Способ обработки жидкости, в частности нефтепродуктов

Предложен способ обработки жидкости, в частности нефтепродуктов, для увеличения доли низкокипящих фракций. Обработка включает в себя генерирование волн давления с первой частотой, воздействие волнами давления на жидкость в области приложения волн давления и подачу обработанной таким образом жидкости в резервуар. По меньшей мере в одной трубе,по которой протекает обрабатываемая жидкость и которая расположена непосредственно за указанной областью приложения волн давления, возбуждаются колебания со второй частотой,которая является резонансной частотой возбуждаемой системы. Дельгадо Кастийо Хосе Мигель,Венесиано Ривера Анибал Луис, Нюрк Рюдигер Уве (AT), Черников Фдор Изобретение относится к способу обработки жидкости, в частности нефтепродуктов, для увеличения доли низкокипящих фракций, в котором вышеупомянутая обработка включает в себя генерирование волн давления с первой частотой колебаний, воздействие на жидкость упомянутыми волнами давления в области приложения волн давления и подачу обработанной таким образом жидкости в резервуар. Также изобретение относится к способу регулирования рабочей точки генератора волн давления для обработки жидкости. Кроме того, изобретение относится к установке для обработки жидкости, в частности нефтепродуктов, для увеличения доли низкокипящих фракций, в частности, для осуществления вышеуказанного способа, содержащей генератор волн давления для генерирования волн давления с первой частотой колебаний, причем генератор волн давления выполнен с возможностью воздействия на жидкость упомянутыми волнами давления в области приложения волн давления. Способ такого типа и соответствующая ему установка известны, например, из европейской патентной заявки EP 1260266 A1 и служат для дестабилизации и разрушения химических связей в жидкостях,таких как нефтепродукты и другие подобные вещества, для увеличения доли короткоцепных фракций и,следовательно, низкокипящих фракций в процессе перегонки. Для этого к жидкости подводится энергия механических колебаний в виде волн давления, что ведет к разрушению химических связей и, следовательно, к разрыву цепочек длинномерных молекул высококипящих фракций. Несмотря на то, что происходящие в реальности молекулярные процессы еще не до конца изучены, не вызывает сомнений тот факт, что при должной обработке сырой нефти и других нефтепродуктов волнами давления с характерной частотой кривая дистилляции благоприятным образом сдвигается в сторону короткоцепных, низкокипящих фракций, увеличивая, таким образом, выход ценных продуктов из сырой нефти и нефтепродуктов. В настоящее время считается, что благодаря колебательной энергии при соответствующем выборе частоты колебаний в жидкости возбуждается резонанс, вызывающий вышеупомянутый разрыв цепочек. В EP 1260266 A1 описан ротор, используемый в качестве источника механических колебаний. В подобном роторе жидкость, подлежащая обработке, направляется в полость вращающегося элемента, в котором жидкость проходит радиально наружу и из полости жидкость через радиальные отверстия ротора поступает в кольцевой зазор, при этом радиальные отверстия расположены равномерно на внешней поверхности ротора. За счет быстрого вращения ротора жидкость в зазоре подвергается воздействию пульсирующих волн давления, частота которых зависит от скорости вращения и количества отверстий на внешней поверхности ротора, таким образом, что жидкости передается значительное количество энергии, а химически связи дестабилизируются дестабилизацию или разрушаются. Задача настоящего изобретения заключается в усовершенствовании способа описанного выше типа таким образом, чтобы можно было осуществлять ещ более эффективную обработку жидкости для дополнительного увеличения доли низкокипящих фракций. Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить установку для осуществления данного способа. Для решения поставленной задачи способ описанного выше типа усовершенствован в соответствии с настоящим изобретением таким образом, чтобы по меньшей мере в одной трубе, по которой протекает обрабатываемая жидкость, расположенной непосредственно за упомянутой областью приложения волн давления, возбуждались колебания со второй частотой, которая является резонансной частотой возбуждаемой системы. Принимая во внимание рассмотренный выше уровень техники, заявитель обнаружил, что более эффективная предварительная обработка жидкости или ещ более значительная дестабилизация химических связей в жидкости происходит в том случае, если помимо приложения вышеуказанных волн давления с первой частотой во всей системе, содержащей генератор волн давления и трубопроводы, ведущие к генератору волн давления и от него и, конечно, содержащие жидкость, циркулирующую через систему,возбуждаются колебания со второй частотой. Указанная вторая частота колебаний является резонансной частотой системы в целом, при этом данная частота зависит не только от длины, прочности, массы и геометрии трубопроводов, в частности рециркуляционного трубопровода и других устройств, но также и от