Ученые предложили новый экономичный способ очистки нефти от серы. Очистка нефти ультразвуком


Ученые предложили новый экономичный способ очистки нефти от серы

11:0514.12.2017

(обновлено: 11:17 14.12.2017)

155520

БЕЛГОРОД, 14 дек – РИА Новости. В Донском государственном техническом университете разработали новый тип генератора гидродинамической кавитации для снижения содержания серы в нефти. Результаты исследования были представлены на ХIII Международной научно-технической конференции "Динамика технических систем" в Ростове-на-Дону в сентябре 2017 года.

Проблема снижения содержания серы (десульфуризации) в нефтепродуктах привлекает повышенное внимание отечественных и зарубежных исследователей. Десульфуризация существенно улучшает товарные и потребительские качества нефти, снижает вредное воздействие на окружающую среду, и повышает долговечность технологического оборудования для переработки нефти. 

На сегодняшний день необходимость преобразования тяжелой нефти в низкосернистые виды топлива и масла становится все более актуальной. Основной причиной этого является истощение месторождений легких сортов нефтепродуктов и увеличение доли высокосернистых сортов в общем объеме добываемой нефти. В России в 2016 году доля высокосернистых (1,68%) и сернистых марок (0,61-1,68%) составила 69%. 

Соединения серы, присутствующие в нефтепродуктах, резко ухудшают эксплуатационные качества топлива, вызывают коррозию аппаратуры, снижают антиокислительную стабильность топлива. Это указывает на необходимость разработки новых физико-химических методов повышения качества нефтепродуктов за счет снижения содержания сероорганических соединений. 

В настоящее время наиболее распространенными методами десульфуризации являются адсорбционная очистка, гидроочистка и сонокаталитическое обессеривание. К недостаткам этих способов относится высокая энергоемкость, сложность аппаратурного оформления, безвозвратные потери дорогостоящих катализаторов, сложность системы и селективность методов по отношению к удаляемым соединениям серы.  

Россия готова поделиться с ОАЭ технологией шельфовой добычи углеводородовПо мнению ряда зарубежных и российских исследователей, одним из наиболее перспективных методов десульфуризации сырой нефти является воздействие гидродинамической кавитацией. Кавитация – процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости. Большинство применяемых на сегодняшний день генераторов гидродинамической кавитации представляют собой трубы переменного сечения, где в местах перепада давления возникают кавитационные каверны. Основным недостатком применения подобных устройств является неравномерность воздействия на обрабатываемое сырье.  

Учеными Донского государственного технического университета был разработан электромеханический преобразователь со вторичной дискретной частью. Он создает в обработанном материале кавитационное и ударное поле посредством движения большого набора ферромагнитных элементов под действием внешнего магнитного поля. Максимизация эффективности удаления серосодержащих соединений происходит за счет особой траектории движения ферромагнитных тел, которая моделируется с учетом свойств обрабатываемого углеводородного сырья и регулируется алгоритмом коммутации фаз индуктора.

В процессе эксперимента степень очистки сырой нефти достигла 95%. Результаты исследования были представлены на ХIII Международной научно-технической конференции "Динамика технических систем" в Ростове-на-Дону в сентябре 2017 года. На основе эффективности представленного технологического процесса авторы предложили варианты внедрения технологии на производственных объектах.

"Применение предлагаемой технологии десульфуризации перспективно в первую очередь для мини-заводов по переработке нефти, которые при небольших финансовых возможностях неспособны устанавливать дорогостоящие и энергоемкие установки переработки нефти. Однако возможность масштабирования предлагаемой технологии позволит применять ее и на крупных нефтеперерабатывающих предприятиях, тем самым повышая качество нефти и снижая финансовую нагрузку на предприятие”, – комментирует один из авторов исследования, кандидат технических наук Максим Минкин.

 

 

 

 

ria.ru

Эффективность - ультразвуковая очистка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Эффективность - ультразвуковая очистка

Cтраница 1

Эффективность ультразвуковой очистки в большой степени зависит от времени озвучивания.  [1]

Эффективность ультразвуковой очистки определяется физическими и химическими свойствами среды и характеристиками ультразвукового поля. Основными физическими факторами, влияющими на ультразвуковую очистку, являются частота колебаний, звуковое давление, интенсивность ультразвукового поля, удаление от излучающей поверхности, статическое давление, физические свойства моющей жидкости - вязкость, плотность, поверхностное натяжение, давление парогазовой смеси.  [2]

Эффективность ультразвуковой очистки поверхности определяется удельной акустической мощностью, частотой колебаний, составом рабочего раствора. Интенсивность очистки уменьшается с повышением частоты колебаний.  [3]

Эффективность ультразвуковой очистки поверхности определяется удельной акустической мощностью, частотой колебаний, составом раствора.  [4]

На эффективность ультразвуковой очистки оказывает влияние вязкость моющей среды. С одной стороны, повышение вязкости приводит к увеличению потерь ультразвуковой энергии на вязкое трение. Вязкость влияет на акустические потоки, в особенности в пограничном слое твердое тело - жидкость: уменьшается скорость течения в пограничном слое, изменяется его толщина. С другой стороны, более вязкая жидкость уменьшает максимальный радиус пузырька, сдвигает фазу захлопывания, сокращает время захлопывания, увеличивает силу ударной волны при захлопывании. Необходимо учитывать также, что с увеличением вязкости возрастает активная нагрузка на преобразователь, что может привести к изменению вводимой в объем акустической мощности.  [5]

На эффективность ультразвуковой очистки влияет расстояние деталей от преобразователя, их взаимная ориентация, конструкция подвесок ( приспособлений) и другие факторы.  [6]

Одним из методов повышения эффективности ультразвуковой очистки при удалении прочно связанных с изделием загрязнений является введение в моющую среду абразивных частиц. Для того, чтобы абразивные частицы находились во взвешенном состоянии, их размеры не должны быть большими. Обычно абразивные частицы вводят в жидкость при проведении процесса удаления заусенцев.  [7]

Цель предварительных промышленных испытаний - определить эффективность ультразвуковой очистки полосы, сопоставить электромагнитные свойства стали после подготовки поверхности под воздействием ультразвука и без него, исследовать надежность ультразвуковой линии при непрерывной работе в условиях металлургического производства.  [8]

Пульсационная пульверизация с частотой 10 - 20000 Гц достигает эффективности ультразвуковой очистки без эрозии пленок. При использовании свежих порций растворителя этот метод дает самые хорошие результаты. Плазменное травление, которое проводится в окислительных или восстановительных средах, представляет собой очень эффективный метод, дающий в большинстве случаев оптимальные результаты. Шлифование поверхности, которое обычно используется для обработки стеклянных подложек хромовых масок и приготовления шлифованных кремниевых подложек, для очистки поверхностей применяется редко.  [9]

Изменение технологической последовательности операций позволяет при определенных условиях резко повысить эффективность ультразвуковой очистки. Технологический процесс изготовления изделий должен предусматривать такую последовательность операций, при которой количество образующихся загрязнений было бы минимальным.  [10]

Благодаря фокусирующему действию таких пластин удается получить концентрированные пучки ультразвука, в силу чего увеличивается эффективность ультразвуковой очистки деталей. Так, например, вогнутые излучатели при интенсивности излучения у поверхности в 1 emlcM позволяют в фока. Однако при этом следует учесть, что облучению с такой плотностью энергии подвергаются лишь небольшие поверхности, порядка 0 5 - f - 1 см, что, естественно, уменьшает количество одновременно обрабатываемых деталей.  [12]

Ультразвуковая обработка эффективна для грубых и нефтяных загрязнений. При этом может происходить частичное разрушение грунта. Ультразвук очищает не только от отдельных частиц загрязнителя, но и от загрязнителей в пленках на поверхности частиц грунта. Эффективность ультразвуковой очистки повышается при резких колебаниях температуры. После ультразвуковой очистки в грунтах активизируются окислительные процессы, что вызывает повышение коррозионной активности, происходит подкисление среды.  [13]

При ультразвуковой очистке растворение осадка увеличивается интенсивным локальным перемешиванием с помощью ударных волн, создаваемых в растворителе. Таким образом, растворитель, насыщенный примесями, непрерывно удаляется с поверхности подложки, и на смену ему поступает свежая, менее насыщенная жидкость. Далее, механические вибрации, создаваемые в подложке, помогают в удалении таких микрс-загрязнений, как чешуйки ряда материалов. Параметрами, определяющим) эффективность ультразвуковой очистки, являются: частота колебаний, приложенная мощность, тип и температура растворителя, его поверхностнее натяжение и вязкость, наличие ядрообразующих веществ и растворенных газов. Примером второго действия является удаление воздуха, захваченного в образцах сложной формы или слегка пористых подложках, помогающее осуществлению более полного смачивания.  [14]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Способ ультразвуковой очистки деталей

Изобретение относится к ультразвуковой очистке деталей в водных растворах моющих средств, конкретно к очистке деталей и узлов оборудования для добычи, транспортировки и переработки нефти и газа от асфальто-смолисто-царафино-солевых отложений. Способ включает промывку деталей в трех ваннах ультразвукового технологического комплекса: в первой ванне - в водном растворе щелочного моющего средства, концентрацией 100-150 г/л, температурой раствора 80-90°С с наложением ультразвука, во второй ванне - в воде с использованием барботажа сжатым воздухом, в третьей ванне - в водном растворе кислотного технического моющего средства «МУК-К», концентрацией 100-150 г/л, температурой 20-70°С с наложением ультразвука, с последующей промывкой деталей во второй ванне. Изобретение обеспечивает экологическую безопасность технологического процесса, снижение его себестоимости и трудоемкости, повышение производительности труда и качества очистки деталей. 1 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковой очистке деталей в водных растворах моющих средств, конкретно к очистке деталей и узлов оборудования для добычи, транспортировки и переработки нефти и газа от асфальто-смолисто-парафино-солевых отложений.

