Самоподдерживающийся крекинг углеводородов

Настоящее изобретение обеспечивает простой и эффективный способ самоподдерживающегося радиационного крекинга углеводородов. Способ обеспечивает глубокую деструктивную обработку углеводородных цепей с использованием цепного разложения углеводородов с помощью самоподдерживающегося радиационного крекинга углеводородных цепей при широком разнообразии условий облучения и интервалов температуры (от комнатной температуры до 400 С). Некоторые предпочтительные варианты этого способа описаны в настоящем описании, они включают: (1) конкретный случай радиационно-термического крекинга, который называют высокотемпературным радиационным крекингом (ВТРК); (2) низкотемпературный радиационный крекинг (НТРК) и (3) холодный радиационный крекинг (ХРК). Эти способы не были ранее признаны в данной области техники. В одном из предпочтительных вариантов нефтяное сырье подвергают облучению с целью инициирования и/или, по крайней мере, частичного развития цепной реакции между компонентами нефтяного сырья. В одном из предпочтительных вариантов обработка приводит к разложению углеводородной цепи, однако, как описано в настоящем описании, могут протекать и другие химические реакции. 016698 Настоящее изобретение заявляет приоритет и выгоду временной патентной заявки США 60/751352, поданной 16 декабря 2005 года. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится, в общем, к области переработки нефти. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новому способу осуществления самоподдерживающегося крекинга нефтяного сырья для получения товарных нефтяных продуктов. Предпосылки создания изобретения Нефтеперерабатывающая промышленность с давних времен сталкивается с необходимостью увеличения эффективности производства товарных нефтяных продуктов из нефтяного сырья. К тому же, повышаются требования к конкретным товарным нефтяным продуктам. Кроме того, повышаются требования к качеству получаемых товарных нефтяных продуктов - стабильности и чистоте. Например, в данной области техники описаны многие процессы, которые позволяют получать товарные нефтяные продукты с более короткой углеводородной цепью из нефтяного сырья, содержащего предшественники с более длинной углеводородной цепью, однако образующиеся товарные нефтяные продукты часто нестабильны из-за химических частиц, полученных в процессе конверсии (например, но не ограничиваясь только этим, вследствие высокого содержания олефинов), или обладают нежелательными характеристиками в отношении планируемого применения (например, но не ограничиваясь этим, низкие октановые числа),или в отношении экологического воздействия (например, но не ограничиваясь этим, высокое содержание серы). К тому же, нефтяная промышленность сталкивается с перспективой использования многочисленных источников нефтяного сырья, которые сильно различаются по химическому составу. Чтобы справиться с меняющимся составом нефтяного сырья, следует разрабатывать способы, которые достаточно гибкие для того, чтобы применять их к разнообразному нефтяному сырью без значительных изменений способа. Такая гибкость позволяет расширить возможные источники природных ресурсов (то есть нефтяного сырья), доступных для получения товарных нефтяных продуктов, и дополнительно улучшить эффективность получения товарных нефтяных продуктов. Методика переработки не только должна быть достаточно гибкой для того, чтобы ее можно было приспособить к разнообразному нефтяному сырью в качестве исходного материала, также эффективность производства следует повышать способом, достаточно гибким для получения товарного нефтепродукта с требуемым набором свойств, например, но не ограничиваясь только этим, возможностью получения углеводорода с требуемой длиной цепи из данного нефтяного сырья. Например, экономические условия, условия поставки и требования рынка могут диктовать требования, чтобы предпочтительным товарным нефтяным продуктом в течение некоторого периода времени была смазка, обладающая большей длиной углеводородной цепи, чем бензин. Следовательно, способ, достаточно гибкий для получения разнообразных товарных нефтяных продуктов из нефтяного сырья, будет иметь преимущества в отношении требований меняющегося рынка и будет дополнительно максимально повышать ценность товарных нефтяных продуктов. В качестве примера можно эффективно использовать сырую нефть. Сырая нефть представляет собой сложную смесь, содержащую от 50 до 95 мас.% углеводородов по массе (в зависимости от источника сырой нефти). Обычно первая стадия переработки сырой нефти включает разделение сырой нефти на различные углеводородные фракции, например, путем перегонки. Типичный набор фракций углеводородов приведен в табл. 1. Анализ табл. 1 показывает, что бензин содержит углеводороды с длиной цепи 512 атомов углерода, а природный газ содержит углеводороды с длиной углеводородной цепи 1-4 атома углерода, в то время как смазки имеют длину углеводородной цепи 20 атомов углерода или более, а мазут имеет длину углеводородной цепи 14 и более. Чтобы увеличить до максимума стоимость одного барреля сырой нефти, было бы желательно разработать способ превращения нефтяного сырья с более длинной углеводородной цепью в требуемый товарный нефтяной продукт с более короткой углеводородной цепью, таким образом максимально увеличив потенциал применения и ценность каждого барреля сырой нефти. Хотя товарные продукты с длиной углеводородной цепи, составляющей 15 и менее, обычно более востребованы и более ценны, условия рынка могут сделать получение других товарных нефтепродуктов более желательным. К тому же, определенные виды нефтяного сырья не подходят для применения в качестве исходных материалов при переработке нефти. Например, битум представляет собой сложную смесь молекул углеводородов, которые обычно имеют слишком большую вязкость для применения стандартных методик перегонки нефти. Битум содержит компоненты, которые обычно называют гудроном и асфальтом. Однако если битум и другое похожее нефтяное сырье можно было бы подвергнуть обработке, приводящей к снижению содержания компонентов с высокой молекулярной массой, они могли бы стать пригодными для процессов перегонки и дать возможность получения многих товарных нефтяных продуктов. Такой способ называется "облагораживанием нефтяного сырья". Поэтому было бы выгодным разработать способ превращения такого сложного углеводородного сырья в нефтяные продукты и/или товарные нефтяные продукты, способные к дальнейшей перегонке. Одним из важных аспектов при рассмотрении любого способа переработки нефтяного сырья с по-1 016698 лучением товарных нефтепродуктов является экономический. Существуют современные технологии,которые позволяют проводить переработку нефтяного сырья с высокой длиной углеводородных цепей в товарные нефтяные продукты с более короткой длиной углеводородных цепей. Однако многие из этих способов требуют значительных затрат энергии, подводимой к системе, что делает их менее желательной альтернативой. К тому же, многие известные в данной области техники способы представляют собой многостадийные процессы, требующие проведения нескольких стадий и/или нескольких заводов или установок для первоначальной и последующей обработки. Например, данный способ может требовать трех стадий для производства бензина из данного нефтяного сырья, а затем требовать дополнительного процесса для удаления загрязнителей из полученного бензина или для улучшения рабочих показателей бензина. Одностадийный способ получения требуемых товарных нефтепродуктов из данного нефтяного сырья имел бы значительную ценность для нефтяной промышленности. Чтобы достичь перечисленных целей, в данной области техники ранее применяли разнообразные реакции крекинга углеводородов с целью снижения длины цепи углеводородов, входящих в различное нефтяное сырье. Основной проблемой, которую необходимо решить с целью эффективной переработки любого вида нефтяного сырья с помощью реакций крекинга, является проблема регулирования реакции крекинга в условиях, которые обеспечивают сочетание высокой скорости обработки и высокой эффективности конверсии с максимальной простотой, небольшими капитальными затратами на строительство установок, поддержку деятельности и экономической эффективностью при минимальных энергозатратах. Как обсуждалось выше, только способы, которые позволяют осуществить эффективное воспроизведение реакций крекинга углеводородной цепи, могут обеспечить высокие скорости переработки, необходимые для промышленного и коммерческого применения. Кроме того, в одном из конкретных предпочтительных вариантов такие способы могли бы осуществляться при низких давлениях и температурах во время протекания всех стадий реакции крекинга, с целью снижения до минимума эксплуатационных расходов и повышения безопасности. Реализация таких способов требует, чтобы были решены проблемы инициирования крекинга и стимуляции продолжения цепи крекинга при низких температурах. Настоящее изобретение обеспечивает такое решение путем обеспечения простого и эффективного способа самоподдерживающегося радиационного крекинга углеводородов. Описанный способ обеспечивает глубокую деструктивную переработку углеводородных цепей с использованием разложения углеводородной цепи при широком разнообразии условий облучения и температур (от комнатной до 450 С). Несколько предпочтительных вариантов такого способа описаны в настоящем описании, они включают:(1) специальный случай радиационно-термического крекинга, который называют высокотемпературным радиационным крекингом (ВТРК); (2) низкотемпературный радиационный крекинг (НТРК); (3) холодный радиационный крекинг (ХРК). Технологические результаты настоящего изобретения включают, но не ограничиваются ими: (1) расширение источников нефтяного сырья для производства товарных нефтепродуктов; (2) увеличение степени конверсии нефтяного сырья в полезные товарные нефтяные продукты; (3) максимальное увеличение выходов разнообразных товарных нефтепродуктов из нефтяного сырья;(4) улучшение качества разнообразного нефтяного сырья; (5) увеличение качества товарных нефтепродуктов путем минимизации нежелательных загрязнителей (например, но не ограничиваясь только этим,серы), которые могут присутствовать в товарных нефтепродуктах в результате нежелательных химических реакций; (6) повышение стабильности получаемых товарных нефтепродуктов путем минимизации или предотвращения нежелательных химических реакций; (7) обеспечение способа, достаточно гибкого для получения разнообразных товарных нефтепродуктов из данного нефтяного сырья. Способы по настоящему изобретению обеспечивают перечисленные и другие преимущества при снижении потребления энергии, упрощении конструкции установки, требуемой для осуществления данных способов, и снижении числа стадий процесса по сравнению с процессами, которые известны в данной области техники. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлены характеристические температуры, требуемые для осуществления НТРК,ХРК и различных известных в данной области техники процессов крекинга; НТРК обозначает низкотемпературный радиационный крекинг, ХРК означает холодный радиационный крекинг, РТК означает радиационно-термический крекинг, ТКК означает термокаталитический крекинг, ТК означает термический крекинг. На фиг. 2 показана зависимость концентрации переносчика цепи от характеристик электронного пучка при эквивалентной средней по времени мощности, меняющейся для трех моделей импульсного излучения, имеющего различные длительность и/или частоту импульса (3 мкс, 300 с-1 - верхняя кривая, 5 мкс, 200 с-1 - средняя кривая, 3 мкс, 60 с-1 - нижняя кривая), и при непрерывном облучении (пунктирная линия). На фиг. 3 показаны типичные схемы одного из предпочтительных вариантов для процессов НТРК и ХРК. На фиг. 4 А и 4 Б показаны продукты при изменениях в фракционном составе нефтяного сырья высокой вязкости после обработки методом РТК после предварительного барботирования ионизированного-2 016698 воздуха в течение 7 мин до проведения процесса РТК. РТК обработку проводили с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1) в проточных условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 3,5 кГрей; средняя по времени мощность электронного пучка 6 кГрей/с; температура обработки 380 С. На фиг. 4 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава, определенного на основании числа атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия). На фиг. 4 Б показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). На фиг. 5 А и 5 Б показано изменение фракционного состава продуктов после обработки нефтяного сырья высокой вязкости методом НТРК с использованием импульсного излучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) в статических условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 1,8 МГрей; средняя по времени мощность электронного пучка 10 кГрей/с; температура обработки 250 С. На фиг. 5 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава,определенного как число атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия). На фиг. 5 Б показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). На фиг. 6 А и 6 Б показаны изменения в фракционном составе продуктов ХРК обработки нефтяного сырья высокой вязкости с использованием импульсного облучения (длительность импульса 3 мкс и частота импульсов 60 с-1) в нестатических условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 300 кГрей; средняя по времени мощность электронного пучка 2,7 кГрей/с; температура обработки 170 С. На фиг. 6 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава, определенного как число атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия). На фиг. 6 Б показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до(темные точки) и после обработки (светлые точки). На фиг. 7 А и 7 Б показаны изменения в фракционном составе продуктов НТРК обработки нефтяного сырья высокой вязкости с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) в нестатических условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 26 кГрей; средняя по времени мощность электронного пучка 10 кГрей/с; температура обработки 220 С. На фиг. 7 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава, определенного как число атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия). На фиг. 7 Б показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до(темные точки) и после обработки (светлые точки). На фиг. 8 представлено сравнение зависимости начальной скорости крекинга углеводородной цепиW от мощности излучения Р электронного пучка при 400 С (для РТК) и при 220 С (для НТРК). На фиг. 9 А и 9 Б показаны изменения в фракционном составе продуктов ХРК обработки нефтяного сырья высокой вязкости с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) в статических условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 320 кГрей; средняя по времени мощность электронного пучка 36-40 кГрей/с; температура обработки 50 С. На фиг. 9 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава, определенного как число атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия). На фиг. 9 Б показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до(темные точки) и после обработки (светлые точки). На фиг. 10 показаны изменения в фракционном составе продуктов ХРК обработки нефтяного сырья высокой вязкости с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) в статических условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 450 кГрей; средняя по времени мощность электронного пучка 14 кГрей/с; температура обработки 30 С. Сравниваются фракционные составы жидкого продукта обработки сырья при указанных условиях без прибавления метанола (обозначено как продукт ХРК) и при прибавлении 1,5 мас.