способ обработки нефти и нефтепродуктов

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ путем воздействия лазерного излучения, отличающийся тем, что используют лазерное излучение с частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт, экспозицией от 16 с до 15 мин с интервалами между воздействием лазерным излучением от 25 с до 6 мин с последующей переработкой или использованием полученного продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтехимии, а именно к нефтеперерабатывающей и топливной промышленности, и может использоваться в процессе переработки нефти и для повышения эффективности нефтепродуктов - (бензин, керосин, дизельное топливо и т.д.), при их использовании в двигателях.

Известен способ обработки углеводородов лазерным излучением с длиной волны 248 нм, длительностью импульса = 2,10^-8 с, с частотой следования импульсов 40 Гц, энергией лазерного импульса от 0 до 40 мДж. Однако, при данном способе, используемые режимы лазерного излучения не позволяют использовать их в процессе нефтепереработки, а также для повышения эффективности нефтепродуктов - моторных топлив (бензин, дизельное топливо и т.д.), при их использовании в двигателях (Незаев А.И. и соавт. Превращение насыщенных углеводородов под действием ультрафиолетового излучения, 1990, т.30, N6, стр. 729).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ обработки углеводородов непрерывным лазерным излучением с длиной волны 10,67 мкм, мощностью 10 Вт/см² (Индуцированные лазером химические процессы. Пер. с англ./Под ред. Дж. Стейнфелда. - М.: Мир, 1984, стр. 284).

Однако в способе-прототипе используемые режимы лазерного излучения не позволяют использовать их в процессе переработки нефти, а также использовать их для повышения эффективности нефтепродуктов - моторных топлив (бензин, дизельное топливо и т.д.), при их использовании в двигателях.

Способ осуществляется следующим образом - проводится обработка лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощ- ностью 0,02 Вт, при экспозиции от 16 с до 15 мин с интервалами между облучениями от 25 с до 6 мин нефти перед ее дальнейшей переработкой, а также нефтепродуктов (бензин, дизельное топливо и т.д.) перед их использованием в двигателе.

П р и м е р 1. Нефть обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 9 мин, 5 раз по 14 мин с паузой 5 мин 45 с; 5 раз по 15 мин с паузой 6 мин с помощью световодов.

Далее нефть подвергается фракционной разгонке, при которой увеличение выхода составило бензина 9%, керосина 4,4%, дизельного топлива 4,2%. Время фракционной разгонки нефти, подвергнутой лазерному воздействию, сокращается на 28% . Бензиновая фракция, отогнанная при фракционной разгонке, подвергается хроматографическому анализу на хроматографе для определения индивидуального углеводородного состава. Результат хроматографического анализа: содержание нормальных углеводородов снизилось на 4,2% (с увеличением нормального гексана на 12,3%), снижение содержания изоалканов на 15,5%, увеличение нафтенов на 17,44% с высоким содержанием циклогексана и метилциклогексана.

П р и м е р 2. Нефть обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 1 мин; 5 раз по 2 мин с паузой 5 мин 45 с; 5 раз по 2 мин 20 с с паузой 6 мин с помощью световодов.

Далее нефть подвергается фракционной разгонке, при которой увеличение выхода составило: бензина 4,2% , керосина 5,4%, дизельного топлива 6,5%. Время фракционной разгонки нефти, подвергнутой лазерному воздействию, сокращается на 21% . Бензиновая фракция, отогнанная при фракционной разгонке, подвергается хроматографическому анализу на хроматографе для определения индивидуального углеводородного состава. Результат хроматографического анализа: содержание нормальных углеводородов увеличилось на 20% (с увеличением нормального гексана на 30,7%), снижение содержания изоалканов на 26%, увеличение нафтенов на 2,7%.

П р и м е р 3. Нефть обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 16 с; 5 раз по 25 с с паузой 6 мин; 5 раз по 29 с паузой 5 мин 30 с с помощью световодов.

Далее нефть подвергается фракционной разгонке, при которой увеличение выхода составило: бензина 5,27%, керосина 4,2%, дизельного топлива 3,5%. Время фракционной разгонки нефти, подвергнутой лазерному воздействию, сокращается на 14%. Бензиновая фракция, отогнанная при фракционной разгонке, подвергается хроматографическому анализу на хроматографе для определения индивидуального углеводородного состава. Результат хроматографического анализа: содержание нормальных углеводородов снизилось на 2,5%, содержание изоалканов увеличилось на 4,3%, содержание нафтенов снизилось на 0,1%.

П р и м е р 4. Бензин обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 9 мин, 5 раз по 14 мин с паузой 5 мин 45 с; 5 раз по 15 мин с паузой 6 мин с помощью световодов.

