Установка ультразвуковая кавитационная

Кавитационные технологии широко используется для обработки нефти и нефтепродуктов.

Гидродинамический кавитационный генератор-реактор создавался как гидродинамический реактор под большие промышленные производительности, (минимальная производительность от 10 т/ч) поэтому для нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности возможно его самое эффективное применение для:

• подготовки нефти для транспортировки по трубопроводам, что приводит к уменьшению вязкости нефти, деструкция парафинов приводит к уменьшению отложений на стенках труб;
• предкрекинговая обработка нефти с целью увеличения выхода легких фракций;
• на НПЗ и мини НПЗ производство много компонентных топлив, смесевых бензинов, биотоплив, зимнего дизеля
• нефтебазы – использование для улучшения качества топлив (смесевые бензины, зимний дизель)

КАВИТАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

В условиях высоких цен на энергоносители и жестких экологических требований к топливу, вопросы повышения энергоэффективности и снижение вредных и опасных веществ в продуктах сжигания особенно актуальны. Использование топливных эмульсий, получаемых кавитационной обработкой, позволяет решить эти проблемы.

Кавитационные технологии широко используется для обработки нефти и нефтепродуктов.

Гидродинамический кавитационный генератор-реактор создавался как гидродинамический реактор под большие промышленные производительности, (минимальная производительность от 10 т/ч) поэтому для нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности возможно его самое эффективное применение для:

• подготовки нефти для транспортировки по трубопроводам, что приводит к уменьшению вязкости нефти, деструкция парафинов приводит к уменьшению отложений на стенках труб;
• предкрекинговая обработка нефти с целью увеличения выхода легких фракций;
• на НПЗ и мини НПЗ производство много компонентных топлив, смесевых бензинов, биотоплив, зимнего дизеля
• нефтебазы – использование для улучшения качества топлив (смесевые бензины, зимний дизель)

КАВИТАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ НЕФТИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Идея дробить длинные органические цепочки на более короткие для получения свободных радикалов, образующих новые соединения, с тем чтобы получить больше светлых нефтепродуктов (СНП), не нова. Такие работы были начаты еще в СССР в 60-х годах, в частности на Полтавщине этим занимался целый институт, была разработана и запущена в серийное производство большая линейка гидродинамических смесителей, аппаратов вихревого слоя и т.д., которые широко зарекомендовали себя в области химии и нефтехимии уже тогда, а в особенности в сфере обеззараживания сточных вод, тяжелых вод загрязненных фенолами и т.д.. Но особенно актуальными они стали сейчас, в момент стремительного подорожания нефти как сырья и роста стоимости ее переработки, ухудшения качества нефти, ухудшения качества получаемых продуктов..

Нефть – высокомолекулярная, гетерогенная жидкость, молекулы которой при атмосферном давлении и нормальной температуре сложно ориентированы. При приложении к нефти внешнего давления в несколько сот атмосфер молекулы поляризуются, противодействуя внешним силам и сохраняя равновесие системы. Если внешнее давление резко снять, то внутренние силы начнут разрывать макромолекулы на более мелкие составляющие, причем, плотность продукта уменьшается. Этот принцип положен в основу обработки нефти с целью изменения ее структуры.
На сегодняшний день наиболее качественна обработка нефти кавитационным оборудованием. В результате физико-химических реакций после кавитационной обработки нефти возрастает удельный вес СНП.

Кавитация – это образование разрывов сплошности жидкости в результате местного спада давления. Если снижение давления происходит вследствие больших локальных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости, то кавитация считается гидродинамической, а если вследствие прохождения в жидкости акустических волн, – акустической.

Эффект кавитации сопровождается микровзрывами, ультразвуком, а также механическими срезами и соударениями при воздействии сотен режущих пар, двигающихся навстречу друг другу с высокой линейной скоростью. Величина этой скорости составляет несколько десятков метров в секунду, что дает возможность разрезать диспергируемые вещества на мельчайшие микрочастицы. Фактически это микроимпульсы. За одну минуту – сотни тысяч микроимпульсов.