% метанола (обозначено как продукт ХРК) в сырье перед облучением электронами. На фиг. 11 показаны изменения в фракционном составе продуктов ХРК обработки битумного сырья высокой вязкости с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) при следующих параметрах: средняя по времени мощность электронного пучка 20-38 кГрей/с; температура обработки комнатная; общая поглощенная доза меняется в зависимости от времени воздействия. На фиг. 11 показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). На фиг. 12 А и 12 Б показано изменение фракционного состава продуктов обработки двух видов нефтяного сырья высокой вязкости (образец 1, фиг. 11 А, и образец 2, фиг. 11 Б) в результате ХРК обработки при меняющихся мощностях излучения. Образец 1 обрабатывали методом ХРК при непрерывном облучении в статических условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 100 кГрей; мощность пучка электронов 80 кГрей/с; температура обработки 50 С. Образец 2 обрабатывали методом ХРК при непрерывном облучении в статических условиях при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 50 кГрей; мощность пучка электронов 120 кГрей/с; температура обработки-3 016698 50 С. На фиг. 12 А и 12 Б показаны результаты в виде изменения фракционных составов, определенных на основании изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки(светлые точки). На фиг. 13 показана степень превращения после ХРК обработки образца 1, как описано для фиг. 12 А. На фиг. 14 показано изменение фракционного состава продуктов ХРК обработки мазута в проточных условиях (при скорости потока 16,7 г/с в слое толщиной 2 мм и непрерывном барботировании ионизированного воздуха) с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) при следующих параметрах: средняя по времени интенсивность электронного пучка 6 кГрей/с; температура предварительного нагрева сырья 150 С; общая поглощенная доза 1,6 кГрей. На фиг. 14 показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). На фиг. 15 показано изменение фракционного состава продуктов ХРК обработки мазута в проточных условиях (при средней линейной скорости потока 20 см/с в слое толщиной 2 мм) с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) при следующих параметрах: средняя по времени интенсивность электронного пучка 6 кГрей/с; температура предварительного нагрева сырья 100 С; общая поглощенная доза электронов меняется в интервале 10-60 кГрей. На фиг. 15 показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки с использованием различных доз облучения (светлые точки). На фиг. 16 показано изменение фракционного состава продуктов ХРК обработки мазута в проточных условиях (при средней линейной скорости потока 20 см/с в слое толщиной 2 мм) с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) при следующих параметрах: средняя по времени интенсивность электронного пучка 6 кГрей/с; температура предварительного нагрева сырья 100 С; общая поглощенная доза 10 кГрей. На фиг. 16 показаны результаты в виде изменения числа атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки при дозе излучения 10 кГрей и после тридцати дней воздействия (светлая линия). На фиг. 17 показано изменение фракционного состава продуктов ХРК обработки мазута в проточных условиях (при средней линейной скорости потока 20 см/с в слое толщиной 2 мм) с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) при следующих параметрах: средняя по времени интенсивность электронного пучка 6 кГрей/с; температура предварительного нагрева сырья 100 С; последовательно поглощенные дозы 10, 20 и 30 кГрей. На фиг. 17 показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки различными последовательными дозами облучения (светлые точки). На фиг. 18 показано изменение фракционного состава продуктов ХРК обработки сырой нефти с высокой концентрацией парафинов в проточных условиях (при скорости потока 30 кг/ч в слое толщиной 2 мм) с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) при следующих параметрах: средняя по времени интенсивность электронного пучка 5,2 кГрей/с; температура предварительного нагрева сырья 35 С; средние по времени поглощенные дозы 8,2, 12,5 и 24 кГрей. На фиг. 18 показаны результаты в виде изменения интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки при различных дозах излучения (светлые точки). На фиг. 19 показано изменение фракционного состава продуктов ХРК обработки мазута с высокой концентрацией парафинов в статических и проточных условиях (при скорости потока 30 кг/ч в слое толщиной 2 мм) с использованием импульсного облучения (длительность импульса 5 мкс и частота импульсов 200 с-1) при следующих параметрах: средняя по времени интенсивность электронного пучка 20 кГрей/с в статических условиях и 5,2 кГрей/с в проточной системе; температура предварительного нагрева сырья 60 С; средние по времени поглощенные дозы 300 кГрей в статических условиях и 24 кГрей в проточных условиях. На фиг. 19 показаны результаты в виде изменения интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки в статических и проточных условиях (светлые точки). На фиг. 20 А и 20 Б показано изменение фракционного состава продуктов ХРК обработки нефтяного сырья высокой вязкости в условиях непрерывного облучения (в нестатических условиях) при следующих параметрах: общая поглощенная доза электронов 3,2 кГрей; мощность электронного пучка 80 кГрей/с; температура обработки 500 С. На фиг. 20 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава, определенного как число атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия). На фиг. 20 Б показаны результаты в виде изменения в интервалах кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки).-4 016698 Подробное описание сущности изобретения Определения В настоящем описании приведенные ниже выражения имеют определенные ниже значения. Выражение "нефтяное сырье" обозначает любой исходный углеводородный материал на основе нефти, включая, но не ограничиваясь этим, сырую нефть любой плотности и вязкости, тяжелую сырую нефть высокой вязкости, сырую нефть с высоким содержанием парафинов, мазут, гудрон, тяжелые остатки нефтепереработки, отходы экстракции нефти, битум, нефтепродукты любой плотности и вязкости и использованные нефтепродукты. Выражение "обработанное нефтяное сырье" обозначает нефтяное сырье, обработанное методом ВТРК, НТРК или ХРК, причем подвергнутое такой обработке нефтяное сырье имеет измененную среднюю длину углеводородных цепей, измененный фракционный состав и/или измененный химический состав по сравнению с необработанным нефтяным сырьем, указанные изменения происходят вследствие протекания одной или более реакций, которые включают, но не ограничиваются ими, разложение углеводородных цепей, полимеризацию, поликонденсацию, изомеризацию, окисление, восстановление и хемосорбцию; обработанное нефтяное сырье можно использовать непосредственно в качестве товарного нефтепродукта, в качестве исходного материала для производства товарных нефтепродуктов, в качестве нефтяного сырья или в качестве облагороженного нефтяного сырья. Выражение "товарный нефтепродукт" обозначает предназначенный для применения продукт, произведенный, непосредственно или опосредованно, из обработанного нефтяного сырья, из нефтяного сырья, обработанного методами ВТРК, НТРК или ХРК, или из облагороженного нефтяного сырья. Выражение "молекула углеводорода" означает любую химическую частицу в нефтяном сырье, содержащую углерод и водород и способную к изменению посредством воздействия ВТРК, НТРК или ХРК обработки; типичные химические частицы включают линейные молекулы, состоящие из водорода и углерода, кольцевые структуры, состоящие из водорода и углерода, и комбинации перечисленного, а также более сложные химические частицы, состоящие из водорода и углерода. Выражение "высокотемпературный радиационный крекинг", или "ВТРК", означает способ обработки нефтяного сырья, в котором указанная обработка осуществляется путем облучения при температурах,выше или равных примерно 350 С, но ниже или равных примерно 450 С, и средней по времени мощности излучения, составляющей 5 кГрей/с или выше, что приводит к общей поглощенной дозе, составляющей от примерно 0,1 до примерно 3,0 кГрей, причем общая поглощенная доза ниже, чем лимитирующая доза облучения, определенная на основании стабильности обработанного нефтяного сырья и/или товарных нефтепродуктов, произведенных из нефтяного сырья при данных конкретных параметрах ВТРК обработки и данном нефтяном сырье, указанное облучение генерирует самоподдерживающуюся цепную реакцию между переносчиком цепи и возбужденными молекулами. Следует понимать, что ВТРК не включает реакции разложения молекулы углеводорода, которые не являются самоподдерживающимися,например, но не ограничиваясь этим, радиолиз и механическую обработку. Однако ВТРК может сопровождаться другими не деструктивными, не самоподдерживающимися реакциями, например, но не ограничиваясь этими примерами, полимеризации, изомеризации, окисления, восстановления и хемосорбции,они регулируются конкретным выбором условий обработки. ВТРК можно применять для получения обработанного нефтяного сырья, товарных нефтепродуктов или облагороженного нефтяного сырья. Выражение "низкотемпературный радиационный крекинг", или "НТРК", означает способ обработки нефтяного сырья, в котором указанная обработка осуществляется путем облучения сырья при температурах выше примерно 200 С и ниже примерно 350 С и средней по времени мощности излучения примерно 10 кГрей/с или выше, приводящей к общей поглощенной дозе, составляющей примерно от 1,0 до примерно 5,0 кГрей, причем общая поглощенная доза ниже, чем лимитирующая доза облучения, определенная на основании стабильности обработанного нефтяного сырья и/или товарных нефтепродуктов,произведенных из нефтяного сырья при данных конкретных параметрах НТРК обработки и данном нефтяном сырье, указанное облучение генерирует самоподдерживающуюся цепную реакцию между переносчиком цепи и возбужденными молекулами. Следует понимать, что НТРК не включает реакции разложения молекулы углеводорода, которые не являются самоподдерживающимися, например, но не ограничиваясь этим, радиолиз имеханическую обработку. Однако НТРК может сопровождаться другими не деструктивными, не самоподдерживающимися реакциями, например, но не ограничиваясь этими примерами, полимеризации, изомеризации, окисления, восстановления и хемосорбции, они регулируются конкретным выбором условий обработки. НТРК можно применять для получения обработанного нефтяного сырья, товарных нефтепродуктов или облагороженного нефтяного сырья. Выражение "холодный радиационный крекинг", или "ХРК", означает способ обработки нефтяного сырья, в котором указанную обрабоку осуществляют путем облучения сырья при температурах менее или равных примерно 200 С и при средней по времени мощности облучения примерно 15 кГрей/с или выше, приводящей к общей поглощенной дозе облучения от примерно 1,0 до примерно 10,0 кГрей, причем общая поглощенная доза ниже, чем лимитирующая доза облучения, определенная на основании стабильности обработанного нефтяного сырья и/или товарных нефтепродуктов, произведенных из нефтяного сырья при данных конкретных параметрах ВТРК обработки и данном нефтяном сырье, указанное об-5 016698 лучение генерирует самоподдерживающуюся цепную реакцию между переносчиком цепи и возбужденными молекулами. Следует понимать, что ХРК не включает реакции разложения молекулы углеводорода, которые не являются самоподдерживающимися, например, но не ограничиваясь этим, радиолиз и механическую обработку. Однако ХРК может сопровождаться другими не деструктивными, не самоподдерживающимися реакциями, например, но не ограничиваясь этими примерами, полимеризации, изомеризации, окисления, восстановления и хемосорбции, они регулируются конкретным выбором условий обработки. ХРК можно применять для получения обработанного нефтяного сырья, товарных нефтепродуктов или облагороженного нефтяного сырья. Выражение "цепная реакция" при описании процессов ВТРК, НТРК или ХРК означает реакцию между одним или более переносчиком цепи и одной или более возбужденной молекулой, в которой продукты начальной реакции способны к дальнейшим реакциям с возбужденными молекулами. Выражение "переносчик цепи" означает любую молекулярную частицу, образованную при действии излучения на нефтяное сырье и включает, но не ограничивается ими, свободные радикалы, например, но не ограничиваясь этими примерами, Н, СН 3, С 2 Н 5 и подобные ионные частицы. Выражение "возбужденные молекулы" означает такие молекулы углеводородов, которые