Образующийся в процессе эксплуатации оборудования слой отложений на поверхности деталей неоднороден по своему составу. Он представляет собой кристаллическую микропористую массу, состоящую из солей, парафинов и компонентов нефти. Содержание твердых углеводородов в нем составляет 50-65%. Основными типами солевых отложений являются сульфаты и карбонаты кальция, сульфаты бария. Органические компоненты нефти - асфальтены, смолы, спирты, нефтяные кислоты, их соли, галлоидные и сероорганические соединения. Состав, структура и толщина слоя отложений в значительной степени обусловливаются физико-химическими, механическими свойствами и микрорельефом поверхностей оборудования.

При очистке деталей нефтегазового оборудования от асфальто-смолисто-парафино-солевых отложений детали подвергают предварительной очистке щелочными моющими растворами. Затем применяют химический способ - травление в концентрированных растворах кислот. Применяют также способ отжига в электрических печах и механические способы - ручную и пескоструйную обработку деталей (Борьба с солеотложениями - удаление и предотвращение их образования. Schlumberger. Нефтегазовое обозрение. Осень 2002 - том 7, номер 2).

При струйной очистке деталей с использованием водных растворов щелочных моющих средств от нефтяных продуктов загрязнений очищаются только наружные поверхности деталей. Химический способ создает экологические проблемы. Кроме того, при травлении происходит изменение структуры поверхностного слоя материала обрабатываемых деталей, что снижает их ресурс. Термические способы очень энергоемки. Механическая очистка приводит к изменению размеров деталей, снижению класса шероховатости обработанных поверхностей, что отрицательно влияет на производительность и срок службы оборудования.

Применение ультразвука позволяет осуществить качественную очистку деталей от сложных отложений. Ультразвук способен проникать в скрытые полости через жидкую рабочую среду и очищать их от загрязнений. Применение ультразвуковых установок позволяет очистить детали сложной конфигурации, имеющие микроскопические полости и каналы. При этом можно использовать экологически безопасные рабочие жидкости, которые хорошо растворяют соответствующие загрязнения, а также обладают физико-химическими параметрами, обуславливающими достижение наибольшей интенсивности ударных волн.

Технический результат, получаемый от изобретения, - очистка деталей оборудования от эксплуатационных отложений, состоящих из солей, парафинов и компонентов нефти.

Для достижения технического результата предлагаемый способ включает промывку деталей в трех ваннах ультразвукового технологического комплекса (чертеж). Здесь: 1, 5 - ультразвуковая установка; 2, 4 - емкость для хранения моющего раствора; 3 - вспомогательная емкость для промывки деталей водой; 6, 7 - насосы для перекачивания моющих растворов; 8 - установка для утилизации отходов.

Для достижения технического результата рабочую емкость ультразвуковой установки 1 наполняют водой до необходимого уровня, добавляют щелочное моющее средство в соотношении 50-100 грамм моющего средства на 1 литр воды, нагревают полученный раствор до температуры 70-80°С. Детали, при необходимости предварительно очищенные щелочными моющими растворами в струйных или иных моющих машинах, помещают в рабочую емкость и подвергают воздействию ультразвука интенсивностью 15-20 Вт на литр моющего раствора в течение 30-180 минут, в зависимости от состава, структуры и толщины слоя отложений. В процессе ультразвуковой обработки моющий раствор нагревается примерно на 10°С за 1 час работы за счет тепловой энергии, выделяемой в процессе кавитации моющего раствора, тем самым компенсируя потерю моющих свойств раствора. В процессе ультразвуковой обработки в щелочном растворе происходит вымывание и растворение углеводородов и органических компонентов нефти из кристаллической микропористой массы солевых отложений на поверхности деталей.

После ультразвуковой обработки в щелочном моющем растворе детали помещают во вспомогательную емкость 3 и промывают водой. В процессе промывки происходит нейтрализация и замещение водой щелочного моющего раствора в порах солевых отложений. Одновременное барботирование воды воздухом давлением 0,02-0,1 МПа обеспечивает удаление частиц солевых отложений, отслоившихся в результате кавитационного разрушения поверхностного слоя отложений.

После промежуточной промывки детали помещают в рабочую емкость ультразвуковой установки 5. Кислотный моющий раствор, составленный из технического моющего средства «МУК-К» и воды в пропорции 50-150 грамм средства на 1 литр воды, нагревают до температуры 20-40°С. Очищаемые детали подвергают воздействию ультразвука интенсивностью 15-20 Вт на 1 литр моющего раствора в течение от 30 минут до 4 часов, в зависимости от толщины и состава слоя солевых отложений. В процессе ультразвуковой обработки в кислотном моющем растворе происходит кавитационное разрушение и растворение солевых отложений. В процессе ультразвуковой обработки моющий раствор нагревается примерно на 10°С за 1 час работы за счет тепловой энергии, выделяемой в процессе кавитации моющего раствора, тем самым компенсируя потерю моющих свойств раствора.

Далее детали помещают во вспомогательную емкость 3 и промывают водой. В процессе промывки происходит нейтрализация моющего раствора. Одновременное барботирование воды воздухом давлением 0,02-0,1 МПа обеспечивает удаление остатков солевых отложений с поверхности очищаемых деталей.

Использование в составе технологического комплекса емкостей 2 и 4 обеспечивает возможность многократного использования моющих растворов. Промывка деталей после ультразвуковой обработки в щелочном и кислотном растворах в одной вспомогательной емкости 3 обеспечивает нейтрализацию моющих растворов перед их обработкой в установке для утилизации отходов 8.

Заявленные пределы температуры нагрева до 70-80°С для щелочного моющего раствора и до 20-40°С - для кислотного, заявленное соотношение моющего средства и воды 50-100 грамм на литр для щелочного раствора и 50-150 грамм на литр для кислотного раствора, а также интенсивность ультразвукового воздействия и время обработки деталей ультразвуком основаны на экспериментальных данных.

Пример 1. Очистка фильтроэлементов щелевых фильтров ЖНШ. Оборудование - ультразвуковая установка «УЗС100-15». Объем рабочей емкости - 100 литров. Мощность ультразвука 1500 Вт. Моющие средства: - щелочное - «СКАТ-Д», кислотное - «МУК-К». Ультразвуковая очистка производилась без предварительной очистки. Одновременно очищалось шесть фильтроэлементов в следующей последовательности:

1.1. Ультразвуковая очистка в щелочном растворе

Моющее средство - 10% раствор ТМС «СКАТ-Д». Начальная температура раствора - 20°С. Нагрев электронагревателем до 80°С. Продолжительность очистки - 30 минут. Конечная температура раствора - 85°С.

1.2. Промывка фильтроэлементов в рабочей емкости ультразвуковой установки водой без применения ультразвука в течение 5 минут.

1.3. Ультразвуковая очистка в кислотном растворе

Моющий раствор - 10% раствор кислотного технического моющего средства «МУК-К». Начальная температура моющего раствора - 26°С. Продолжительность очистки - 60 минут. Конечная температура раствора +44°С.

1.4. Промывка фильтроэлементов в рабочей емкости ультразвуковой установки водой без применения ультразвука в течение 10 минут.

Контроль качества очистки проводился с использованием приспособления для внутренней подсветки фильтроэлемента. Результат - 100%.

Пример 2. Очистка рабочих колес и направляющих аппаратов погружного насоса УЭЦН 5А. Оборудование - ультразвуковая установка «УЗС130-24». Рабочий объем 130 литров, мощность ультразвука 2400 Вт. Моющие средства: - щелочное - «СКАТ-Б», кислотное - «МУК-К». Детали после разборки насоса предварительно промывались в струйной моечной машине карусельного типа 20% водным раствором щелочного моющего средства «ПАН». Температура нагрева - 80°С. Время очистки - 30 минут. Одновременно очищался комплект рабочих органов одной секции насоса из 244 рабочих колес и 244 направляющих аппаратов в следующей последовательности:

2.1. Ультразвуковая очистка деталей в щелочном растворе

Моющее средство - 10% раствор ТМС «СКАТ-Б». Начальная температура раствора - 16°С. Нагрев электронагревателем до 75°С. Детали помещались в рабочую емкость в корзине навалом. Продолжительность очистки - 90 минут. Конечная температура раствора - 88°С.

2.2. Промывка деталей в рабочей емкости ультразвуковой установки водопроводной водой с использованием барботажа раствора сжатым воздухом давлением 0,06 МПа без применения ультразвука в течение 10 минут.

2.3. Ультразвуковая очистка деталей в кислотном растворе

Моющий раствор - 15% раствор кислотного технического моющего средства «МУК-К». Начальная температура моющего раствора - 26°С. Раствор нагрели электронагревателем до температуры 40°С. Продолжительность ультразвуковой очистки - 180 минут. Конечная температура раствора +61°С.

2.4. Промывка деталей в рабочей емкости ультразвуковой установки водой с барботированием воды сжатым воздухом давлением 0,08 МПа без применения ультразвука в течение 10 минут.

Контроль качества очистки деталей проводился с использованием приспособления для проливки деталей сольвентом под давлением 0,005 МПа по равномерности истечения проливочной жидкости из проходных полостей. Результат: полностью очищено 97,54% направляющих аппаратов и 98,77% рабочих колес.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение качества очистки деталей, экологическую безопасность, многократное использование моющих растворов, снижение себестоимости и трудоемкости процесса очистки.

