RU2619122C1 - Condensed and gaseous hydrocarbons co-processing method - Google Patents
Condensed and gaseous hydrocarbons co-processing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619122C1 RU2619122C1 RU2016105543A RU2016105543A RU2619122C1 RU 2619122 C1 RU2619122 C1 RU 2619122C1 RU 2016105543 A RU2016105543 A RU 2016105543A RU 2016105543 A RU2016105543 A RU 2016105543A RU 2619122 C1 RU2619122 C1 RU 2619122C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- impact zone
- zone
- products
- raw materials
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G15/00—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
- C10G15/10—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs by particle radiation
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения бензина и дизельного топлива и может быть использовано при переработке любых углеводородов, составляющих синтетическую и природную нефть, отдельные фракции нефти, отходы органического и нефтехимического синтеза, совместно с любыми газообразными алканами, включая природный и попутный нефтяной газы.The invention relates to the field of producing gasoline and diesel fuel and can be used in the processing of any hydrocarbons that make up synthetic and natural oil, individual fractions of oil, organic and petrochemical synthesis waste, together with any gaseous alkanes, including natural and associated petroleum gases.
Известны способы конверсии углеводородов путем воздействия на них ионизирующим излучением посредством радиолиза (А.К. Пикаев. Современная радиационная химия. Радиолиз газов и жидкостей. М.: Наука, С. 48-53, 289-324), в том числе с цепным и нецепным образованием продуктов высокотемпературного радиолиза (Woods R.J., Pikaev А.K. Applied radiation chemistry: radiation processing. NY.: Wiley. 1994. P. 187-203, 216-219).Known methods for the conversion of hydrocarbons by exposing them to ionizing radiation through radiolysis (AK Pikaev. Modern radiation chemistry. Radiolysis of gases and liquids. M: Nauka, S. 48-53, 289-324), including chain and non-chain formation of high-temperature radiolysis products (Woods RJ, Pikaev A.K. Applied radiation chemistry: radiation processing. NY .: Wiley. 1994. P. 187-203, 216-219).
Однако данным известным способом получают смесь легких и тяжелых продуктов с низким содержанием той фракции, которую можно использовать как жидкое моторное топливо или стабильное сырье для тяжелого органического синтеза. Наряду с низким выходом хозяйственно ценных продуктов фрагментации, их получают только в смеси с нежелательными продуктами радиолиза.However, in this known manner, a mixture of light and heavy products is obtained with a low content of that fraction that can be used as liquid motor fuel or stable raw materials for heavy organic synthesis. Along with a low yield of economically valuable fragmentation products, they are obtained only in a mixture with undesirable radiolysis products.
Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки нефтяного сырья за счет инициирования в нем высокоскоростной самоподдерживающейся цепной реакции крекинга путем воздействия на поток сырья ионизирующим излучением при мощности дозы ≥5 кГр/с, дозе ≥1.0 кГр и температуре от 200°C до 350°C, в результате чего в сырье возрастает радиационно-химический выход легких фракций, которые могут выкипать до температуры 450°C, а количество тяжелого остатка, выкипающего выше 450°C, снижается (патент US No 8192591, 2012). Способ предусматривает возможность введения газов в зону воздействия.Closest to the proposed one is a method for processing crude oil by initiating a high-speed self-sustaining cracking chain reaction in it by exposing the feed stream to ionizing radiation at a dose rate of ≥5 kGy / s, dose ≥1.0 kGy and a temperature of 200 ° C to 350 ° C, as a result, the radiation-chemical yield of light fractions in the feed increases, which can boil to a temperature of 450 ° C, and the amount of heavy residue boiling above 450 ° C decreases (US patent No. 8192591, 2012). The method provides for the possibility of introducing gases into the impact zone.
Однако данный известный способ не предполагает прямого получения товарного продукта - по сути, из зоны воздействия выходит полупродукт - опять же нефтяное сырье, обладающее измененным составом, но, по-прежнему, нуждающееся во вторичной переработке. Т.е. указанный метод относится к методам модифицирования сырья. Для получения товарного продукта необходимо использовать дополнительный, независимый, метод вторичной переработки модифицированного нефтяного сырья (как минимум, фракционирование).However, this known method does not imply the direct receipt of a marketable product - in fact, an intermediate product leaves the zone of influence - again, crude oil, which has a changed composition, but which still needs to be recycled. Those. this method relates to methods for modifying raw materials. To obtain a marketable product, it is necessary to use an additional, independent, method for the secondary processing of modified crude oil (at least fractionation).
Другой близкий способ (заявка WO №2014163523) отличается тем, что сырье - нефть или нефтепродукты - распыляют в газовом вихревом потоке, который образуют в пристеночной части цилиндрического реактора с возникновением эффекта Ранка, и выводят из реактора вихревой поток обработанного сырья, образовавшийся в приосевой части цилиндрического реактора и, частично, пристеночный вихревой поток обработанного сырья.Another close method (application WO No. 2014163523) is characterized in that the feedstock - oil or petroleum products - is sprayed in a gas vortex stream, which is formed in the wall part of the cylindrical reactor with the appearance of the Rank effect, and the vortex stream of the processed material formed in the axial part is removed from the reactor a cylindrical reactor and, partially, a near-wall vortex flow of processed raw materials.
Однако данный известный способ, также как и предыдущий, служит способом модифицирования сырья и не позволяет получать товарный продукт, и также не предполагает возможности управлять связыванием газа и соотношением насыщенных и ненасыщенных компонентов в облучаемом потоке сырья (стабильностью выходящего продукта). Кроме того, этот способ характеризуется нерациональным использованием энергии электронов. Вихревой поток неизбежно концентрирует наиболее легкие продукты и компоненты сырья в центральной зоне (в приосевой части реактора), а тяжелые - в пристеночной зоне. Как следствие, электронное излучение воздействует преимущественно на легкие продукты (уже не нуждающиеся в воздействии) и слабо воздействует на тяжелые компоненты сырья (которые как раз нуждаются в конверсии). Попытка усилить облучение пристеночного потока неизбежно приводит к сильному поглощению ускоренных электронов стенками реактора (к большой потере энергии).However, this known method, like the previous one, serves as a method of modifying raw materials and does not allow obtaining a marketable product, and also does not imply the ability to control gas binding and the ratio of saturated and unsaturated components in the irradiated feed stream (stability of the output product). In addition, this method is characterized by the irrational use of electron energy. The vortex flow inevitably concentrates the lightest products and raw material components in the central zone (in the axial part of the reactor), and heavy ones in the near-wall zone. As a result, electron radiation mainly affects light products (no longer in need of exposure) and weakly affects the heavy components of raw materials (which just need conversion). An attempt to enhance irradiation of the near-wall flow inevitably leads to a strong absorption of accelerated electrons by the walls of the reactor (to a large loss of energy).
