Патент по углям

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13)A4 (11) 26268
(51) C10G 32/02 (2011.01)
F02M 27/04 (2011.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВАЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2011/0533.1
(22) 23.05.2011
(45) 15.10.2012, бюл. №10
(72) Ермагамбет Болат Толеуханулы; Байбеков
Сеидикасым Ниязбекович; Карабалин Узакбай
Сулейменович; Бектурганов Нуралы Султанович;
Касенова Жанар Муратбековна; Даулетчина
Гульмира Ерболатовна; Касенов Болат Конурович;
Билялова Раушан Зекеновна; Макишев Эрнар
Айдаргазиевич
(73) Ермагамбет Болат Толеуханулы; Байбеков
Сеидикасым Ниязбекович; Карабалин Узакбай
Сулейменович; Касенова Жанар Муратбековна;
Бектурганов Нуралы Султанович; Даулетчина
Гульмира Ерболатовна; Макишев Эрнар
Айдаргазиевич; Касенов Болат Конурович; Билялова
Раушан Зекеновна
(56) Nagai Macoto etc., «Effects of ultrasonic
irradiation on viscosity of fuel oils», Fuel, 1982, vol.6
1,1160-1161
(54) СПОСОБ ОБЕССЕРИВАНИЯ НЕФТИ И
НЕФТЕПРОДУКТОВ
ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫМ РАЗРЯДОМ
(57) Данное изобретение относится к области
нефтеперерабатывающей промышленности.
Предложен упрощенный одностадийный метод
обессеривания ВВН нефти месторождения
Жалгызтобе и Жетыбай без использования
водородсодержащего газа, давления и
дорогостоящих катализаторов, путем воздействия
электроимпульсного разряда, что в свою очередь
ведет к уменьшению капитальных и энергетических
затрат в процессе переработки.
В результате электроимпульсного воздействия на
обрабатываемые нефти месторождения Жалгызтобе
и Жетыбай, нами были достигнуты следующие
результаты, которые вошли в основу формулы
изобретения:
Способ обессеривания нефти и нефтепродуктов
путем воздействия электроимпульсного разряда
проводилось в реакционном аппарате, снабженного
электродами, создающие электрический разряд
мощностью 450-1000 Вт, при температуре 100°С, в
течении 60-120 с. Электроимпульсная установка
питается от сети переменного тока напряжением
220В, сила тока 0,4 А, частота 50 Гц. Напряжение
электрического разряда регулировалось путем
изменения межэлектродного расстояния.
Определена технологическая схема
электроимпульсной обработки нефти, рассмотрен
возможно протекаемый механизм реакции
обессеривания. При оптимальном режиме
проведения эксперимента, в результате степень
обессеривания достигает 71-73%.
(19) KZ (13) A4 (11) 26268

2. 26268
2
Изобретение относится к обработке нефти и
нефтепродуктов, углеводородов, может
использоваться для обработки синтетической нефти,
амбарной нефти, нефтешламов, угольной суспензии,
воды и других жидких органических субстратов.
Известен способ обработки топлива,
заключающийся в воздействии на поток топлива
электромагнитным полем, распространяющимся
вдоль пары параллельных электродов, при
соблюдении соотношения L/D2=Kt/Uf2, где в
частном случае L= 1200- 1600 мм- диаметр
топливопровода, D=7,5-10 мм- длина участка
топливопровода в зоне действия электромагнитного
поля, U=12-600B- напряжение, подводимое на
электроды, f=10-100 Гц-частота колебаний
электромагнитного поля и Kt =0,8*1,0-коэффициент
качества топлива, характеризующийся его
вязкостью и электропроводностью (Патент РФ N
2038506, F02М 27/04, 1992). К недостаткам этого
способа относится необходимость перемещения
обрабатываемого вещества для создания
подвижного переменного электромагнитного поля,
что ограничивает области применения известного
способа.
Известен способ обработки жидких
углеводородов, который заключается в воздействии
импульсным электромагнитным полем
напряженностью8*105-2*106 А/м, с частотой
импульсов 700-800 Гц и длительностью 0,02-0,009 с
в течение 1-5 импульсов непосредственно перед
использованием углеводородов (Патент РФ N
2098454, С10G 32/02, 1993).