обладают приобретенным избытком энергии, достаточным для протекания реакции с переносчиками цепи, указанная энергия возникает в результате термического возбуждения и/или вызванного облучением возбуждения молекул углеводородов. Выражение "разложение молекулы углеводорода" означает уменьшение размера по крайней мере части молекул углеводорода, составляющих нефтяное сырье. Общие положения Настоящее изобретение представляет собой простой и эффективный способ проведения самоподдерживающегося радиационного крекинга углеводородов. Описанный способ предназначен для глубокой деструктивной обработки молекул углеводорода, использующей разложение молекулы углеводорода путем самоподдерживающегося радиационного крекинга молекул углеводорода в широком интервале условий облучения и температуры (от комнатной температуры до 400 С). В настоящем описании даны некоторые предпочтительные варианты этого способа, включающие: (1) конкретный случай радиационно-термического крекинга, который называют высокотемпературным радиационным крекингом (ВТРК);(2) низкотемпературный радиационный крекинг (НТРК) и (3) холодный радиационный крекинг (ХРК). Эти способы ранее не были признаны в данной области техники. В одном из предпочтительных вариантов нефтяное сырье подвергают облучению для инициирования и/или, по крайней мере частичного, развития цепной реакции между компонентами нефтяного сырья. В одном из предпочтительных вариантов обработка приводит к разложению молекулы углеводородов; однако могут также протекать другие химические реакции, как описано в настоящем описании. Способы осуществляют в подходящем реакторе при требуемой температуре, требуемой дозе облучения и требуемой мощности излучения с использованием требуемого нефтяного сырья. Температуру,дозу и мощность излучения можно легко менять, так же, как и природу нефтяного сырья. Кроме того,условия реакции можно изменять добавлением одного или более агентов к нефтяному сырью и/или путем дополнительной обработки нефтяного сырья. Нефтяное сырье может подвергаться воздействию таких агентов и дополнительной обработке до обработки по методике, изложенной в данном изобретении,и/или во время такой обработки. В одном из предпочтительных вариантов агент представляет собой ионизированный воздух, водяной пар, озон, кислород, водород, метанол и метан; приведенный выше список не является полным, в качестве агентов в настоящем изобретении могут применяться другие газы,пары и жидкости. В одном из предпочтительных вариантов дополнительная обработка может включать термическое, механическое, акустическое или электромагнитное воздействие на нефтяное сырье. Потребитель может регулировать изменения температуры, дозы, мощности, нефтяного сырья, агента и/или дополнительной обработки сырья, скорости и выхода цепной реакции радиационного крекинга, а также получение требуемых товарных нефтяных продуктов, конечную вязкость обработанного нефтяного сырья, степень конверсии нефтяного сырья, стимулировать альтернативные химические реакции (например, но не ограничиваясь приведенными, полимеризации, поликонденсации, изомеризации, окисления,восстановления и хемособрции). В одном из предпочтительных вариантов способ осуществляется, по крайней мере частично, путем цепной реакции, которая приводит к разложению молекулы углеводорода; способ может также включать другие химические процессы, например, но не ограничиваясь приведенными, полимеризацию, поликонденсацию, изомеризацию, окисление, восстановление и хемосорбцию. Такие альтернативные химические процессы могут придавать обработанному нефтяному сырью полезные свойства. Источник излучения генерирует частицы, имеющие предварительно заданную среднюю энергию и распределение по энергиям. Нефтяное сырье подвергают действию потока указанных частиц достаточной плотности так, чтобы скорость поглощения энергии на единицу массы нефтяного сырья была достаточной для инициирования и/или воспроизведения ВТРК, НТРК или ХРК, и энергия, поглощенная единицей массы нефтяного сырья, была достаточной для осуществления требуемой степени конверсии нужного товарного нефтепродукта и/или для придания требуемых свойств обработанному нефтяному сырью.-6 016698 В одном из предпочтительных вариантов дозу и/или мощность определяют на основе характеристик импульсного или непрерывного облучения, требуемой степени обработки, конечной вязкости обработанного нефтяного сырья и/или вида товарного нефтепродукта, который необходимо получить. Нефтяное сырье можно облучать в проточном или импульсном режиме. В одном из предпочтительных вариантов источник излучения представляет собой ускоритель электронов, производящий пучок электронов, содержащий электроны, имеющие энергию в интервале от примерно 1 до примерно 10 МэВ,и нефтяное сырье подвергают воздействию электронного пучка достаточной плотности тока так, что средняя по времени мощность составляет примерно 5 кГрей/с или выше. Способ осуществляют при давлении от примерно атмосферного до 3 атм, хотя при желании можно применять более высокие или более низкие давления, однако следует понимать, что применение более высоких или более низких давлений будет увеличивать сложность физического устройства установки для обработки и затраты энергии. В результате обработки методом ВТРК, НТРК или ХРК нефтяное сырье превращается в обработанное нефтяное сырье, обладающее одним или более требуемых свойств, или в требуемый набор нефтепродуктов. Обработанное нефтяное сырье можно далее обработать с целью разделения и/или выделения различных фракций. Эти фракции можно применять непосредственно в качестве товарных продуктов или с целью проведения дальнейшей очистки или реакций обработки. В качестве альтернативы обработанное нефтяное сырье можно транспортировать благодаря его улучшенным свойствам средствами, известными в данной области техники, для дальнейшей переработки с использованием средств, известных в данной области техники, или способов, описанных в настоящем описании. Описанные в настоящем описании способы объединяют уникальные комбинации температуры, поглощенной дозы излучения и мощности излучения, позволяющие инициировать и/или поддерживать описанные цепные реакции. ВТРК, НТРК и ХРК представляют собой цепные реакции, протекающие с высокой скоростью, которые подходят для применения в промышленном масштабе. В одном из предпочтительных вариантов ВТРК, НТРК и ХРК вызывают разложение молекулы углеводорода. Разложение молекулы углеводорода может сопровождаться дополнительными химическими реакциями, как обсуждается в настоящем описании. Кроме того, ВТРК, НТРК и ХРК эффективны для широкого круга нефтяного сырья, включая, но не ограничиваясь перечисленным, высоковязкую сырую нефть, битум и высокопарафинистую нефть. Поэтому способы ВТРК, НТРК и ХРК можно применять в разнообразных промышленных установках для широкого круга нефтяного сырья. Некоторые способы радиационного самоподдерживающегося крекинга описаны в настоящем описании, включая ВТРК, НТРК и ХРК. Как обсуждалось выше, путем варьирования параметров радиационного самоподдерживающегося крекинга (например, но не ограничиваясь перечисленным, температуры, общей поглощенной дозы, мощности, типа нефтяного сырья, применения агентов и/или дополнительной обработки сырья) скорость и выход цепной реакции радиационного крекинга, а также получение требуемых товарных нефтепродуктов, конечная вязкость обработанного нефтяного сырья, степень конверсии нефтяного сырья и возбуждение дополнительных химических реакций (например, но не ограничиваясь перечисленным, полимеризации, поликонденсации, изомеризации, окисления, восстановления и хемосорбции) может регулироваться потребителем. В каждом способе общую поглощенную дозу излучения выбирают так, чтобы общая поглощенная доза была меньше, чем лимитирующая доза облучения,как она определяется на основании устойчивости обработанного нефтяного сырья, требуемых товарных нефтепродуктов или желаемых характеристик обработанного нефтяного сырья. Лимитирующая доза излучения может подвергаться воздействию других параметров реакции так, что лимитирующая доза облучения для конкретного сырья может различаться, если меняются другие параметры реакции. В одном из предпочтительных вариантов самоподдерживающаяся реакция крекинга представляет собой ВТРК. В альтернативном предпочтительном варианте самоподдерживающаяся реакция крекинга представляет собой НТРК. В еще одном альтернативном варианте самоподдерживающаяся реакция крекинга представляет собой ХРК. Для ВТРК нефтяное сырье облучают при температурах, выше или равных примерно 350 С, однако меньше или равных примерно 450 С, с применением средней по времени мощности облучения 5 кГрей/с или выше, при общей поглощенной дозе от 0,1 до 3,0 кГрей. В одном из предпочтительных вариантов температура составляет от больше или равной 350 С до меньше или равной 400 С. Для НТРК нефтяное сырье облучают при температурах больше примерно 200 С и меньше чем примерно 350 С, используя среднюю по времени мощность облучения 10 кГрей/с или выше, и общую поглощенную дозу от 1,0 до 5,0 кГрей. Для ХРК нефтяное сырье облучают при температурах,меньших или равных примерно 200 С, используя среднюю по времени мощность облучения 15 кГрей/с или выше, при общей поглощенной дозе от 1,0 до 10,0 кГрей. В одном из предпочтительных вариантов температура составляет меньше чем примерно 100 С; в еще одном предпочтительном альтернативном варианте температура приблизительно комнатная; в еще одном предпочтительном варианте температура составляет примерно 20 С. В каждой из реакций ВТРК, НТРК и ХРК излучение инициирует и/или частично поддерживает высокоскоростную самоподдерживающуюся цепную реакцию между переносчиками цепи и возбужденными молекулами. Следует понимать, что ВТРК, НТРК и ХРК не включают реакций разложения молекулы углеводорода, которые не являются самоподдерживающимися, например, но не ограничиваясь перечис-7 016698 ленным, радиолиз и механическую обработку. Однако ВТРК, НТРК и ХРК могут сопровождаться другими не деструктивными, не самоподдерживающимися реакциями, например, но не ограничиваясь перечисленным, полимеризации, изомеризации, окисления, восстановления и хемосорбции, они регулируются конкретным выбором условий обработки. В каждом из процессов ВТРК, НТРК и ХРК общая поглощенная доза излучения меньше, чем лимитирующая доза облучения, как она определяется на основании стабильности обработанного нефтяного сырья, получаемых товарных нефтепродуктов или требуемых характеристик обработанного нефтяного сырья. К тому же, при проведении каждого из процессов ВТРК, НТРК и ХРК можно добавлять дополнительные агенты перед и/или во время обработки, и/или нефтяное сырье можно обрабатывать с использованием вторичных процессов до или во время обработки, как описано в настоящем описании для каждого из этих способов. Определенные характеристики ВТРК, НТРК и ХРК могут сделать каждый процесс наилучшим выбором в зависимости от желаемых результатов и доступного исходного материала. Производительность радиационной установки (кг/с), обозначенную Q, можно рассчитать по формулеQ=N/D,где N представляет собой мощность пучка электронов, кВ; D представляет собой дозу, кДж/кг;представляет собой эффективность ускорителя (для многих типов электронных ускорителей =0,8-0,85);представляет собой коэффициент, который учитывает потери мощности пучка электронов (обычно полагают, что 1/3). Можно видеть, что для заданных характеристик ускорителя электронов производительность установки зависит только от дозы, требуемой для проведения процесса. Скорости индуцированных излучением реакций инициирования цепи и развития цепи увеличиваются при увеличении мощности Р. Следовательно, доза, необходимая для данной степени конверсии нефтяного сырья, зависит от мощности. В случае радиационно-термического крекинга эта доза пропорциональна Р-1/2, а в случае ХРК она пропорциональна Р-3/2. Более сильная зависимость D(P) для ХРК обеспечивает промышленную обработку нефтяного сырья при низких температурах, но повышенных мощностях электронного облучения. ХРК обеспечивает наиболее экономичный способ, поскольку позволяет сберегать энергию в максимальной степени благодаря исключению затрат энергии на подогрев нефтяного сырья. Применение ВТРК и НТРК предполагает предварительное нагревание нефтяного сырья до температур примерно 450 и 350 С соответственно, что связано с дополнительным потреблением энергии по сравнению с ХРК. Однако в случае НТРК, и в меньшей степени в случае ВТРК, энергозатраты на подогрев нефтяного сырья значительно ниже, чем при проведении обычного термокаталитического или радиационно-термического крекинга, благодаря увеличенным и регулируемым выходам товарных нефтепродуктов, производимых этим методом. В то же время, благодаря дополнительному термическому возбуждению молекул углеводородов, скорость реакций при ВТРК и НТРК и, следовательно, производительность выше по сравнению с ХРК при той же дозе облучения электронами. Более того, ВТРК и НТРК поддерживают температуру в качестве дополнительного параметра, необходимого для инициирования и регулирования термически активируемых реакций, обладающих низкой энергией активации при относительно низких температурах; последнее может быть полезным для обеспечения требуемых свойств продуктов, полученных из конкретных видов нефтяного сырья. Основы крекинга углеводородов Для реакции крекинга любой молекулы углеводорода требуется две стадии (как обсуждалось в разделе "Предпосылки создания изобретения"): (1) стадия инициирования; (2) стадия развития. Каждая из этих стадий может отличаться конкретным химизмом, который проявляется в каждой реакции. Стадия инициирования включает образование и поддержание переносчика цепи. Концентрация переносчика цепи, полученного на стадии инициирования, повышается с увеличением дозы излучения, поглощенной нефтяным сырьем. Переносчики цепи образуются в концентрации, достаточной для инициирования цепной реакции. В одном из предпочтительных вариантов мощность ионизирующего излучения, которая больше или равна примерно 1 кГрей/с, достаточна для получения концентрации переносчика цепи, необходимой для инициирования высокоскоростной цепной