Оба известных способа (US No 8192591 и WO №2014163523) ориентированы, прежде всего, на крекинг тяжелых углеводородов и не предусматривают условий, благоприятных для получения высококачественного стабильного продукта. Также не предусмотрено условий для эффективного связывания газа. Условия реализации известных способов (воздействие облучением и иными электрофизическими приемами) не способствуют связыванию газа, а стимулируют эффективную регенерацию газа во всем объеме зоны воздействия. По ходу конверсии, регенерацию и укрупнение претерпевают также и наиболее тяжелые компоненты. Как следствие, при реализации обоих методов накапливаются стойкие отходы, представляющие собой продукты с температурой кипения, более высокой, чем исходное сырье. Эта причина препятствует внедрению указанных известных способов в промышленность.Both known methods (US No. 8192591 and WO No. 2014163523) are focused primarily on cracking heavy hydrocarbons and do not provide conditions favorable for obtaining a high-quality stable product. Also, there are no conditions for effective gas binding. The conditions for the implementation of known methods (exposure to radiation and other electrophysical techniques) do not promote gas binding, but stimulate effective gas regeneration in the entire volume of the exposure zone. In the course of conversion, the heaviest components also undergo regeneration and enlargement. As a result, in the implementation of both methods, persistent waste accumulates, which are products with a boiling point higher than the feedstock. This reason prevents the introduction of these known methods in the industry.
В свою очередь, связывание газообразных алканов является одной из актуальнейших задач современной газохимии и нефтедобычи. Получили развитие многостадийные методы утилизации газа типа синтеза Фишера-Тропша и паровой конверсии метана, но прямые методы крупнотоннажного связывания газа с получением высококачественного топлива и реагентов практически неизвестны.In turn, the bonding of gaseous alkanes is one of the most urgent tasks of modern gas chemistry and oil production. Multistage methods for gas utilization such as Fischer-Tropsch synthesis and steam methane conversion have been developed, but direct methods for large-scale gas bonding to produce high-quality fuel and reagents are practically unknown.
Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является:The technical result achieved by the implementation of the present invention is:
- возможность использования широкого ассортимента исходного сырья как природного, так и синтетического происхождения, начиная от газообразных алканов и заканчивая тяжелыми органическими компонентами нефти;- the possibility of using a wide range of raw materials of both natural and synthetic origin, from gaseous alkanes to heavy organic components of oil;
- возможность регулируемого расщепления тяжелых компонентов до требуемого фракционного состава;- the possibility of controlled splitting of heavy components to the desired fractional composition;
- существенное увеличение качества конечного продукта за счет контролируемого связывания газа в процессах гидрирования, алкилирования и изомеризации, а также за счет регулируемого изменения времени экспозиции компонентов в зависимости от их мольной массы и летучести;- a significant increase in the quality of the final product due to the controlled binding of gas in the processes of hydrogenation, alkylation and isomerization, as well as due to the controlled change in the exposure time of the components depending on their molar mass and volatility;
- увеличение выхода связывания газа и выхода целевых продуктов за счет подавления процессов регенерации тяжелых фракций сырья и легких газообразных компонентов путем создания условий, одновременно благоприятных для укрупнения легких компонентов (синтез) и фрагментации (деструкции) тяжелых компонентов сырья;- increasing the yield of gas binding and the yield of target products by suppressing the processes of regeneration of heavy fractions of raw materials and light gaseous components by creating conditions concurrently favorable for enlargement of light components (synthesis) and fragmentation (destruction) of heavy components of raw materials;
- оптимизация пространственно-временного распределения поглощенной дозы между компонентами обрабатываемого сырья и, тем самым, снижение непродуктивных потерь энергии излучения;- optimization of the spatio-temporal distribution of the absorbed dose between the components of the processed raw materials and, thereby, reduction of unproductive radiation energy losses;
- возможность регулировать окисляемость конечных продуктов в зависимости от текущих потребностей производителя;- the ability to regulate the oxidizability of the final products depending on the current needs of the manufacturer;
- предотвращение процессов избыточного укрупнения или избыточной фрагментации и, тем самым, повышение степени однородности конечного продукта;- prevention of processes of excessive enlargement or excessive fragmentation and, thereby, increasing the degree of uniformity of the final product;
- повышение надежности и управляемости переработки при переходе от одного сырья к другому или при изменении требований к составу конечного продукта.- improving the reliability and controllability of processing in the transition from one raw material to another or when changing the requirements for the composition of the final product.
Указанный технический результат достигается тем, что способ переработки углеводородного сырья, выбираемого из твердых или жидких углеводородов природного или синтетического происхождения, включает диспергирование сырья и воздействие на него ускоренными электронами с получением реакционной смеси, содержащей более легкие целевые продукты радиолиза, при этом сырье вводят в зону воздействия посредством газоструйной эжекции, используя газообразные парафины как рабочее тело, при температуре выше точки начала кипения сырья, но не ниже точки конца его плавления, с линейной скоростью выше скорости реакционной смеси в зоне воздействия и скорости вывода целевого продукта из зоны воздействия, при этом в зоне воздействия сырье подвергают преимущественно косвенному действию излучения, осуществляют непрерывную инерционную сепарацию компонентов, чередуют направление движения реакционной смеси вдоль и поперек направления пучка электронов и выводят целевой продукт из зоны воздействия в парообразной форме, а более тяжелые продукты конденсируют и оставляют в зоне воздействия.The specified technical result is achieved in that a method of processing a hydrocarbon feed selected from solid or liquid hydrocarbons of natural or synthetic origin involves dispersing the feed and exposing it to accelerated electrons to produce a reaction mixture containing lighter target radiolysis products, the feed being introduced into the zone effects through gas-jet ejection, using gaseous paraffins as a working fluid, at a temperature above the boiling point of the raw material, but not lower than ki of the end of its melting, with a linear speed higher than the speed of the reaction mixture in the zone of influence and the speed of removal of the target product from the zone of influence, while in the zone of influence the raw materials are predominantly indirectly exposed to radiation, continuous inertial separation of the components is carried out, the direction of the reaction mixture is alternated along and directions of the electron beam and remove the target product from the impact zone in vapor form, and heavier products condense and leave in the impact zone.
При этом в частных случаях реализации способа на сырье воздействуют мультиэнергетическим пучком ускоренных электронов или прерывистым пучком ускоренных электронов.Moreover, in special cases of the method, the raw materials are exposed to a multi-energy beam of accelerated electrons or an intermittent beam of accelerated electrons.
В другом варианте температуру вдоль центральной оси пучка электронов поддерживают выше, чем на периферии.In another embodiment, the temperature along the central axis of the electron beam is maintained higher than at the periphery.
При этом продукты, конденсируемые в зоне воздействия передаются внутри этой зоны на газоструйную эжекцию.In this case, products condensed in the impact zone are transferred inside this zone to gas-jet ejection.
Газообразные продукты, включая алкены и алкины, возвращают как рабочее тело на газоструйную эжекцию.Gaseous products, including alkenes and alkynes, are returned as a working fluid to gas-jet ejection.
Из сырья предварительно удаляют наиболее легкие или наиболее тяжелые фракции и минеральные компоненты.The lightest or heaviest fractions and mineral components are preliminarily removed from the raw material.
Газоструйную эжекцию осуществляют в области распространения электрического разряда.Gas jet ejection is carried out in the field of electric discharge.
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами.The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by drawings.
На Фиг. 1 - Схема эжектора, где показано следующее:In FIG. 1 is an ejector diagram showing the following:
1 - камера смешения;1 - mixing chamber;
2 - сопло;2 - nozzle;
3 - диффузор;3 - diffuser;
4 - струя газа;4 - gas stream;
5 - жидкие углеводороды;5 - liquid hydrocarbons;
6 - реакционная смесь.6 - reaction mixture.
