專利名稱：烴材料分餾方法及其實施裝置的制作方法
烴材料分餾方法及其實施裝置
本發明提及烴材料(石油)的分餾方法，并可以應用于帶有常壓》荅的 裝置，以及裝備有常壓塔和真空塔的裝置，預期用于石油分餾。
本發明實際的工業應用領域覆蓋涉及處理含結合氫的液體(主要地-烴液體，例如氣體餾出物、原油、石油加工的中間或最終產品等)的石油 加工、4匕工及其它工業。
液體聲激發的方法是現有技術水平所眾所周知的。這些方法包括借助 于與液體相互作用的機械振動源向液體傳送振動能量，所述的源可以是機 械、電機、磁致伸縮、壓電、流體動力及其它類型的聲輻射器。特別是，
專利RU 2149886描述了借助于對液體的振動影響共振激發石油和含結合 氫的其它液體的方法，目的在于在分子水平上破壞性轉變其化學鍵。
用于破壞性轉變液體的化學鍵的所有這些眾所周知的液體聲激發方 法的特征在于一缺點，缺少選擇具體共振頻率的明確標準，實質上可能降 低液體聲預處理的效率。
國際申請WO 94/10261也描述了借助于轉子(rotor)型流體動力聲輻 射器的烴液體預處理和分餾方法及設備。液體預處理的方法包括將流體 連續供應到一些葉輪(impellers)的空腔中，通過葉輪出口和定子旁路孔 將液體從每一個這些葉輪的空腔中釋放入定子空腔，通過盡可能最小的間 隙將葉輪的外表面與定子分隔開。從葉輪出口流出的液流經歷周期性中 斷，其在液體中激發聲頻率機械振動。用于液體預處理的設備包括轉子， 其包括由軸承支撐的軸以及安裝在軸上的一些葉輪。將每一葉輪制成帶有 外部環形壁的圓盤形， 一系列液體出口沿圓周均勻分布。該設備包含具有 液體入口和出口的定子，以及以技術上可行的最'J 、間隙與每一葉輪的環形 外壁相鄰的同軸壁，在每一同軸壁上設置液體旁路孔。用于烴液體分餾的 設備與用于它們的預處理的設備連接，并包含用于將預處理后的液體分離
成液相和蒸氣相的腔(與最后的葉l合相連)以及用于蒸氣相冷凝的連通腔。
然而，上述用于烴液體預處理的方法和設備沒有〗吏這樣的預處理能力 實現至使預處理后的液體更有效地分餾的完全程度。
國際申請WO 96/33011也描述了借助于機械振動的流體動力源調節烴 液體的方法和設備。該方法包括將液體供應到在定子內旋轉的葉輪的空腔 中，經過沿其外表面均勻分布的一 系列出口從葉輪的空腔將液體釋放入由 葉輪的外表面和定子的同軸內表面限定的環形腔，然后從該環形腔提取液 體。優選地經過沿定子同軸內表面均勻分布的一系列旁路孔將液體從環形 腔提取到定子收集腔中，其中相對于正在旋轉的葉輪的出口 一個接一個地 設置旁路孔。這里根據下列經驗關系，基于選定的其出口數量K,設定葉 輪外表面半徑R的標稱值和其標稱轉速m
R= 1.1614Kmm，
n=3.8396K-3/2 106rpm.