Возможности известного способа ограничены
необходимостью обработки углеводородов
непосредственно перед употреблением и,
следовательно, недостаточно длительным сроком
сохранения полученных в результате обработки
характеристик углеводородов, в частности вязкости
и полноты сгорания.
Известен способ транспортировки продукции
нефтяной скважины по трубопроводам,
предусматривающий, в частности, обработку потока
одновременно электрическим и гравитационным
полями (поле барообработки) или магнитным и
гравитационным полями, причем электрическое
поле создают напряженностью 0,2-2,0 В/м, а поле
давления (гравитационное) создают путем
циклической нагрузки обрабатываемой скважинной
жидкости (Патент РФ N 1083915, F17D 1/16, С02F
1/48, 1996). Способ ограничен в своем
использовании только применительно к скважинной
жидкости и не позволяет достичь высокой
эффективности при обработке других жидких сред.
Известен способ предварительной обработки
топлива с использованием ультразвуковых
колебаний, отличающийся тем, что возбуждаемые в
жидкой фазе топлива высокочастотные
ультразвуковые колебания фокусируют вблизи ее
верхней граничной поверхности (патент РФ N
2074971, F02М 27/02, 5/0). Недостатком этого
способа является сложность технологии его
применения и ограничение номенклатуры
обрабатываемых материалов.
Наиболее близким прототипом по технической
сущности и решаемой задаче к предлагаемому
техническому решению является способ
ультразвукового облучения нефти и тяжелых
нефтяных топлив с частотой 25 кГц и мощностью
150Вт при 40-70°С в течении 10-40ч (Nagai Macoto
etc., «Effects of ultrasonic irradiation on viscosity of
fuel oils», Fuel,1982, vol.61,1160- 1161).
К недостаткам известного способа (прототипа)
относятся значительное затраты времени на
обработку нефтепродуктов для получения
положительного эффекта, зависимость от
масштабного фактора- чем больше объем
обрабатываемой жидкости, тем меньше
эффективность обработки.
Для устранения недостатков, указанных в
прототипе нами был использован способ
электроимпульсного воздействия на высоковязкую
нефть.
Способ заключается в электроимпульсном
воздействии на высоковязкую нефть (ВВН) с целью
удаления серы и серосодержащих соединений.
Правильно выбранный оптимальный режим
процесса обессеривания и управляемое
электроимпульсное воздействие способствует
удалению серы и улучшению физико-химических
свойств обрабатываемых ВВН нефтей.
Для проведения исследования использовалась
высоковязкая нефть месторождения Жалгызтобе и
Жетыбай (Республика Казахстан).
Характеристика: Исходная высоковязкая нефть
месторождения Жалгызтобе ρ =935,5 кгм3, Т3=-10
°С, ν =116мм2/с при 20°С, содержание П=11,3%,
общее содержание серы составило 2,45%. Исходная
высоковязкая нефть месторождения Жетыбай ρ
=850 кгм3, Т3=30°С, ν =130 мм2/с при 20°С,
содержание парафинов П=21%, общее содержание
серы составило 1,56%. Соотношение (вода: нефть)
составляло 0,15 : 1.
Длительность импульсов в реакторе составляла в
τ=10-3-10-7 мкс. Оптимальное время подачи
электроимпульсного разряда 15-120 сек.
Пример 1. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жалгызтобе при
подаче напряжения 15 кВ и продолжительность
времени пробивания 30 с, общее содержание серы
составило 2,20%.
Пример 2. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жалгызтобе при
подаче напряжения 15кВ и продолжительность
времени пробивания 60с, общее содержание серы
составило 1,96%.
Пример 3. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жалгызтобе при
подаче напряжения 20 кВ и продолжительность
времени пробивания 60с, общее содержание серы в
обрабатываемом продукте составило 1,47% .
Пример 4. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жалгызтобе при
подаче напряжения 25 кВ и продолжительность
времени пробивания 90 с, общее содержание серы
составило 0,92% .