На Фиг. 2. - Примеры сечения реакционного сосуда с завихрителями двух типов для облучения сырья горизонтальным электронным пучком, где показано следующее:In FIG. 2. - Examples of the cross section of the reaction vessel with two types of swirls for irradiation of raw materials with a horizontal electron beam, where the following is shown:
7 - вход сырья;7 - input of raw materials;
8 - выход сырья;8 - output of raw materials;
9 - конденсатоотводчики.9 - steam traps.
На Фиг. 3. - Распределение алкенов и алканов в конденсате, отгоняемом в процессе радиолиза воска при 350°C по методике примера 1.In FIG. 3. - The distribution of alkenes and alkanes in the condensate, distilled off during the radiolysis of wax at 350 ° C according to the method of example 1.
На Фиг. 4. - Распределение алкенов и алканов в кубовом остатке облученного воска по методике примера 1.In FIG. 4. - The distribution of alkenes and alkanes in the still residue of irradiated wax according to the method of example 1.
На Фиг. 5. - Распределение алкенов и алканов в конденсате, отгоняемом в процессе переработки воска по методике примера 3.In FIG. 5. - The distribution of alkenes and alkanes in the condensate, distilled off during the processing of wax according to the method of example 3.
На Фиг. 6. - Среднее число атомов углерода в молекуле целевого продукта при реализации методик, указанных в примерах 1 (1), 3 (2), 4 (3), 5 (4), 6 (5) и 7 (6).In FIG. 6. - The average number of carbon atoms in the molecule of the target product when implementing the methods specified in examples 1 (1), 3 (2), 4 (3), 5 (4), 6 (5) and 7 (6).
На Фиг. 7. - Относительное содержание атомов водорода [Н] и углерода [С] в конечном продукте при реализации методик, указанных в примерах 1 (1), 2 (2, СН4), 2 (3, Н2), 3 (4), 4 (5) и 5 (6).In FIG. 7. - The relative content of hydrogen atoms [H] and carbon [C] in the final product when implementing the methods specified in examples 1 (1), 2 (2, CH 4 ), 2 (3, H 2 ), 3 (4) , 4 (5) and 5 (6).
На Фиг. 8. - Потребление энергии излучения (Е) на полную конверсию сырья в целевой продукт при реализации методик, указанных в примерах 1 (1), 3 (2), 8 (3), 9 (4), 7 (5) и 10 (6).In FIG. 8. - The consumption of radiation energy (E) for the complete conversion of raw materials into the target product when implementing the methods specified in examples 1 (1), 3 (2), 8 (3), 9 (4), 7 (5) and 10 ( 6).
На Фиг. 9. - Октановое число (по моторному методу) бензиновой фракции при реализации методик, указанных в примерах 1 (1), 3 (2), 5 (3), 8 (4), 9 (5) и 6 (6).In FIG. 9. - The octane number (by the motor method) of the gasoline fraction in the implementation of the methods specified in examples 1 (1), 3 (2), 5 (3), 8 (4), 9 (5) and 6 (6).
Достижение технического результата обусловлено тем, что прямому радиолизу подвергается газ, а тяжелые углеводороды подвергаются «косвенному действию излучения» (Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Твердое тело и полимеры. Прикладные аспекты. - М.: Наука, 1987, с. 378) - претерпевают превращения за счет последующих реакций с первичными продуктами радиолиза газа. Тяжелые углеводороды, подлежащие переработке, вводят в зону воздействия посредством газоструйной эжекции, используя газообразные парафины как рабочее тело, при температуре выше точки начала кипения сырья, но не ниже точки конца его плавления, с линейной скоростью выше скорости реакционной смеси в зоне воздействия и скорости вывода целевого продукта из зоны воздействия, при этом в зоне воздействия осуществляют непрерывную инерционную сепарацию компонентов, чередуют направление движения реакционной смеси вдоль и поперек направления пучка электронов и выводят целевой продукт из зоны воздействия в парообразной форме, а более тяжелые продукты конденсируют и оставляют в зоне воздействия.The achievement of the technical result is due to the fact that gas is subjected to direct radiolysis, and heavy hydrocarbons are "indirectly exposed to radiation" (Pikaev AK Modern radiation chemistry. Solid and polymers. Applied aspects. - M .: Nauka, 1987, p. 378 ) - undergo transformations due to subsequent reactions with the primary products of gas radiolysis. The heavy hydrocarbons to be processed are injected into the exposure zone by gas jet ejection using gaseous paraffins as a working fluid at a temperature above the boiling point of the raw material, but not lower than the end point of its melting, with a linear speed higher than the speed of the reaction mixture in the exposure zone and the discharge rate the target product from the zone of influence, while in the zone of influence carry out continuous inertial separation of the components, alternate the direction of movement of the reaction mixture along and across the direction of PU electrons and remove the target product from the exposure zone in vapor form, and heavier products condense and leave in the exposure zone.
Поток газа, вводимый в реактор через газоструйный эжектор, несет с собой ограниченное количество тяжелых углеводородов, формируя реакционную смесь (состоящую из газа, тяжелых углеводородов и продуктов их радиолиза), облегчает высвобождение (массоперенос) целевых продуктов из облученного тяжелого сырья в газ и облегчает принудительное изменение направления движения реакционной смеси. Газоструйный эжектор автоматически обеспечивает сбалансированное соотношение между легкими и тяжелыми компонентами в реакционной смеси - именно такое, чтобы газ претерпевал прямой радиолиз, а тяжелые углеводороды вовлекались в превращения по механизму косвенного действия излучения. Именно в газе создаются ионы, радикалы и возбужденные молекулы, которые затем (во вторичных реакциях) воздействуют на молекулы тяжелых углеводородов. Таким образом, в результате облучения реакционной смеси в качестве первичных продуктов образуются преимущественно легкие ионы и радикалы (из газа), а макрорадикалы (из тяжелых углеводородов) поначалу практически отсутствуют.The gas flow introduced into the reactor through a gas-jet ejector carries with it a limited amount of heavy hydrocarbons, forming a reaction mixture (consisting of gas, heavy hydrocarbons and products of their radiolysis), facilitates the release (mass transfer) of target products from irradiated heavy raw materials into gas and facilitates forced a change in the direction of motion of the reaction mixture. A gas-jet ejector automatically provides a balanced ratio between light and heavy components in the reaction mixture — such that the gas undergoes direct radiolysis, and heavy hydrocarbons are involved in transformations by the mechanism of the indirect action of radiation. It is in the gas that ions, radicals and excited molecules are created, which then (in secondary reactions) act on the molecules of heavy hydrocarbons. Thus, as a result of irradiation of the reaction mixture, mainly light ions and radicals (from gas) are formed as primary products, while macroradicals (from heavy hydrocarbons) are initially practically absent.
Инерционная сепарация, обусловленная принудительным последовательным изменением направления движения реакционной смеси, позволяет увеличить время пребывания излишне тяжелых компонентов в зоне воздействия и, соответственно, сократить экспозицию легких продуктов.Inertial separation caused by a forced successive change in the direction of movement of the reaction mixture allows to increase the residence time of excessively heavy components in the impact zone and, accordingly, reduce the exposure of light products.