該設備包含轉子，其包括由軸承支撐的軸以及安裝在軸上的至少一個 葉輪。將此葉輪制成帶有外部環形壁的圓盤形，其中出口是沿圓周均勻分 布的孔。定子具有與葉輪同軸的壁，與葉輪空腔連通的用于供應液體的入 口，以及供提取液體的出口。有一由定子的內同軸壁和葉l侖的外環壁形成 的環形腔，其與定子出口連通。定子優選地具有收集腔，通過形成于定子 同軸壁上并沿圓周均勻分布的 一 系列旁路孔，該收集腔在一側與其出口連 通而在另 一側與環形腔連通。
調節烴液體的上述方法和設備已進行了有效的嘗試以探尋決定性的 操作參數(如葉輪外表面半徑以及葉輪轉速)之間最適宜的關系。然而， 仍未完全發揮出預處理烴液體以優化其分餾效率的潛力。
借助于蒸餾使烴液體分餾的方法也是現有技術水平已知的，其涉及根 據例如上述國際申請WO 96/33011中所述的方法預處理待分餾的液體，將 預處理過的液體供應到精餾塔中，然后提取蒸餾的餾分及殘留餾分。
用于通過蒸餾使烴液體分鎦的裝置也是現有技術水平已知的，這些裝 置包括通過管線連接到至少一個精餾塔的送料泵。例如，由上述國際申請WO 96/33011已知在這樣的裝置中應用初級轉子流體動力設備來預處玉里待 分餾液體。
通過采用供烴液體預處理使用的初級轉子流體動力設備，用于火圣-液體 分餾的類似方法和裝置可能增加最有價值的輕餾分的產量。然而，實I坊上 這樣的技術的潛力仍未完全實現。部分原因是用于液體預處理的車爭f-危體 動力設備效率不足，以及將此設備整合為烴液體分餾裝置的常規方案的方 式不夠合理。
根據2003年11月10日的RF專利2215775處理含油殘渣的方、法也是 現有技術水平已知的。此方法涉及將原料供應到處理區中；通過在4寺處 理介質中形成寬范圍頻率(從聲頻率到光頻率(from the acoustic to the light ones))所產生的波動作用處理原料，隨后以石油初級蒸餾的方式實^4乍用 產物的熱裂解，并由蒸氣相獲得最終產品；以及用于烴材料蒸餾的裝置， 其包括下列連通單元作為操作容器實施的原料處理的設備，聲4泉動的發 生器和輻射器，其包括聲振動的發生器和輻射器以及額外的電磁4泉動發生 器，其中電磁振動發生器電連接到設置在操作容器內并以兩條輻射電路的 形式設置在圓柱形外殼內的輻射天線，這些由不同電負性的金屬告'J成的電 路中的每一條包括剛性地固定在外殼壁上的一 系列橫向平4亍、打孑L合勺金屬 片， 一條電路的片(plates)設置在其它電路的片之間，其中上述輻射器的
外殼由具有壓電性能的絕緣材料制成，用于提取最終產品的設備包含連接 到回流蒸餾器供處理過的產品用的裂解槽，以及供最終產品和裂解白勺歹戔留
產物用的聚積容器。電磁振動發生器可以實現為電火花制動器(electric spark arrester)。聲振動發生器是安裝在容器入口的管線上的電動離'二、泵， 而聲振動輻射器為將材料供應到容器中的管線和此容器的壁。
此方案有缺點烴材料分餾裝置中電磁振動發生器的設計復雜，才艮據 材料的質量選擇其參數，通過選擇天線片和絕緣外殼的制造材料，獲得設 備對將要處理的材料所產生的效果的選擇性。因此，在未經歷通過處理設 備分離單元的試驗匹配實現的重建(其本身是艱苦的)的情況下，戶斤述設 計不能有效地用于處理不同質量的材料。此外，在處理中必須包4舌*勺4乍為 管線壁聲振動源的電動泵，顯著降低了對正在處理的介質所產生6勺歲丈果。
2002年1月20日的專利RU 2178337所述烴材料分餾的方法和設備是 與要求保護的工程解決方案最接近的。
經過蒸餾將烴液體分餾的方法包含借助于機械振動的初級轉子流體 動力源預處理液體，將預處理過的流體供應到精餾塔中，以及提取餾分和
預處理。以服從一般關系Fw-F/A/^的下列基本頻率之一實現液體共振激 發，其中N是選定的超過1的整數，F！ = 63.992420kHz是N = 1的振動基 本頻率，以及機械振動源以轉子流體動力源為代表，該轉子流體動力源將 正在處理的烴液體供應到葉輪空腔中。
借助于蒸餾將烴液體分餾的裝置包含由管線連接的下列單元供料 泵，至少一個精餾塔，和用于液體預處理的初級轉子流體動力設備。用于 液體預處理的設備實現為為用于液體共振激發的設備，并在供料泵出口和 精餾塔入口之間串聯安裝。
根據上述論證，本發明所要解決的任務是比具有預定分餾特性常規用 于石油加工的技術增加提高20到50%的輕油產品產量。由于應用本發明 可以實現的技術結果是可能提高輕油產品的產量而不會增加企業所用設 備的能量成本。
為了獲得所述結果，包含對烴材料的振動影響、它們的熱裂解以及在 精餾塔中從蒸氣相獲得最終產品的眾所周知的方法需要新的特征通過電 磁振動的初級和主要應用產生對烴材料的振動影響，其中在向熱裂解供應 材料之前的階段執行電》茲振動的初級應用，在精餾塔中完成電》茲振動的主 要應用，其中在服從下列一般關系的一種基本頻率下影響烴材料
F = (153511+562.311 . T). l(f Hz,
其中T是烴材料的溫度(度)；
562.311是表征溫度變化一度時氫原子在電子層上的頻率變化 范圍的普適常數，Hz/度；
l53511是由普適常數乘上273度得到的算子(operator), Hz。
隨著實施此方法，可以在向熱裂解供應烴材料的管線中，以及在用于
儲存和/或將向熱裂解供應烴材料的操作容器或容器中施加初級影響。
為了獲得所述結果，眾所周知的包括操作容器或者容器、加熱爐、烴
材料初級激發源和精餾塔的用于烴材料分餾的裝置需要新的特征制成電 磁輻射器形式的電磁激發源，以及以如下方式設計精餾塔其提供共振激 發，并作為烴材料的主要激發器。這里，可以將初級激發源安裝在操作容 器(容器)上以及加熱爐上游的管線上。
實現所述結果的可能性由下列因素決定。已知系統只有以如下方式選 擇振動類型時才是可行的其不僅要防止系統元件阻礙彼此的運轉，還要 確保盡可能輔助系統穩定且有效地運行。通常，這樣的系統以自振動的模 式運轉振動系統控制其能量為"從外"供應的能量，從而產生反饋。根 據構成本發明基礎的原理，影響石油經受先進加工的方法包含采用精餾塔 自身作為"發生器，，-石油的激發器，這使石油加工"先進，，很多。精餾 塔可以按"發生器"模式運轉至少兩個月，而無需額外的外部次激發，在 該過程中不必包括其它激發設備。將裝有庫存石油的流程容器(庫存石油 蓄積器，庫存石油由此供應到塔)用作反饋設備，用于產生塔運轉自振動 模式，即確保其以"發生器"模式自主運轉。
從而，作為借助于電磁振動源以預定頻率實現的對烴材料的初級影響 以及由精餾塔(其激發材料，提供進一步熱裂解和蒸餾)對材料產生的后 繼影響的結果，當烴材料分餾的方法和裝置應用于具有預定分餾特性的石 油加工時，提供了比常規4支術高20到50%的輕油產品產量，而未增加企 業所用設備的能量成本。
用常規圖表說明本發明，其中代表了石油加工線的過程鏈，其中加工 線的主要組成元件用矩形表示，連接這些元件的管線用箭頭表示。
根據本發明的權利要求，可以按下列方式實施建議的方法。借助于安 裝在操作容器1 (
圖1)上或者離開操作容器的管線上的環形磁致伸縮換 能器(magnetostrictive transducer)(電石茲輻射器)，施加初級;敫發。當經過 管(或容器)可透過射線的主體而受影響時，石油變為被激發。必須考慮 石油以一定溫度(67°C )離開庫存容器。在ii7^荅之前，石油通常經過逐 步加熱。特別是，當通過換熱器2時，它變為^L加熱到90~110°C，然后進
入爐3(通常有兩個)，它由第一爐逐漸加熱到225°C,由第二爐加熱到340 °C,或者達到對應于塔4供料區溫度(即供應到塔中的石油的溫度)的溫 度。塔供料區中的油溫與初級激發區的溫度之間的差額等于因子K,才艮據 維恩定律，該因子表征主要激發區與初級激發區相比增加的振動頻率。從 而，知道了初級激發源的振動頻率和形狀(由源設計決定，不是本發明的 主題，因此在給出的材料中不予考慮)、上述源的裝置的位置中的油溫以 及主要激發區中的溫度(即因子K)，基于塔高的已知值，使我們能夠確定 主要激發區中的振動頻率，以及在此區域中的波長。應當指出，對于配合 初級和主要激發區中的振動參數，使初級激發區或塔供料區中的油溫相關 變化是足夠的。這里，沒有必要改變塔供料區中的溫度，因為任何加工企 業的過程鏈總是提供選擇供初級激發源的裝置使用的場所的可能性，而不 用在技術工藝中進行更改。因此，基于在此區域中已知的溫度，確定供初 級激發源使用的場所是確保塔激發(即以發生器模式運轉)的可能性所必 須的首要(技術)條件。
確保這樣的可能性的第二條件是選擇相應的頻率以影響石油，其通過 式[I]計算。此頻率的選擇由確保塔運轉處于自振動模式(即沒有額外的激 發源)的必要性決定。在處于激發頻率的塔能量有助于釋放在C-H化合物 的分子內空化轉換(cavitation transformations )的過程中獲得的其4也內部能 量時，滿足此條件。此時在塔中進行的是較重分子分解為較輕分子，由于 分解的內部能量，無需額外加熱石油。此;f莫式確保利用相關的出爐溫度對 石油餾分的影響，而影響頻率的具體數值由式[I]確定。更具體地說，當計
劃增加輕油餾分的產量時，考慮這些餾分相關的出爐溫度確定計算值Fpe3。
所提供的方法在石油加工企業的應用顯示了在初級激發源開始運轉 六小時后，塔按照發生器模式運轉，且進一步的過程使用不連4妄的源進行， 這是由于重分子分解為較輕分子的內部能量。
權利要求
1.烴材料分餾的方法，該方法包括振動影響所述烴材料，熱裂解所述烴材料，以及在精餾塔中從蒸氣相獲得最終產品，其中所述對烴材料的振動影響是借助于電磁振動的初級影響和主要影響來進行的，其中初級影響在為熱裂解供料之前提供，并且所述主要影響在所述精餾塔中完成，以服從下列一般關系的一種基本頻率影響后者F＝(153511+562.311·T)·108，Hz，其中T是烴材料的溫度(度)；562.311是表征溫度變化一度時氫原子在電子層上的頻率變化范圍的普適常數，Hz/度；153511是由所述普適常數乘上273度得到的算子，Hz。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述初級影響在供應所述烴初4+用 于熱裂解的管線中進行。
3. 如權利要求1所述的方法，其中所述初級影響在用于儲存和/或供 應所述烴材料用于熱裂解的操作容器或容器中進行。
4. 用于分餾烴材料的裝置，該裝置包括一個或幾個操作容器、加熱爐、 烴材料初級激發源和精餾塔，其中所述烴材料的初級激發源被實it見為電磁 振蕩器，并且所述精餾塔被實現為所提供的共振激發的可能性作為所述烴 材料的主要激發器。
5. 如權利要求4所述的裝置，其中所述初級激發源安裝在一個或幾個 操作容器上。
6. 如權利要求4所述的裝置，其中所述初級激發源安裝在位于所述加 熱爐上游的管線上。
全文摘要
本發明可以用于帶有常壓塔的裝置以及同時應用常壓塔和真空塔的裝置，且預期用于石油分餾。該方法與眾不同的主要特征在于，通過借助于電磁振動的初級和主要激發影響烴材料。在將烴材料送去熱裂解之前進行初級影響，而主要影響在精餾塔中完成。對于將要實施的方法，裝置中初級激發源以電磁振蕩器的形式實現，精餾塔以所提供的共振激發可能為烴材料的主要激發器而實現。本發明有可能增加較輕餾分的產出百分比，以及提高原料處理的質量。
文檔編號C10G7/00GK101180382SQ200580049841
公開日2008年5月14日 申請日期2005年8月24日 優先權日2005年5月24日
發明者尼古拉·根納季耶維奇·施拉奇汀 申請人:尼古拉·根納季耶維奇·施拉奇汀