3. 26268
3
Пример 5. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жалгызтобе при
подаче напряжения 25 кВ и продолжительность
времени пробивания 120 с, общее содержание серы
составило 0,72% .
Пример 6. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жетыбай при
подаче напряжения 15 кВ и продолжительность
времени пробивания 60 с, общее содержание серы
составило 1,44% .
Пример 7. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жетыбай при
подаче напряжения 20 кВ и продолжительность
времени пробивания 90 с, общее содержание серы
составило 1,08%.
Пример 8. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жетыбай при
подаче напряжения 25 кВ и продолжительность
времени пробивания 60с, общее содержание серы
составило 0,78% .
Пример 9. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жетыбай при
подаче напряжения 25 кВ и продолжительность
времени пробивания 90с, общее содержание серы
составило 0,68%.
Пример 10. При обработке электроимпульсным
разрядом нефти месторождения Жетыбай при
подаче напряжения 25 кВ и продолжительность
времени пробивания 120 с, общее содержание серы
составило 0,46% .
Во всех случаях, продукты обработки сливались
в герметичный отстойник. Нефте-водная смесь в
отстойнике разделялась на отдельные продукты
нефть и воду, собиралась в соответствующие
емкости и передавалась на химический анализ.
Отходящие газы, пропускали через холодильник и
собирали в емкость. При проведения исследования
рассматривались различные технологические
параметры процесса, основанные на изменении
длительности протекания процесса, изменении
величины подаваемого напряжения.
Анализ физических воздействий и физико-
химических эффектов, возникающих в результате
электроимпульсного разряда позволил выявить
общие закономерности их проявления. Так, при
проведении многочисленных экспериментов по
обработке электроимпульсным разрядом
высоковязких нефтей было выявлено, что нефтяное
сырье интенсивно теряет серу и улучшаются
геологические свойства нефти. Сернистые
соединения активно удаляются из нефти либо в виде
летучих соединений- сероводорода, либо выпадают
в осадок.
Таким образом, конечный продукт будет
результатом многих последовательных химических
превращений. Исследуемая нами технология
обессеривания высоковязкой нефти с помощью
воздействия электроимпульсного разряда основана
на термомеханическом воздействии, на нефть,
инициирующем низкотемпературный крекинг в
условиях кавитации и электромагнитных колебаний
без использования катализаторов. В ходе процесса
на нагретое до подкритичной температуры сырье
накладываются резонансные колебания,
образующиеся за счет воздействия случае C-SH, C-C-,
С-Н -) , их крекингу. В основе технологии лежит
мягкий термический крекинг,
интенсифицированный кавитационно-акустическим,
электромагнитным, волновым воздействием на
реакционные среды.
Подвод энергии осуществляется методом
кавитационно-акустического воздействия,
вносящим изменения в гидродинамику и
дисперсионную стабильность нефте-водной смеси,
что по-разному влияет на разные стадии процесса и
заметно интенсифицирует одни (деструкцию) и
резко замедляет другие (коксообразование).
Многофакторное энергетическое воздействие в
импульсной форме обеспечивает энергию разрыва
связи C-SH, которая в среднем составляет 224 - 332
кДж/моль.
Образовавшиеся ионы водорода вступают во
взаимодействие с серосодержащими компонентами
нефти, в результате чего удаляется сера.
Предложен упрощенный одностадийный метод
обессеривания ВВН нефти месторождения
Жалгызтобе и Жетыбай без использования
водородсодержащего газа, давления и
дорогостоящих катализаторов, путем воздействия
электроимпульсного разряда, что в свою очередь
ведет к уменьшению капитальных в 10 раз и
энергетических затрат в 15 раз в процессе
переработки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ обессеривания нефти и нефтепродуктов
включающий обработку сырья под воздействием
путем электромагнитного, ультразвукового и
гравитационного полями, отличающийся тем, что
обработку нефти и нефтепродуктов проводят под
воздействием электроимпульсного разряда, при
напряжении 15-25 кв, в течении 60-120 с, при
температуре 100°С, причём для осуществления
процесса реактор снабжают двумя электродами,
изготовленного из нержавеющей стали.
Верстка Темиров О.С.
Корректор Каримова С.Ж.