реакции. В принципе, 1 кГрей в 1 с достаточно для инициирования реакции крекинга (но недостаточно для развития этой реакции). Следует заметить, что, хотя мощности 1 кГрей/с достаточно, более высокие мощности излучения будут приводить к более высоким скоростям реакции. Стадия развития цепи включает образование и поддержание концентраций возбужденных молекул,необходимых для развития цепной реакции и поддержания самоподдерживающейся цепной реакции. В одном из предпочтительных вариантов возбужденные молекулы генерируются только путем возбуждения, вызванного облучением. В предпочтительном альтернативном варианте возбужденные молекулы генерируются путем возбуждения, вызванного облучением и другими механизмами, например, но не ограничиваясь перечисленным, предварительным нагревом нефтяного сырья до температур менее 150 С,механической, акустической или электромагнитной обработкой. В одном из предпочтительных вариан-8 016698 тов мощность ионизирующего излучения, составляющая более чем примерно 5 кГрей/с, достаточна для того, чтобы без дополнительных обработок обеспечить достаточную концентрацию возбужденных молекул для развития цепной реакции. В тех предпочтительных вариантах, в которых мощность ионизирующего излучения составляет менее 5 кГрей/с, получение и сохранение возбужденных молекул требует дополнительных механизмов, как говорилось выше. В способах ВТРК, НТРК и ХРК, описанных в настоящем описании, стадию инициирования и стадию развития цепи можно проводить при температурах от 20 до 450 С и при давлении от атмосферного до 3 атм. Если реакционный сосуд, в котором проводят процессы ВТРК, НТРК и ХРК, не находится под давлением, выделение газа, выделяющегося в этих процессах, может вызывать повышение давления в реакционном сосуде до давлений выше атмосферного. Следовательно, в определенных предпочтительных вариантах описанных в настоящем описании способов (например, НТРК и ХРК) стадии инициирования и развития цепи можно проводить без термической активации реакции развития цепи, хотя можно также использовать термическое улучшение. В процессе ВТРК температура достаточна для термической активации реакции развития цепи. Однако и в этом состоит отличие от ранее известных в данной области техники способов, например РТК, скорость реакции ВТРК и лимитирующая доза излучения регулируются путем изменения мощности излучения в интервале более чем примерно 5 кГрей/с, а также посредством дополнительной обработки с использованием, например, но не ограничиваясь перечисленным, предварительного нагревания нефтяного сырья до температур менее 150 С, механической, акустической или электромагнитной обработки, для того, чтобы подвергнуть нефтяное сырье структурной и/или химической модификации. Следует отметить, что температуры, которые менее чем примерно 350 С, недостаточны для термической активации реакции развития цепи, которую применяли в известных ранее в данной области техники методах крекинга, например РТК; однако при объединении с облучением, описанным в настоящем описании, термическое улучшение реакции развития цепи может протекать благодаря повышенной диффузии переносчика цепи, что улучшает цепные реакции, инициированные облучением,как заявлено в настоящем описании. Далее, можно достичь определенных концентраций возбужденных молекул, полученных под действием облучения, применяя мощность ионизирующего излучения, описанную в настоящем описании. В случае ХРК стадия инициирования и стадия развития цепи осуществляются только за счет энергии ионизирующего излучения. В процессе ХРК как переносчики цепи, так и возбужденные молекулы образуются при взаимодействии ионизирующего излучения предварительно заданной мощности с нефтяным сырьем при температурах, ниже или равных примерно 200 С. Переносчики цепи можно затем применять для инициирования стадии развития цепи. При этих условиях концентрации переносчиков цепи и возбужденных молекул, полученные при облучении, достаточны для того, чтобы цепная реакция протекала с высокой скоростью. Поскольку нагревание требуется в минимальной степени или вообще не требуется, обработку нефтяного сырья можно осуществлять при необычно низких температурах, нехарактерных для протекания реакций крекинга молекул углеводородов. Однако зависимость скорости реакции крекинга молекул углеводородов от мощности излучения отличается для реакций РТК и ХРК. В случае РТК зависимость скорости крекинга W от мощности излучения Р можно записать в виде уравнения (1), приведенного ниже В случае ХРК зависимость скорости крекинга W от мощности излучения Р можно записать в виде уравнения (2), приведенного ниже В этом уравнении учитывается генерирование возбужденных молекул под действием излучения при повышенных мощностях. Сравнивая уравнения (1) и (2), можно увидеть, что увеличение мощности излучения Р вызывает значительное увеличение скорости реакции, наблюдаемой в способе ХРК при любой температуре. Эта повышенная скорость реакции делает ХРК применимым в промышленном масштабе. Такое же или еще большее увеличение скорости реакции происходит также при проведении реакций ВТРК и НТРК. При ВТРК и НТРК применяют увеличенные мощности, описанные в настоящем описании, температуры этих процессов составляют 350-450 С для ВТРК и примерно 200-350 С для НТРК. Энергия активации процесса ВТРК составляет примерно 80000 Дж/моль, примерно 8600 Дж/моль для НТРК процесса,что соответствует энергии активации диффузии легких молекул, характерной для жидких углеводородов. Вклад добавочной термической энергии в процессах ВТРК и НТРК увеличивает диффузию переносчиков цепи и увеличивает скорость реакции крекинга молекул углеводородов, наблюдаемую при НТРК. Практическое применение ВТРК и НТРК дает возможность реализации радиационноинициированного крекинга любого вида нефтяного сырья при температурах более чем примерно 200 С и обеспечивает высокие скорости реакции, так что способ можно применять в промышленном масштабе. Сравнение известных ранее в данной области техники процессов крекинга со способами ВТРК,НТРК и ХРК, описанными в настоящем изобретении, проведено в табл. 2. Можно заметить, что механизмы, по которым осуществляется стадия развития цепной реакции, различны в процессах ВТРК, НТРК-9 016698 и ХРК, а также в ранее известных в данной области техники процессах. Снижение температуры, которое используют в методах НТРК и ХРК, значительно снижает затраты энергии на 1 т нефтяного сырья при проведении этих процессов по сравнению с методами, известными ранее в данной области техники (см. табл. 2). На фиг. 1 проведено сравнение характеристических температур, применяемых для НТРК и ХРК,а также для ранее известных способов крекинга (РТК обозначает радиационно-термический крекинг,ТКК обозначает термокаталитический крекинг, ТК обозначает термический крекинг, а аббревиатуры НТРК и ХРК определены выше). Можно увидеть, что требования в отношении температуры для РТК,ТКК и ТК примерно в 10-50 раз выше, чем для ХРК, и в 2-3 раза выше, чем для НТРК. Это снижение в потреблении энергии снижает экономические затраты, связанные с осуществлением способов НТРК и ХРК, а поскольку реакции в этих методах протекают с высокой скоростью, это делает НТРК и ХРК привлекательными с коммерческой точки зрения. Кроме того, поскольку температуры, применяемые в процессе ВТРК, сравнимы с температурами, применяемыми при РТК, скорость реакции в этом случае выше,что вызвано увеличенной мощностью излучения и структурной и/или химической модификацией нефтяного сырья при протекании, например, перечисленных обработок (не ограничиваясь перечисленными): предварительное нагревание нефтяного сырья, механическая, акустическая или электромагнитная обработка; это делает способ более эффективным в отношении характеристик обработанного нефтяного сырья и полученных из него товарных нефтепродуктов. Способы облучения Скорость реакции при проведении ВТРК, НТРК и ХРК зависит от характеристики облучающих частиц. Облучение можно проводить в непрерывном или не непрерывном режиме. В одном из предпочтительных вариантов не непрерывный режим представляет собой импульсный режим, в котором импульсы обладают средней длительностью импульса и средней частотой. В одном из предпочтительных вариантов средняя длительность импульса составляет от 1 до 5 мкс при средней частоте от 30 до 600 с-1. В одном из предпочтительных вариантов облучение проводят с использованием ускорителя электронов. В этом предпочтительном варианте скорость реакции при ВТРК, НТРК и ХРК зависит, в частности, от характеристик частиц, составляющих электронный пучок. В этом предпочтительном варианте ускоритель производит электроны для облучения нефтяного сырья, имеющие энергию от 1 до 10 МэВ. На фиг. 2 показана рассчитанная зависимость квази-стационарной концентрации радикалов в трех различных режимах импульсного (то есть не непрерывного) облучения от стационарной концентрации радикалов при той же средней мощности при непрерывном режиме облучения. Не непрерывный режим,характеризующийся пониженной длительностью и частотой импульса (3 мкс, 60 с-1), больше всего отличается от режимов непрерывного излучения. Два дополнительных не непрерывных режима (3 мкс, 300 с-1 и 5 мкс, 200 с-1) обеспечивают результаты, близкие к полученным при непрерывном облучении, когда мощности относительно низкие. Если мощность в импульсе меньше 2106 Грей/с, соответствующие концентрации радикалов различаются менее чем на 25%. При высоких мощностях квази-стационарная средняя по времени концентрация радикалов зависит от квадратного корня из средней по времени мощности в соответствии с логарифмической зависимостью и ее отличие от стационарной концентрации радикалов при непрерывном режиме облучения быстро увеличивается с увеличением мощности. Как можно увидеть из фиг. 2, непрерывный режим облучения электронами обеспечивает более высокую концентрацию переносчиков цепи и, следовательно, возбужденных молекул, чем не непрерывные режимы. Однако в способах НТРК и ХРК можно применять как непрерывный, так и не непрерывный режимы облучения, как описано в настоящем описании. Процесс Технологическая схема обработки нефтяного сырья и способы управления реакцией основаны на фундаментальных закономерностях радиационно-химического превращения. ВТРК, НТРК и ХРК обеспечивают эффективную передачу энергии облучения к молекулам углеводородов в нефтяном сырье. Механизм и кинетика взаимодействия переносчиков цепи и возбужденных молекул могут рассматриваться как универсальные по отношению к любому нефтяному сырью, включая,но не ограничиваясь нефтяным сырьем, например, но не ограничиваясь перечисленным, тяжелую сырую нефть, тяжелые остатки нефтепереработки, битумные экстракты и т.д. Для реализации ВТРК, НТРК и ХРК требуемое нефтяное сырье подают в реакционный сосуд для радиационно-химической обработки. Нефтяное сырье можно подавать в жидкой форме, в газообразном виде, в твердом виде или в виде комбинации перечисленного. В одном из предпочтительных вариантов нефтяное сырье подают в жидком виде. Реакции, происходящие при ВТРК, НТРК и ХРК, протекают в реакционном сосуде для радиационно-химической обработки. Общая схема способов ВТРК, НТРК и ХРК приведена на фиг. 3. В реакционном сосуде нефтяное сырье облучают частицами, обладающими определенной энергией, полученными из источника излучения. Нефтяное сырье подвергают воздействию частиц с определенной энергией в течение определенного времени так, чтобы поглощенная мощность излучения была достаточной для инициирования и/или поддержания процесса ХРК, и доза была достаточной для обеспечения требуемой степени обработки нефтяного сырья. Реакционный сосуд может представлять собой любой реактор, известный в данной области техни- 10016698 ки. Типичный реакционный сосуд будет включать входное окно, которое позволяет проводить облучение. Входное окно обычно соответствует площади развертки электронного пучка. В одном из предпочтительных вариантов входное окно имеет площадь 10015 см 2. Однако при желании можно применять другие размеры. Для различных способов, описанных ниже, нефтяное сырье можно вводить в реакционный сосуд любым методом, известным в данной области техники. В одном из предпочтительных вариантов нефтяное сырье вводят путем впрыскивания в реакционный сосуд в диспергированной форме, например, при помощи форсунки. Как обсуждается ниже, нефтяное сырье можно обрабатывать агентом с целью улучшения реакции (например, но не ограничиваясь перечисленным, ионизированным воздухом, водяным паром, озоном, кислородом, водородом, метаном и метанолом, или другими газами/парами/жидкостями),или подвергать структурной и/или химической модификации с использованием дополнительных стадий обработки (например, но не ограничиваясь перечисленным, термической, механической, акустической или электромагнитной обработки). Указанный агент можно добавлять или указанную дополнительную обработку можно проводить перед обработкой, во время обработки, или обоими способами. Дополнительную обработку в настоящем описании называют модификацией нефтяного сырья. Модификация нефтяного сырья является необязательной. Однако лимитирующая доза или облучение и скорость реакции могут меняться при использовании необязательной модификации. Кроме того, лимитирующую дозу или облучение и скорость реакции можно менять путем изменения средней по времени мощности облучения и параметров режима потока. В способе ХРК температура нефтяного сырья составляет от примерно 20 до примерно 200 С. В одном из предпочтительных вариантов температура нефтяного сырья не выше чем примерно 70 С. В альтернативном предпочтительном варианте температура нефтяного сырья не выше примерно 50 С. В еще одном альтернативном предпочтительном варианте температура нефтяного сырья не выше примерно комнатной температуры. Нефтяное сырье можно облучать в статическом состоянии (при отсутствии потока нефтяного сырья) или в не статическом состоянии (при существующем потоке нефтяного сырья). В не статическом состоянии скорость потока нефтяного сырья через реакционный сосуд поддерживают такой, чтобы время воздействия на нефтяное сырье было минимальным, которое требуется для поглощения нефтяным сырьем общей дозы излучения, при