Авторами настоящего изобретения впервые показано, что непрерывная инерционная сепарация, сопровождающаяся чередованием направления движения реакционной смеси вдоль и поперек направления пучка электронов, в сочетании с возвратом тяжелых продуктов в конденсированном состоянии в зону воздействия, создает эффект локального переключения конверсии из режима выборочной фрагментации тяжелых углеводородов в режим синтеза легких продуктов (с участием газа). Т.е. целевой продукт получается как за счет процессов фрагментации, так и за счет процессов синтеза (укрупнения). Условием реализации такого эффекта является поддержание температуры в зоне воздействия выше точки начала кипения сырья, но не ниже точки конца его плавления. При этом целесообразно поддерживать температуру вдоль центральной оси пучка выше, чем на периферии.The authors of the present invention for the first time showed that continuous inertial separation, accompanied by alternating the direction of movement of the reaction mixture along and across the direction of the electron beam, in combination with the return of heavy products in a condensed state to the impact zone, creates the effect of local conversion switching from the mode of selective fragmentation of heavy hydrocarbons to synthesis of light products (involving gas). Those. the target product is obtained both due to fragmentation processes, and due to the synthesis (enlargement) processes. A condition for the realization of such an effect is to maintain the temperature in the impact zone above the starting point of boiling of the raw material, but not lower than the end point of its melting. It is advisable to maintain the temperature along the central axis of the beam higher than at the periphery.
В конкретном исполнении ввод тяжелого сырья может осуществляться с помощью газоструйных эжекторов различного типа, основанных на законе Бернулли (по принципу работы обычного водоструйного насоса). Схема простейшего эжектора показана на Фиг. 1. Он состоит из камеры смешения 1, сопла 2 и диффузора 3. В эжекторе происходит трансляция кинетической энергии от струи подаваемого газа 4 к жидким углеводородам 5. В сужающемся сечении эжектора формируется пониженное давление, вызывая подсос жидкости 5 и ее последующее передвижение за счет энергии струи газа 4. Причем часть жидкости 5 остается в газе, формируя необходимую реакционную смесь 6.In a specific embodiment, the input of heavy raw materials can be carried out using various types of gas-jet ejectors, based on the Bernoulli law (according to the principle of operation of a conventional water-jet pump). A diagram of the simplest ejector is shown in FIG. 1. It consists of a mixing
Распыление сырья при невысокой температуре до ультрадисперсного состояния, как это предлагается в способе WO №2014163523, представляется весьма дорогостоящим и малоэффективным. Диспергирование, включая тонкое распыление, само по себе, не обеспечивает желаемого качества продукта и соучастия газа в его получении, не обеспечивает автоматической реализации эффекта косвенного радиолиза, но предопределяет быстрый выход форсунок из строя, в первую очередь, за счет осмоления и абразивного действия реальной нефти и нефтепродуктов.Spraying the raw material at a low temperature to an ultrafine state, as proposed in the method of WO No. 2014163523, seems to be very expensive and inefficient. Dispersion, including fine atomization, alone does not provide the desired product quality and gas complicity in its production, does not automatically realize the effect of indirect radiolysis, but predetermines the rapid failure of nozzles, primarily due to the tarring and abrasive action of real oil and petroleum products.
На практике изменение направления движения реакционной смеси может быть осуществлено разными путями. Целесообразно место ввода сырья и вывода целевого продукта располагать на удалении друг от друга, на разных осях, на разном расстоянии от источника излучения, в разных направлениях. Также изменение направления движения может быть осуществлено с помощью перегородок-завихрителей. Примеры целесообразной конфигурации завихрителей показаны на Фиг. 2. Поверхности завихрителей рекомендуется располагать вдоль направления электронного пучка, что снижает поглощение энергии в них. Завихрители также могут играть роль регуляторов температуры и/или конденсаторов - они могут снабжаться электроподогревом или соответствующими теплоносителями. Вход сырья 7 осуществляется снизу, а выход 8 может производиться из центральной зоны реактора. Переходы реакционной смеси из области одного завихрителя в область другого должны быть на разном расстоянии от источника излучения. Минимальное число зон завихрения - 2. При необходимости в стенках завихрителей делаются конденсатоотводчики 9, направляющие жидкость в зону питания эжектора, или в более горячую зону.In practice, changing the direction of motion of the reaction mixture can be carried out in different ways. It is advisable to place the input of raw materials and output of the target product at a distance from each other, on different axes, at different distances from the radiation source, in different directions. Also, a change in direction of movement can be carried out using swirl partitions. Examples of suitable swirl configurations are shown in FIG. 2. The surface of the swirls is recommended to be placed along the direction of the electron beam, which reduces the energy absorption in them. Swirlers can also play the role of temperature controllers and / or condensers - they can be supplied with electric heating or appropriate heat carriers. The input of
Ввод тяжелого сырья посредством газоструйного эжектора позволяет сбалансировать состав реакционной смеси, обеспечивая рациональный контакт газа и тяжелых углеводородов. В конкретном исполнении излишне тяжелый конденсат, оседающий на стенках завихрителя или наружных стенках реактора, может быть возвращен в голову процесса и добавлен к жидкому сырью, питающему эжектор, или может быть перемещен в более горячую зону.The introduction of heavy raw materials through a gas-jet ejector allows you to balance the composition of the reaction mixture, providing a rational contact of gas and heavy hydrocarbons. In a specific embodiment, excessively heavy condensate deposited on the walls of the swirler or the outer walls of the reactor can be returned to the process head and added to the liquid feed supplying the ejector, or it can be moved to a hotter zone.
На практике, при смене сырья или при необходимости изменить свойства продукта, конфигурацию завихрителей можно регулировать, варьируя объем областей, их условный проход и/или локальную температуру.In practice, when changing the raw materials or, if necessary, changing the properties of the product, the configuration of the swirlers can be adjusted by varying the volume of the regions, their nominal passage and / or local temperature.
В конкретном исполнении рекомендуется предусмотреть возможность прерывистого облучения. Задержку между периодами облучения следует соотносить с объемной скоростью движения газа через зону воздействия. Длительность задержки и период облучения не следует делать короче, чем половина длительности пребывания газа в зоне воздействия. Задержка между периодами облучения позволит сэкономить энергию и повысить длину цепи реакций фрагментации и изомеризации.In a specific design, it is recommended that intermittent irradiation is possible. The delay between periods of exposure should be correlated with the volumetric velocity of the gas through the exposure zone. The duration of the delay and the period of exposure should not be made shorter than half the duration of the gas in the affected area. The delay between periods of exposure will save energy and increase the chain length of the reactions of fragmentation and isomerization.