демпфирующих свойств грунта, на котором находится установка. При успешном приложении волн давления с определенной первой частотой, которая считается благоприятной, и одновременном возбуждении во всей системе колебаний со второй частотой происходит особенно эффективная предварительная обработка жидкости, и при последующей дистилляции на этапе ректификации получается особенно высокая доля низкокипящих фракций. Между тем, резонансное состояние всей системы на упомянутой второй частоте колебаний не всегда возникает произвольно. Поэтому во время обработки необходимо поддерживать рабочие параметры в определенных границах для сохранения достигнутого резонансного состояния в зависимости от количества обрабатываемой жидкости, проходящей через трубопроводы, ее плотности и вязкости, а также от источника колебаний. Предпочтительно упомянутые волны давления с первой частотой колебаний создаются в жидкости с помощью генератора волн давления, взаимодействующего с обрабатываемой жидкостью посредством проточных трубопроводов, при этом в системе, содержащей трубопроводы и, в зависимости от конкретных условий, генератор волн давления, возбуждаются колебания со второй частотой. Первая частота совместно со второй частотой оказывают дестабилизирующее воздействие на химические связи в обраба-1 024528 тываемой жидкости, что ведет к сдвигу кривой дистилляции нефтепродукта в сторону низкокипящих фракций. Для гарантированного достижения резонансного состояния способ, соответствующий настоящему изобретению, предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы часть жидкости после прохождения через область приложения волн давления была отведена, до попадания в резервуар, а также таким образом, чтобы упомянутая отведенная часть жидкости вновь подводилась в область приложения волн давления через рециркуляционный трубопровод, при этом давление в рециркуляционном трубопроводе регулируется при помощи по меньшей мере одного регулируемого дроссельного клапана. Согласно способу,соответствующему настоящему изобретению, воздействие волн давления с первой частотой осуществляют на частотах колебаний, известных как таковые из предшествующего уровня техники, на которых,как правило, не возникает резонанса системы в целом. Однако за счет рециркуляции части жидкости после е прохождения через область приложения волн давления, а также за счет изменения давления в рециркуляционном трубопроводе с помощью по меньшей мере одного регулируемого дроссельного клапана, что приводит к соответствующему повышению или понижению давления в месте отвода или повторной подачи жидкости, удается изменять волны давления, создаваемые генератором волн давления во всей системе таким образом, чтобы в системе в целом возникал резонанс, который остается устойчивым в определенном диапазоне рабочих параметров, как это отмечалось выше. Помимо упомянутых повышенного и пониженного давлений очевидно, что фактическое давление жидкости в генераторе волн давления может иметь также критическое значение для достижения резонансного состояния, поэтому для достижения резонансного состояния можно использовать по меньшей мере один регулируемый дроссельный клапан в качестве средства установки точного давления в генераторе волн давления. Как было отмечено выше, подобное конкретное значение давления зависит от различных факторов. Поэтому в резонансном состоянии расход и физические свойства обрабатываемой жидкости могут меняться в определенных пределах без потери резонансного состояния. В резонансном состоянии можно также приостанавливать или прекращать повторную подачу обрабатываемой жидкости по рециркуляционному трубопроводу. Предлагаемый изобретением режим использования становится вновь необходимым лишь в том случае, когда из-за чрезмерно больших изменений рабочих параметров система выходит из резонансного состояния и требуется его повторное восстановление. С другой стороны, может быть целесообразным поддерживать в рециркуляционном трубопроводе определенный расход. В этом случае часть обрабатываемой жидкости проходит через генератор волн давления несколько раз, подвергаясь, таким образом,воздействию волн давления с первой частотой более одного раза, что приводит к еще более интенсивной дестабилизации химических связей в жидкости. Первая частота предпочтительно выбирается в диапазоне от 2 до 150 кГц, в частности от 2 до 20 кГц, который, как было установлено, обеспечивает максимальную дестабилизацию химических связей. Вторая частота обычно отличается от первой частоты и вполне может достигать 1015 Гц. В соответствии с предпочтительньм вариантом осуществления изобретения на возбуждаемую систему воздействуют со второй частотой при помощи вспомогательного генератора колебаний. При помощи вспомогательного генератора колебания со второй частотой могут принудительно возбуждаться во всей системе для надежного и быстрого достижения резонансного состояния. В принципе, в качестве генератора волн давления можно использовать механические, электромеханические, пьезоэлектрические и другие акустические излучатели. Между тем, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения генератор волн давления, используемый в предложенном способе, содержит установленный внутри корпуса ротор, через который проходит обрабатываемая жидкость. Подобные роторы используют также в рассмотренном выше уровне техники согласно сведениям, приведенным в патентном документе EP 1260266 A1. Ниже будет представлено более подробное описание. При практическом использовании, как было установлено, особо предпочтительным является вариант использования, когда давление в рециркуляционном трубопроводе регулируется при помощи двух регулируемых дроссельных клапанов с плавной регулировкой. Два дроссельных клапана с плавной регулировкой последовательно устанавливаются в рециркуляционном трубопроводе в направлении движения потока таким образом, чтобы давление в рециркуляционном трубопроводе в месте отвода части жидкости после прохождения генератора волн давления можно было регулировать отдельно от давления в месте повторной подачи жидкости. Это обеспечивает максимальные возможности по настройке, позволяющие опытным специалистам быстро достигнуть резонансного состояния. В соответствии с изобретением установка для обработки жидкости, в частности нефтепродуктов,для увеличения доли низкокипящих фракций, в частности, при осуществлении способа согласно изобретению, содержит генератор волн давления для генерирования волн давления с первой частотой, упомянутый генератор волн давления выполнен с возможностью воздействия на жидкость упомянутыми волнами давления в области приложения волн давления, при этом по меньшей мере один трубопровод выполнен с возможностью прохождения по нему обрабатываемой жидкости и может находиться непосредственно за упомянутой областью приложения волн давления, причем используются средства для возбуждения в упомянутом трубопроводе колебаний со второй частотой, которая является резонансной часто-2 024528 той возбуждаемой системы. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрен рециркуляционный трубопровод для отвода части обрабатываемой жидкости в месте отвода, находящемся после генератора волн давления по ходу движения потока, и повторной подачи обрабатываемой жидкости в генератор волн давления в месте повторной подачи, находящемся перед генератором волн давления по ходу движения потока, при этом в рециркуляционном трубопроводе имеется по меньшей мере один регулируемый дроссельный клапан для регулировки давления. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения установка, кроме того,выполнена таким образом, что генератор волн давления взаимодействует через проточные трубопроводы с обрабатываемой жидкостью, в частности нефтепродуктами. Предпочтительно установка выполнена таким образом, чтобы генератор волн давления содержал ротор, через который проходит обрабатываемая жидкость, установленный внутри корпуса, и статор, установленный соосно с ротором, при этом ротор может вращаться вокруг своей оси и имеет форму диска с кольцеобразной стенкой, по окружности которой на равном расстоянии друг от друга расположено множество отверстий, причем между статором и кольцеобразной стенкой ротора образован кольцевой зазор. Для отдельных областей приложения волн давления целесообразно генерировать не только первую частоту, но и дополнительную частоту для дестабилизации химических связей, на которые частота, генерируемая при взаимодействии между кольцеобразной стенкой ротора и статором, обычно не оказывает влияния. Поэтому в соответствии с изобретением предпочтительно, чтобы диск ротора был установлен внутри кольцеобразной стенки и соосно с ней, и в диске было выполнено множество отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга. При необходимости диск дополнительно может быть установлен с возможностью вращения относительно кольцеобразной стенки. В этом случае диск и кольцеобразная стенка ротора за счет относительного вращения образуют дополнительную систему, действующую точно так же, как кольцеобразная стенка ротора и статор. В любом случае, за счет выбора соответствующего расстояния между равномерно распределенными на диске отверстиями можно генерировать необходимую дополнительную частоту. Данную дополнительную частоту не следует смешивать со второй частотой, являющейся резонансной частотой возбуждаемой системы. В соответствии с изобретением способ регулировки рабочей точки генератора волн давления для обработки жидкости, в частности нефтепродуктов, волнами давления с первой частотой для увеличения доли низкокипящих фракций в жидкости осуществляется таким образом, что генератор волн давления взаимодействует с жидкостью, в частности с водой, посредством проточных трубопроводов, причем используемая частота изменяется, а рабочая точка определяется по максимальному увеличению температуры жидкости после ее прохождения через генератор волн давления в зависимости от используемой частоты. Заявителем неожиданно было обнаружено, что в том случае, если генератор волн давления работает на частоте, вызывающей резкое повышение температуры воды, взаимодействующей с генератором волн давления, то обработка нефтепродуктов происходит