Effektive Entschwefelung von Öl mit Wirbelgeräten

Die Komplexität der Aufbereitung und Raffination von Öl und Ölprodukten aus schädlichen Schwefelverunreinigungen liegt in der komplexen Zusammensetzung der Rohstoffe und einer Vielzahl verschiedener Schwefelverbindungen. Öl besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff. In kleinen Dosen können verschiedene Metalle, hauptsächlich Nickel und Vanadium, in Öl enthalten sein. Kohlenwasserstoff macht bis zu 75% des Gesamtvolumens aus. Schwefel ist in allen produzierten Ölsorten enthalten, sein Gehalt variiert von 0,3% für schwefelarmes Öl bis zu 3 bis 8% für schwefelarmes Öl, und die Menge verschiedener Verbindungen reicht bis zu 250 Substanzen.

Mit zunehmendem Anteil der sauren und schwefelhaltigen Ölförderung gewinnt die Aufgabe der Vorentschwefelung von Rohöl zunehmend an Bedeutung. Die Probleme des vorläufigen Entschwefelungsprozesses, der mit den heute existierenden Verfahren durchgeführt wird, können mit der Selektivität für entfernbare Schwefelverbindungen, der Komplexität des Systems und der Verwendung einer großen Anzahl von Verbrauchsmaterialien, einschließlich teurer Katalysatoren, verbunden sein. Studien zeigen, dass die Wirkung der hydrodynamischen Kavitation auf Rohöl zu dessen Entschwefelung führt. Der vielversprechendste Generator der hydrodynamischen Kavitation ist der Apparat der Wirbelschicht aus ferromagnetischen Partikeln (AVS).

Apparat der Wirbelschicht aus ferromagnetischen Partikeln (AVS)

Die zu entwickelnde Aufbereitungstechnik muss neben der Hauptaufgabe, den Gehalt an schädlichen Verunreinigungen zu reduzieren, einigen entsprechen

Bedingungen, um es in Ölraffinerien einsetzen zu können. Zu den Hauptaufgaben der neu zu entwickelnden Verfahrenstechnologie zählen die Minimierung des Energieverbrauchs und die Reduzierung des Verbrauchs an Verbrauchsmaterialien in Form von teuren Katalysatoren beim thermischen und katalytischen Cracken. Die vielversprechendste Technologie zur Verarbeitung flüssiger Kohlenwasserstoffe könnte die hydrodynamische Kavitation in AVS sein.

Um die Wirkung der intensiven Bewegung eines großen Aggregats ferromagnetischer Elemente auf Rohöl während der Entschwefelung zu bestätigen, wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um den Gehalt an Schwefel- und Schwefelverbindungen zu verringern. Der Versuch wurde bei einer Rohstofftemperatur von 70 0C durchgeführt. Die Versuche wurden an einer Versuchsprobe der Vorrichtung durchgeführt, wobei ein Glas aus nichtmagnetischem Material, dessen Volumen 1 Liter betrug, als Arbeitskammer fungierte.

Vor Beginn des Experiments wurde ein Satz ferromagnetischer Elemente in die Arbeitskammer gegossen. Das Ölprodukt wurde in den Reaktor gegossen, der AVS enthielt. Nach der erforderlichen Zeit wurde die Anlage abgeschaltet, das verarbeitete Ölprodukt entnommen, das gereinigte Ölprodukt verteidigt und die Emulsion mit schwefelhaltigen Verbindungen abgetrennt und die Anlage erneut gestartet und die Verarbeitung der Beschickung fortgesetzt.

Die Qualität des Rohölentschwefelungsprozesses in AVS wurde durch Probenahme des in der Vorrichtung verarbeiteten Öls alle 10 Sekunden bestimmt. Um die optimalen Verarbeitungsparameter (Zeit) während des Entschwefelungsprozesses zu finden, wurden die Abhängigkeiten der Menge an entferntem Schwefel von der Verarbeitungszeit erhalten. Es wurde festgestellt, dass die Ölverarbeitungsdauer 40 Sekunden nicht überschreiten sollte. Bei einer längeren Behandlung nimmt die Entfernungseffizienz von Schwefel aus dem Öl ab.