При практических вариантах реализации заявляемого способа целесообразно использовать мультиэнергетический электронный пучок. В отличие от обычного моноэнергетического излучения электронных ускорителей, мультиэнергетический пучок может состоять из электронов, ускоренных до различных энергий (Соковнин С.Ю. Наносекундные ускорители электронов и радиационные технологии на их основе. - Екатеринбург: изд-во УрО РАН, 2007). Применение такого пучка позволит получать сильно неоднородное распределение мощности дозы и поглощенной дозы, что, в свою очередь, даст возможность внутри зоны воздействия иметь области с преобладанием бирадикальных процессов, и области с преобладанием радикал-молекулярных реакций. Перемещение реакционной смеси от одной области к другой позволяет добиться избирательного образования или разрушения компонентов сырья.In practical embodiments of the proposed method, it is advisable to use a multi-energy electron beam. Unlike ordinary monoenergetic radiation of electron accelerators, a multienergy beam can consist of electrons accelerated to various energies (Sokovnin S.Yu. Nanosecond electron accelerators and radiation technologies based on them. - Ekaterinburg: Publishing House of the Ural Branch of RAS, 2007). The use of such a beam will make it possible to obtain a highly inhomogeneous distribution of the dose rate and the absorbed dose, which, in turn, will make it possible to have regions with a predominance of biradical processes and regions with a predominance of radical-molecular reactions within the exposure zone. Moving the reaction mixture from one region to another allows selective formation or destruction of the components of the feedstock.
Зачастую, фрагментации подлежит не все сырье, а его конкретные высококипящие фракции, не относящиеся к бензину и дизельному топливу. Соответственно, в практическом исполнении рекомендуется предварительно удалять из конденсированного сырья бензиновую и дизельную фракции, а также неорганические осаждаемые примеси или экстремально-стойкие органические компоненты. Такая предобработка позволит повысить степень конверсии именно требуемой тяжелой фракции перерабатываемого сырья и сократить расход энергии излучения.Often, not all raw materials are subject to fragmentation, but their specific high-boiling fractions, not related to gasoline and diesel fuel. Accordingly, in a practical embodiment, it is recommended that gasoline and diesel fractions, as well as inorganic precipitated impurities or extremely resistant organic components, be removed from condensed feedstocks. Such pre-treatment will increase the degree of conversion of the required heavy fraction of the processed raw materials and reduce the radiation energy consumption.
В качестве газа для эжектора целесообразно использовать не только индивидуальные газообразные алканы, но и их смеси, такие как попутный нефтяной газ или природный газ. На практике целесообразно использовать рециркуляцию газообразных и низкокипящих продуктов радиолиза, включая алкены и алкины - возвращать их от выхода из зоны воздействия обратно на вход в процесс. Например, это может быть организовано путем совместной рециркуляции неконденсируемой фракции реакционной смеси в составе свежего газа. Авторами заявляемого способа впервые показано, что присутствие легких алкенов и алкинов стимулирует процессы связывания газа при деструкции тяжелых углеводородов.As gas for the ejector, it is advisable to use not only individual gaseous alkanes, but also mixtures thereof, such as associated petroleum gas or natural gas. In practice, it is advisable to use the recirculation of gaseous and low boiling radiolysis products, including alkenes and alkynes - to return them from the exit from the exposure zone back to the entrance to the process. For example, this can be organized by co-recycling the non-condensable fraction of the reaction mixture in the fresh gas. The authors of the proposed method for the first time showed that the presence of light alkenes and alkynes stimulates the processes of gas binding during the destruction of heavy hydrocarbons.
Ранее заявленные способы, в частности, (US No 8192591 и WO №2014163523), основаны на известных явлениях - на образовании радикалов под действием излучения и на последующей термостимулируемой цепной деструкции этих радикалов. Однако оба эти процесса, сами по себе, лишь частичное изменяют состав сырья. Наряду с деструкцией, радикалы и катион-радикалы тяжелых углеводородов неизбежно участвуют в реакциях синтеза более крупных и более стабильных молекул. Дополнительным негативным фактором является эффект защиты одних компонентов другими. Как следствие, лишь часть сырья, претерпевает искомое превращение в более легкие продукты.The previously claimed methods, in particular (US No. 8192591 and WO No. 2014163523), are based on well-known phenomena - on the formation of radicals under the influence of radiation and on the subsequent thermally stimulated chain destruction of these radicals. However, both of these processes, in themselves, only partially change the composition of the raw materials. Along with degradation, radicals and radical cations of heavy hydrocarbons inevitably participate in the synthesis of larger and more stable molecules. An additional negative factor is the effect of protecting some components by others. As a result, only a part of the raw material undergoes the desired conversion into lighter products.
В заявляемом способе впервые предлагается подход, основанный на предотвращении реакций между тяжелыми радикалами. Они заменяются на реакции с участием легких радикалов, поскольку концентрация легких и тяжелых радикалов становится соизмеримой, а легкие радикалы имеют более высокую реакционную способность. Как следствие, конечный продукт становится более легким, с большей концентрацией насыщенных соединений. Появление высокомолекулярных и ненасыщенных соединений в целевом продукте минимизируется. Тяжелые компоненты сырья получают более высокую дозу излучения (за счет преимущественного поглощения излучения газом и интенсифицированного переноса энергии от газа к тяжелым компонентам), требуемую для их более глубокой фрагментации. Соответственно, конечный продукт становится качественнее и стабильнее. При этом свойства и качество конечного продукта надежно управляются за счет сбалансированного сочетания воздействующих факторов.The inventive method for the first time proposes an approach based on the prevention of reactions between heavy radicals. They are replaced by reactions involving light radicals, since the concentration of light and heavy radicals becomes comparable, and light radicals have a higher reactivity. As a result, the final product becomes lighter, with a higher concentration of saturated compounds. The appearance of high molecular weight and unsaturated compounds in the target product is minimized. The heavy components of the feed receive a higher radiation dose (due to the predominant absorption of radiation by the gas and the intensified energy transfer from the gas to the heavy components) required for their deeper fragmentation. Accordingly, the final product becomes better and more stable. At the same time, the properties and quality of the final product are reliably controlled by a balanced combination of influencing factors.
Заявляемый способ основан на принципе избирательного модифицирования состава реакционной смеси. В зоне воздействия экспонируются преимущественно те компоненты, которые не соответствуют фракционному составу целевого продукта. Соответственно, целевой продукт избегает переоблучения, а энергия расходуется на разложение излишне тяжелых соединений, требующих фрагментации.The inventive method is based on the principle of selective modification of the composition of the reaction mixture. In the exposure zone, mainly those components that do not correspond to the fractional composition of the target product are exhibited. Accordingly, the target product avoids over-irradiation, and energy is spent on the decomposition of excessively heavy compounds requiring fragmentation.
Для получения качественного продукта целесообразно избегать присутствия в исходном сырье воды, а также кислородсодержащих и серосодержащих органических компонентов. Рекомендуется использовать горизонтальный электронный пучок. При этом рекомендуется газоструйную эжекцию сырья высокой плотности осуществлять в области распространения электрического разряда.To obtain a quality product, it is advisable to avoid the presence of water in the feedstock, as well as oxygen-containing and sulfur-containing organic components. It is recommended to use a horizontal electron beam. It is recommended that gas-jet ejection of high-density raw materials be carried out in the area of the electric discharge.
Целевой продукт в заявляемом способе может представлять собой бензин, или дизельное топливо, или их смесь - в зависимости от текущих потребностей. Получение конкретных фракций требуемого качества может быть организовано за счет варьирования управляющих факторов переработки в зоне воздействия. Заявляемый способ ориентирован на непрерывное получение конкретного и востребованного целевого продукта внутри зоны воздействия и непосредственно в процессе воздействия.The target product in the inventive method may be gasoline or diesel fuel, or a mixture thereof, depending on current needs. Obtaining specific fractions of the required quality can be organized by varying the controlling factors of processing in the impact zone. The inventive method is focused on the continuous receipt of a specific and demanded target product within the impact zone and directly in the process of exposure.