Способ ультразвуковой очистки деталей от асфальто-смолисто-парафино-солевых отложений, заключающийся в промывке деталей в трех ваннах ультразвукового технологического комплекса: в первой ванне - в водном растворе щелочного моющего средства, концентрацией 100-150 г/л, температурой раствора 80-90°С с наложением ультразвука, во второй ванне - в воде с использованием барботажа сжатым воздухом, в третьей ванне - в водном растворе кислотного технического моющего средства «МУК-К», концентрацией 100-150 г/л, температурой 20-70°С с наложением ультразвука, с последующей промывкой деталей во второй ванне.

www.findpatent.ru

ОЧИСТКА УЛЬТРАЗВУКОМ

ЮВЕЛИРНОЕ ДЕЛО

Поверхность ювелирных изделий и прочих мелких ча­стей очищают на ультразвуковой установке. Ультразву­ковой метод—это процесс очистки, который существенно ускоряет и улучшает качество шлифовки, особенно в труднодоступных местах. Поверхность предмета очища­ется под воздействием кавитации[24], которая достигается ультразвуковым колебанием жидкости. В качестве жид­кости для очистки могут быть использованы трихлорэти - лен[25], нефть, поверхностно-активные вещества и др.

Ультразвуковая очищающая установка состоит из металлических ящиков в форме стола размером 87Х Х55Х40 см. В них находятся две легко вынимающиеся ванночки размером 24X20 см и глубиной 28 см. В одной ванне на дне расположен вызывающий ультразвук пьезо­электрический кристалл, в другую ванну наливают жид­кость для промывки изделия. На дне ящика установлен генератор высокой частоты, который питает ультразву­ковой преобразователь — пьезоэлектрический кристалл.

Рабочий процесс протекает следующим образом: после заполнения емкости с преобразователем очищаю­щей жидкостью частоту (колебания) генератора настра­ивают так, чтобы поверхность очищающей жидкости волновалась как можно больше. В место наибольшего волнения — наивысшей интенсивности (силы) ультра­звука — погружают подлежащий очистке предмет. Для мелких деталей используют удобную проволочную кор­зинку, которую вместе с деталями погружают в то место жидкости, где наблюдается наибольшее волнение по­верхности.

ЗАКРЕПКА ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ

Подобрать в соответствии с замыслом красивые дра­гоценные камни и прочно закрепить их в оправе — это задача закрепщика. Та часть ювелирного изделия, в ко­торую закрепляют отдельные камни, называется оправой (также …

ПОДЕЛОЧНЫЕ И ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ

Драгоценные камни — природные ископаемые —ми­нералы, образовавшиеся сложным путем в земной коре, встречаются, как правило, в форме кристаллов. Образовавшиеся в природе кристаллы драгоценных камней строятся на основе симметрии и в …

ЮВЕЛИРНОЕ ДЕЛО

Карел Тойбл Обработка золота и серебра является старинным ремеслом. В ювелирных мастерских изготавливают и ремонтируют драгоценности, украшения и бытовые изделия из различных благородных металлов (золота, серебра, платины), дополненные полудрагоценными и …

msd.com.ua

УльтраЗвуковая интенсификация технологических процессов добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и грунтов

На правах рукописиМУЛЛАКАЕВ МАРАТ САЛАВАТОВИЧУльтраЗвуковая ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ, ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ВОД И ГРУНТОВ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Институте общей и неорганической химии

Российской академии наук им. Н.С. Курнакова (ИОНХ РАН)

^

Актуальность темы. Ультразвук (УЗ), является экологически безопасным средством повышения эффективности технологических процессов в различных отраслях народного хозяйства. Активно воздействуя на кинетику химических реакций и обеспечивая стимуляцию тепло- массообменных процессов, он способствует увеличению производительности различных технических систем, снижению их энергоемкости и повышению качества конечной продукции. Решению проблем интенсификации технологических процессов с помощью УЗ колебаний посвящены работы Розенберга Л.Д., Казанцева В.Ф., Бергмана Л., Маргулиса М.А., Новицкого Б.Г., Мейсона Т., Накорякова В.Е., Абрамова О.В., Монахова Б.Н., Кардашева Г.А. др.

В результате постоянно увеличивающейся индустриальной активности человека возникают крупномасштабные экологические проблемы, связанные с процессами добычи, транспортировки и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и грунтов.

Вследствие низкой эффективности применяемых технологий извлечения нефти, а также ростом освоения залежей с тяжелыми и вязкими нефтями наблюдается заметное уменьшение дебитов добывающих скважин. В настоящее время в России коэффициент извлечения нефти (КИН) находится в пределах 0,25 - 0,45, что является одним из наиболее низких значений этого показателя промышленно развитых стран. Мировые ресурсы тяжёлых и вязких нефтей оцениваются в 700 млрд. тонн, в России запасы таких нефтей достигают 7,2 млрд. тонн, что составляет 28,6 % от балансовых запасов, сосредоточенных на 267 месторождениях. Они представляют собой высококонцентрированные дисперсные системы, что отражается на энергоемкости их добычи, транспортировки и переработки. Интенсификация этих процессов достигается за счет применения химических и физических методов целенаправленного изменения баланса сил межмолекулярного взаимодействия.

В связи ужесточением европейских нормативов к техногенным выбросам важнейшей задачей НПЗ России является переход на производство экологически чистого дизельного топлива. Широко известными и распространенными методами обессеривания являются гидроочистка (ГО), сернокислотная и щелочная очистка, а также окислительное обессеривание. Их недостатками являются высокая стоимость, сложность аппаратурного оформления, значительный расход реагентов и образование трудноутилизируемых стоков, загрязняющих окружающую среду.

Увеличение объемов добычи нефти приводит к усилению техногенной нагрузки на все компоненты экосистемы: на почву, воду и атмосферу. По оценкам экспертов в России добыча нефти в 2010г составила 505 млн. т. Потери нефти и нефтепродуктов при этом - 25 млн. т и 12 млн. т, соответственно. Более 3 млн. га земель выведено из оборота из-за замазученности.

Учитывая изложенное, необходимость создания новых комбинированных физико-химических методов повышение эффективности добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и грунтов приобретает важное народнохозяйственное значение. Экологически безопасное УЗ воздействие представляется при этом весьма актуальным для решения практически всего комплекса этих проблем.

Цель работы

Разработка научных и технических решений, обеспечивающих повышение эффективности добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и почв на основе использования современных комбинированных технологий с ультразвуковым воздействием.

Задачи исследований

  • Разработать новое поколение компактных, ПК-совместимых УЗ комплексов в составе универсальных генераторов, электроакустических преобразователей, волноводных систем, скважинных аппаратов и экспериментально определить их рациональные эксплуатационные параметры.
  • Экспериментально исследовать характер развития нелинейных акустических эффектов при введении УЗ колебаний в жидкофазную нагрузку, обеспечивающих необходимую степень развития кавитации и получение технологического эффекта.
  • Изучить влияние УЗ обработки на динамику процессов восстановления продуктивности низкодебитных скважин, изменения реологических свойств вязких и тяжелых нефтей, каталитического окисления органических соединений серы (ОСС) в нефтепродуктах.
  • Оценить воздействия УЗ обработки на величину КИН и динамику добычи нефти, а также коэффициента ее вязкости.
  • Исследовать эффективность предварительной УЗ - активации химических реагентов при очистке нефтезагрязненных вод и грунтов.
  • Разработать экономическое обоснование предлагаемых решений.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту

Научно-технические решения, направленные на повышение эффективности производственных процессов и уровня экологической безопасности нефтегазового комплекса, в том числе:

  • создание нового компактного ПК-совместимого поколения УЗ техники;
  • УЗ стимуляция скважин с целью повышения их продуктивности;
  • снижение вязкости тяжелых нефтей за счет комбинированного воздействия ультразвука и химических реагентов;
  • комплексная УЗ обработка сырья и катализаторов при каталитической гидроочистке дизельной фракции;
  • УЗ активация реагентов при очистке нефтезагрязненных вод и грунтов методами гальванокоагуляции, флотационного и центробежного разделения.
Научная новизна

1.Экспериментально установлена эффективность воздействия УЗ колебаний:

  • в сочетании с гидродинамической обработкой призабойной зоны пластов (ПЗП) нефтяных скважин;
  • совместно с применением химических реагентов на снижение вязкости нефтей с различным структурно-групповым составом;
  • с использованием с катализатором на обессеривание дизельной фракции,
  • в сочетании с реагентными методами обезвреживания нефтезагрязненных вод и грунтов на степень их очистки.
2. Оценочные расчеты влияния УЗ обработки:
  • на величину КИН и динамику добычи нефти;
  • на изменение вязкости нефти на основе усталостного механизма;
  • на активацию химических реагентов при очистке нефтезагрязненных вод.
Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Разработаны и защищены патентом следующие технические решения:

  • устройство воздействия на призабойную зону пласта с использованием УЗ - колебаний;
  • комплекс оборудования для добычи высоковязкой нефти;
  • комплекс сорбционной очистки загрязненных вод.
2. Созданы и испытаны:
  • новое поколение компактного, ПК- совместимого УЗ оборудования – универсальные генераторы, электроакустические преобразователи, волноводные системы, скважинные аппараты;
  • автономная установка промышленного типоразмера с гидродинамическим кавитационным модулем для снижения вязкости и температуры застывания нефтей в сочетании традиционно применяемыми реагентами;
  • блок УЗ активации сырья и катализатора промышленного типоразмера в составе установки гидроочистки для обессеривания прямогонной дизельной фракции;
  • модульный блок УЗ активации реагентов в процессах очистки загрязненных вод;
  • мобильный комплекс УЗ гальванокоагуляционной очистки загрязненных вод.
3. Проведены опытно-промышленные испытания УЗ скважинных аппаратов на Самотлорском месторождении в ОАО «Самотлорнефтегаз» и месторождении Green River Formation компании Эль-Пасо, в результате которых установлена и перспективность их использования. Указанное оборудование введено в опытную эксплуатацию.

