La complejidad del procesamiento y el refinado de petróleo y productos derivados del petróleo a partir de impurezas de azufre dañinas radica en la composición compleja de las materias primas y una gran cantidad de diversos compuestos de azufre. El aceite consiste en carbono, hidrógeno, azufre, oxígeno, nitrógeno. En pequeñas dosis, varios metales, principalmente níquel y vanadio, pueden estar contenidos en el aceite. Los hidrocarburos representan hasta el 75% del volumen total. El azufre se encuentra en todos los grados de aceite producido, su contenido varía de 0.3% para aceite con bajo contenido de azufre a 3-8% para aceite con alto contenido de azufre, y la cantidad de varios compuestos alcanza hasta 250 sustancias. Por lo tanto, es muy importante hacer una desulfuración de aceite efectiva .

Con un aumento en la participación de la producción de petróleo ácido y sulfuroso, la tarea de desulfuración de aceite preliminar  crudo se está volviendo cada vez más importante. Los problemas del proceso preliminar de desulfuración, implementado por los métodos existentes hoy en día, pueden asociarse con la selectividad para compuestos de azufre removibles, la complejidad del sistema, así como el uso de una gran cantidad de consumibles, incluidos catalizadores costosos. Los estudios demuestran que el efecto de la cavitación hidrodinámica en el petróleo crudo conduce a su desulfuración. El generador más prometedor de cavitación hidrodinámica es el aparato de la capa de vórtice de partículas ferromagnéticas (AVS). 

La tecnología de procesamiento desarrollada, además de la tarea principal de reducir el contenido de impurezas nocivas, debe corresponder a bastantes condiciones para poder usarlo en las refinerías de petróleo. Entre las principales tareas de la nueva tecnología de procesamiento que se está desarrollando, podemos destacar la minimización del consumo de energía y la reducción en el uso de consumibles en forma de catalizadores costosos en el craqueo térmico y catalítico. La tecnología más prometedora para procesar hidrocarburos líquidos puede ser su procesamiento por cavitación hidrodinámica en AVS.

Para confirmar el efecto del tráfico pesado de un gran agregado de elementos ferromagnéticos sobre el petróleo crudo durante la desulfuración, se realizaron una serie de experimentos para reducir el contenido de azufre y compuestos organosulfurados. El experimento se llevó a cabo a una temperatura de alimentación de 70 ° C. Los experimentos se llevaron a cabo en una muestra experimental del dispositivo, un vaso de material no magnético, cuyo volumen fue de 1 litro, actuó como una cámara de trabajo.

Antes del inicio del experimento, se vertió un conjunto de elementos ferromagnéticos en la cámara de trabajo. El producto de petróleo se vertió en el reactor, ponemos en marcha AVS. Después del tiempo requerido, se apagó la instalación, se tomó el producto de aceite procesado, se defendió el producto de aceite purificado y se separó la emulsión con compuestos que contienen azufre y se reinició la instalación y continuó el procesamiento de la alimentación.

La calidad del proceso de desulfuración de petróleo crudo en AVS se determinó muestreando el aceite que se procesó en el dispositivo cada 10 segundos. Para encontrar los parámetros de procesamiento óptimos (tiempo) durante el proceso de desulfuración de aceite, se obtuvieron las dependencias de la cantidad de azufre eliminado en el tiempo de procesamiento. Se encontró que el período de procesamiento del aceite no debe exceder los 40 segundos. Con un tratamiento más prolongado, disminuye la eficiencia de desulfuración de aceite. 

Los resultados de la prueba del proceso de desulfuración de aceite en AVS se muestran en la tabla 1.

Tabla 1 – Resultados de la desulfuración de aceite

[Kuimov, 2018]

En el proceso de estudiar la desulfuración tecnológica del petróleo crudo en el aparato de capa de vórtice, se establecieron las siguientes leyes que tienen importancia tecnológica:

1. El tratamiento más efectivo para reducir 1 kg de materia prima (petróleo crudo) a una concentración de azufre de hasta 80 ppm (0.08%) se logra mediante la implementación de al menos 120 microciclos de procesamiento, de acuerdo con los algoritmos de cambio de fase seleccionados.
2. El trabajo de AVS, debido al alto valor de la potencia reactiva y el correspondiente factor de baja potencia, tendrá un impacto significativo en el equilibrio de la potencia reactiva en el sistema de suministro de energía de la instalación.

El rango de cambios en la eficiencia de desulfuración en los experimentos varió de 40 a 97% dependiendo del tiempo de procesamiento. En otras palabras, el efecto del movimiento intenso de un gran conjunto de elementos ferromagnéticos en 40 segundos puede reducir el contenido de azufre y compuestos de azufre en la muestra en un promedio de 97%. Con un tiempo de procesamiento más largo, la tasa de desulfuración se reduce significativamente.

Los resultados obtenidos y los patrones identificados de aplicación y operación de AVS se pueden utilizar para crear una línea tecnológica para la desulfuración de hidrocarburos líquidos.

En vista de lo anterior, se espera la introducción del método desarrollado de desulfuración de petróleo crudo en un convertidor electromecánico con una parte secundaria discreta en mini refinerías. En el futuro, el método de desulfuración propuesto, respetuoso con el medio ambiente y con bajos costos operativos, mejorará el rango y la calidad de los productos de salida. Sobre la base de una revisión analítica de mini-refinerías, fue posible establecer que, en promedio, cada empresa procesa de 4 a 10 toneladas de materias primas. Por lo tanto, la tecnología propuesta se diseñará para una capacidad de 8 toneladas / día.

De acuerdo con los cálculos presentados anteriormente, AVS puede procesar eficientemente hasta 0.15 t / h.