Сырьем могут служить любые конденсированные углеводороды или их смеси как природного, так и синтетического происхождения. Следует также учитывать, что газообразные алканы играют не только роль газа-носителя (рабочего тела при газоструйной эжекции), но и необходимого вспомогательного сырья. При этом соединения, получаемые за счет участия газа в процессе, образуются с высоким выходом и являются наиболее ценными компонентами целевого продукта.Any condensed hydrocarbons or mixtures thereof of both natural and synthetic origin can serve as raw materials. It should also be borne in mind that gaseous alkanes play not only the role of a carrier gas (working medium during gas-jet ejection), but also a necessary auxiliary raw material. In this case, the compounds obtained due to the participation of gas in the process are formed in high yield and are the most valuable components of the target product.
Типовые технологические ускорители электронов генерируют пучки с энергией от 0.4 до 8-10 МэВ. Весь этот диапазон энергии без ограничений пригоден для осуществления заявляемого способа, однако, учитывая невысокую плотность газа, рекомендуется использовать электроны с энергией до 3 МэВ.Typical technological electron accelerators generate beams with energies from 0.4 to 8-10 MeV. All this energy range is without restrictions suitable for the implementation of the proposed method, however, given the low density of the gas, it is recommended to use electrons with an energy of up to 3 MeV.
Заявляемый способ не регламентирует поглощенную дозу излучения - в зоне воздействия распределение дозы регулируется автоматически в зависимости от фракционного состава сырья и фракционного состава целевого продукта. Чем летучее компонент, тем меньшую дозу он поглощает. Компоненты экспонируются в зоне воздействия до тех пор, пока их фрагменты в процессе деструкции не приобретут летучесть, достаточную для того, чтобы покинуть зону воздействия в потоке легколетучих компонентов.The inventive method does not regulate the absorbed dose of radiation - in the exposure zone, the dose distribution is automatically adjusted depending on the fractional composition of the raw material and the fractional composition of the target product. The volatile component, the lower the dose it absorbs. Components are exposed in the impact zone until their fragments during the destruction process acquire volatility sufficient to leave the impact zone in the flow of volatile components.
Допустимое давление в зоне воздействия регламентируется только термомеханической прочностью окна (фольги), через которое в реактор вводится пучок электронов.The permissible pressure in the impact zone is regulated only by the thermomechanical strength of the window (foil) through which an electron beam is introduced into the reactor.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.The following are examples illustrating the invention.
Пример 1. Показывает недостатки обычного высокотемпературного облучения. Переработке подвергали синтетическую смесь парафинов С20-С120 (воск) с началом кипения ≈350°C и концом плавления ≈107°C. Содержание минеральных примесей составляло 2.1 масс. %. Сырье облучали квазинепрерывным пучком ускоренных электронов с энергией 3 МэВ в отсутствие газа при мощности дозы 0.1 кГр/с. В процессе облучения происходила отгонка и конденсация летучих продуктов. Состав жидких продуктов представлен на Фиг. 3. Среднее число атомов углерода в молекулах конденсата n а ≈13 (Фиг. 6). Примерно третья часть конденсата относится к бензиновой фракции C≤12 (32 масс. %, включая 19 масс. % алкенов и 13 масс. % - алканов). Образование отгоняемых продуктов резко замедлялось при степени конверсии сырья ≈70 масс. %. Анализ кубового остатка показал, что он состоит из смеси более тяжелых алкенов и алканов (Фиг. 4). Состав кубового остатка практически не изменялся при барботаже метаном. Именно такой состав кубового остатка объясняет замедление конверсии и неизбежность образования отходов (не менее 10 масс. %) - при накоплении большого количества непредельных соединений в облучаемом воске, эти соединения осуществляют эффективный захват любых радикалов - за фрагментацией радикала следует образование более крупного радикала, новая фрагментация и новое образование более крупного радикала и так далее. Сходные результаты наблюдались при переработке Ишимбайской нефти и Татарстанского природного битума. Из данного примера следует необходимость как можно более полного удаления алкенов или их преобразование в насыщенные соединения.Example 1. Shows the disadvantages of conventional high-temperature irradiation. A synthetic mixture of С 20 -С 120 paraffins (wax) was subjected to processing with a boiling point of ≈350 ° C and a melting end of ≈107 ° C. The content of mineral impurities was 2.1 mass. % The feed was irradiated with a quasi-continuous beam of accelerated electrons with an energy of 3 MeV in the absence of gas at a dose rate of 0.1 kGy / s. During irradiation, volatiles were distilled off and condensed. The composition of the liquid products is shown in FIG. 3. The average number of carbon atoms in the condensate molecules is n a ≈13 (Fig. 6). About a third of the condensate relates to the gasoline fraction C ≤12 (32 wt.%, Including 19 wt.% Alkenes and 13 wt.% - alkanes). The formation of distilled products slowed sharply when the degree of conversion of raw materials ≈70 mass. % Analysis of the bottom residue showed that it consists of a mixture of heavier alkenes and alkanes (Fig. 4). The composition of the bottom residue remained almost unchanged during the sparging with methane. It is this composition of the bottoms that explains the slowdown in conversion and the inevitability of waste generation (at least 10 wt.%) - with the accumulation of a large number of unsaturated compounds in the irradiated wax, these compounds carry out effective capture of any radicals - radical fragmentation follows the formation of a larger radical, a new fragmentation and a new formation of a larger radical and so on. Similar results were observed in the processing of Ishimbay oil and Tatarstan natural bitumen. From this example, the need arises for the most complete removal of alkenes or their conversion to saturated compounds.
Пример 2. Показывает, что барботаж газом дает недостаточный эффект. По методике примера 1 облучали битум с начальным отношением [Н]/[С]=1.25, но использовали интенсивный барботаж метаном или водородом. Качество отгоняемого продукта без барботажа и в условиях барботажа изменяется довольно незначительно (Фиг. 7, столбцы 1-3).Example 2. It shows that sparging with gas gives insufficient effect. By the method of example 1, bitumen was irradiated with an initial ratio of [H] / [C] = 1.25, but intensive bubbling with methane or hydrogen was used. The quality of the product being distilled off without bubbling and under bubbling conditions changes quite slightly (Fig. 7, columns 1-3).