4. Предложены технические решения:

  • по модернизации технологии каталитической гидроочистки дизельной фракции, за счет ее предварительной УЗ активации на разработанной установке и проведены промышленные испытания на опытном заводе ОАО ВНИИ НП (г. Москва).
  • по реконструкции очистных сооружений депо «Невское» Санкт-Петербургского метрополитена на основе комбинированного использования гальванокоагуляционного способа обезвреживания загрязненных вод и УЗ воздействия.
  • по модернизации блоков реагентной флотации очистных сооружений поверхностных стоков в кессоне р. Москвы с использованием УЗ оборудования в рамках проекта «Узел головных сооружений у Студенец–Ваганьковского ручья на Краснопресненской набережной г. Москвы».
5. Разработаны необходимые методики и программное обеспечение для специалистов по инженерной защите окружающей среды и нефтепереработке.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, проведении экспериментальных и теоретических исследований, разработке и испытании лабораторных и промышленных установок, внедрении результатов исследований. Обсуждение экспериментальных данных проводились совместно с соавторами публикаций. Анализ, обработка и научная трактовка результатов выполнена автором самостоятельно.

Апробация работы. Материалы работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку специалистов на 15-ти Международных и Всероссийских научных конференциях, приведенных в списке публикаций соискателя.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 56 работы, в том числе 34 в журналах ВАК, получено 4 патента, свидетельство об отраслевой регистрации разработки и государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, общих выводов, списка литературы из 458 наименований. Основное содержание изложено на 351 странице, содержит 122 рисунка и 46 таблиц.

^

Во введении дана общая характеристика работы. Обоснована актуальность проблемы, сформулирована научная новизна, практическая значимость, апробация результатов, объем и структура работы.

^ дан обзор научно-технической и патентной литературы, а также других источников информации по использованию современных физико-химических методов интенсификации добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и почв. Проведен анализ существующих технологий и оборудования по УЗ интенсификации рассматриваемых процессов. На основе выполненного анализа по современному состоянию проблемы определены цель и основные научно-технические задачи, требующие проведения всесторонних исследований.

^ приведены физико-химические свойства и характеристики исследуемых и используемых в работе материалов и веществ. Дано описание использованного в работе оборудования, рассмотрены методы анализа и исследования веществ и материалов. В работе использованы физико-химические методы: калориметрический, акустические, газовой хроматографии, спектрофотометрический, ИК-фотометрии, а также численные методы решения краевых задач, методы математической статистики, компьютерное моделирование.

Рис. 1. Типовая блок-схема УЗ комплекса: УЗГ – УЗ генератор; ЭАП – электроакустический преобразователь; ВС – волноводная система; ВБ - вспомогательный блок, КИС – контрольно-измерительная система; ПК – компьютер.
^ изложены результаты работ, направленных на создание современных компактных, ПК-совместимых УЗ комплексов нового поколения. Типовая блок-схема такого комплекса представлена на рис.1. Производство и коммерческая реализация на российском и мировом рынках освоены ООО «Виатех».

Для питания УЗ- установок разработаны универсальные УЗ генераторы семейства MUG, в состав которых входят три основные типо-размера.

Техническая характеристика генераторов серии MUG приведена в табл.1.

В работе были спроектированы, изготовлены и испытаны магнитострикционные (МСП) и пьезокерамические преобразователи. Техническая характеристика преобразователя МСП 2,5/ 24 приведена в табл. 2.

Таблица 1 - Техническая характеристика генераторов серии MUG

Технические характеристики

Тип генератора
MUG 3/18-27

лабораторный

MUG 4/20-27

промышленный

MUG 10/20-27

промышленный

Выходная мощность, кВт 1 – 3 (1,2 – 4) х 2 до 10
Рабочая частота, кГц 18 – 27
КПД, % Не менее 85
Электропитание, В / Гц 220/ 50 380-480/50,60 380-480/50,60
Охлаждение воздушное
Для получения требуемого технологического эффекта были рассчитаны и изготовлены волноводы с развитой поверхностью, позволяющие получить существенно более развитую кавитационную зону.

Таблица 2 - Техническая характеристика преобразователя типа МСП – 2,5/ 24

Наименование и единица измерения Значение
Номинальное значение Предельное

отклонение

Измеренное

значение

Резонансная частота, кГц 22  1,65 23,3
Напряжение питания, В 350  20 370
Потребляемая номинальная мощность, кВт 2.5  0,2 2,6
Ток подмагничивания, А 12 2 13
Амплитуда колебаний торца волновода, мкм 12 0,5 12,5
Электроакустический КПД, % 48 - -
Рис.2. Схема лабораторной установки обессеривания дизельной фракции: 1 – кронштейн, 2 – преобразователь МСП 2/2,5, 3 – волновод, 4 – реактор, 5 – сетчатая кассета; 6 – фланец, 7 – нагреватель, 8 – термопара, 9 – патрубок для барботирования газом.
Разработаны восемь лабораторных УЗ установок, которые включали в себя генераторы серии MUG 4/20-27, обеспечивающие возможность плавного регулирования мощности, подаваемой на преобразователь. Механические колебания УЗ частоты в диапазоне 18-24 кГц передавались из преобразователя с помощью волноводной системы в обрабатываемую среду в специальном реакторе. Реактор оснащен датчиками (термопарами, уровнемерами, ph-метрами), соединенными с блоком контрольно-измерительной системы. Вспомогательный блок, обеспечивал поддержание необходимых параметров процесса (температура, давление и т.д.).

В качестве примера на рис. 2. приведена лабораторная установка обессеривания дизельной фракции.

В рамках исследований влияния УЗ на процессы восстановления продуктивности низкодебитных скважин разработаны два типа колебательных систем погружных устройств, показанных на рис. 3:

  • а)б)

    Рис. 3. Колебательные системы погружных устройств: а) из 4-х преобразователей; б) из 2-х преобразователей, подсоединенных по схеме Push-Pull c сонотродом гантельного типа

    система с использованием 4-х преобразователей МСП стержневого типа, расположенных в скважинном аппарате таким образом, чтобы их оси были направлены нормально к оси аппарата и были развернуты друг по отношению к другу на 900;
  • система с использованием 2-х стержневых преобразователей МСП, соединенных по схеме Push-Pull (c двухтактным циклом) c волноводом с развитой излучающей поверхностью.
Стендовые испытания созданного оборудования проводились в барокамере с диапазоном давлений Р0 0..15 МПа. Зафиксированы рациональные режимы работы волноводно-излучающих систем: максимальное акустическое давление Рsh наблюдалось для частоты 21,2 кГц и силе тока в обмотке преобразова-
Рис. 4. Зависимость уровня сигнала гидрофонов от давления в барокамере:1 – для системы с использованием 2 преобразователей; 2 – для системы с использованием 4 преобразователей.
теля 7 А. Показано, что во всех случаях, как при кавитации, так и под давлением, когда кавитации нет, волноводы с развитой поверхностью система (б) позволяют ввести в жидкую нагрузку больше акустической энергии (рис.4).

С учетом результатов стендовых испытаний разработаны и защищены патентами два типа скважинного УЗ аппарата нового поколения.

Скважинный аппарат СП- 42/1300 выполнен с полым цилиндрическим корпусом наружным диаметром 42 мм и длиной 1300 мм и предназначен для работы на легкой нефти. В его центральной части прибора расположен волновод, к торцам которого припаяны два МСП, возбуждающие в режиме холостого хода стоячую волну. Возникающие радиальные колебания волновода создают в окружающей среде упругое поле с частотой 20кГц. Питание скважинного прибора осуществляется наземным УЗ генератором через каротажный кабель (до 3000м).

Скважинный аппарат СП 108/1410 с цилиндрическим корпусом диаметром 108 мм и длиной 1410 мм и предназначен для работы с вязкими нефтями при использовании штанговых насосов. В качестве излучателя применен цилиндрический МСП, совершающий колебания в направлении перпендикулярном его оси.

Интенсивность развития кавитации, которая характеризуется уровнем кавитационного шума Psh|Pso, где Pso - уровень кавитационного шума, и размер кавитационной зоны в жидкостях с указанными в табл. 3 свойствами определялись с помощью с помощью кавитометра Cv I, в полосе частот 34 - 400 кГц. Измерение акустической мощности осуществлялось по данным измерения амплитуды колебаний на волноводе электродинамическим датчиком EDP-6, а также калориметрическим методом.

Таблица 3 - Физические свойства исследуемых жидкостей

Вещества Плотность, кг/м3 Динамическая вязкость при 20 оС, мПа с Скорость звука, м/с
Верхне-Салатская нефть 780 227,1 1380
Прямогонная дизелная фракция 880 2,2 1870
Этанол 800 1,22 1180
Лузановская нефть 952 1014 1300
Вода 1000 1 1450
Глицерин 1261 1450 1904
Четыреххлористый углерод 1600 0,97 926
Первые признаки кавитации возникали при значениях амплитуды смещения излучателя 1...3 мкм, что соответствует уровню акустического давления 5 - 15.10-4 МПа. При изменении интенсивности колебаний в интервале 5…30 Вт/ см2 порог кавитации (Pc) изменялся в интервале 0,01…0,07 МПа, а относительный объем кавитационной зоны 0,1…1,1%.