заданных мощности и температуре, чтобы инициировать и/или поддерживать стадию инициирования и/или продолжения ХРК. Скорость потока можно поддерживать постоянной или менять, она может зависеть от объема нефтяного сырья, подвергающегося обработке. В целом, чем выше энергия частицы (например, электрона), которая применяется как носитель излучения, тем ниже может быть скорость потока для данной скорости обработки, данной мощности и/или поглощенной дозе. При заданной скорости потока линейная скорость потока и толщина слоя нефтяного сырья, подвергающегося облучению, могут меняться. В одном из предпочтительных вариантов скорость потока составляет от примерно 20 до 200 кг/ч, линейная скорость потока составляет от 10 до 50 м/с, а толщина слоя нефтяного сырья, подвергающегося облучению, составляет от 0,5 до 4 мм. Максимальная толщина слоя нефтяного сырья определяется глубиной проникновения частицы в нефтяное сырье и зависит от энергии частицы. Например, для электрона, обладающего энергией 7 МэВ, глубина проникновения частицы составляет примерно 4 см. В одном из предпочтительных вариантов ХРК облучение производят пульсирующим пучком электронов или непрерывным пучком электронов, как описано в настоящем описании, а частицы представляют собой электроны. Пучок электронов можно производить в ускорителе электронов. В одном из предпочтительных вариантов процесса ХРК применяют непрерывный режим облучения. Электроны могут обладать энергиями, составляющими примерно 1-10 МэВ. В одном из предпочтительных вариантов мощности облучения, применяемые в процессе ХРК, составляют выше примерно 15 кГрей/с, общая поглощенная доза облучения составляет от примерно 1,0 до примерно 10,0 кГрей и общая поглощенная доза меньше лимитирующей дозы облучения, что определяется устойчивостью обработанного нефтяного сырья, составом требуемых товарных нефтепродуктов или требуемыми характеристиками обработанного нефтяного сырья. Лицам, квалифицированным в данной области техники, было бы ясно, что лучше поддерживать поглощенную дозу излучения и время воздействия на минимальном уровне, который требуется для достижения нужных целей. При осуществлении НТРК нефтяное сырье можно подавать в реакционный сосуд так, как описано выше для процесса ХРК. НТРК нефтяного сырья осуществляют с использованием той же технологической схемы и такого же радиационно-химического реакционного сосуда, как показано на фиг. 3 и в приведенном выше описании процесса ХРК. Однако при проведении НТРК нефтяное сырье нагревают до температуры от примерно 200 до примерно 350 С. В процессе НТРК, как и при ХРК, в реакторе нефтяное сырье контактирует с частицами, обладающими определенной энергией и образующимися в источнике излучения. Нефтяное сырье подвергается воздействию частиц, обладающих определенной энергией, в течение определенного времени, так, чтобы поглощенная мощность излучения была достаточной для инициирования и/или поддержания процесса НТРК, и доза была достаточной для обеспечения нужной степени обработки нефтяного сырья. Нефтяное сырье можно облучать в статическом состоянии (нет потока нефтяного сырья) или в не статическом состоянии (когда нефтяное сырье образует поток). В не- 11016698 статическом состоянии скорость потока нефтяного сырья через реактор поддерживают такой, чтобы время воздействия облучения было минимальным временем, которое требуется для поглощения нефтяным сырьем дозы облучения, при данных мощности излучения и температуре, для стадии инициирования и/или поддержания, и/или развития реакции НТРК. Скорость потока можно поддерживать постоянной или менять, она может зависеть от объема нефтяного сырья, подвергающегося обработке. Обычно чем больше энергия частицы (например, электрона), использующейся для облучения, тем ниже может быть скорость потока для данной скорости обработки, данной мощности и/или поглощенной дозе. При данной скорости потока линейную скорость потока и толщину слоя нефтяного сырья, на которое воздействуют облучением, можно менять. В одном из предпочтительных вариантов скорость потока составляет от примерно 10 до 200 кг/ч, линейная скорость потока составляет от 10 до 50 м/с, а толщина слоя нефтяного сырья, которое подвергается облучению, составляет от примерно 0,5 до 4 мм. Максимальная толщина слоя нефтяного сырья определяется глубиной проникновения частицы в нефтяное сырье и зависит от энергии частицы. Например, для электрона, обладающего энергией 7 МэВ, глубина проникновения частицы составляет примерно 4 см. В одном из предпочтительных вариантов нефтяное сырье облучают импульсным пучком электронов. Импульсный пучок электронов можно получать с помощью ускорителя электронов. Для процесса НТРК применяют непрерывное или импульсное облучение. Если нефтяное сырье нагревают до температуры, равной или ниже примерно 250 С, предпочтительной является непрерывный способ облучения. Однако, если нефтяное сырье нагревают до температур выше 250 С, можно применять как импульсный,так и непрерывный режим облучения. Однако непрерывный режим облучения обеспечивает более высокую производительность. Электроны могут обладать энергиями, составляющими примерно 1-10 МэВ. В одном из предпочтительных вариантов мощности облучения, применяемые в процессе НТРК, выше примерно 10 кГрей/с, общая поглощенная доза излучения составляет от примерно 1,0 до примерно 5,0 кГрей, и общая поглощенная доза меньше лимитирующей дозы облучения, как она определяется на основании устойчивости обработанного нефтяного сырья, требуемых товарных нефтепродуктов, которые получают этим способом, или требуемых характеристик обработанного нефтяного сырья. Лицам, квалифицированным в данной области техники, ясно, что выгодно поддерживать общую поглощенную дозу облучения и время воздействия на минимальных уровнях, требуемых для достижения желаемых целей. Для проведения ВТРК нефтяное сырье можно подавать в реактор так, как описано выше для процесса ХРК. ВТРК нефтяного сырья проводят с использованием такой же технологической схемы такого же радиационно-химического реакционного сосуда, как показано на фиг. 3, и описанного выше в отношении процесса ХРК. Однако при проведении ВТРК нефтяное сырье нагревают до температуры от примерно 350 до примерно 450 С. В процессе ВТРК, как и при ХРК, в реакторе нефтяное сырье контактирует с частицами, обладающими определенной энергией и образующимися в источнике излучения. Нефтяное сырье подвергается воздействию частиц, обладающих определенной энергией, в течение определенного времени, так, чтобы поглощенная мощность излучения была достаточной для инициирования и/или поддержания процесса ВТРК, и мощность, а также доза была достаточной для обеспечения нужной степени обработки нефтяного сырья. Нефтяное сырье можно облучать в статическом состоянии (нет потока нефтяного сырья) или в не статическом состоянии (когда нефтяное сырье образует поток). В не статическом состоянии скорость потока нефтяного сырья через реактор поддерживают такой, чтобы время воздействия облучения было минимальным временем, которое требуется для поглощения нефтяным сырьем дозы облучения, при данных мощности излучения и температуре, для стадии инициирования и/или поддержания и/или развития реакции ВТРК. Скорость потока можно поддерживать постоянной или менять,она может зависеть от объема нефтяного сырья, подвергающегося обработке. Обычно чем больше энергия частицы (например, электрона), использующейся для облучения, тем ниже должна быть скорость потока для данной скорости обработки, данной мощности и/или поглощенной дозе. При данной скорости потока линейную скорость потока и толщину слоя нефтяного сырья, на которое воздействуют облучением, можно менять. В одном из предпочтительных вариантов скорость потока составляет от примерно 10 до 200 кг/ч, линейная скорость потока составляет от 10 до 50 м/с, а толщина слоя нефтяного сырья, которое подвергается облучению, составляет от примерно 0,5 до 4 мм. Максимальная толщина слоя нефтяного сырья определяется глубиной проникновения частицы в нефтяное сырье и зависит от энергии частицы. Например, для электрона, обладающего энергией 7 МэВ, глубина проникновения частицы составляет примерно 4 см. В одном из предпочтительных вариантов нефтяное сырье облучают импульсным пучком электронов. Импульсный пучок электронов можно получать с помощью ускорителя электронов. Для процесса ВТРК применяют непрерывное или импульсное облучение. Электроны могут обладать энергиями, составляющими примерно 1-10 МэВ. В одном из предпочтительных вариантов мощности облучения, применяемые в процессе ВТРК, выше примерно 5 кГрей/с, общая поглощенная доза излучения составляет от примерно 0,1 до примерно 2,0 кГрей и общая поглощенная доза меньше лимитирующей дозы облучения,как она определяется на основании устойчивости обработанного нефтяного сырья, требуемых товарных нефтепродуктов, которые получают этим способом, или требуемых характеристик обработанного нефтяного сырья. Лицам, квалифицированным в данной области техники, ясно, что выгодно поддерживать- 12016698 общую поглощенную дозу облучения и время воздействия на минимальных уровнях, требуемых для достижения желаемых целей. В приведенных выше реакциях, как будет далее проиллюстрировано на примерах, лимитирующая доза излучения и скорость реакции зависят от средней по времени мощности излучения и способа модификации нефтяного сырья, что необязательно. Меняя один или все эти параметры, можно изменять лимитирующую дозу излучения и скорость реакции. В одном из предпочтительных вариантов модификация нефтяного сырья дает возможность снижения средней по времени мощности излучения при сохранении той же скорости реакции и общего выхода реакции. Кроме того, в описанных выше реакциях обработка в проточных условиях обеспечивает радиационный химический выход легких фракций, составляющий не менее 100 молекул на 100 эВ энергии, израсходованных на реакцию. Легкие фракции в настоящем аспекте означают такие частицы в обработанном нефтяном сырье, товарном нефтепродукте или облагороженном нефтяном сырье, которые имеют длину углеродной цепи, составляющую 14 атомов углерода или менее. Способ расчета радиационного химического выхода описан в [2]. Радиационно-химический выход G определяют как число молекул продукта (или число прореагировавших молекул сырья) на 100 эВ израсходованной энергии излучения. В случае реакций обработки,которые не используют самоподдерживающуюся цепную реакцию, описанную в настоящем изобретении, характеристические величины G составляют 3-5 молекул/100 эВ. В случае реакций обработки, в которых используется самоподдерживающаяся цепная реакция, описанная в настоящем изобретении, G может меняться с интервале от примерно 10 до примерно 20000 молекул/100 эВ (см. приведенные ниже примеры)G, молекул/100 эВ=100eNA W/PM,где NA представляет собой число Авогадро, е представляет собой заряд электрона, Р представляет собой мощность, М, кг/моль, представляет собой среднюю молекулярную массу продукта или сырья в зависимости от того, какой вид радиационно-химического выхода рассчитывают, a W представляет собой исходную скорость реакции крекинга, с-1;W=(dY/dt)r=0,где t представляет собой время, Y представляет собой относительную долю прореагировавших молекул сырья или молекул накопленного продукта. Наконец, в приведенных выше реакциях с целью предотвращения нагрева металлических частей реакционного сосуда для проведения радиационно-химической обработки при желании можно применять охлаждение водой и/жидким азотом. Если требуется более однородное облучение и более высокие скорости реакции, нефтяное сырье можно впрыскивать в реакционную камеру в диспергированной форме через форсунки или можно впрыскивать в реакционный сосуд пары воды (например, водяной пар) и/или ионизированный воздух (содержащий озон). Ионизированный воздух, применяемый для впрыскивания, можно получить в качестве побочного продукта при действии ускорителя электронов. Водяной пар и/или ионизированный воздух можно прокачивать через реакционный сосуд во время облучения нефтяного сырья или можно барботировать в нефтяное сырье перед введением его в реакционный сосуд. В конкретном предпочтительном варианте, в котором ионизированный воздух вводят в нефтяное сырье,находящееся в реакционном сосуде, во время обработки излучением, мощности облучения можно снижать в 4-20 раз или в случае ХРК в интервале 1-5 кГрей/с. Следовательно, дозы облучения можно снизить, а скорости получения продуктов увеличить в 4-20 раз. Продукт процессов ВТРК, НТРК и ХРК представляет собой обработанное нефтяное сырье, товарный нефтепродукт и/или облагороженный нефтяной продукт. Обработанное нефтяное сырье может включать облагороженную жидкую фракцию и/или облагороженную газовую фракцию (например, но не ограничиваясь перечисленным, водород, метан, этилен и другие газы). Облагороженная жидкая и/или газовая фракция может содержать отдельный компонент или много компонентов, которые можно в дальнейшем разделить. Облагороженный в данном случае обозначает, что жидкие или газовые фракции содержат в среднем более короткие молекулы углеводородов, чем те, которые обычно присутствуют в среднем в нефтяном сырье, или эти фракции имеют улучшенные свойства (например, более высокие октановые числа, требуемый полимерный состав или требуемый изомерный состав). Облагороженную газовую фракцию можно переместить из реакционного сосуда в газовый сепаратор, соединенный с реакционным сосудом, с целью разделения различных газовых фракций на товарные газообразные продукты. Газовый сепаратор может представлять собой любой газовый сепаратор, известный в настоящее время,или который будет известен в будущем, поскольку принцип действия газового сепаратора не особенно важен для настоящего изобретения. Товарные газовые продукты можно применять в различных целях,например в качестве нефтяного сырья для химической промышленности. Облагороженную жидкую фракцию перемещают из реакторного сосуда в устройство для фракционирования облагороженной жидкой фракции в товарные продукты. Устройство для фракционирования соединено с реакционным сосудом. Устройство для фракционирования может представлять собой любое устройство, известное в настоящее