Die Testergebnisse des Entschwefelungsprozesses in AVS sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1 – Testergebnisse (Kuimov, 2018)

Bei der Untersuchung des technologischen Prozesses der Entschwefelung von Rohöl in der Wirbelschichtapparatur wurden folgende Gesetze von technologischer Bedeutung aufgestellt:

1. Die effektivste Behandlung, um 1 kg Ausgangsmaterial (Rohöl) auf eine Schwefelkonzentration von bis zu 80 ppm (0,08%) zu reduzieren, wird durch die Implementierung von mindestens 120 Verarbeitungs-Mikrozyklen gemäß den ausgewählten Phasenumschaltalgorithmen erreicht.
2. Der Betrieb von AVS hat aufgrund des hohen Blindleistungswerts und des entsprechenden niedrigen Leistungsfaktors einen erheblichen Einfluss auf das Blindleistungsgleichgewicht im Stromversorgungssystem der Anlage.

Der Änderungsbereich der Entschwefelungseffizienz in den Versuchen lag je nach Verarbeitungszeit zwischen 40 und 97%. Mit anderen Worten, der Effekt der intensiven Bewegung eines großen Satzes ferromagnetischer Elemente innerhalb von 40 Sekunden kann den Gehalt an Schwefel und Schwefelverbindungen in der Probe um durchschnittlich 97% verringern. Bei längerer Verarbeitungszeit verringert sich die Entschwefelungsintensität erheblich.

Mit den erzielten Ergebnissen und den identifizierten Anwendung ​​- und Betriebsmustern von AVS kann eine technologische Linie zur Entschwefelung flüssiger Kohlenwasserstoffe geschaffen werden.

In Anbetracht des Vorstehenden wird die Einführung des entwickelten Verfahrens zur Entschwefelung von Rohöl in einem elektromechanischen Wandler mit einem diskreten Sekundärteil in Mini-Raffinerien erwartet. Das vorgeschlagene, umweltfreundliche Entschwefelungsverfahren mit niedrigen Betriebskosten wird in Zukunft das Sortiment und die Qualität der Output-Produkte verbessern. Basierend auf einer analytischen Überprüfung von Mini-Raffinerien konnte festgestellt werden, dass jedes Unternehmen durchschnittlich 4 bis 10 Tonnen Rohstoffe verarbeitet. Somit ist die vorgeschlagene Technologie für eine Kapazität von 8 Tonnen / Tag ausgelegt.

AVS ist nach den vorgestellten Berechnungen in der Lage, bis zu 0,15 t / h effizient zu verarbeiten.

Um die Produktivität zu steigern, wird vorgeschlagen, AVS-Module in Reihe in die Ölleitung einzubauen. Gleichzeitig werden sie in jedem AVS-Modul kaskadiert, um den Gesamtdurchsatz zu erhöhen.

Mit der sequentiellen Anordnung von zwei AVSs wird die gesamte Ölentschwefelungskapazität für dieses System ungefähr 5 Tonnen / Tag betragen.

Um die Gesamtproduktivität auf bis zu 10 t / Tag zu steigern, wird vorgeschlagen, zwei Module mit jeweils zwei AVSs zu kaskadieren.

So wird nach groben Schätzungen die Verwendung von 4 AVS mit den gleichen Energieeigenschaften erforderlich sein, um die erforderliche Produktivität von 10 Tonnen / Tag sicherzustellen.

Zur gleichen Zeit bei der Umsetzung eines Systems der Ölentschwefelung auf Basis von

AVS-Module müssen die Betriebsmerkmale dieser Anlagen berücksichtigt werden, die einem geringen Leistungsfaktor entsprechen. Bei solchen Arbeitsbedingungen sind die zusätzlichen Kosten von Blindleistungskompensationsgeräten zu berücksichtigen.