В процессе экспериментов при постоянной электрической мощности (Pe= 2,5 кВт), подводимой к преобразователю, установлено следующее:

  • с увеличением плотности жидкости в интервале 800-1600 кг/м3 интенсивность кавитации (уровень кавитационного шума Psh|Pso) возрастает до значений плотности 1000 кг/м3,а затем начинает снижаться;
  • изменение скорости распространения звука в интервале 900…2000 м/с не оказывает существенного влияния на характер кавитации в жидкости;
  • увеличение динамической вязкости жидкости в интервале 1…1500 мПас приводит к снижению уровня кавитационного шума на 17%;
  • с увеличением волнового сопротивления в интервале 0…150 000 кг/м2с величина акустической мощности возрастает на 23 %.
Использование излучателя c развитой поверхностью позволяет получить существенно более развитую кавитационную зону. Это иллюстрируется графиками на рис.5. С увеличением расстояния от излучающей поверхности R уровень кавитационного шума экспоненциально снижается. В поле стержневого излучателя характерные размеры кавитационной зоны локализуются в пределах 1 – 2, а в поле трубчатого излучателя в 2 –3 длин волн в жидкости.
Рис. 5. Распределение уровня кавитационного шума в воде при использовании стержневого излучателя (1) и излучателя с развитой поверхностью (2)
По достижении порога кавитации, в связи с уменьшением волнового сопротивления среды, зависимость величина акустической мощности колебаний от электрической приближается к линейной. При дальнейшем увеличении амплитуды колебаний, начинается распыление жидкости, и величина акустической мощности перестает практически зависит от амплитуды колебаний.

auto-ally.ru

Десульфурация нефтепродуктов под действием ультразвука

На правах рукописи

ГРИДНЕВА ЕКАТЕРИНА СЕРГЕЕВНА

ДЕСУЛЬФУРАЦИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

ПОД ДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

Специальность 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2010

Р

абота выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет инженерной экологии» (МГУИЭ).

Научный руководитель: член-корреспондент РАН,

доктор технических наук, профессор

^

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

МАЙКОВ Виктор Павлович

доктор физико-математических наук,

профессор

^

Ведущая организация:

Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН (ИНХС РАН)

Защита состоится « 20 » мая 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.145.01 в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ) по адресу: 105066, Москва, ул. Старая Басманная, 21/4, аудитория имени Л.А. Костандова (Л-207).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета инженерной экологии.

Автореферат разослан « 16 » апреля 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.т.н. Трифонов С.А.

^

Актуальность темы:

Непрерывный рост потребления нефти и нефтепродуктов во всем мире, а также постоянно растущие требования к их качеству (Евро-3,4,5, ФЦП «Национальная технологическая база» на 2007-2011 годы) стимулируют поиск новых научных и технологических решений, позволяющих направленно влиять на характеристики нефтепродуктов, в том числе на их химический состав. Проблема снижения содержания серы в нефтепродуктах привлекает повышенное внимание отечественных и зарубежных исследователей. Обессеривание существенно повышает товарные и потребительские качества нефти, снижает вредное воздействие на окружающую среду, повышает долговечность технологического оборудования для переработки нефти.

В настоящее время наиболее распространенными методами обессеривания являются гидроочистка, сернокислотная и щелочная очистка, а также окислительное обессеривание. Однако эти способы не лишены недостатков, таких как дороговизна, сложность аппаратурного оформления, большой расход реагентов и образова­ние трудноутилизируемых сернисто-щелочных стоков.

Поэтому существует необходимость создания новых физико-химических методов повышения качества нефтепродуктов путем снижения содержания сероорганических соединений.

Одним из таких перспективных методов физико-химического воздействия на нефтепродукты является использование ультразвуковых колебаний. В работах Розенберга Л.Д., Бергмана Л., Маргулиса М.А., Новицкого Б.Г., Мейсона Т., Накорякова В.Е. показана возможность интенсификации технологических процессов посредством использования ультразвуковых колебаний.

^

Разработка метода направленного повышения качества нефтепродуктов путем снижения содержания сероорганических соединений, теоретическое и экспериментальное исследование процесса десульфурации нефтепродуктов в ультразвуковом поле, а также создание методики расчета параметров процесса обессеривания и оборудования.

^

  1. Показано, что под действием ультразвука интенсифицируется процесс каталитического окисления серосодержащих органических соединений в углеводородных средах.
  2. Установлено, что получаемые в результате такой сонокаталитической реакции окисленные серосодержащие органические соединения способны к необратимому переходу в капли образующейся в поле ультразвука обратной водно-углеводородной эмульсии.
  3. Разработан процесс сонокаталитического окислительного обессеривания нефти и нефтепродуктов и показано, что этот процесс позволяет проводить глубокую сероочистку углеводородов.
  4. Создана методика расчета параметров процесса обессеривания и оборудования.
Защищаемые положения:
  1. Данные о совместном воздействии ультразвука и катализатора на процесс обессеривания нефтепродуктов.
  2. Результаты сравнительного исследования эффективности катализаторов различного химического состава.
  3. Критериальное обобщение результатов экспериментальных исследований сонокаталитического обессеривания нефтепродуктов.
  4. Технология ступенчатого окислительного обессеривания.
^

Предложена новая технология сонокаталитического обессеривания, основанная на каскадно-ступенчатой промывке обрабатываемого нефтепродукта циркуляционной водой. Сконструировано экспериментальное и пилотное оборудование для сонокаталитического обессеривания, а также разработана технологическая схема процесса.

Получены критериальные уравнения, позволяющие определить основные закономерности процессов, протекающих при каталитическом обессеривании нефтепродуктов в ультразвуковом поле. Разработана инженерная методика расчета параметров процесса сонокаталитического обессеривания нефтепродуктов и технологическая схема, включающая аппарат для ультразвуковой каталитической сероочистки.

Полученные результаты могут быть использованы при модернизации действующих и проектировании новых систем обессеривания нефтепродуктов.

^

Результаты работы докладывались на следующих российских и международных конференциях: Международная научно-техническая конференция «Наука и образование – 2008», Мурманск, 2-10 апреля 2008 г., Пятая международная научно-практическая конференция "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности", Санкт-Петербург 28 – 30 апреля 2008 г., III Международная конференция «Альтернативные источники энергии для больших городов», Москва, 23-24 октября 2008 г., XIII Международная экологическая студенческая конференция – 2008 «Экология России и сопредельных территорий», Новосибирск, 24-26 октября 2008 г., Международная научно-техническая конференция «Наука и образование – 2009», Мурманск, 1-9 апреля 2009 г., VI Международная научно-практическая конференция «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов», Москва, 21-24 апреля 2009 г.

Публикации:

По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК, и 7 тезисов докладов.

^

Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав и выводов, включает 17 таблиц и 41 рисунок. Список литературы содержит 113 наименований.^

Во введении отражена актуальность и цель работы.

В первой главе (Аналитический обзор современного состояния проблемы очистки нефтепродуктов от серосодержащих соединений) приведен анализ основных существующих методов обессеривания нефти и нефтепродуктов, обсуждены их достоинства и недостатки. Проанализирован опыт применения ультразвука в химии и химической технологии для интенсификации различных технологических процессов, описанный в работах Б.Г. Новицкого, И.Е. Эльпинера, О.В. Абрамова, А.К. Курочкина, Л.Д. Розенберга, Е.Н. Мокрого, В.Л. Старчевского и других исследователей. Описана акустическая аппаратура, применяемая для химико-технологических процессов и рассмотрены эффекты, возникающие в жидких средах в ультразвуковом поле.

Проведённый анализ существующих на сегодняшний день способов обессеривания нефти и нефтепродуктов и литературных данных об эффектах, вызванных наличием акустического поля в жидкости указывает на недостаток систематической информации о влиянии ультразвуковых колебаний на процесс обессеривания нефти и нефтепродуктов и позволяет сделать вывод о перспективности использования ультразвуковых колебаний для очистки нефти и нефтепродуктов от соединений серы.

^ описаны экспериментальные исследования процесса обессеривания нефтепродуктов в акустическом поле.

Основываясь на литературных данных о стимулирующем действии ультразвуковых колебаний на различные физико-химические, в частности, каталитические процессы за счет ускорения процессов тепло- и массообмена в кавитационной области, была предпринята попытка использовать ультразвук в процессе каталитического окисления серосодержащих органических соединений в углеводородной среде. Предполагалось, что в этом случае удастся повысить эффективность обессеривания нефти и нефтепродуктов.

Предварительные эксперименты показали, что перспективным способом очистки нефтепродуктов от серы является ступенчатая периодическая обработка в ультразвуковом поле в присутствии катализатора и окислителя с последующим удалением очищенной части нефтепродукта. В отсутствие катализатора ультразвуковая обработка не приводит к заметному снижению содержания серы в нефтепродуктах.

Для исследования процесса окислительного обессеривания нефти и нефтепродуктов с помощью ультразвука была изготовлена лабораторная установка, состоящая из реактора, ультразвукового излучателя и вспомогательных систем. Принципиальная схема установки представлена на Рис. 1.

В предварительных экспериментах в качестве катализатора использовали смесь высокодисперсных порошков железа и алюминия, гранитной крошки, никелевых гранул.

Исследуемые нефтепродукты – сырая нефть (ОАО «Салаватнефтеоргсинтез») с содержанием серы 1,23 % масс. и дизельное топливо ГОСТ 305-82 (летнее) с содержанием серы 1,04 % масс. Окислители представляли собой водный раствор пероксида водорода (3 % масс.) и серной кислоты (1,5 % масс.).

Перед началом опыта в реактор загружали катализатор (5% от массы нефтепродукта). Нефтепродукт и раствор окислителя заливали в реактор, включали ультразвук с заданной интенсивностью, через заданное время ультразвук отключали, отделяли очищенный нефтепродукт от водной фазы и обратной водно-углеводородной эмульсии с окисленными серосодержащими соединениями, промывали катализатор дистиллированной водой и снова заливали очищенный в предыдущем опыте нефтепродукт с новой порцией раствора окислителя для дальнейшей очистки.

Было установлено, что число таких циклов обработки должно быть не менее четырех, после чего эффективность удаления серы из нефтепродукта снижается и для дальнейшей доочистки необходимо проводить регенерацию катализатора в водной среде под действием ультразвука.

В таблицах 1 и 2 приведены результаты анализа общего содержания серы в нефти (табл.1) и дизельном топливе (табл. 2) до и после окислительного ультразвукового обессеривания после четырех циклов обработки.

Таблица 1. Результаты анализа общего содержания серы в нефти.