В основе многих процессов переработки нефти и нефтяных остатков лежат фазовые переходы, характерные для нефтяных дисперсных систем. Воздействовать на кинетику фазовых переходов можно химическими веществами и физическими полями. В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционно-сольватной оболочки сложной структурной единицы, которая является элементом нефтяной дисперсной системы. Это позволяет увеличить выход целевых нефтепродуктов, улучшить их качество, снизить энергозатраты.

Экспериментальные исследования воздействия колебаний при прохождении через ультразвуковой кавитатор нефти показали следующие результаты:

• кавитационная обработка позволяет увеличить выход фракций при одинаковой температуре отгона.

Отсюда можно сделать вывод, что гидродинамика и создаваемые нею ультразвуковые колебания ускоряют диффузию нефти в полости парафина, интенсифицируют процесс его разрушения. Ускорение растворения парафина идёт за счёт интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина.

ТЕХНОЛОГИИ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

В основе многих процессов переработки нефти и нефтяных остатков лежат фазовые переходы, характерные для нефтяных дисперсных систем.

Воздействовать на кинетику фазовых переходов можно химическими веществами (поверхностно-активными веществами – ПАВ, присадками и т.д.) и физическими полями (тепловыми, кавитационными, электромагнитными и т.д.). В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционно-сольватной оболочки сложной структурной единицы, которая является элементом нефтяной дисперсной системы.

В гидродинамическом ультразвуковом кавитационном поле уменьшается выход карбидов, а при увеличении выхода бензина уменьшается количество непредельных углеводородов в бензиновых фракциях.
Кавитационная обработка ускоряет диффузию нефти в полости парафина, интенсифицирует процесс его разрушения. Ускорение растворения парафина идет за счет интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина.

Нефть не обладает вязкостью, подчиняющейся законам Ньютона, Пуазейля, Стокса, так как длинные беспорядочно расположенные молекулы парафина и смол образуют некоторую гибкую решетку, в которой располагается раствор. Поэтому система оказывает значительное сопротивление силам сдвига. Кавитация разрывает непрерывную цепочку, разрушая связи между отдельными частями молекул. Связи эти сравнительно малы, поэтому необходимо незначительное воздействие акустических волн.

Таким образом, кавитация влияет на изменение структурной вязкости, т.е. на разрыв Ван-дер-ваальсовых связей. Необратимое уменьшение вязкости нефти имеет место после облучения нефти ультразвуком интенсивностью 10 Вт/см2 и больше на протяжении нескольких часов.
Анализ исследований [2] показывает, что под воздействием кавитации большой интенсивности на протяжении длительного времени нарушаются С-С связи в молекулах парафина, вследствие чего происходят изменения физико-химического состава (уменьшение молекулярного веса, температуры кристаллизации и др.).

В процессе крекинга энергия, выделяющаяся при схлопывании кавитационных пузырьков, используется для разрыва химических связей между атомами больших молекул углеводородных соединений. Энергия разрыва связей изменяется в углеводородах в широких пределах, примерно от 40 до 400 кДж/моль. Прочность связи Свтор-Н меньше, чем С-Н, т.е. атом водорода легче оторвать в середине молекулы нормального парафина, чем с конца. Энергия разрыва С-С связей в молекулах нормальных парафинов также несколько уменьшается к середине углеродной цепи, т.е. длинные углеводородные молекулы автоматически разрываются в средней части [3].

Процесс крекинга протекает во всех нефтепродуктах. Поскольку кавитационные пузырьки можно генерировать с помощью интенсивного акустического излучения в любых жидкостях, то можно предположить, что разрыв химических связей, таким образом, можно осуществить в любом химическом соединении при интенсивности звука соответствующей прочности энергии связи.

В месте обрыва химической связи должен быть подсоединен какой-либо радикал. При недостатке свободных радикалов в реакционной среде молекулы с ненасыщенной связью могут свернуться в кольцо, образуя циклические или ароматические соединения.