наиболее эффективно. Таким образом, способ согласно изобретению позволяет осуществить калибровку генератора волн давления наиболее простым путем. В таблице приведены данные результатов испытаний, проведенных с использованием сырой нефти и генераторов волн давления двух разных типов. Плотность сырой нефти указана в единицах плотности и градусах Американского нефтяного института (API). Помимо вязкости образца в столбце "массовая доля" указана процентная доля светлых, низкокипящих фракций. В строке 1 приведены данные для необработанного образца сырой нефти. В строках 2 и 3 приведены данные после обработки указанного образца двумя разными типами генераторов волн давления, причем в строке 2 представлены данные, полученные после обработки ротором, показанным на фиг. 2, а в строке 3 представлены данные после обработки ротором, показанным на фиг. 3, при этом после обработки было достигнуто существенное увеличение доли светлых фракций нефтепродукта, что подтверждает возможность извлечения ценных фракций из образца сырой нефти. Далее изобретение будет рассмотрено более подробно с помощью чертежей на примере схематически изображенного варианта осуществления. На фиг. 1 установка, используемая для осуществления соответствующего изобретению способа обработки жидкости, например нефтепродуктов, обозначена позицией 1. Установка содержит резервуар 2 с сырой нефтью и приемный резервуар 3 для продукции. Сырая нефть или нефтепродукт прокачивается или перетекает из резервуара 2 в приемный резервуар 3, и при этом проходит через генератор волн давления или генератор колебаний 4, выполненный, например, в виде ротора. Соответствующие трубопроводы обозначены позицией 5. Для создания резонансного состояния используется рециркуляционный трубопровод 6, через который часть жидкости отводится из генератора колебаний в месте 7 отвода, а затем вновь подается в генератор колебаний в месте 8 повторной подачи. Давление в месте 7 отвода можно регулировать регулируемым дроссельным клапаном 9. Независимо от перепада давления на регулируемом дроссельном клапане 9 для достижения требуемого давления в месте 8 повторной подачи давление можно дополнительно понизить с помощью регулируемого дроссельного клапана 10. В зависимости от расхода в трубопроводах 5 и генераторе колебаний 4, а также в зависимости от физических свойств транспортируемой жидкости, подлежащей обработке, распространение волн давления, создаваемых генератором колебаний 4, в трубопроводах 5 происходит при определенных регулировках регулируемых дроссельных клапанов 9 и 10 таким образом, чтобы обеспечивалось создание резонансного состояния во всей системе, приводящего к требуемой дестабилизации химических связей в обрабатываемой жидкости. На фиг. 2 изображен ротор, который может быть использован при осуществлении способа, соответствующего настоящему изобретению. Генератор колебаний 4 помимо привода 12 и соответствующей силовой передачи 13 содержит корпус 14 ротора и ротор 15, взаимодействующий со статором 16, установленным в корпусе 14 ротора. Между ротором 15 и статором 16 образован кольцевой зазор 17. Обрабатываемая жидкость, подаваемая через впускное отверстие 19 в направлении, показанном стрелкой 18,поступает во внутреннюю область 20 ротора. За счет центробежных сил, возникающих при вращении ротора 15, жидкость, проходящая обработку во внутренней области 20, протекает в направлении статора 16 и может попадать в кольцевой зазор 17 через отверстия 21 в роторе 15, которые расположены через равные промежутки по окружности ротора 15. Кольцевой зазор 17 на фиг. 2 показан в увеличенном масштабе по сравнению с ротором 15, хотя на самом деле фактический зазор между ротором 15 и статором 16 составляет всего лишь несколько миллиметров, так чтобы в данной области за счет вращения ротора 15 и расположения отверстий 21 создавались волны давления с определенной частотой, обеспечивающие передачу значительного количества энергии обрабатываемой жидкости для дестабилизации химических связей. Предварительно обработанная жидкость может отводиться через отверстие 22 и поступать в приемный резервуар для продукта. Рециркуляционный трубопровод соединен с корпусом 14 ротора в соответствующих местах, обозначенных позициями 7 и 8 на фиг. 1. Роторы такого типа используются, в частности, для дестабилизации химических связей между смежными атомами углерода в молекулах обрабатываемой жидкости, поэтому ротор подобного типа называют "углеродным активатором". На фиг. 3 изображен альтернативный вариант осуществления ротора 15. На роторе 15 установлен дополнительный диск 23. Это позволяет генерировать дополнительную частоту, используемую для дестабилизации химических связей, на которые, в целом, не оказывает влияния частота, генерируемая между ротором 15 и статором 16. Тем не менее, в рамках терминологии настоящего изобретения обе данные частоты считаются первой частотой, поскольку второй частотой является резонансная частота системы в целом. Роторы такого типа используется, в частности, для дестабилизации химических связей между атомами углерода и атомами водорода