Десульфурация нефтепродуктов под действием ультразвука

• Автор: Гриднева, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1 Обзор существующих методов очистки нефтепродуктов от

СЕРОСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ.

1.1.1 Способы, связанные с разрушением сероорганических соединений и удалением их из топлив
1.1.1.1 Адсорбционнокаталитическое обессеривание нефтяных фракций в присутствии адсорбентов и катализаторов

1.1.1.2 Обессеривание нефти и нефтепродуктов с помощью микроорганизмов

1.1.2 Способы селективного извлечения органических соединений серы с одновременной очисткой нефтяных фракций.

1.1.2.1 Использование процессов экстракции

1.1.2.2 Выделение окислами и солями тяжелых металлов

1.1.2.3 Способы окислительного десульфирования

1.1.2.4 Комплексообразование

1.1.3 Применение ультразвука в химикотехнологических процессах.
1.2 Акустическая аппаратура для химикотехнологических процессов
1.2.1 Лабораторное оборудование.
1.2.2 Крупногабаритное сонохимическое оборудование
1.3 Эффекты, возникающие в жидких средах в ультразвуковом поле
1.4 Основные выводы и постановка задачи исследований.
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕССЕРИВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В АКУСТИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
2.1 Методика проведения экспериментальных исследований
2.1.1 Эксперименты на лабораторной установке
2.1.1.1 Результаты экспериментов на лабораторной установке и их обсуждение.
2.1.2 Эксперименты на пилотной установке
2.1.2.1 Планирование эксперимента.
2.1.2.2 Описание пилотной установки .
2.1.2.3 Методика проведения эксперимента
2.1.2.4 Анализ результатов эксперимента.
2.1.2.5 Расчет погрешности измерений
2.1.2.6 Результаты экспериментов на пилотной установке и их обсуждение.
3 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ОБЕССЕРИВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В АКУСТИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
3.1 Регрессионная обработка результатов экспериментальных исследований.
3.2 Критериальное обобщение результатов экспериментальных
ИССЛЕДОВАНИЙ ОБЕССЕРИВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ
УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
3.2.1 Обсуэюдение результатов критериальной обработки экспериментальных данных.
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ
4.1 Методика расчета аппарата для ультразвукового обессеривания нефтепродуктов
4.2 Рекомендуемая технологическая схема для обессеривания нефтепродуктов
4.3 Расчет экономической эффективности от внедрения аппарата для обессеривания нефтепродуктов в ультразвуковом поле
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
I интенсивность ультразвуковых колебаний, Втсм
С содержание соединений серы, масс
время обработки, мин
температура, С к число промывок, шт
эффективность очистки
критерий Шмидта
критерий Грасгофа
диффузионный критерий Фурье
колебательный критерий Рейнольдса вязкость среды, Нсм2 р плотность среды, кгм3
коэффициент диффузии, м с ускорение свободного падения, мс
радиус частицы катализатора, м
Р температурный коэффициент объемного расширения жидкости, 1С
разность температур, С г время, мин
со круговая частота ультразвуковых колебаний, 1с
количество теплоты, переданное среде, обрабатываемой ультразвуком, Дж т масса обрабатываемой среды, кг
С удельная теплоемкость среды, ДжкгС
мощность ультразвука, Вт
удельная мощность ультразвуковых колебаний в расчете на единицу реакционного объема, Втсм
i мощность генератора ультразвуковых колебаний, Вт
V объем аппарата, м
Н высота аппарата, м.
ВВЕДЕНИЕ


Объем и структура работы. Диссертация изложена на 6 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав и выводов, включает таблиц и рисунок. Список литературы содержит 3 наименований. Методы исследования. В диссертационной работе для решения поставленных задач использованы методы системного анализа, математического моделирования, линейной алгебры и статистической обработки результатов экспериментов. Достоверность полученных результатов обеспечена применением в исследованиях научнообоснованных методов экспериментальных исследований, использованием тестированных поверенных приборов и современных инструментальных методов физикохимического анализа, которые обеспечивали получение устойчиво воспроизводимых результатов. Существующие промышленные методы переработки сернистых нефтей и их фракций в основном связаны с разрушением сероорганических соединений и удалением их из топлив. Между тем сероорганические соединения СС можно извлечь из нефтепродуктов в виде концентратов, а также нефтяных сульфоксидов и сульфонов и использовать их в различных отраслях народного хозяйства. Эти концентраты могут служить основой для получения солей алкан и хлорсульфоновых кислот, обладающих высокой поверхностной активностью и пенообразующей способностью, а также для приготовления многофункциональных присадок, улучшающих антиокислитсльные, антикоррозионные и иные свойства смазочных масел. Сульфоксиды являются высокоэффективными экстрагентами солей металлов, органических и неорганических кислот, фенолов, флотореагентами полиметаллических руд, пластификаторами полимерных материалов. Сульфоны являются препаратами для лечения грибковых заболеваний животных, а также используются как высокоэффективные репелленты. Дистилляты, получаемые в процессах переработки нефти, отличаются между собой количеством и составом сернистых соединений 3,4. Опыты, проведенные на различных нефтях, показали следующее распределение серы по отдельным узким нефтяным фракциям табл. Анализ данных, приведнных в таблице, показывает, что распределение серы в узких нефтяных фракциях носит сложный характер вначале с увеличением температуры кипения содержание серы падает, а потом возрастает. Таблица 1. Зцвг, , содержание серы в нефтях различных месторождений. Легкие фракции бензиновые содержат преимущественно низкомолекулярные сернистые соединения, часть из которых представлена сероводородом и легкими меркаптанами. Сероводород и меркаптаны, а также часть остальных сернистых соединений можно удалить сравнительно простыми по технологическому оформлению химическими методами например, щелочной очисткой. Более тяжелые фракции керосиновые, фракции дизельного топлива, вакуумный газойль содержат в основном циклические и полициклические высокомолекулярные сернистые соединения, для удаления которых требуется глубокая и сложная очистка. На сегодня основным способом обессеривания ископаемых топлив на нефтеперерабатывающих заводах является процесс каталитической очистки под давлением водорода гидроочистка 6, 7, 8, 9, ,. Установка состоит из следующих, секций подготовительной, в которой сырье смешивается с водородсодержащим газом и нагревается до температуры поступления в реактор гидроочистки, отделения газов от охлажденного гидрогенизата физической стабилизации гидрогенизата очистки от сероводорода газа высокого давления очистки от сероводорода газа низкого давления. Сырье рис. Процесс гидроочистки протекает в стационарном слое катализатора. Выйдя из реактора, смесь охлаждается в группе теплообменников 2 и конденсаторехолодильнике 5 воздушном или водяном. В сепараторе высокого давления 6 при С газы отделяются от жидкого гидрогенизата. Образовавшийся в процессе гидроочистки сероводород извлекается из этих газов в секции абсорбционной очистки высокого давления. Поглотителем обычно служит водный раствор моноэтаноламина. Очищенный газ высокого давления забирается из каплеотделителя 7 компрессором 8 и подается через сепаратор 9 в узел смешения . На линии вывода газов отдува из каплеотделителя имеется регулятор давления.