Кроме процесса ароматизации в кавитационном активаторе можно осуществлять алкилирование, изомеризацию и другие процессы переработки нефти и нефтепродуктов. Данный способ позволяет осуществлять синтез легких нефтепродуктов из углеводородных газов. Это позволит вовлечь в процесс синтеза углеводородного топлива такие виды сырья, как газовый конденсат и природный газ .

Экономическое обоснование эксплуатации установки УЗК-1 

 УЗК-1  установка ультразвуковая- кавитационная с блоком  дозирования реагента.

Производительность  8-12 тонн в час.

Установка предназначена для переработки БГС (бензин газовый стабильный) и бензиновых фракций в бензин АИ-92 (95,98).

Начальные вложения:

Стоимость установки -  6 400 000 р.

Стоимость монтажа – 200 000 руб.

Емкостное оборудование (3 емкости по 50 куб.) – 400 000 руб.

Итого : Начальные вложения 7 000 000 рублей.

Расчет за оборудование – 50% предоплата . Срок изготовления  2-3 месяца.

50% - по факту запуска в эксплуатацию.

Ежемесячные расходы: - аренда с переработкой  450 руб. за тонну.

Зарплата оператора в месяц – 150 000 рублей + коммунальные услуги , аренда помещения, электроэнергия (мощность потребления установки 22 кв/ч).

Себестоимость сырья БГС в среднем 31 000 руб/тонна, присадка октаноповышающая – 1% от объема БГС по 300 руб/литр – 300 руб.

Итого : себестоимость произведенного бензина А-92 – 34 4500 руб/тонна .

Реализация бензина 44 000 руб/т

Доход с 1 тонны – 9 550 рублей.

Налоги ( при ОСНО) 3500 руб/тонна.

Итого : прибыль – 6050 руб/тонна.

При восьми часовом рабочем дне, с учетом 26 рабочих дней прибыль в месяц составит 10 672 000 рублей.

Экономическое обоснование эксплуатации установки УЗК-2

УЗК-2  установка ультразвуковая- кавитационная с блоком  дозирования реагента.

Производительность  8-12 тонн в час.

Установка предназначена для переработки газойля тяжелого и дизельной фракции в ДТ (летнее) и ДТ (зимнее).

Начальные вложения:

Стоимость установки -  6 400 000 р.

Стоимость монтажа – 200 000 руб.

Емкостное оборудование (3 емкости по 50 куб.) – 400 000 руб.

Итого : Начальные вложения 7 000 000 рублей.

Расчет за оборудование – 50% предоплата . Срок изготовления  2-3 месяца.

50% - по факту запуска в эксплуатацию.

Ежемесячные расходы: - аренда с переработкой  450 руб. за тонну.

Зарплата оператора в месяц – 150 000 рублей + коммунальные услуги , аренда помещения, электроэнергия (мощность потребления установки 22 кв/ч).

Себестоимость сырья газойль тяжелый в среднем 31 000 руб/тонна, + присадка депрессорно-диспергирующая – 1 литр от объема гайзоля на тонну по 490 руб/литр .

Итого : себестоимость произведенного ДТ (зимнее) – 35 450 руб/тонна .

себестоимость произведенного ДТ (летнее) – 34 910 руб/тонна

Реализация ДТ в среднем  - 46 000 руб/т

Доход с 1 тонны – 11 000 рублей.

Налоги ( при ОСНО) - 4000 руб/тонна.

Итого : прибыль – 7000 руб/тонна.

При восьми часовом рабочем дне, с учетом 26 рабочих дней прибыль в месяц составит 11 648 000 рублей.

С добавлением частично нефтяного продукта стоимостью 39 000 руб/тонна.

Дополнительно возможно поставить УЗК:

• Переработка мазута на выходе – углеводороды 64% (ДТ, АИ-92) – остаток битум.
• Переработка природного газа – на выходе углеводороды (ДТ, АИ-92).
• Глубокая переработка нефти до 92% - на выходе углеводороды (ДТ, АИ-92) на мини заводы НПЗ.
• Установка по удалению серы (обессеривания).

Возможен вариант совместного использования на взаимовыгодных условиях. 

Дополнительно, на постоянной основе можем организовать поставки нефтепродуктов Орский НПЗ.