При фракционной разгонке бензина время от начала нагрева до начала кипения сокращается на 21,6% . Время выкипания 10% снижается на 4,72%, что свидетельствует об образовании более легких фракций, улучшающих пусковые свойства топлива, особенно в зимнее время года. Время разгонки от 10% до 90%, характеризуемое 50% точкой разгона, сокращается на 57,7%, следовательно происходит увеличение группы углеводородов, положительно влияющих на приемистость двигателя, устойчивость его работы, равномерность распределения топлива по цилиндрам двигателя, скорость прогрева двигателя, на однородность состава рабочей смеси. Время выкипания фракции от 90% до 97,5% сокращается на 28,6% , что свидетельствует об уменьшении количества тяжелых углеводородов, влияющих на склонность топлива к конденсации, которое оставаясь в капельно-жидком состоянии, проникает в картер двигателя, что приводит к смыванию смазки, повышенному износу деталей, увеличению расхода топлива. Уменьшение количества тяжелых углеводородов ведет к улучшению качества топлива, увеличению ресурса двигателя и повышению его экономичности. Топливо становится менее токсичным.

Бензин, обработанный лазерным излучением, подвергался моторным испытаниям, при которых расход топлива на пониженной передаче - ниже, на повышенной передаче - ниже. Эффективный КПД (на валу двигателя) на пониженной передаче - выше, на повышенной передаче - выше. Индикаторный КПД (в цилиндрах двигателя) на пониженной передаче тот-же, на повышенной передаче - выше. Механический КПД на пониженной передаче - выше, на повышенной передаче - тот-же.

П р и м е р 5. Бензин обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 1 мин; 5 раз по 2 мин с паузой 5 мин 45 с; 5 раз по 2 мин 20 с с паузой 6 мин с помощью световодов.

При фракционной разгонке бензина время от начала нагрева до начала кипения сокращается на 22,2%. Время выкипания 10% снижается на 10,17%, что свидетельствует об образовании более легких фракций, улучшающих пусковые свойства топлива, особенно в зимнее время года. Время разгонки от 10% до 90%, характеризуемое 50% точкой разгона, сокращается на 41,45%, следовательно происходит увеличение группы углеводородов, положительно влияющих на приемистость двигателя, устойчивость его работы, равномерность распределения топлива по цилиндрам двигателя, скорость прогрева двигателя, на однородность состава рабочей смеси. Время выкипания фракции от 90 до 97,5% сокращается на 31,4% , что свидетельствует об уменьшении количества тяжелых углеводородов, влияющих на склонность топлива к конденсации, которое оставаясь в капельно-жидком состоянии, проникает в картер двигателя, что приводит к смыванию смазки, повышенному износу деталей, увеличению расхода топлива. Уменьшение количества тяжелых углеводородов ведет к улучшению качества топлива, увеличению ресурса двигателя и повышению его экономичности. Топливо становится менее токсичным.

Бензин, обработанный лазерным излучением, подвергался моторным испытаниям, при которых расход топлива на пониженной передаче - ниже, на повышенной передаче - ниже. Эффективный КПД (на валу двигателя) на пониженной передаче - выше, на повышенной передаче - выше. Индикаторный КПД (в цилиндрах двигателя) на пониженной передаче тот-же, на повышенной передаче - выше. Механический КПД на пониженной передаче - выше, на повышенной передаче - тот же.

П р и м е р 6. Бензин обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 16 секунд; 5 раз по 25 с с паузой 6 мин; 5 раз по 29 с с паузой 5 мин 30 с с помощью световодов.

При фракционной разгонке бензина время от начала нагрева до начала кипения сокращается на 17,0% . Время выкипания 10% снижается на 2,20%, что свидетельствует об образовании более легких фракций, улучшающих пусковые свойства топлива, особенно в зимнее время года. Время разгонки от 10% до 90%, характеризуемое 50% точкой разгона, сокращается на 11,22%, следовательно происходит увеличение группы углеводородов, положительно влияющих на приемистость двигателя, устойчивость его работы, равномерность распределения топлива по цилиндрам двигателя, скорость прогрева двигателя, на однородность состава рабочей смеси. Время выкипания фракции от 90 до 97,5% сокращается на 18,6% , что свидетельствует об уменьшении количества тяжелых углеводородов, влияющих на склонность топлива к конденсации, которое оставаясь в капельно-жидком состоянии, проникает в картер двигателя, что приводит к смыванию смазки, повышенному износу деталей, увеличению расхода топлива. Уменьшение количества тяжелых углеводородов ведет к улучшению качества топлива, увеличению ресурса двигателя и повышению его экономичности. Топливо становится менее токсичным.

Бензин, обработанный лазерным излучением, подвергался моторным испытаниям, при которых расход топлива на пониженной передаче - ниже, на повышенной передаче - ниже. Эффективный КДП (на валу двигателя) на пониженной передаче - тот-же, на повышенной передаче - выше. Индикаторный КПД (в цилиндрах двигателя) на пониженной передаче тот-же, на повышенной передаче - выше. Механический КПД на пониженной передаче - выше, на повышенной передаче - тот же.

П р и м е р 7. Дизельное топливо обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 9 мин, 5 раз по 14 мин с паузой 5 мин 4 секунд; 5 раз по 15 мин с паузой 6 мин с помощью световодов.

При фракционной разгонке дизельного топлива время от начала нагрева от кипения сокращается на 5%, время выкипания 10% сокращается на 10%, время выкипания 50% - без изменения. Время выкипания 96 сокращается на 10%, температура конца кипения фракции снижается с 375 до 360^оС, что свидетельствует об уменьшении количества тяжелых углеводородов, влияющих на склонность топлива к конденсации, которое проникая в картер двигателя приводить к смыванию смазки, повышенному износу деталей, увеличению расхода топлива. Уменьшение количества тежелых углеводородов ведет к улучшению качества топлива, увеличению ресурса двигателя, более полному сгоранию топлива, умненьшению дымности выхлопа.

П р и м е р 8. Дизельное топливо обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴ Гц, мощность 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 1 мин, 5 раз по 2 мин с паузой 5 мин 45 с; 5 раз по 2 мин 20 с с паузой 6 мин с помощью световодов.

При фракционной разгонке дизельного топлива время от начала нагрева от начала кипения сокращается на 8%, время выкипания 10% сокращается на 11%, время выкипания 50% - без изменения. Время выкипания 96% сокращается на 25% , температура конца кипения фракции снижается с 375 до 360^оС, что свидетельствует об уменьшении количества тяжелых углеводородов, влияющих на склонность топлива к конденсации, которое проникая в картер двигателя приводит к смыванию смазки, повышенному износу деталей, увеличению расхода топлива. Уменьшение количества тяжелых углеводородов ведет к улучшению качества топлива, увеличению ресурса двигателя, более полному сгоранию топлива, уменьшению дымности выхлопа.

П р и м е р 9. Дизельное топливо обрабатывается лазерным излучением частотой 4,76 10¹⁴Гц, мощностью 0,02 Вт и следующими временными режимами: 1 раз 16 с; 5 раз по 25 с с паузой 6 мин; 5 раз по 29 с с паузой 5 мин 30 с с помощью световодов.

При фракционной разгонке дизельного топлива время от начала нагрева от начала кипения сокращается на 3%, время выкипания 10% сокращается на 1%, время выкипания 50% - без изменения. Время выкипания 96% сокращается на 8%, температура конца кипения фракции снижается с 375^оС до 360^оС, что свидетельствует об уменьшении количества тяжелых углеводородов, влияющих на склонность топлива к конденсации, которое проникая в картер двигателя приводит к смыванию смазки, повышенному износу деталей, увеличению расхода топлива. Уменьшение количества тяжелых углеводородов ведет к улучшению качества топлива, увеличению ресурса двигателя, более полному сгоранию топлива, уменьшению дымности выхлопа.

Серия работ, проведенных на дизельном топливе, показала увеличение цетанового числа на 14 ед.

Способ обработки нефти и нефтепродуктов лазерным излучением обладает следующими преимуществами:

При обработке нефти повышается процент выхода нефтепродуктов - бензина на 6,16%, керосина на 4,73%, дизельного топлива на 4,7%; сокращается время переработки нефти на 21%; улучшается качество бензиновых фракций; селективное влияние на процессы избирательные по веществу, то есть процессы при которых необходимые компоненты в смеси преобразуются в желаемый продукт, а остальные компоненты либо не затрагиваются, либо затрагиваются в меньшей степени; экономический эффект от применения обработки нефти лазерным излучением.

При обработке бензина улучшаются пусковые свойства топлива; улучшается приемистость двигателя, устойчивость его работы, равномерность распределения топлива по цилиндрам двигателя, однородность состава рабочей смеси; уменьшается склонность топлива к конденсации; снижается износ деталей двигателя; снижается расход топлива; увеличивается ресурс двигателя и повышается его экономичность; снижается количество вредных примесей в выхлопных газах; повышаются все виды КПД.

При обработке дизельного топлива: улучшается распыливание топлива; улучшается полнота сгорания топлива; уменьшается нагарообразование в зоне цилиндро-поршневой группы; уменьшается склонность топлива к конденсации; снижается износ деталей двигателя; увеличивается ресурс двигателя; снижается количество вредных примесей в выхлопных газах; повышается цетановое число.

Возможна обработка лазерным излучением и других нефтепродуктов (керосина, масел, мазута и др.).

Все это позволяет широко использовать метод лазерной обработки в нефтеперерабатывающей промышленности. Возможна обработка лазерным излучением нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива и др.) с помощью бортовых систем.