У цій статті ми розглянемо такі питання, як збільшення виходу світлих фракцій, що включає збільшення глибини переробки нафти та інтенсифікацію цього процесу.

В умовах дефіциту нафти у світі основним завданням, що стоїть перед вітчизняною нафто­переробною промисловістю, є її якнайшвидша модернізація, спрямована на підвищення виробництва світлих моторних палив і доведення їх якості до вимог за категорією Євро 4-5 із одночасною мінімізацією виходу мазуту.

Способи переробки нафти

Первинна переробка нафти
Сьогодні в нафто­переробній промисловості широко використовується спосіб первинної переробки нафти, який полягає у поділі нафти на вуглеводневі фракції шляхом випаровування легкокиплячих фракцій із нафти, що подається всередину ректифікаційної колони, та подальшої конденсації вуглеводневих фракцій на тарілках, розташованих на різних висотах колони. При застосуванні такого способу, залежно від рівня технічного оснащення нафто­переробних заводів, від 6 до 15 % світлих фракцій (які випаровуються при температурі від початку кипіння до 360 °С) залишаються у мазуті.

Кавітаційна обробка
Широке поширення в останні роки отримав метод кавітаційної обробки вуглеводневого сировини, що дозволяє збільшувати вихід легколетких фракцій (20–30 % бензину, 40–50 % дизельного палива, 20–30 % мазуту, бітуму та інших важких товарних продуктів) при перегонці нафти. В процесі імпульсної кавітаційної обробки нафти та нафтопродуктів енергія, що виділяється при схлопуванні кавітаційних бульбашок, використовується для розриву хімічних зв’язків між атомами великих молекул вуглеводневих сполук, викликана мікрокрекінгом молекул та процесом іонізації.

Внаслідок протікання цих процесів у системі накопичуються «активовані» частинки: радикали, іони, іонно-радикальні утворення.

Кавітаційна обробка в апаратах вихрового шару АВС прискорює дифузію нафти у порожнини парафіну, інтенсифікує процес його руйнування. Прискорення розчинення парафіну відбувається за рахунок інтенсифікації перемішування нафти на межі «нафта-парафін» та дії імпульсів тиску, які розпилюють частинки парафіну в індукційному полі.

Кавітація розриває безперервний ланцюг, руйнуючи зв’язки між окремими частинами молекул, впливає на зміну структурної в’язкості, тобто на тимчасовий розрив Ван-дер-Ваальсових зв’язків (Ван-дер-Ваальсові сили міжмолекулярної (і міжатомної) взаємодії з енергією 10–20 кДж/моль).

Під впливом кавітації (у вихровому шарі апарата інтенсифікації технологічних процесів АВС-100 або АВС-150) кавітація великої інтенсивності протягом тривалого часу порушує С-С зв’язки у молекулах парафіну, унаслідок чого відбуваються зміни фізико-хімічного складу (зменшення молекулярної маси, температури кристалізації тощо) і властивостей нафтових продуктів (в’язкості, щільності, температури спалаху тощо).

В процесі кавітаційної обробки нафти та нафтопродуктів енергія, що виділяється при схлопуванні кавітаційних бульбашок, використовується для розриву хімічних зв’язків між атомами великих молекул вуглеводневих сполук. Унікальність АВС також полягає в тому, що кавітація виникає за рахунок вихрового шару, утвореного хаотично рухомими та перемагнічуваними ферромагнітними елементами — несиметричними ферромагнітами, голками, іншими словами.

Підвищення глибини переробки нафти

Для розриву зв’язків у молекулах вуглеводневих сполук необхідно забезпечити складній багатокомпонентній системі, якою є нафта і нафтопродукти, багато­факторний енергетичний вплив в імпульсній формі. Такий вплив можна отримати лише в апаратах типу АВС.

Енергія дисоціації зв’язку C-H коливається залежно від молекулярної маси та структури молекули у межах 322–435 кДж/моль, енергія дисоціації зв’язку С-С — 250–348 кДж/моль. При розриві зв’язку С-Н з вуглеводневої молекули відривається водень, при розриві зв’язку С-С — вуглеводнева молекула розривається на дві нерівні частини.

При обробці всередині камери інтенсифікації на АВС вуглеводневого сировини відбувається деструкція молекул, викликана мікрокрекінгом молекул і процесами іонізації. В результаті протікання цих процесів у системі накопичуються «активовані» частинки: радикали, іони, іонно-радикальні утворення та інші явища, властиві лише апаратам інтенсифікації процесів типу АВС.

АВС-100 та АВС-150 використовуються для переробки таких систем, як «рідкий — рідкий», «рідкий — тверде тіло», «тверде тіло — тверде тіло» і «газ — рідкий» за рахунок широкого спектра факторів впливу.