в молекулах обрабатываемой жидкости, поэтому ротор подобного типа называют "водородным активатором". На фиг. 4 приведены данные результатов испытаний, причем температура, измеренная в месте по ходу перед генератором колебаний, обозначена позицией 24, а температура, измеренная в месте по ходу после генератора колебаний, обозначена позицией 25. Скорость вращения ротора, используемая при проведении испытаний, оставалась неизменной и составляла 2990 об/мин, что обеспечило максимальное повышение температуры воды между двумя кривыми примерно после 200 с работы, причем максимальная разница температур составила примерно 10C. На фиг. 5 приведены результаты испытаний с использованием этого же оборудования при скорости 3590 об/мин. В данном случае максимальное увеличение температуры воды между двумя кривыми было достигнуто примерно после 300 с работы и составило примерно 35C. Таким образом, было установлено, что такие рабочие параметры являются оптимальными для обработки нефтепродуктов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки нефтепродуктов для увеличения доли низкокипящих фракций, в котором в системе, содержащей генератор волн давления и трубопроводы, ведущие к генератору волн давления и от него, с содержащимся в них нефтепродуктом, причем трубопроводы включают по меньшей мере одну трубу, по которой течет обрабатываемый нефтепродукт и которая расположена непосредственно за областью приложения волн давления, пропускают нефтепродукты через генератор, который генерирует волны давления с первой частотой так, чтобы воздействовать волнами давления на нефтепродукты в области приложения волн давления, при этом возбуждают колебания со второй частотой,которая является резонансной частотой возбуждаемой системы, причем условием возникновения резо-4 024528 нанса управляют путем использования рециркуляционного трубопровода для отвода части нефтепродукта после прохождения указанной области приложения волн давления и до попадания в резервуар и повторной подачи указанной отведенной части нефтепродукта в область приложения волн давления и изменяя давление в рециркуляционном трубопроводе при помощи по меньшей мере одного регулируемого дроссельного клапана; и подают обработанный таким образом нефтепродукт в резервуар. 2. Способ по п.1, в котором первую частоту выбирают в диапазоне от 2 до 20 кГц. 3. Способ по п.1 или 2, в котором с помощью вспомогательного генератора колебаний воздействуют со второй частотой колебаний на возбуждаемую систему. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором генератор волн давления выполнен в виде ротора, через который протекает обрабатываемый нефтепродукт и который установлен в корпусе. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором давление в рециркуляционном трубопроводе регулируют с помощью двух регулируемых дроссельных клапанов с плавной регулировкой. 6. Установка для осуществления способа по любому из пп.1-5, содержащая генератор волн давления для генерирования волн давления с первой частотой колебаний, причем генератор волн давления выполнен с возможностью воздействия волнами давления на жидкость, являющуюся нефтепродуктом, в области приложения волн давления, при этом обеспечивается возможность возбуждения колебаний со второй частотой, которая является резонансной частотой; трубопроводы, ведущие к генератору волн давления и от него, с содержащимся в них нефтепродуктом, причем трубопроводы включают в себя по меньшей мере одну трубу, выполненную с возможностью протекания по ней обрабатываемого нефтепродукта и расположенную непосредственно за областью приложения волн давления; и рециркуляционный трубопровод для отвода части обрабатываемого нефтепродукта в месте отвода, расположенном за генератором волн давления, и повторной подачи обрабатываемого нефтепродукта к генератору волн давления в месте повторной подачи, расположенном перед генератором волн давления, при этом на рециркуляционном трубопроводе установлен по меньшей мере один регулируемый дроссельный клапан для изменения давления. 7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что генератор волн давления сообщается с обрабатываемым нефтепродуктом через проточные трубопроводы. 8. Установка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что генератор волн давления содержит ротор и статор, установленный соосно с ротором, ротор установлен в корпусе и через ротор протекает обрабатываемый нефтепродукт, при этом ротор установлен с возможностью вращения и выполнен в виде диска с кольцевой стенкой, причем ротор имеет множество отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга вдоль кольцевой стенки, а между статором и кольцевой стенкой ротора образован кольцевой зазор. 9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что ротор содержит диск, установленный внутри указанной кольцевой стенки и соосно с кольцевой стенкой, причем диск имеет множество отверстий, расположенных на равных расстояниях друг от друга, и диск установлен с возможностью вращения относительно кольцевой стенки для генерирования волн давления с дополнительной частотой колебаний.