Образец Массовая доля фазы, % масс. Содержание серы, % масс.
Исходная нефть 100 1,23
Водная фаза 25 0,022
Очищенная нефть 31 0,86
Водно- углеводородная обратная эмульсия 44 2,17
Как видно из приведенной таблицы, содержание серы в очищенной нефти составило 0,86 %, т.е. снизилось на 0,37 % (1,23 % – 0,86 %), или на 30 % (0,37/1,23) в относительном количестве.

Таблица 2. Результаты анализа общего содержания серы в дизельном топливе.

Образец Массовая доля фазы, % масс. Содержание серы, % масс.
Исходное ДТ 100 1,04
Очищенное ДТ 60 0,65
Водная фаза 10 0,06
Водно-углеводородная обратная эмульсия 30 2,12
Из табл. 2 видно, что использование разбавленной серной кислоты в качестве окислителя приводит к существенному снижению содержания серы в дизельном топливе. Степень обессеривания после четвертой обработки составила 40%.

Для анализа динамики изменения содержания серы в исследуемом дизельном топливе в зависимости от числа промывок водой и циклов обработки целесообразно представить эти данные в виде графических зависимостей.

Характер изменения содержания серы в дизельном топливе в зависимости от числа циклов обработки представлен на рис. 2.

Из рис. 2 видно, что содержание серы в дизельном топливе с каждой последующей обработкой последовательно снижается. После третьей обработки это снижение замедляется. Таким образом, можно полагать, что оптимальным числом обработок является 4.

Побочным продуктом реакции сонокаталитического обессеривания является обратная эмульсия воды в нефтепродукте, причём содержание воды в этой эмульсии зависит от интенсивности ультразвуковой обработки не линейно, а имеет максимум. При разделении такой эмульсии было установлено, что значительная часть серосодержащих соединений переходит во вновь образуемую водную фазу, а содержание серы в углеводородной фазе сравнимо с содержанием серы в фазе очищенного нефтепродукта (рис. 3). Предварительные эксперименты показали, что содержание воды в объединённой углеводородной фазе сравнимо с содержанием воды в исходной нефти.

Рис. 3 иллюстрирует физико-химические основы процесса удаления серосодержащих органических соединений в результате ультразвукового воздействия в присутствии катализатора и окислителя.

Можно полагать, что дифильные молекулы окисленных серосодержащих органических соединений, образующиеся в результате сонокаталитического окисления, адсорбируются на поверхности капель воды в обратной эмульсии за счет сольватации полярных сульфоксидных групп водной фазой, тогда как неполярные углеводородные радикалы обращены в углеводородную среду. При разделении такой обратной эмульсии на водную и углеводородную фазы молекулы серосодержащих органических соединений переходят в водную фазу, образуя мицеллы. Таким образом, содержание сероорганических соединений в углеводородной фазе эмульсии существенно снижается и сравнимо с содержанием серы в углеводородной фазе, образованной в результате ультразвуковой обработки (рис. 3 а).

В результате проведенных исследований можно заключить, что применение ультразвуковых колебаний большой интенсивности является потенциально весьма эффективным методом повышения качества нефтепродуктов, позволяющим целенаправленно изменять их химический состав, снижая содержание сероорганических соединений.

Сравнивая процессы очистки углеводородов от сероорганических соединений, проведенные с использованием катализаторов в отсутствие ультразвукового воздействия, в условиях ультразвукового воздействия без катализатора, а также с использованием катализатора под действием ультразвука можно заключить, что именно комплексное воздействие катализатора и ультразвуковой обработки приводит к наиболее эффективному удалению сероорганических соединений из углеводородов. Таким образом, можно говорить о сонокаталитическом окислительном обессеривании нефти и нефтепродуктов.

Объяснение этого эффекта основано на явлении кавитации, возникающем в среде в поле ультразвуковых колебаний большой интенсивности, которое приводит к интенсификации процессов тепло- и массообмена в объеме реакционной смеси и диффузии реагентов и продуктов реакции вблизи поверхности катализатора, а также ее эффективной регенерации за счет вторичных ударных волн, акустических течений и зон локального перегрева и повышения давления. Повышение температуры вследствие кавитации способствует эффективной десорбции продуктов реакции с поверхности катализатора. Поэтому ультразвуковая обработка способствует интенсификации процесса обессеривания нефти и нефтепродуктов.

Однако очевидно, что при оптимизации этого процесса можно достичь гораздо более эффективного извлечения серосодержащих соединений из нефти и нефтепродуктов. Путями оптимизации являются, в первую очередь, варьирование состава катализатора, использование различных окислителей и подбор их концентрации, а также исследование влияния параметров ультразвукового воздействия (времени и интенсивности) на снижение содержания серы в нефтепродуктах.

Поэтому в последующих экспериментах были изменены состав катализатора и окислителя.

Для дальнейших экспериментов были выбраны несколько катализаторов на основе оксидов меди, цинка, алюминия, железа и никеля различного состава. Эти катализаторы были использованы для сонокаталитического обессеривания дизельного топлива по методике, отработанной для предыдущих катализаторов и было установлено, что наиболее эффективное удаление сероорганических соединений из дизельного топлива обеспечивается при использовании катализаторов НКМ-4А и СНК-2 (см. табл. 3).

Таблица 3. Результаты обессеривания дизельного топлива в присутствии различных катализаторов.

Катализатор

 

Остаточное содержание серы
после первой обработки после пяти обработок
Без УЗ 20º УЗ 20º УЗ 50º Без УЗ 20º УЗ 20º УЗ 50º
Исходное ДТ 1,52 1,52 1,52 1,52 1,52 1,52
СНК-2 (CuO, ZnO, Al2O3) 1,48 1,37 1,34 1,41 1,26 1,10
CATALCO (CuO, ZnO, BaSO4) 1,50 1,47 1,45 1,51 1,44 1,42
НКМ-4А (NiO, Al2O3) 1,46 1,38 1,19 1,36 1,17 0,88
СТК-СМФ(Fe2O3, Cr2O3) 1,51 1,45 1,43 1,49 1,40 1,36
^ 2) 1,51 1,48 1,47 1,50 1,46 1,45
^

Для подтверждения эффективности ультразвукового воздействия в процессах сонокаталитического окислительного обессеривания была проведена серия сравнительных экспериментов по снижению содержания сероорганических соединений в дизельном топливе различными способами: введением катализатора в отсутствии ультразвука и при ультразвуковом воздействии. Эксперимент проводился при двух температурах: 20°С и 50°С.

Эти эксперименты были проведены на пилотной установке, объем реактора в которой 1 л, т.е. в 10 раз больше, чем в лабораторной установке. На рис. 4 приведена схема разработанной пилотной установки, а на рис. 5 – чертеж реакционного аппарата.

Ультразвуковая обработка реакционной смеси осуществляется при помощи генератора ультразвуковых колебаний 1 (см. рис. 4), которые передаются в реактор с помощью волновода 3, соединенного с магнитострикционным преобразователем 2. Генератор позволяет осуществлять регулировку параметров ультразвукового воздействия – интенсивности и частоты. При этом параметры реактора и волновода подобраны таким образом, чтобы энергия ультразвуковых колебаний была одинакова во всех точках реакционного объема, с тем чтобы исключить образование застойных зон, а также эффектов гашения ультразвуковых колебаний среды вторичными волнами, отраженными от стенок реактора.

Рис. 4. Схема пилотной установки для обессеривания нефти и нефтепродуктов: 1 – ультразвуковой генератор; 2 – магнитострикционный преобразователь; 3 – волновод; 4 – реактор; 5 – холодильник.

Рис. 5. Общий вид реактора: 1 – патрубок для ввода теплоносителя; 2 – рубашка реактора; 3 – отверстие для залива реакционной смеси; 4 – патрубок для соединения с холодильником; 5 - патрубок для вывода теплоносителя; 6 – рабочее пространство реактора; 7 – патрубок для вывода продуктов реакции; 8 – волновод.

Экспериментальная установка функционирует следующим образом: в рабочее пространство ^ (см. рис. 5) помещается реакционная смесь, при этом заданный температурный режим обеспечивается при помощи подвода теплоносителя в рубашку реактора 2 через патрубки 1 и 5. При необходимости проведения гетерофазной реакции с участием газообразного агента, газ подается в режиме барботажа через нижний патрубок 7. Прореагировавший газ отводится через верхний патрубок 4, соединенный с холодильником, для предотвращения улетучивания компонентов реакционной смеси путем их конденсации при охлаждении проточной водой.

Результаты сравнительного исследования процесса обессеривания дизельного топлива в отсутствие и в присутствии ультразвуковой обработки на пилотной установке с целью подтверждения эффективности ультразвукового воздействия на примере катализаторов НКМ-4А и СНК-2 представлены в таблице 4.

Из представленных данных видно, что процесс окислительного обессеривания в присутствии катализатора без ультразвукового воздействия показал сравнимую эффективность для всех исследованных катализаторов. Снижение содержания сероорганических соединений происходит не более чем на 5-10%. В присутствии ультразвукового воздействия картина качественно меняется. Содержание сероорганических соединений удается снизить на 30 и более процентов для обоих катализаторов.

Следует отметить также, что результаты экспериментов, проведенных на пилотной установке (табл. 4) с двумя наиболее эффективными катализаторами, коррелируют с результатами, полученными с использованием этих катализаторов на лабораторной установке (табл. 3), что свидетельствует о воспроизводимости экспериментальных данных, а также о том, что увеличение объема реактора не оказывает влияния на эффективность процесса.

На рис. 6 представлены результаты экспериментов по подбору интенсивности ультразвукового воздействия – проведены реакции окислительного обессеривания дизельного топлива на пилотной установке в присутствии катализатора НКМ-4А и интенсивностях ультразвука 1 и 3 Вт/см2.