время, или которое будет известно в будущем, поскольку принцип действия устройства не особенно важен для настоящего изобретения. В альтернативном предпочтительном варианте облагорожен- 13016698 ную жидкую фракцию можно применять непосредственно для дальнейших реакций обработки (например, в качестве синтетической сырой нефти) или можно применять непосредственно в качестве товарного продукта. В качестве альтернативы обработанное нефтяное сырье можно переместить в другую установку для дальнейшей обработки с использованием известных в данной области техники способов или способов по настоящему изобретению. Применение ВТРК, НТРК и/или ХРК может приводить к образованию обработанного нефтяного сырья, имеющего требуемые характеристики, например, но не ограничиваясь перечисленным, сниженную вязкость, что позволяет транспортировать обработанное нефтяное сырье. Далее, в случае, если процесс ВТРК, НТРК или ХРК сопровождается значительным выделением газа, например, когда нефтяное сырье представляет собой высокопарафинистое нефтяное сырье, полученные газы можно частично возвращать в процесс ВТРК, НТРК или ХРК и применять для облагораживания продуктов процесса. Следовательно, посредством применения ВТРК, НТРК и ХРК экономически выгодная обработка нефтяного сырья осуществляется в промышленном масштабе. В результате многие виды нефтяного сырья, которые было невозможно использовать, можно превратить в полезное нефтяное сырье с получением разнообразных товарных нефтепродуктов. Кроме того, посредством разложения молекулы углеводорода можно повысить выделение фракций углеводородов с более короткой цепью, таким образом можно улучшить свойства, связанные со свойствами фракций с более короткой углеводородной цепью, например улучшить вязкость. Процессы ВТРК, НТРК и ХРК позволяют произвести такое превращение при минимальных затратах энергии. Энергия, потребляемая ускорителем электронов, значительно ниже энергии, требуемой для нагревания нефтяного сырья в процессах РТК и ТК, а также в других известных ранее в данной области техники процессах крекинга углеводородной молекулы. Снижение затрат энергии приводит к соответствующему снижению эксплуатационных расходов на обработку нефтяного сырья, а также к снижению потенциальной стоимости товарных продуктов, производимых из этого сырья. В дополнение к экономическим выгодам применение ВТРК, НТРК и ХРК обеспечивает другие выгоды. Поскольку эти процессы протекают при давлениях от примерно атмосферного до 3 атм, процесс более безопасен, чем известные ранее в данной области техники процессы крекинга. Конкретно, риски взрывов и случайных утечек существенно снижаются. Кроме того, стоимость оборудования и технического обслуживания оборудования снижается, поскольку ВТРК, НТРК и ХРК процессы осуществляются при более низких давлениях и более низких температурах. Еще одно преимущество связано с низкими температурами, применяемыми в процессе НТРК и ХРК. Реакции при низких температурах осуществляются при сниженном протекании нежелательных химических процессов, которые встречаются при высоких температурах, например, коксообразования и полимеризации. Кроме того, хотя в способе ВТРК применяют более высокие температуры, дополнительные параметры процесса ВТРК позволяют регулировать такие нежелательные химические процессы. Следовательно, способы ВТРК, НТРК и ХРК производят меньше отходов, чем способы крекинга углеводородов, известные ранее в данной области техники. Ожидаемые производительности Ожидаемая производительность отдельной промышленной установки, использующей процесс ХРК,основанной на ускорителе с энергией электронов 2-10 МэВ и мощностью пучка электронов 100 мА составляет 500-700 тысяч тонн нефтяного сырья в год. Производительность способа ХРК (в приведенных выше условиях) можно повысить на порядок, если через нефтяное сырье барботировать ионизированный воздух и/или ионизированный воздух впрыскивать в реакционный сосуд в диспергированной форме. Применяя эту методику, дозу облучения, необходимую для реализации способа ХРК, можно снизить до величины 1-2 кГрей. Увеличение температуры нефтяного сырья до 350 С в способе НТРК будет дополнительно увеличивать скорость реакции крекинга углеводородной молекулы в 20-30 раз. Примеры Пример 1. В этом примере нефтяное сырье представляет собой мазут (то есть тяжелый остаток первичной перегонки нефти). Свойства мазута представлены в табл. 3. Мазут обрабатывали с использованием ВТРК при следующих параметрах: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, проточные условия, температура 410 С, средняя по времени мощность 2 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 3 кГрей. Общий выход жидкого продукта (фракция, кипящая ниже 450 С), полученного с применением способа ВТРК при описанных выше условиях, составлял 76 мас.%, а выход моторных топлив (фракция с температурой кипения до 350 С) составлял 45 мас.%. Однако полученные жидкие товарные нефтепродукты были неустойчивы и проявляли сильную тенденцию к коксованию. После 10 дней хранения после обработки концентрация фракции с т.кип. 350 С (моторные топлива) снижалась на 10 мас.%. В этом примере для данного вида используемого нефтяного сырья (мазут) и использованных условий ВТРК обработки лимитирующая доза облучения, определяемая на основании устойчивости товарных нефтепродуктов, ниже 3 кГрей. Чтобы увеличить лимитирующую дозу облучения (как она определяется на основании устойчиво- 14016698 сти товарных нефтепродуктов) и увеличить выходы требуемых товарных нефтепродуктов (в данном случае моторных топлив, например бензина), то же самое нефтяное сырье - мазут - предварительно обрабатывали барботированием через него ионизированного воздуха, полученного в качестве побочного продукта при работе ускорителя электронов в течение 7 мин при 180 С, обработку проводили до обработки методом ВТРК. Ионизированный воздух облегчает деструкцию устойчивых к действию облучения кластерных структур, присутствующих в мазуте, снижая тенденцию к коксообразованию и повышая устойчивость получаемых товарных нефтепродуктов. Снижение количества устойчивых к действию облучения кластерных структур позволяет увеличить лимитирующую дозу излучения, как она определяется на основании устойчивости товарных нефтепродуктов. В то же время ионизированный воздух увеличивает степень десульфирования нефтяного сырья и вызывает реакции окисления, которые облегчают деструкцию высокомолекулярных соединений. В результате можно снизить температуру ВТРК обработки. Чтобы дополнительно увеличить лимитирующую дозу излучения (как она определяется на основании устойчивости товарных нефтепродуктов) и увеличить выходы требуемых товарных нефтепродуктов(в данном случае моторных топлив, например бензина), нефтяное сырье - мазут - облучают при повышенной мощности электронного пучка. В этом примере мазут обрабатывали методом ВТРК, как описано выше, при следующих параметрах: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, проточные условия, температуры 380 С, средняя по времени мощность 6 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 3,5 кГрей. Общий выход жидкого продукта (фракция, выкипающая ниже 450 С), полученный с использованием способа ВТРК при условиях, описанных выше, составил 86 мас.%; выход газов составил 8,6 мас.%, а выход коксового остатка 5,4 мас.%. Выход моторных топлив (фракция с т.кип. до 350 С) составил 52 мас.%. Результаты представлены на фиг. 4 А и 4 Б. Товарные нефтепродукты ВТРК обработки в условиях, описанных выше, стабильны. Фракционные составы обработанного нефтяного сырья после хранения в течение года после ВТРК обработки не проявляют никаких признаков изменений в пределах ошибки измерения. В этом примере для данного вида нефтяного сырья (мазут) и применяемых условий ВТРК обработки лимитирующая доза излучения, определенная на основании устойчивости товарных нефтепродуктов, больше 3,5 кГрей, благодаря барботированию ионизированного воздуха в нефтяное сырье перед обработкой методом ВТРК и применению увеличенной мощности облучения. Дополнительным результатом описанной обработки методом ВТРК было снижение общего содержания серы в полученных жидких товарных нефтепродуктах. Содержание серы снижалось на величину до 1 мас.%, что в три раза ниже, чем концентрация серы в жидком продукте прямой перегонки мазута. Поскольку никаких других специальных мер для десульфирования не предпринимали, снижение содержания серы является непосредственным результатом барботирования ионизированного воздуха в нефтяное сырье перед обработкой способом ВТРК. Пример 2. В этом примере в качестве нефтяного сырья применяли нефть и мазут высокой вязкости. Свойства высоковязкого нефтяного и мазутного сырья представлены в табл. 4. Нефть и мазут высокой вязкости обрабатывали способом ВТРК, как описано в настоящем описании, при следующих параметрах обработки: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, проточные условия, температура 430 С, средняя по времени мощность 1 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 7 кГрей. Свойства полученных товарных нефтепродуктов также представлены в табл. 4. В этом примере требуемый товарный нефтепродукт представлял собой основу для производства смазки, отличающуюся увеличенной длиной углеводородных цепей (длина углеводородных цепей составляла 20 и выше атомов углерода) и большей молекулярной массой по сравнению с моторными топливами (см. табл. 1). В отличие от требований к оптимальному получению товарных нефтепродуктов, таких как моторные топлива, важная роль ВТРК обработки при получении смазок состоит в радиационноиндуцированной полимеризации, которая снижает содержание моноолефинов в содержащей смазку фракции и ослабляет ее окисление. Тяжелый полимерный осадок, образующийся при ВТРК обработке,частично является результатом высокой адсорбционной емкости таких соединений. Интенсивная полимеризация олефинов в сочетании с радиационно-индуцированной адсорбцией вызывает эффективное выделение содержащей смазку фракции из смол, асфальтенов, механических примесей, если они есть, и дальнейшую легкую экстракцию очищенных смазочных материалов. Соединение высоких скоростей деструкции и полимеризации олефинов обеспечивается обработкой способом ВТРК при температурах выше температур, характерных для запуска ВТРК в условиях, благоприятных для развития не деструктивных термически активированных процессов. Этот пример показывает, что изменение параметров облучения, например, но не ограничиваясь перечисленным, температуры, средней по времени мощности, общей дозы и нефтяного сырья, подвергаемого обработке ВТРК, позволяет регулировать требуемую длину углеводородной цепи и обеспечивает получение различных видов продуктов из одного и того же сырья.- 15016698 Пример 3. В этом примере сырую нефть высокой вязкости (вязкость 20=2200 сСт, плотность 20=0,95 г/см 3,значительное содержание серы (примерно 2 мас.%) и ванадия (100-120 мкг/г применяли в качестве нефтяного сырья и обрабатывали НТРК, как описано выше, с применением следующих параметров: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, в статических условиях (что означает отсутствие потока нефтяного сырья и отсутствие барботирования ионизированного воздуха или паров воды), температура 250 С, средняя по времени мощность 10 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 1,8 МГрей. Результаты представлены на фиг. 5 А и 5 Б. На фиг. 5 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава нефтяного сырья, определенного по числу атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия); на фиг. 5 Б показаны результаты в виде зависимости изменения интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). Обработанное нефтяное сырье содержало 95 мас.% жидкой фракции и 5 мас.% газов, причем газовая фракция включала 10,5 мас.% водорода, 32,5 мас.% метана, 18 мас.% этана, 10 мас.% бутана, 15 мас.% этилена, 8 мас.% пропилена, 6 мас.% олефинов и другие газы. Как можно увидеть из фиг. 5 А и 5 Б, выход более легкой (то есть с короткой цепью) фракции углеводородов (обозначено как меньшее число атомов углерода в молекуле, фиг. 5 А, и более низкие температуры кипения, фиг. 5 Б) увеличивается, а выход более тяжелых (то есть с более длинной цепью и остатка) углеводородных фракций снижается. Температуры кипения некоторых обычно получаемых товарных нефтепродуктов перечислены в табл. 1. В результате НТРК обработки выходы фракций с температурами кипения менее 350 С увеличиваются с 43 мас.% в нефтяном сырье до 55,3 мас.% в обработанном нефтяном сырье. После НТРК концентрация общей серы в бензиновой и керосиновой фракциях (начало кипения при 250 С) было менее 0,1 мас.%. Полученное распределение серусодержащих соединений показывает, что НТРК вызывает трансформацию этих серусодержащих соединений вследствие радиационноиндуцированных реакций окисления ионизированным воздухом. Это приводит к очистке моторных топлив из-за повышения концентрации серы в тяжелом остатке НТРК (фракции, выкипающие при температурах выше 450 С). Октановое число бензиновой фракции, выделенной из общего продукта (начало кипения 180 С) составляло 84. Аналогичные измерения октанового числа бензина, выделенного из исходного нефтяного сырья, было равно 67. Пример 4. В этом примере применяли в качестве нефтяного сырья другой вид сырой нефти высокой вязкости(вязкость 20=496 сСт, плотность 20=0,92 г/см 3, содержание серы 1,4 мас.