Пример 3. Показывает применение заявляемого способа для улучшения свойств и увеличение выхода целевого продукта. Переработке подвергали такое же сырье и тем же излучением, как в примере 1. Однако сырье вводили в зону воздействия посредством газоструйной эжекции, используя метан как рабочее тело, при температуре ≈350°C, замедляя поток в зоне воздействия и в зоне вывода целевого продукта, при этом в зоне воздействия осуществляли непрерывную инерционную сепарацию компонентов, чередовали направление движения реакционной смеси вдоль и поперек направления пучка электронов и выводили целевой продукт (бензин) из зоны воздействия в парообразной форме, а более тяжелые продукты конденсировали и оставляли в зоне воздействия. Состав отгоняемого конденсата приведен на Фиг. 5. Видно, что доля алкенов снизилась почти вдвое, а доля изоалканов возросла почти на порядок. При этом весь конденсат соответствует фракционному составу бензина - средняя длина углеродного скелета в продукте снизилась почти на треть (Фиг. 6), отношение [Н]/[С] возросло (Фиг. 7), потребление энергии излучения снизилось (Фиг. 8), а продукт приобрел более высокую детонационную стойкость (Фиг. 9). Сходные эффекты наблюдались при переработке Ишимбайской нефти, Грозненского газойля и Татарстанского природного битума.Example 3. Shows the application of the proposed method to improve properties and increase the yield of the target product. The same raw material and the same radiation were subjected to processing as in Example 1. However, the raw material was introduced into the exposure zone by gas jet ejection using methane as a working fluid at a temperature of ≈350 ° C, slowing down the flow in the exposure zone and in the zone of the target product, at the same time, continuous inertial separation of components was carried out in the impact zone, the direction of the reaction mixture was alternated along and across the direction of the electron beam and the target product (gasoline) was removed from the impact zone in vapor form, and more e heavy products were condensed and left in the affected area. The composition of the stripping condensate is shown in FIG. 5. It can be seen that the proportion of alkenes decreased by almost half, and the proportion of isoalkanes increased by almost an order of magnitude. Moreover, all the condensate corresponds to the fractional composition of gasoline - the average length of the carbon skeleton in the product decreased by almost a third (Fig. 6), the ratio [N] / [C] increased (Fig. 7), the radiation energy consumption decreased (Fig. 8), and the product acquired a higher knock resistance (Fig. 9). Similar effects were observed in the processing of Ishimbay oil, Grozny gas oil and Tatarstan natural bitumen.
Пример 4. Показывает применимость заявляемого способа при использовании прерывистого излучения. По методике примера 3 облучали воск с использованием прерывистого облучения (снижение частоты повторения импульсов в 50 раз). В результате переработки целевой продукт (бензин) приобрел более длинные компоненты (Фиг. 6) но с большим соотношением [Н]/[С] (Фиг. 7).Example 4. Shows the applicability of the proposed method when using intermittent radiation. According to the method of example 3, wax was irradiated using intermittent irradiation (reduction of the pulse repetition rate by 50 times). As a result of processing, the target product (gasoline) acquired longer components (Fig. 6) but with a large ratio of [H] / [C] (Fig. 7).
Пример 5. Показывает применимость мультиэнергетического излучения для реализации заявляемого способа. По методике примера 3 облучали воск с использованием пучка, в котором энергия электронов распределялась равномерно между 0.1 и 1 МэВ (ускоритель УРТ-1). В результате переработки в целевом продукте (бензине) обнаружено уменьшение средней длины углеродного скелета (Фиг. 6), с сохранением высокого соотношения [Н]/[С] (Фиг. 7) и повышенной детонационной стойкостью (Фиг. 8).Example 5. Shows the applicability of multi-energy radiation for the implementation of the proposed method. By the method of example 3, wax was irradiated using a beam in which the electron energy was distributed evenly between 0.1 and 1 MeV (accelerator URT-1). As a result of processing in the target product (gasoline), a decrease in the average length of the carbon skeleton was found (Fig. 6), while maintaining a high [H] / [C] ratio (Fig. 7) and increased detonation resistance (Fig. 8).
Пример 6. Показывает положительный эффект от относительного повышения температуры вдоль центральной оси пучка электронов. По методике примера 3 облучали воск квазинепрерывным пучком электронов с энергией 1.5 МэВ. Температура в центре была увеличена на 35° по сравнению с периферией. В результате переработки в целевом продукте (бензине) преобладают сравнительно короткие молекулы (Фиг. 6) с наиболее высоким октановым числом (Фиг. 9).Example 6. Shows the positive effect of a relative increase in temperature along the central axis of the electron beam. According to the method of example 3, wax was irradiated with a quasi-continuous electron beam with an energy of 1.5 MeV. The temperature in the center was increased by 35 ° compared with the periphery. As a result of processing, relatively short molecules (Fig. 6) with the highest octane number (Fig. 9) prevail in the target product (gasoline).
Пример 7. Показывает применимость заявляемого способа при использовании электрического разряда в зоне газоструйной эжекции сырья. По методике примера 3 облучали воск квазинепрерывным пучком электронов с энергией 1.5 МэВ, используя тлеющий разряд в области эжекции сырья. При этом весь конденсат соответствует фракционному составу бензина - средняя длина углеродного скелета в продукте не превышает n=9 (Фиг. 6). При этом в газе накапливается большее количество легких алканов и алкенов и энергозатраты на конверсию уменьшаются (Фиг. 8). Сходные эффекты наблюдались при переработке Грозненского газойля и Татарстанского природного битума.Example 7. Shows the applicability of the proposed method when using an electric discharge in the zone of gas-jet ejection of raw materials. According to the method of example 3, wax was irradiated with a quasi-continuous electron beam with an energy of 1.5 MeV, using a glow discharge in the area of raw material ejection. Moreover, the entire condensate corresponds to the fractional composition of gasoline - the average length of the carbon skeleton in the product does not exceed n = 9 (Fig. 6). At the same time, a greater amount of light alkanes and alkenes accumulates in the gas and the energy consumption for conversion decreases (Fig. 8). Similar effects were observed during the processing of Grozny gas oil and Tatarstan natural bitumen.
Пример 8. Показывает положительный эффект от возврата газообразных продуктов, включая алкены и алкины, в качестве рабочего тела на газоструйную эжекцию. По методике примера 3 облучали воск квазинепрерывным пучком электронов с энергией 3 МэВ с рециркуляцией газа, освобожденного от конденсируемых продуктов. На получение бензина потребовались меньшие энергозатраты (Фиг. 8), при этом бензин приобрел более высокое октановое число (Фиг. 9).Example 8. Shows the positive effect of the return of gaseous products, including alkenes and alkynes, as a working fluid on gas-jet ejection. By the method of example 3, wax was irradiated with a quasi-continuous electron beam with an energy of 3 MeV with recirculation of gas freed from condensed products. To obtain gasoline, less energy was required (Fig. 8), while gasoline acquired a higher octane number (Fig. 9).
Пример 9. Показывает целесообразность перемещения продуктов, конденсируемых в зоне воздействия на газоструйную эжекцию. По методике примера 3 облучали воск квазинепрерывным пучком электронов с энергией 2 МэВ с перемещением конденсируемых продуктов внутри зоны воздействия на стадию эжекции. Энергозатраты на переработку сырья стали несколько меньше (Фиг. 8) и октановое число бензина стало выше (Фиг. 9), чем в примере 3.Example 9. Shows the feasibility of moving products condensed in the zone of influence on gas jet ejection. According to the method of example 3, the wax was irradiated with a quasi-continuous electron beam with an energy of 2 MeV with the movement of condensed products within the zone of influence on the ejection stage. Energy costs for processing raw materials became slightly less (Fig. 8) and the octane number of gasoline became higher (Fig. 9) than in example 3.