Рис. 6. Зависимость эффективности обессеривания дизельного топлива в присутствии катализатора НКМ-4А от интенсивности ультразвукового воздействия (время обработки 5 мин).

Из рисунка 6 видно, что при увеличении интенсивности ультразвукового воздействия от 0 до 3 Вт/см2 остаточное содержание серы в образцах дизельного топлива последовательно снижается, а после 3 Вт/см2 заметного снижения не происходит. Это связано с тем, что при больших интенсивностях ультразвука образуется стабильная водно-углеводородная эмульсия, что затрудняет переход окисленных серосодержащих соединений в водную фазу. Вместе с тем, использование высоких интенсивностей технологически невыгодно из-за высоких энергозатрат.

На рисунке 7 приведены зависимости эффективности десульфурации дизельного топлива от условий эксперимента.

Рис. 7. Зависимость эффективности обессеривания дизельного топлива в присутствии катализатора НКМ-4А от интенсивности ультразвукового воздействия, температуры и числа обработок (время одной обработки 5 мин).

Из рис. 7 можно заключить, что в проведенных экспериментах максимальная эффективность очистки дизельного топлива достигается при температуре 50°С и интенсивности ультразвуковых колебаний 3 Вт/см2.

Проведение процесса обессеривания нефтепродуктов в акустическом поле при интенсивности колебаний 1 Вт/см2 позволило повысить эффективность очистки нефтепродуктов от серы в 4 раза (по массе) по сравнению с процессом обессеривания в отсутствие ультразвука. Объяснить этот факт можно тем, что в акустическом поле интенсифицируются массообменные процессы, ускоряющие процесс диффузии вблизи поверхности частиц катализатора, что обеспечивает быстрый отвод продуктов реакции, кроме того, эффективность обессеривания возрастает за счет диспергирования катализатора в ультразвуковом поле и регенерации его поверхности.

Максимальная эффективность процесса очистки нефтепродуктов от серосодержащих соединений достигается при интенсивности акустических колебаний 3 Вт/см2. При этом необходимо проведение трех – пятикратной промывки водой, причем время ультразвуковой обработки реакционной смеси после каждой промывки должно составлять 3 – 5 мин.

Совокупность полученных данных позволяет сделать вывод о том, что использование ультразвукового воздействия позволяет в 2-4 раза повысить степень обессеривания по сравнению с каталитическим обессериванием без ультразвука (рис. 7).

Для сокращения количества экспериментов и получения зависимостей, позволяющих рассчитывать технологические параметры процесса очистки было осуществлено планирование эксперимента по стандартной методике.

^ посвящена регрессионной и критериальной обработке полученных результатов.

Для получения регрессионной зависимости эффективности Ef = f (I, τобр, t, k) был проведен дробнофакторный эксперимент типа 2k-p для четырех факторов. (табл.5)

Таблица 4. Значения и расшифровка варьируемых факторов.

Факторы х1 х2 х3 х4
Физический смысл Интенсивность ультразвука, I (Вт/см2) Время обработки, τобр (мин.) Температура, t (ºC) Число обработок, k (шт.)
Условия эксперимента
Основной уровень x0i 2 4 35 3
Интервал варьирования Δхi 1 1 15 2
Верхний уровень +1 3 5 50 5
Нижний уровень – 1 1 3 20 1

Обработка результатов эксперимента осуществлялась по стандартным методикам.

Из анализа полученной в работе регрессионной зависимости был сделан вывод о том, что на эффективность процесса очистки в большей степени оказывает влияние время обработки, количество обработок и интенсивность акустических колебаний.

Полученное уравнение регрессии согласуется с зависимостью, характеризующей эффективность обессеривания от условий эксперимента. Это свидетельствует о том, что повышение температуры и интенсивности ультразвуковых колебаний положительно сказывается на эффективности процесса обессеривания дизельного топлива. Погрешность уравнения регрессии по отношению к экспериментальным данным не превышает 10%.

Несмотря на то, что в области проведения экспериментальных исследований полученное регрессионное соотношение дает высокую точность для расчета эффективности очистки, на основании данной зависимости нельзя установить основные механизмы воздействия акустических колебаний на процесс сонокаталитического обессеривания. Кроме того, за пределами изменения экспериментальных параметров достоверность полученного регрессионного соотношения не может быть определена однозначно.

Для количественной оценки вклада в интенсификацию ультразвуком диффузионных механизмов и полного понимания физической сути воздействия ультразвука на процесс сонокаталитического обессеривания, а также для создания на основе полученных экспериментальных результатов инженерной методики проектирования процессов и аппаратов для сонокаталитического обессеривания необходимо соблюдение условий масштабного перехода, что достигается обработкой результатов эксперимента по критериальным признакам подобия.

Под действием ультразвука в обрабатываемой среде изменяются гидродинамические условия. Для подобия гидродинамических условий необходимо равенство критериев Рейнольдса и Фруда. Процессы переноса массы подобны в случае подобия распределения в сходственных точках аппарата профилей скоростей и концентраций. Это условие достигается при равенстве критерия Рейнольдса и диффузионных критериев Фурье и Пекле. Кроме того, так как очистка проводилась в периодическом режиме, необходимо было использовать набор безразмерных комплексов, не включающих в свой состав скорость потока. В связи с этим вместо критерия Фруда был использован критерий Грасгофа, а диффузионный критерий Пекле был заменен на критерий Шмидта.

Оценить отношение сил инерции, обусловленных локальным ускорением потока жидкости, к силам вязкости и охарактеризовать пространственную структуру нестационарного течения жидкости позволяет колебательный критерий Рейнольдса (Reω).

В результате для характеристики массообменных процессов были выбраны: ^ – критерий Шмидта (диффузионный критерий Прандтля Prд), Gr – критерий Грасгофа, Foд – диффузионный критерий Фурье, Reω – колебательный критерий Рейнольдса.

Таким образом, критериальное соотношение для эффективности процесса сонокаталитического обессеривания имеет вид:

Ef = f(Sc, Gr, Reω, Foд) (1)

где: (2)

(3)

(4)

(5)

Для определения необходимости и достаточности набора влияющих критериев подобия по результатам экспериментов были проведены расчеты изменения выбранных критериев от условий эксперимента. Критерии, изменившиеся в условиях эксперимента незначительно, не могут служить основанием для дальнейших расчетов.

Вывод критериального соотношения был произведен в результате построения системы линейных регрессионных уравнений для логарифмов тех критериев подобия, зависимости которых от параметров эксперимента были определены в ходе настоящей работы. При последующем потенцировании регрессионные уравнения принимают вид, традиционный для всех тепломассообменных процессов. Обобщение экспериментальных данных по этой методике позволило получить следующее критериальное уравнение:

Ef = 0,166 Sc0,14 Gr0,23 Reω0,18 Foд0,51 (6)

где Ef – эффективность процесса обессеривания, 0,04≤Ef≤0,52; 2,90*102≤Sc≤4,16*103; 4,92*105≤Gr≤1,09*109; 2,52*105≤Reω≤1,98*106; 0≤Foд≤1,11*10-5.

Наибольшие показатели степени в уравнении (6) у диффузионного критерия Фурье и Грасгофа, что свидетельствует об определяющем влиянии диффузионных процессов на эффективность очистки.

Следует отметить, что эффективность процесса очистки растет с уменьшением значения критерия Шмидта и увеличением значения критерия Грасгофа и диффузионного критерия Фурье, что объясняется интенсификацией процессов массопереноса.

Для оценки применимости полученного соотношения в целях масштабирования разработанного технологического процесса на рис. 8 представлены данные по эффективности сероочистки Efэ, полученной путем измерения общего содержания серы в образцах дизельного топлива до и после сонокаталитической реакции, и Efр – расчетной эффективности процесса, полученной по соотношению (6). Как видно из рис. 8, расхождение экспериментальных и расчетных величин во всем диапазоне изменения параметров процесса составляет не более 14%. Это свидетельствует о том, что при построении критериального соотношения были учтены основные действующие факторы.

Рис. 8. Сопоставление данных эксперимента и рассчитанных по критериальному уравнению данных по эффективности обессеривания.

Четвертая глава (Практическая реализация работы) посвящена практической реализации работы. Здесь приведена методика расчета аппарата для проведения процесса обессеривания нефтепродуктов в поле ультразвука, а также представлена принципиальная технологическая схема процесса очистки нефтепродуктов от сероорганических соединений.

Диапазон изменения эффективности очистки в экспериментах составлял от 6 до 43 % в зависимости от используемого катализатора. Иными словами, при использовании наилучшего катализатора и оптимальных параметрах ультразвукового воздействия последовательность из трех циклов обработки и промывки позволяет снизить содержание серы в образце на 43%. После этого активность катализатора заметно снижается и необходимо проводить его замену. Проведенные эксперименты показали, что последовательная обработка образцов дизельного топлива с новыми порциями катализатора позволяет снижать содержание серы на 40% с каждой порцией катализатора и в конечном итоге после пяти каскадов по три цикла обработки/промывки в каждом достичь содержания серы 8% от исходной концентрации, т.е. эффективность удаления серы при таком каскадно-ступенчатом процессе составляет 92%.

Поэтому рекомендуемая технологическая схема предусматривает возможность реализации такого каскадно-ступенчатого процесса обессеривания, состоящего из пяти реакторов, в каждом из которых производится три цикла обработки очищаемого нефтепродукта. Технологическая схема, разработанная для процесса сонокаталитического окислительного обессеривания нефтепродуктов, приведена на рис.9.