%). Фракционный состав сырья показан темной кривой на фиг. 6 А и темными столбиками на фиг. 6 Б. Нефтяное сырье обрабатывали методом ХРК, как описано выше, с применением следующих параметров: импульсный режим облучения(длительность импульса 3 мкс, частота импульсов 60 с-1), энергия электронов 7 МэВ, в не статических условиях (что означает отгонку продукта под действием электронного пучка и барботирование ионизированного воздуха в нефтяное сырье в процессе облучения внутри реакционного сосуда), температура 170 С, средняя по времени мощность 2,7 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 300 кГрей. Результаты представлены на фиг. 6 А и 6 Б. На фиг. 6 А представлены результаты в виде изменения фракционного состава нефтяного сырья, определенного по числу атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия); на фиг. 6 Б показаны результаты в виде зависимости изменения интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). Как можно увидеть из фиг. 6 А и 6 Б, выход более легкой (то есть с короткой цепью) фракции углеводородов (обозначено как меньшее число атомов углерода в молекуле, фиг. 6 А, и более низкие температуры кипения, фиг. 6 Б) увеличивается, а выход более тяжелых (то есть с более длинной цепью и остатка) углеводородных фракций снижается. Более того, результаты примера 4 показывают, что барботирование ионизированного воздуха через нефтяное сырье позволяет достичь того же типа конверсии нефтяного сырья (сравните результаты примера 3 и примера 4), используя в 6 раз более низкую дозу (300 кГрей против 1800 кГрей в примере 3) при значительно более низкой мощности (2,7 кГрей/с против 10 кГрей/с в примере 3). Пример 5. В этом примере применяли то же самое сырье, которое описано в примере 3. Снова нефтяное сырье обрабатывали с использованием НТРК, как описано выше, применяя следующие параметры: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, не статические условия (что означает отгонку продукта под действием электронного пучка и барботирование ионизированного воздуха в нефтяное сырье в процессе облучения внутри реакционного сосуда), температура 220 С, средняя по времени мощность 10 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 26 кГрей. Результаты представлены на фиг. 7 А и 7 Б. На фиг. 7 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава нефтяного сырья, определенного по числу атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия); на фиг. 7 Б показаны результаты в- 16016698 виде зависимости изменения интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки(светлые точки). Как видно из фиг. 7 А и 7 Б, изменения во фракционном составе нефтяного сырья в условиях примера 5 были более выраженными, особенно для фракций, имеющих температуры кипения ниже 300 С. К тому же, обработка НТРК при условиях примера 5 приводит к практически полному ожижению тяжелого остатка с температурой кипения выше 450 С. Это увеличение конверсии происходит несмотря на то, что общая поглощенная доза электронов была существенно ниже при такой же мощности облучения, которую применяли в примере 3. Экспериментально наблюдаемая скорость реакции крекинга молекулы углеводорода составляла примерно 4,9 с-1. Эта скорость реакции была приблизительно на 63% выше, чем скорость реакции крекинга молекулы углеводорода, наблюдаемой при температуре 400 С и мощности облучения 4 кГрей/с для того же нефтяного сырья. Сравнение с примером 4 показывает, что увеличение мощности облучения (10 кГрей/с по сравнению с 2,7 кГрей/с в примере 4) и температуры обработки (220 С по сравнению с 170 С в примере 4) позволяют достичь примерно той же степени конверсии нефтяного сырья при использовании общей дозы,которая в 11,5 раз ниже (26 кГрей по сравнению с 300 кГрей в примере 4). Отношение дозы в этих двух примерах равно фактору где Н представляет собой энергию активации диффузии легких радикалов в углеводородах (Н 8,4 кДж/моль), а индексы 1 и 2 указывают на количественные значения величин в двух различных экспериментах. Подставляя величины мощности и температуры из примеров 4 и 5, можно получить значениеS=11,3, что соответствует экспериментальному значению отношения дозы. Таким образом, приведенные в этих примерах данные согласуются с концепцией, изложенной в настоящем описании, и указывают,что при использовании двух видов высоковязкой сырой нефти, использованной в качестве нефтяного сырья в примерах 4 и 5, протекают одинаковые процессы. Пример 6. В этом примере было использовано такое же нефтяное сырье, как и в примере 3. В примере 6 проведено сравнение зависимости начальной скорости крекинга молекулы углеводорода W от мощности электронного пучка Р при облучении при 400 С (для РТК) и 220 С (для НТРК). Результаты приведены на фиг. 8. В соответствии с общепризнанной теорией радиационно-термического крекинга [2], скорость развития термически активированного крекинга W пропорциональна фактору Р 1/2 ехр(-E/kT). Величина энергии активации для развития цепи Е характерная для углеводородов, составляет 250 кДж/моль. Следовательно, достижение той же самой скорости крекинга при 220 С требует увеличения мощности облучения на exp[2E(T1-T2)/T1T2], то есть приблизительно в 51550 раз. Поэтому достижение сходной скорости крекинга молекулы углеводорода при температуре 220 С было бы практично, но невозможно. На фиг. 8 показано, что эта общепризнанная теория неточна. Например, при температуре 400 С и мощности электронного пучка 4 кГрей/с наблюдаемая скорость крекинга молекулы углеводорода составляет 3 с-1. На фиг. 8 показано, что та же величина скорости крекинга молекулы углеводорода, составляющая 3 с-1, может быть достигнута при использовании способов НТРК по настоящему изобретению при температуре 220 С и мощности облучения 7,5 кГрей/с, что всего в 1,9 раза больше, чем мощность,которая требуется при проведении процесса РТК при температуре 400 С. Пример 7. В этом примере применяли то же самое нефтяное сырье, что и в примере 3. Нефтяное сырье обрабатывали методом ХРК, как описано в настоящем описании, при следующих параметрах: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, в статических условиях при температуре 50 С, средняя по времени мощность 36-40 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 320 кГрей. Результаты представлены на фиг. 9 А и 9 Б. На фиг. 9 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава нефтяного сырья, определенного по числу атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия); на фиг. 9 Б показаны результаты в виде зависимости изменения интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). Сравнение хроматографических данных на фиг. 9 А показывает, что процесс ХРК вызывает значительные изменения во фракционных составах необработанного нефтяного сырья по сравнению с обработанным. Видно, что после обработки методом ХРК концентрация тяжелых фракций (представленная для фракции, содержащей более 27 атомов углерода в молекулах и имеющей температуры кипения выше примерно 400 С) снижается, а средняя молекулярная масса компонентов в различных фракциях становится значительно ниже, то есть образуются продукты с более короткими углеводородными цепями. В результате обработки методом ХРК снижается содержание тяжелых остатков и увеличивается концентрация легких фракций, которые содержат различные виды товарных топлив, а также другие компоненты. Степень конверсии нефтяного сырья обычно определяют на основании изменений в концентрации тяжелых остатков, выкипающих при температурах выше 450 С. В данном примере степень конверсии нефтяного сырья достигает 47 мас.% после 9 с радиационной обработки; скорость превращения- 17016698 составляет 5,2% в 1 с. Пример 8. В этом примере применяли то же самое нефтяное сырье, что и в примере 3. Нефтяное сырье обрабатывали методом ХРК, как описано в настоящем описании, при следующих параметрах: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, в статических условиях при температуре 30 С, средняя по времени мощность 14 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 450 кГрей. В одном из экспериментов в сырье перед указанной обработкой добавляли 1,5 мас.% метанола. Фракционные составы жидкого продукта обработки сырья в указанных условиях без метанола и при добавлении метанола в сырье перед облучением электронами сравниваются на фиг. 10. Фиг. 10 показывает, что степень конверсии сырья и содержание углеводородов в жидком продукте можно целенаправленно менять, применяя конкретные добавки. Добавление метанола приводит к более глубокой конверсии фракции, кипящей в интервале 350-450 С. При добавлении метанола степень конверсии немного ниже для тяжелых остатков, выкипающих при температурах выше 450 С. Однако общие выходы легких фракций, выкипающих ниже 350 С, увеличивается почти в два раза при добавлении 1,5 мас.% метанола. Пример 9. В этом примере нефтяное сырье представляло собой тяжелое нефтяное сырье - битум. Битум в сыром виде представляет собой черное асфальтоподобное масло, которое имеет консистенцию черной патоки. Плотность образцов битума составляла 0,97-1,00 г/см 3; молекулярная масса составляла 400-500 г/моль; кинематическая вязкость при 50 С составляла 170-180 сСт; концентрация серы 1,6-1,8 мас.%. Битум нельзя применять непосредственно в большинстве обычных процессов перегонки; для получения полезных продуктов он требует облагораживания. Действительно, битум такой вязкий, что его невозможно перекачивать по трубопроводам без облагораживания или разбавления. Битумное нефтяное сырье обрабатывали способом ХРК при следующих параметрах: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, в статических условиях при температуре 50 С, средняя по времени мощность 20-37 кГрей/с при общей поглощенной дозе электронов 360 кГрей. Общая поглощенная доза излучения зависит от времени воздействия облучения на нефтяное сырье. Образцы нефтяного сырья исследовали до обработки ХРК и после 18 с воздействия электронного пучка при обработке методом ХРК (общая поглощенная доза электронов равна 360 кГрей); были сняты соответствующие хроматограммы. Результаты показаны на фиг. 11. На нем результаты представлены в виде изменения во фракционных составах (определенных на основании интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). Из фиг. 11 видно, что, хотя степень конверсии битумного сырья немного ниже, чем наблюдаемая после обработки нефтяного сырья, содержащего более легкие углеводороды (см. примеры 3-7), обработка методом ХРК существенно изменяет длину цепи углеводородов, содержащихся во фракциях битумного сырья. Как можно видеть из фиг. 11, воздействие электронного пучка приводит к увеличению количества продуктов с более короткой углеводородной цепью, что проявляется в увеличении содержания компонентов во фракциях с более низкими температурами кипения. Как показано в примерах 3-7, содержание самых тяжелых углеводородных фракций после ХРК обработки снижается. Концентрация общей серы во фракциях, которые составляют моторные топлива (фракции, выкипающие при температурах ниже 350 С), снижается более чем в два раза после обработки ХРК по сравнению с концентрацией серы в продуктах первичной термической перегонки исходного битумного нефтяного сырья. Степень конверсии нефтяного сырья определяли так, как описано в примере 7. В данном примере степень конверсии нефтяного сырья увеличивалась пропорционально времени воздействия, конверсия 45 мас.% достигалась после 18 с радиационной обработки; скорость превращения составляла 2,5% в 1 с. Элементный баланс общего продукта радиационной обработки битума показан в табл. 5. Табл. 5 показывает, что вода, присутствующая в органической части битума, компенсируется дефицитом водорода. Образование легких углеводородов в реакциях, описанных в настоящем описании, требует повышенных концентраций водорода в легких фракциях. В тяжелом нефтяном сырье, например, но не ограничиваясь перечисленным, в битуме, выходы легких фракций ограничены высоким отношением С/Н. Высокие выходы легких фракций после радиационной обработки такого очень тяжелого нефтяного сырья возможны благодаря воде, которая присутствует в исходном битуме или которую специально добавляют в битум. В этом примере нефтяное сырье содержало 6 мас.% воды. Пример 10. В этом примере использовали два вида нефтяного сырья: первое сырье было таким, которое описано в примере 3 (образец 1), а второе сырье было таким, которое описано в примере 4 (образец 2). Образец 1 обрабатывали методом ХРК, как описано выше, использовали следующие параметры: непрерывное облучение с применением электронов, обладающих энергией 2 МэВ, в статических условиях при температуре 50 С и средней по времени мощности облучения 80 кГрей/с. Образец 2 обрабатывали в тех же- 18016698 условиях, но при использовании средней по времени мощности 120 кГрей/с. Общая поглощенная доза излучения зависит от времени воздействия излучения на нефтяное сырье. Для фиг. 12 А (образец 1) общая поглощенная доза излучения составляла 100 кГрей; для фиг. 12 Б (образец 2) общая поглощенная доза излучения была 50 кГрей. Результаты представлены на фиг. 12 А для образца 1 и на фиг. 12 Б для образца 2. На фиг. 12 А и 12 Б результаты представлены как изменение фракционных составов (определенных на основании интервалов кипения) нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки) в указанные моменты времени. Сравнение фиг. 12 А и 12 Б показывает, что при мощности 80 кГрей/с и общей дозе 100 кГрей или при мощности 120 кГрей/с и общей дозе 50 кГрей можно получить практически одинаковые степени конверсии нефти (примерно 50 мас.%). В соответствии с зависимостью реакции крекинга от мощности,которая характерна для процесса по настоящему изобретению, отношение этих двух доз излучения должно составлять (120 кГрей/с/80 кГрей/с)3/2, что приблизительно составляет 1,8. Следовательно, экспериментально наблюдаемое отношение доз облучения находится в соответствии с концепцией, изложенной в настоящем изобретении. Фиг. 13 показывает степень конверсии нефтяного сырья в зависимости от времени облучения для образца 1. В этом примере степень конверсии нефтяного сырья увеличивается пропорционально времени воздействия, конверсия достигает примерно 50 мас.% после 3 с радиационной обработки; скорость превращения составляет примерно 17% в 1 с. Аналогичные результаты были получены для образца 2. Для обоих видов нефтяного сырья эти зависимости аналогичны. Это подтверждает, что способ ХРК в общем виде применим к разнообразным видам нефтяного сырья. Пример 11. В этом примере нефтяное сырье представляло собой мазут (20=0,975 г/см 3 (13,5 API), 100=9 сСт,Sобщ.=2,9 мас.