Пример 10. Показывает положительный эффект от предварительного удаления наиболее легких или наиболее тяжелых фракций и минеральных компонентов. Переработке подвергали синтетическую смесь парафинов С25-С75 (воск), отличающуюся более узким фракционным составом и отсутствием минеральных примесей. Энергозатраты на переработку оказались более низкими (Фиг. 8), чем в примере 3.Example 10. Shows the positive effect of the preliminary removal of the lightest or heaviest fractions and mineral components. A synthetic mixture of C 25 -C 75 paraffins (wax) was subjected to processing, characterized by a narrower fractional composition and the absence of mineral impurities. Energy costs for processing were lower (Fig. 8) than in example 3.
Заложенные в заявляемом способе принципы обеспечивают малую зависимость переработки от параметров излучения при соблюдении вышеуказанных условий переработки. Во всех случаях реализации нового способа с измененными условиями отмечали следующие негативные тенденции:The principles embodied in the claimed method provide a small dependence of the processing on the radiation parameters, subject to the above processing conditions. In all cases of the implementation of the new method with the changed conditions, the following negative trends were noted:
- понижение стойкости продукта при хранении;- lowering the shelf life of the product;
- чрезмерное снижение молекулярной массы реакционной смеси или, напротив, рост высокомолекулярных компонентов в составе конечного продукта;- excessive reduction in the molecular weight of the reaction mixture or, conversely, the growth of high molecular weight components in the composition of the final product;
- сверхнормативное падение энергетического выхода целевого продукта.- excess drop in the energy yield of the target product.
Таким образом, способ согласно изобретению обеспечивает целенаправленное превращение газообразных и конденсированных углеводородов, независимо от их происхождения, в хозяйственно ценные конденсируемые соединения - бензин, дизельное топливо или их смеси. Это особенно ценно при утилизации газообразных алканов, для которых до сих пор нет эффективных методов переработки, а их выброс в окружающую среду связывают с парниковым эффектом.Thus, the method according to the invention provides the targeted conversion of gaseous and condensed hydrocarbons, regardless of their origin, into economically valuable condensable compounds - gasoline, diesel fuel or mixtures thereof. This is especially valuable for the disposal of gaseous alkanes, for which there are still no effective processing methods, and their release into the environment is associated with the greenhouse effect.
Новый способ позволяет с помощью компактных установок полностью утилизировать газ и тяжелые углеводороды непосредственно на месте их образования не загрязняя при этом окружающую среду.The new method allows using compact plants to completely utilize gas and heavy hydrocarbons directly at the place of their formation without polluting the environment.
Новый способ обеспечивает получение следующих результатов:The new method provides the following results:
- в состав жидкого утилизируемого продукта переходит практически вся масса исходного сырья;- almost the entire mass of the feedstock goes into the composition of the liquid recyclable product;
- жидкий продукт имеет надежное бытовое и промышленное применение;- the liquid product has reliable domestic and industrial applications;
- способ характеризуется экологической рациональностью, обусловленной отсутствием неутилизируемых отходов и вредных воздействий на окружающую среду, при этом он ориентирован на утилизацию наиболее стойких техногенных и природных форм углеводородов;- the method is characterized by environmental rationality due to the absence of non-recyclable waste and harmful environmental effects, while it is focused on the disposal of the most persistent technogenic and natural forms of hydrocarbons;
- способ обеспечивает низкую энергоемкость и материалоемкость переработки сырья за счет полноты использования энергии, низких давлений и температур, принципов самоорганизации превращений и отсутствия катализаторов.- the method provides low energy and material consumption of raw materials processing due to the full use of energy, low pressures and temperatures, the principles of self-organization of transformations and the absence of catalysts.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105543A RU2619122C1 (en) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | Condensed and gaseous hydrocarbons co-processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105543A RU2619122C1 (en) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | Condensed and gaseous hydrocarbons co-processing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2619122C1 true RU2619122C1 (en) | 2017-05-12 |
Family
ID=58715929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016105543A RU2619122C1 (en) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | Condensed and gaseous hydrocarbons co-processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619122C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11984237B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-14 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Source of charged particles |
| US11986791B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-21 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Reactor for waste treatment |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8192591B2 (en) * | 2005-12-16 | 2012-06-05 | Petrobeam, Inc. | Self-sustaining cracking of hydrocarbons |
| WO2014163523A1 (en) * | 2013-04-02 | 2014-10-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хеви Ойл Тэк" | Radiation-wave cracking method and reactor for same |
| RU2543378C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Радиационно химические технологии" | Method and apparatus for recycling hydrocarbon wastes |
-
2016
- 2016-02-18 RU RU2016105543A patent/RU2619122C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8192591B2 (en) * | 2005-12-16 | 2012-06-05 | Petrobeam, Inc. | Self-sustaining cracking of hydrocarbons |
| WO2014163523A1 (en) * | 2013-04-02 | 2014-10-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хеви Ойл Тэк" | Radiation-wave cracking method and reactor for same |
| RU2543378C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Радиационно химические технологии" | Method and apparatus for recycling hydrocarbon wastes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Чулков В.Н. и др. Радиационно-термический крекинг природного битума. 18 Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Москва, 23-28 сентября, 2007. Тезисы докладов, т. 4, с. 447. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11984237B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-14 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Source of charged particles |
| US11986791B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-21 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Reactor for waste treatment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8466332B1 (en) | Method and apparatus for microwave depolymerization of hydrocarbon feedstocks | |
| US4566961A (en) | Electric arc conversion process | |
| US10933397B2 (en) | System and method for cleaning hyrocarbon contaminated water | |
| EA016698B1 (en) | Self-sustaining cracking of hydrocarbons | |
| RU2619122C1 (en) | Condensed and gaseous hydrocarbons co-processing method | |
| EP0710269A1 (en) | Process for upgrading fuels by irradiation with electrons | |
| EA037733B1 (en) | Direct incorporation of natural gas into hydrocarbon liquid fuels | |
| WO2015167863A1 (en) | Methods and systems for improving the properties of products of a heavy feed steam cracker | |
| Tijani et al. | Review of electric cracking of hydrocarbons | |
| RU2408656C1 (en) | Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure | |
| RU2437919C1 (en) | Method of processing gaseous alkanes | |
| RU2579514C1 (en) | Method for processing paraffins and alkylates | |
| RU2673486C1 (en) | Device for plasma-chemical processing of petroleum products | |
| RU2458102C1 (en) | Method of catalytic cracking of hydrocarbons | |
| RU2448768C2 (en) | Method of plasmachemical treatment of raw stock of organic or vegetable origin and device to this end | |
| RU2455341C1 (en) | Method of cavitation treatment of liquid oil products | |
| WO2010117300A1 (en) | Plant and devices for the deep processing of raw hydrocarbons | |
| US20140058159A1 (en) | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor | |
| RU2412231C1 (en) | Procedure for catalyst cracking hydrocarbon stock and device for its implementation | |
| RU2142496C1 (en) | Method and apparatus for initiating chemical reactions in petroleum and petroleum product processing | |
| US20140058160A1 (en) | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor | |
| WO2015199797A1 (en) | Methods and systems for improving liquid yields and coke morphology from a coker | |
| RU2818218C2 (en) | Riser system | |
| RU2786214C1 (en) | Method for deep processing of raw hydrocarbons | |
| RU2622289C1 (en) | Method for obtaining light hydrocarbons |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20171127 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190219 |