Технологическая схема работает следующим образом: очищаемый нефтепродукт из источника (1) поступает в смеситель (2), куда подается вода и окислитель из емкости (3). Насосом Н1 реакционная смесь подается в аппарат (4), где происходит ее обработка в ультразвуковом поле в течение заданного времени при необходимой температуре в присутствии катализатора. Затем полученная эмульсия поступает в сепаратор (5) на разделение. В (4) подается вода для промывки катализатора. Отстоявшийся в (5) нефтепродукт направляется в тот же аппарат на второй цикл ультразвуковой обработки при тех же условиях, куда из смесителя (6) подается водный раствор окислителя. После третьего цикла такой обработки нефтепродукт через насос Н2 поступает в следующий аппарат (4) на вторую ступень очистки, где используется свежая порция катализатора. Рекомендуемое число ступеней очистки – пять.

ВЫВОДЫ

  1. Разработан и апробирован метод сонокаталитического обессеривания нефти и нефтепродуктов и показано, что использование ультразвукового воздействия позволяет в 2-4 раза повысить степень обессеривания по сравнению с каталитическим обессериванием без ультразвука.
  2. Установлено, что разработанный метод сонокаталитического окислительного обессеривания обеспечивает более глубокую степень сероочистки по сравнению с методом гидроочистки.
  3. Получены критериальные уравнения, позволяющие определить основные закономерности процессов, протекающих при сонокаталитическом обессеривании нефтепродуктов.
  4. Разработана технологическая схема процесса обессеривания нефти и нефтепродуктов, включающая аппарат для сонокаталитической сероочистки.
  5. Показано, что процесс сонокаталитического окислительного обессеривания может быть рекомендован для использования в промышленных целях.

^

I – интенсивность ультразвуковых колебаний, Вт/см2; Cs – содержание соединений серы, % масс; τобр – время обработки, мин; t – температура, ºC; k – число обработок, шт; Ef – эффективность очистки; Sc – критерий Шмидта; Gr – критерий Грасгофа; Foд – диффузионный критерий Фурье; Reω – колебательный критерий Рейнольдса; μ – вязкость среды, Н*с/м2; ρ – плотность среды, кг/м3; D – коэффициент диффузии, м2/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; R – радиус частицы катализатора, м; β – температурный коэффициент объемного расширения жидкости,1/ºC; Δt – разность температур, ºC; τ – время, мин; ω – круговая частота ультразвуковых колебаний, 1/с.

^

  1. Систер В.Г., Абрамов О.В., Гриднева Е.С. Применение ультразвука для очистки нефтепродуктов. Материалы международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2008», Мурманск, 2-10 апреля 2008. – с.283 – 284.
  2. Абрамов В.О., Муллакаев М.С., Оганян Г.Б., Гриднева Е.С., Асылбаев Д.Ф. Окислительное обессеривание дизельной фракции в ультразвуковом поле. Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование. Т. 12: Сборник трудов Пятой международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности". 28 – 30.04.2008, Санкт-Петербург, Россия / Под ред. А.П. Кудинова, Г.Г. Матвиенко. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2008. – с.143 – 144.
  3. Систер В.Г., Гриднева Е.С. Ультразвуковой метод обессеривания нефтепродуктов. Материалы XIII Международной экологической студенческой конференции-2008 «Экология России и сопредельных территорий», Новосибирск, 24-26 октября 2008. с. 99 – 100.
  4. Систер В.Г., Абрамов О.В., Гриднева Е.С. Применение ультразвука для обессеривания нефтепродуктов. Материалы III Международной конференции «Альтернативные источники энергии для больших городов», Москва, 23-24 октября 2008. с. 52 – 53.
  5. Систер В.Г., Абрамов О.В., Гриднева Е.С. Применение ультразвуковых колебаний большой интенсивности для обессеривания нефтепродуктов. Международный научно-технический и производственный журнал «Химическое и нефтегазовое машиностроение», №1, 2009. с. 4 – 6.
  6. Систер В.Г., Гриднева Е.С., Абрамов О.В. Каталитическая модификация нефтепродуктов под действием ультразвука. Международный научно-технический и производственный журнал «Химическое и нефтегазовое машиностроение», №2, 2009. с. 10 – 11.
  7. Систер В.Г., Гриднева Е.С. Расчет параметров процесса обессеривания нефтепродуктов под действием ультразвука. Международный научно-технический и производственный журнал «Химическое и нефтегазовое машиностроение», №4, 2009. с. 20 – 23.
  8. Систер В.Г., Гриднева Е.С., Абрамов О.В. Применение ультразвука для обессеривания нефтепродуктов. Сборник трудов III Международной конференции «Альтернативные источники энергии для больших городов», Москва, 23-24 октября 2008, с. 600 – 604.
  9. Систер В.Г., Гриднева Е.С. Повышение экологической безопасности ископаемых топлив с применением ультразвука. Материалы международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2009», Мурманск, 1-9 апреля 2009. – с.544 – 546.
  10. Гриднева Е.С., Систер В.Г. Критериальное обобщение результатов обессеривания дизельного топлива с помощью ультразвука. Материалы международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2009», Мурманск, 1-9 апреля 2009. – с.74 – 77.
  11. Гриднева Е.С., Систер В.Г., Абрамов В.О., Муллакаев М.С. Снижение содержания экологически опасных соединений в нефтепродуктах с помощью ультразвука. Сборник трудов VI международной научно-практической конференции «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов», Москва, 21-24 апреля 2009. – с.31 – 33.
  12. Гриднева Е.С., Систер В.Г., Муллакаев М.С., Абрамов В.О. Сонокаталитическое обессеривание нефтепродуктов. Материаловедение, том 152, № 11, 2009. – с. 2 – 7.

do.gendocs.ru

Ультразвуковой метод - очистка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Ультразвуковой метод - очистка

Cтраница 1

Ультразвуковой метод очистки находит довольно большое применение за рубежом.  [1]

Ультразвуковой метод очистки основан на преобразовании высокочастотного тока в высокочастотные колебания жидкости. Большая частота колебаний ускоряет физические и химические, процессы, происходящие в растворителях, и значительно сокращает процесс обезжиривания и очистки деталей. Качество и скорость очистки определяются акустической мощностью и частотой колебаний, температурой и составом рабочего раствора. Этот метод используют для очистки перед нанесением покрытий, перед сборкой, при расконсервации и в ряде других случаев, особенно при обезжиривании основных деталей, деталей сложного профиля, а также имеющих глубокие и глухие отверстия.  [2]

Ультразвуковой метод очистки основан на создании высокочастотных колебаний в жидкости, применяемой для промывания. Высокая частота колебаний ускоряет химические и физические процессы, происходящие в жидкости, в частности процесс обезжиривания и очистки деталей.  [3]

Ультразвуковой метод очистки основан на преобразовании высокочастотного-электрического тока в высокочастотные колебания жидкости. Высокая скорость колебаний ускоряет химические и физические процессы, происходящие в растворителях, и тем самым значительно ускоряет процесс обезжиривания и очистки деталей.  [4]

Ультразвуковой метод очистки основан на создании высокочастотных колебаний в жидкости, применяемой для промывания. Высокая скорость колебаний ускоряет химические и физические процессы, происходящие в жидкости, в частности, процесс обезжиривания и очистки деталей.  [5]

Ультразвуковой метод очистки основан на преобразовании высокочастотного электрического тока в высокочастотные колебания жидкости, которые и способствуют удалению загрязнений с поверхности изделий. На рис. 178 показана схема установки для ультразвуковой очистки. Здесь показан конвейер, передвигающий мелкие детали через предварительную очистку в жидкости, через ультразвуковую очистку и затем через сушку. Ответственной и сложной частью является генератор электрических колебаний, построенный из электронных ламп. Мощность генератора рассчитывается из необходимости получать на каждый квадратный сантиметр излучающей поверхности 15 - 20 вт.  [6]

Ультразвуковой метод очистки поверхности изделий позволяет не только ускорить обработку, но и улучшить ее качество.  [7]

Сущность ультразвукового метода очистки деталей труб заключается в следующем. В сосуд, наполненный жидкостью, погружаются загрязненные детали. В жидкости под воздействием ультразвуковых волн возникает кавитация.  [8]

Широкое внедрение ультразвукового метода очистки элементов и узлов РЭА в производство позволяет существенно повысить качество выпускаемой аппаратуры.  [9]

Рассмотрим основные особенности применения ультразвуковых методов очистки запыленных газов. Озвучивание отстойных камер способствует коагуляции высокодисперсных частиц и увеличению скорости их гравитационного осаждения.  [10]

Как мы уже указывали, ультразвуковой метод очистки заслуживает особого внимания в тех случаях, когда обычные фильтры оказываются неэффективными ввиду малых размеров частиц, что, например, относится к цементным и химическим ( сажевым, содовым, сернокислотным) заводам и системам удаления угольной пыли на электростанциях и углеобогатительных фабриках.  [11]

В различных отраслях промышленности успешно применяется ультразвуковой метод очистки, основанный на преобразова-тш высокочастотного электрического тока в высокочастотные колебания жидкости. Высокая скорость колебаний ускоряет химические и физические процессы, происходящие в растворителях, : и тем самым значительно ускоряет процесс обезжиривания и очистки деталей. Для этих целей могут быть применены генераторы типа УЗГ с магнитофрикционными преобразователями типа ПМС в сочетании с ультразвуковыми волнами типа УЗВ.  [12]

В практике находят применение различные способы и установки для выполнения процессов очистки и консервации деталей. Ультразвуковой метод очистки деталей является наиболее эффективным.  [13]

Применение ультразвука устраняет возможность порчи деталей при их промывке. При ультразвуковом методе очистки деталь погружается в моющих. Ввиду того, что силы, действующие на частицы загрязнений, более или менее равномерно распределены по всему объему моющего раствора, достигается очистка самых незначительных пор.  [14]

Несмотря на многообразие процессов ультразвуковой очистки, вопросы ее технологии и использования оборудования освещены в литературе недостаточно. Предлагаемая вниманию читателей книга является попыткой обобщения имеющихся практических и экспериментальных данных о применении ультразвукового метода очистки изделий в различных отраслях промышленности.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru