УСТАНОВКА ДЛЯ КАВІТАЦІЙНОГО ГІДРУВАННЯ ВАЖКИХ НАФТОПРОДУКТІВ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.1.1.4Ключові слова:
переробка важких нафтопродуктів, кавітаційне гідрування, важкі нафтопродукти, ультразвуковий трубчастий кавітатор, розщеплення вуглеводнів, фракційна перегонка, переробка нафти, ультразвук, кавітація, переробка нафтиАнотація
У статті висвітлено етапи створення установки для кавітаційного гідрування важких нафтопродуктів на базі ультразвукового трубчастого кавітатора. Ця установка забезпечує ефективну переробку важких нафтопродуктів, включаючи мазути та парафінові фракції, отримуючи 100 % товарної продукції за декілька циклів, що дозволяє знизити енергетичні витрати та підвищити вихід світлих фракцій, таких як бензин і дизель. Особливістю технології є концентрація ультразвукової енергії в центральній частині циліндричної кавітаційної камери, яка сприяє розриву молекулярних зв’язків та ефективному розщепленню молекул вуглеводнів. Запропоноване рішення дає змогу зменшити негативний вплив на довкілля та покращити економічні показники процесу переробки. Проведено аналіз недоліків існуючих методів, таких як каталітичне розщеплення, термохімічний метод і зневоднення із подальшим захороненням сухих залишків, що підкреслює переваги кавітаційного методу. Також створено систему фракційної перегонки рідини, яка дозволяє розділити компоненти нафтопродуктів (бензин, газ, дизель) в лабораторних умовах, забезпечуючи оперативне регулювання параметрів процесу. Методика створення установки базується на технологіях з використанням ультразвукової енергії та кавітаційних процесах. Це забезпечує високу ефективність розщеплення вуглеводневих молекул навіть для важких нафтопродуктів. Описано принципи роботи ультразвукового крекінгу, наведено гідравлічні схеми та конструктивні особливості установки. Застосування даної технології сприятиме вирішенню проблем обмежених ресурсів традиційної нафти та дозволяє оптимізувати процес переробки важких нафтопродуктів з екологічної та економічної точки зору. Особливу увагу приділено перспективам оптимізації процесу регулювання подачі водневого газу та часу дії ультразвукової кавітації, а також контролю тиску та температури з метою виходу якомога більшої кількості світлих фракції обробленого нафтопродукту.
Посилання
Suas, F., Safri, A., & Benmouna, A. (2021). Review on rheology of heavy crude oil for pipeline transportation. Oil Research, 6, 116–136. https://doi.org/10.1016/j.ptlrs.2020.11.001
Rana, M. S., Sámano, V., Ancheyta, J., & Diaz, J. A. I. (2007). Review of recent technological advances for upgrading heavy oils and residues. Fuel, 86, 1216–1231. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2007.01.013
Топільницький, П. І., Романчук, В. В., Ярмола, Т. В., Зінченко, Д. В. (2020). Фізико-хімічні властивості важких нафт Яблунівського родовища з високим вмістом сірки. Вісник НУ «Львівська політехніка»: Хімія, технологія речовин та їх застосування, 3, 75–82. https://doi.org/10.23939/ctas2020.01.075
Prasad, S. K., Kakati, A., & Sangwai, J. S. (2020). Rheology of heavy crude oil and asphaltene-polymer composite blends. In S. Thomas, C. Sarathchandran, & N. Chandran (Eds.), Rheology of polymer blends and nanocomposites (pp. 161–192). Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816957-5.00008-2
Meyer, R. F., & Attanasi, E. D. (2003). Heavy oil and natural bitumen – Strategic petroleum resources. USGS Fact Sheet, 3. https://doi.org/10.3133/fs0700
Santos, R. G., Loh, W., Bannwart, A. C., & Trevisan, O. V. (2014). An overview of heavy oil properties and its recovery and transportation methods. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 31, 571–590. https://doi.org/10.1590/0104-6632.20140313s00001853
Саранчук, В. І., Іляшов, М. О., Ошовський, В. В., & Білецький, В. С. (2008). Хімія і фізика горючих копалин. Донецьк : Східний видавничий дім.
Sun, J., Yu, H., Yin, Z., Jiang, L., Wang, L., Hu, S., & Zhou, R. (2023). Simulation and optimization process of rich gas compression and absorption stabilization of the fluid catalytic cracking unit. Processes, 11(7), 2140. https://doi.org/10.3390/pr11072140
Білецький, В. С., Бойко, В. С., & Букін, С. Л. (2007). Мала гірнича енциклопедія, т. 2. Донецьк : Донбас.
Dufour, J., Serrano, D. P., Gálvez, J. L., Moreno, J., & García, C. (2011). Syngas from hydrocarbon liquids via supercritical water gasification. Applied Catalysis B: Environmental, 108–109, 40–49. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.07.036
Durak, H. (2023). Comprehensive assessment of thermochemical processes for sustainable waste management and resource recovery. Processes, 11(7), 2092. https://doi.org/10.3390/pr11072092
Склабінський, В. І., Ляпощенко, О. О., & Артюхов, А. Є. (2011). Технологічні основи переробки нафти і газу. Суми : Сумський державний університет.
Wang, J., Huang, J., Cao, J., & Fu, L. (2019). Challenges and advances in the dewatering of oil sludge: A review. Fuel, 252, 813–825. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.04.118
Zeng, G., Zhang, Y., Huang, G., Yu, M., & Fang, W. (2007). Treatment and recycling of oily sludge. Journal of Hazardous Materials, 151(2–3), 254–261. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.02.020
Franco, C., Pinto, F., Gulyurtlu, I., & Cabrita, I. (2003). The study of the oxidation process of coal and biomass blends using TG and FTIR. Fuel, 82(15–17), 1955–1961. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(03)00147-6
Шевчук, В. Я., Чеботко, К. О., & Розгуляєв, В. М. (2001). Біотехнологія отримання органо-мінеральних добрив із вторинної сировини. Київ : ІСД МО.
Liu, J., Wu, Y., Chen, S., & Li, L. (2014). Techno-economic analysis of oil sludge treatment by pyrolysis and dewatering. Energy Conversion and Management, 88, 944–951. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.10.003
Petroleum refining. (2024). Encyclopaedia Britannica. Retrieved from https://www.britannica.com/technology/petroleum-refining (accessed June 5, 2024).
Войтович, О. В. (2014). Ультразвукова установка для гідрокрекінгу вуглеводнів (UA92137U). Retrieved from https://patents.google.com/patent/UA92137U/en
Гришко, І. А., Новосад, А. А., & Луговський, О. Ф. (2014). Дослідження робочої зони проточного трубчастого кавітатора з високою інтенсивністю ультразвукових коливань. Промислова гідравліка і пневматика, 2, 9–15.
Луговський, О., Зілінський, А., Шульга, А., Лавриненков, А., Гришко, І., & Берник, І. (2020). Експериментальне дослідження стійкості конструкційних матеріалів до кавітаційної ерозії. Механіка та передові технології, 3(90), 29–33.
Randall, J., Espinoza, R. L. S., Lewandowski, S. L., Freeman, D., Ragsdale, R., & Thomas, N. (2017). Organic chemistry with Vernier. Beaverton, OR: Vernier Software & Technology. Retrieved from https://www.vernier.com/product/organic-chemistry-with-vernier
