з трубопроводу 28 потрапляє в центральну зону, після чого продукт, який знаходиться в півсферах 1 і 2, залишає їх через канали 13 Під час проходження через центральну зону сирий продукт підлягає дії потужних високочастотних ультразвукових коливань і дії розвинутої кавітації, яка створюється в рідкому продукті під дією згаданих ультразвукових коливань Ультразвукові коливання потрібної частоти генеруються випромінювачами 7, які перетворюють електричні коливання від ультразвукового генератора в механічні подовжні коливання випромінювачів 7 В свою чергу, механічні подовжні коливання випромінювачів 7 крізь обичайку 3 з мінімальними втратами пере 12 11 50002 даються в сирий продукт, створюючи в ньому півПроцес обробки продукту ультразвуковими сферичні хвилі, форма фронту яких визначається коливаннями в пристрої 45 базується на тому, що формою обичайки З високочастотні ультразвукові коливання великої потужності самі по собі діють на органічні сполуки Враховуючи те, що зовні випромінювачі 7 отодеструктивно, викликаючи в них перетворення, в чені повітрям, акустичний опір якого на декілька тому числі на молекулярному рівні При цьому порядків відрізняється від акустичного опору обиосновна дія на продукт спричиняється кавітацією, чайки 3 і рідкого сирого продукту, і через те, що супутньою потужнім ультразвуковим коливанням повітря у даному випадку є акустичне жорстким В зоні кавітації захлопування кавітаційних бульекраном, основна частина акустичної енергії, яка башок супроводжується короткочасними локальвиробляється випромінювачами 7, крізь обичайку ними імпульсами тиску (до ЮОМПа) і температури З надходить в сирий продукт По мірі пересування (до 10000°С) Такий тиск і температура на порядок ультразвукової півсферичної хвилі від внутрішньої перевищують тиск і температуру, які зазвичай поверхні обичайки 3 до центру півсфери 1 питома утворюються під час традиційного крекінг-процесу, потужність ультразвукових коливань зростає звощо призводить до розриву високо молекулярних ротно пропорційно до квадрату відстані від центру зв'язків В органічних сполуках Зокрема, під час півсфери, досягаючи в центральній зоні півсфери обробки нафти або и важких залишків це призво1 значень, при яких в сирому продукті виникає дить до практично повного перетворення важких розвинута кавітація і створюється стійка кавітаційвуглеводнів в легкі на зона, крізь яку проходить весь продукт, що обробляється Пристрій згідно з винаходом може також в поПоріг кавітації, викликаної ультразвуковими коливаннями, в конкретній рідині залежить від фізичних властивостей рідини, робочої частоти і питомої потужності ультразвукових коливань, а також діючого в рідині гідростатичного тиску В пристрої згідно з винаходом потужність на випромінювачах 7 вибирається такою, щоб при вибраному тиску в сферичній ємності ( порядку 1 2МПа) поблизу внутрішньої поверхні півсфери 1 питома потужність ультразвукових коливань була нижче порогу кавітації, а поріг кавітації досягався в центральній зоні півсфери 1 Такий режим дозволяє охороняти випромінювачі 7 і обичайку З від руйнуючої дії кавітації і високої питомої потужності в цілому і одночасно дозволяє створити ефективно діючу на продукт, що обробляється, кавітаційну зону поблизу центральної зони півсфери 1, крізь яку проходить весь продукт, що обробляється Півсфера-відбивач 19, утворююча разом з трубою 23 герметичний заповнений повітрям простір, є акустичне жорстким екраном, що відбиває ультразвукові хвилі, які приходять з боку півсфери 1, і тим самим підвищує концентрацію потужності ультразвукових коливань в центральній зоні півсфери 1 Ефекти, аналогічні описаним вище, мають місце під час руху продукту в півсфері 2 Основна різниця полягає в тому, що рух продукту виникає від внутрішнього отвору труби 23 до каналів 13, а потім, крізь штуцери 14, шланги 39, штуцери 38, трубопроводи 34 до вихідного патрубку 35 В півсфері 2 продукт також підлягає дії ультразвукових коливань і викликаної ними кавітації, що забезпечує в цілому ефективний процес обробки вному обсязі виконувати функції крекінгування, якщо на його вхід подавати нафту з додаванням необхідної КІЛЬКОСТІ водню В цьому випадку безпосередньо в пристрої розірвані вуглецеві зв'язки в молекулах заміщуються водневими зв'язками з утворенням легких вуглеводнів, наприклад, високооктанового бензину При цьому пристрій на виході повинен бути з'єднаний з сепаратором або ректифікаційною колоною, в яких здійснюється розділення вуглеводнів на фракції і їхня очистка Система для здійснення крекінгу органічних сполук (фіг 13) працює так Вуглеводневу сировину насосом 49, що створює необхідні для здійснення процесу обробки тиск і продуктивність, через вентиль 50 подають в пристрій 45 Тут в зоні кавітації здійснюється попередня деструктивна обробка сировини (крекінгування вуглеводневих макромолекул) під дією високих тисків і темпера тур з одночасним зменшенням її ЩІЛЬНОСТІ І В'ЯЗКО СТІ Попередньо оброблена сировина з пристрою 45 через трубопроводи і вентилі 46, 47 надходить в крекінг-колону 48, де під дією робочого тиску і температури відбувається остаточне формування готової продукції, и розділення і відбір через вентилі 51, 52 Оскільки В пристрої 45 в зоні кавітації сировина піддається дії глибокої деструкції за рахунок високих локальних тисків і температур, робочий тиск і температура в крекінг-колоні 48 можуть бути значно зменшені, а також суттєво збільшений вихід світлих фракцій і підвищена рентабельність процесу переробки порівняно з відомими процесами крекінгу 13 29 14 50002 44 40 41 Фіг. З 42 43 35 Фіг. 4 50002 17 Фіг. 11 Фіг. 12 18