%, температура застывания -28 С, коксуемость 14,2%). Нефтяное сырье предварительно нагревали до 150 С (нагревание не поддерживали во время проведения ХРК, его проводили при 50 С) и облучали в режиме ХРК в проточных условиях (скорость потока 60,1 кг/ч, слой толщиной 2 мм), используя следующие параметры обработки: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, средняя по времени мощность 6 кГрей/с. Через сырье во время радиационной обработки непрерывно барботировали ионизированный воздух. Общая поглощенная доза излучения зависела от времени воздействия излучения на нефтяное сырье. Для фиг. 14 общая поглощенная доза излучения составляла 1,6 кГрей. В этом примере лимитирующую дозу облучения,определенную на основании устойчивости товарных нефтепродуктов, и скорость реакции крекинга регулировали с помощью предварительного нагрева сырья и непрерывной подачи в реактор ионизированного воздуха. В результате ХРК обработки, описанной в настоящем примере, степень конверсии сырья, определенная так, как описано в примере 7, достигала 53% после облучения при дозе 1,6 кГрей (фиг. 14). Такой же результат можно получить в статических условиях (см. пример 9) при общей поглощенной дозе, которая примерно в 60 раз выше, и мощности, которая в 15-20 раз выше, по сравнению с параметрами облучения, использованными в данном примере. Пример 12. В этом примере нефтяное сырье представляло собой нефть высокой вязкости, которая описана в примере 3. Сырье предварительно нагревали до 110 С и облучали в режиме ХРК в проточных условиях(при средней линейной скорости потока 20 см/с и толщине слоя 2 мм) с использованием следующих параметров: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1),энергия электронов 2 МэВ, средняя по времени мощность 6 кГрей/с. Предварительное нагревание сырья необходимо для снижения вязкости нефти и увеличения скорости ее пропускания через пучок электронов в тонком слое. Общая поглощенная доза излучения зависит от времени воздействия излучения на нефтяное сырье. Для фиг. 15 общая поглощенная доза излучения составляла 10-60 кГрей. Нефтяное сырье не нагревали во время облучения. Температура жидкого продукта, который собирали в приемной емкости после обработки, составляла 30-40 С. Продукты анализировали в течение 3-10 ч после обработки. На фиг. 15 показано, что степень конверсии нефти, определенная так, как в примере 7, составляла примерно 48% при дозе 10 кГрей, и медленно изменялась с увеличением дозы, достигая 52% при дозе облучения 60 кГрей. Однако товарные нефтепродукты, полученные при облучении при общих поглощенных дозах, превышающих 10 кГрей, были нестабильны; содержание в них углеводородов менялось в зависимости от времени при более высоких общих поглощенных дозах облучения. Жидкие товарные нефтепродукты,полученные при ХРК при облучении с общей поглощенной дозой 10 кГрей при мощности 6 кГрей/с,проявляли высокую стабильность (фиг. 16). На фиг. 16 показано, что содержание в них углеводородов не менялось после 30 дней хранения. В этом примере общая поглощенная доза 10 кГрей является лимитирующей дозой облучения и ограничивает устойчивость продукта. На фиг. 17 показано, что она также ограничивает выходы устойчи- 19016698 вых товарных нефтепродуктов. Каждая из более высоких общих поглощенных доз, показанных на фиг. 17, получена накоплением поглощенных доз. Часть жидкого продукта отбирали для анализа после каждого последовательного сеанса облучения. Жидкие товарные нефтепродукты, полученные при облучении с общей дозой 10 кГрей, характеризуются наибольшей концентрацией в общем товарном нефтепродукте и наиболее высокой стабильностью. Чтобы сделать выходы легких фракций еще выше, можно также изменять другие условия облучения (мощность, внешняя обработка с целью изменения в исходной структуре сырья, или способ подачи сырья в реактор). Пример 13. В этом примере нефтяное сырье представляло собой высокопарафинистую сырую нефть (плотность 20=0,864 г/см (32 API), 50=18,8 мм 2/с, Sобщ.1,0 мас.%, температура застывания -29 С, содержание асфальтенов и смол 18%, парафинов 20%, коксуемость 3,5%). Высокопарафинистая сырая нефть отличается высокой температурой застывания. Радиационная обработка этого вида нефти направлена на обеспечение возможности транспортировки этого нефтяного сырья на дальние расстояния через нефтепроводы,проложенные в различных климатических условиях, без применения сложных и дорогостоящих систем нагревания нефти по всему пути транспортировки. Высокопарафинистое нефтяное сырье, рассмотренное в этом примере, отличается не только высоким содержанием парафинов, но и высокими концентрациями смол и асфальтенов. Нефтяное сырье предварительно нагревали до 35 С и облучали в режиме ХРК в проточных условиях (при скорости потока 30 кг/ч в слое толщиной 2 мм) с использованием следующих параметров: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ, средняя по времени мощность 5,2 кГрей/с. Общая поглощенная доза излучения зависела от времени воздействия излучения на нефтяное сырье. На фиг. 18 показан фракционный состав продуктов ХРК обработки высокопарафинистой нефти,полученных в проточных условиях при различных дозах облучения. Видно, что наиболее высокая степень конверсии и наибольшие выходы легких фракций наблюдаются после ХРК обработки при общей поглощенной дозе 8,5 кГрей. Увеличение общей поглощенной дозы выше 10 кГрей не только снижает выходы легких фракций, но также ухудшает стабильность жидких товарных нефтепродуктов вследствие накопления реакционноспособного полимеризующегося остатка. Аналогично приведенным в примере 10 данным для высоковязкой нефти, лимитирующая доза облучения, определенная на основании выходов продуктов и устойчивости, составляет примерно 10 кГрей при заданных условиях ХРК обработки. Нагревание высокопарафинистой нефти до высоких температур, характерных для РТК, вызывает термическую активацию интенсивной полимеризации, которая снижает выходы легких фракций и делает их нестабильными. Следовательно, ХРК обработка при повышенныхмощностях является наиболее эффективной и выгодной для облагораживания выскопарафинистых нефтей или глубокой переработки в промышленных масштабах. Пример 14. В этом примере сырье представляло собой высокопарафинистый мазут, который является продуктом первичной перегонки высокопарафинистой сырой нефти (плотность 20=0,925 г/см 3 (21 API), содержание серы 1 мас.%, температура застывания +45 С, коксуемость 6,8%, кинематическая вязкость при 80 С 16,8 сСт). Этот вид нефтяного сырья особенно трудно поддается традиционным методам переработки нефти из-за присутствия высокомолекулярных парафинов, что приводит к очень высокой температуре застывания (+45 С). Сырье предварительно нагревали до 60 С и облучали в режиме ХРК в проточных условиях (при скорости потока 30 кг/ч и толщине слоя 2 мм) с использованием следующих параметров: импульсный режим облучения (длительность импульса 5 мкс, частота импульсов 200 с-1), энергия электронов 2 МэВ,средняя по времени мощность 5,2 кГрей/с. Доза облучения составляла 24 кГрей. Кроме того, ХРК обработку проводили также с использованием приведенных выше параметров в статическом режиме при средней по времени мощности 20 кГрей/с. Доза облучения составляла 300 кГрей. Сравнение эффективности ХРК обработки в проточных и статических условиях приведено на фиг. 19. Сравнение показывает, что проточные условия обеспечивают значительно больший эффект по сравнению со статическими условиями, даже при гораздо меньших общих дозах и мощностях электронного пучка. В проточных условиях увеличение мощности до 20 кГрей/с вызывает увеличение конверсии нефтяного сырья почти в 6 раз. Пример 15. В этом примере использовали такое же нефтяное сырье, которое описано в примере 3, и параметры,описанные в примере 10 для образца 1; различие заключалось в том, что использовали не статические условия; вместо этого нефтяное сырье распыляли внутри реакционного сосуда и облучали в диспергированном виде при дозе до 3,2 кГрей. Результаты представлены на фиг. 20 А и 20 Б. На фиг. 20 А показаны результаты в виде изменения фракционного состава нефтяного сырья, определенного по числу атомов углерода в молекуле нефтяного сырья до (темная линия) и после обработки (светлая линия); на фиг. 20 Б показаны результаты в виде за- 20016698 висимости изменения интервалов кипения нефтяного сырья до (темные точки) и после обработки (светлые точки). Из фиг. 20 А и 20 Б видно, что выход более легких (то есть с короткой цепью) углеводородных фракций (содержащих более низкое число углеродных атомов в молекуле, фиг. 20 А, и имеющих более низкие температуры кипения, фиг. 20 Б) увеличивается, а выход более тяжелых (то есть с более длинной цепью и остатка) углеродных фракций снижается. В этом примере скорость конверсии увеличивается более чем в 50 раз по сравнению со скоростью, наблюдаемой в примере 10. Более того, степень превращения 80% достигается в этом примере при дозе 3,2 кГрей, что соответствует коммерческим требованиям к высокоэкономичной радиационной обработке. Скорость конверсии составляет 1,25 мас.% в 1 мс. Таблица 1 Таблица 2 Сравнение различных видов инициированного крекинга Виды реакций крекинга- 21016698 Таблица 4 Характеристики базовой смазки, полученной при радиационной обработке мазута Ссылки. 1. RU 2078116 С 1, Способ крекинга сырой нефти и нефтепродуктов и прибор для его реализации; Кладов А.А. 2. Топчиев А.В., Полак Л.С. Радиолиз углеводородов. - М.: Изд. Акад. Наук СССР, 1962, 205 с.;Topchiev A.V. Radiolysis of hydrocarbons. El. Publ. Co., Amsterdam-London-New-York, p. 232. 3. RU 2087519 C1, Способ обработки конденсированных углеводородов; Гафиатуллин P.P., Макаров И.Е., Пономарев А.В., Похипо С.Б., Рыгалов В.А., Сыртланов А.Ш., Хусаинов Б.Х. 4. KZ В 13036, Method for processing of oil and oil products; Tsoi A.N., Tsoi L.A., Shamro A.V., Sharunov L.P. 5. KZ В 114676, Method for oil and oil residua refining; Nadirov N.K., Zaikin Yu.A., Zaikina R.F., AlFarabi Kazakh National University. 6. Zaikin Yu.A., Zaikina R.F., Mirkin G. On energetics of hydrocarbon chemical reactions by ionizing radiation. Radiat. Phys. Chem., 2003, v. 67/3-4, p. 305-309. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки нефтяного сырья, включающего фракции, выкипающие выше 450 С, путем инициирования высокоскоростной самоподдерживающейся цепной реакции крекинга в нефтяном сырье с целью получения обработанного нефтяного сырья, который включает воздействие на нефтяное сырье ионизирующего излучения, причем нефтяное сырье подвергают воздействию средней по времени мощности излучения, составляющей по крайней мере примерно 5,0 кГрей/с, и общей поглощенной дозе излучения, составляющей по крайней мере примерно 0,1 кГрей, температура нефтяного сырья во время радиационной обработки составляет менее чем примерно 350 С, указанная радиационная обработка приводит к увеличению радиационно-химического выхода легких фракций, выкипающих ниже 450 С, и снижению содержания тяжелого остатка, выкипающего выше 450 С. 2. Способ по п.1, в котором нефтяное сырье течет во время облучения. 3. Способ по п.2, в котором средняя по времени мощность облучения составляет примерно 10 кГрей или выше, общая поглощенная доза составляет от примерно 1,0 до примерно 5,0 кГрей, а температура сырья во время облучения составляет от примерно 200 до примерно 350 С. 4. Способ по п.2, в котором средняя по времени мощность облучения составляет примерно 15 кГрей/с или больше, общая поглощенная доза излучения составляет от примерно 1,0 до примерно 10,0 кГрей, а температура сырья во время облучения составляет менее чем примерно 200 С. 5. Способ по п.2, в котором толщина слоя текущего нефтяного сырья во время облучения составляет от примерно 0,5 до 10 см. 6. Способ по п.1, в котором средняя по времени мощность излучения составляет по крайней мере примерно 10 кГрей/с. 7. Способ по п.6, в котором средняя по времени мощность излучения составляет по крайней мере примерно 15 кГрей/с. 8. Способ по п.1, в котором температура нефтяного сырья во время облучения составляет менее чем примерно 200 С. 9. Способ по п.8, в котором температура нефтяного сырья во время облучения составляет менее чем примерно 100 С. 10. Способ по п.1, в котором в качестве ионизирующего излучения использован пучок электронов. 11. Способ по п.10, в котором указанные электроны имеют энергию от примерно 1 до примерно 10 МэВ. 12. Способ по п.1, в котором радиационная обработка обеспечивает радиационно-химический вы- 22016698 ход легких фракций, составляющий по крайней мере примерно 10 молекул/100 эВ. 13. Способ по п.12, в котором радиационная обработка обеспечивает радиационно-химический выход легких фракций, составляющий по крайней мере примерно 100 молекул/100 эВ. 14. Способ по п.1, в котором давление во время радиационной обработки составляет от атмосферного до примерно 3 атм. 15. Способ по п.1, дополнительно включающий термическую, механическую, акустическую или электромагнитную обработку нефтяного сырья перед радиационной обработкой, во время радиационной обработки или как перед, так и во время радиационной обработки. 16. Способ по п.1, дополнительно включающий обработку нефтяного сырья агентом перед или во время радиационной обработки, агент выбирают из группы, включающей ионизированный воздух, воду,водяной пар, озон, кислород, водород, метанол и метан. 17. Способ по п.1, дополнительно включающий барботирование водяного пара или ионизированного воздуха через нефтяное сырье перед или во время радиационной обработки. 18. Способ по п.1, в котором указанная стадия обработки включает впрыскивание нефтяного сырья в реакционный сосуд в диспергированной форме. 19. Способ по п.1, в котором нефтяное сырье выбирают из группы, включающей сырую нефть, высоковязкую тяжелую сырую нефть, высокопарафинистую сырую нефть, мазут, гудрон, тяжелые остатки нефтепереработки, отходы нефтедобычи, битум и использованные нефтепродукты. 20. Способ по п.1, в котором общая поглощенная доза менее лимитирующей дозы облучения, выше которой обработанное нефтяное сырье нестабильно, лимитирующую дозу облучения и скорость реакции обработанного нефтяного сырья регулируют изменениями средней по времени мощности, фактора режима потока необязательной структурной или химической модификации нефтяного сырья или комбинацией перечисленного. 21. Способпо п.20, в котором о стабильности обработанного нефтяного сырья судят на основании происходящих после обработки изменений в концентрации легких фракций в обработанном нефтяном сырье.