Применение явления кавитации для увеличения глубины переработки нефти тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Никишин Денис Васильевич

• Никишин Денис Васильевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Никишин Денис Васильевич

Введение

1. Обзор научно-технической литературы

1.1. Явление кавитации

1.1.1. История и классификация

1.1.2. Механизм процесса

1.1.3. Способы интенсификации

1.2. Влияние кавитационного воздействия на физико-химические свойства нефтяного сырья

1.3. Изменение углеводородного состава нефтяного сырья в процессе кавитационной обработки

1.4. Возможности применения кавитационных технологий в процессах переработки нефти (патентный поиск)

1.5. Заключение по обзору научно-технической литературы

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты исследования и их характеристики

2.2. Методики обработки объектов исследования

2.2.1. Насыщение сырья газами различной природы

2.2.2. Кавитационная обработка объектов исследования

2.3. Определение физико-химических характеристик объектов исследования

2.3.1. Определение кинематической вязкости

2.3.2. Определение плотности

2.3.3. Определение показателя преломления

2.3.4. Определение выходов фракций при пониженном давлении

2.3.5. Хромато-масс-спектрометрический анализ светлых фракций

2.3.6. Определение элементного состава и содержания серы в образцах

2.3.7. Определение группового состава (БЛЯЛ-анализ)

2.3.8. Газохроматографический анализ фракции насыщенных углеводородов

2.3.9. Рентгеноструктурный анализ асфальтенов

2.3.10. Рамановская спектроскопия асфальтенов

2.3.11. Определение структурных параметров асфальтенов

2.3.12. Определение средней молекулярной массы

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Влияние условий воздействия и природы объектов исследования на их физико-химические свойства

3.2. Влияние газонасыщения объектов исследования на изменение эффекта от кавитационной обработки

3.3. Влияние кавитации на изменение углеводородного состава объектов исследования

3.4. Технологическое оформление процесса

Выводы

Список используемой литературы

Приложение А Изменение газосодержания образцов от расхода газа

Приложение Б Физико-химические свойства образцов после обработки

Приложение В Плотности фракций образцов после обработки

Приложение Г Показатели преломления фракций образцов после обработки

Приложение Д Зависимости выхода целевых фракций от энергозатрат на обработку

Приложение Е Физико-химические свойства образца ПМ после его обработки в

присутствии газов различной природы

Приложение Ж Физико-химические свойства фракций образца ПМ после его обработки в

присутствии газов различной природы

Приложение И Хроматограммы фракции насыщенных углеводородов образца ПМ до и

после обработки

Приложение К Обработка дифрактограмм асфальтенов образца ПМ

Приложение Л Обработка спектров комбинационного рассеяния асфальтенов образца ПМ

Приложение М Справка о внедрении в учебный процесс результатов

диссертационного исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение явления кавитации для увеличения глубины переработки нефти»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности темы исследования. Одними из основных стратегических приоритетов в нефтепереработке являются увеличение глубины переработки нефти и повышение выхода светлых нефтепродуктов. Поиски решения подобных задач осложняются явной тенденцией к утяжелению добываемого нефтяного сырья. Задачи разработки методов и технологий, направленных на увеличение глубины переработки и выхода светлых нефтепродуктов, являются наиболее значимыми и актуальными.

Среди существующих способов увеличения глубины переработки нефти наибольшее распространение получили замедленное коксования и висбрекинг. В качестве вспомогательного фактора для увеличения глубины переработки нефти предлагается использовать различные физические воздействия, такие как ультразвуковая, кавитационная, магнитная, электрогидравлическая и другие виды обработки. Особого внимания заслуживает кавитация, которая может возникать при воздействии акустическим полем или в гидродинамическом потоке. В жидкой фазе за счет появления областей пониженного давления образуются кавитационные пузырьки, которые схлопываются при попадании в области повышенного давления, в результате чего в локальной области возникают экстремальные давления и температуры.

Кавитационная обработка нефтяного сырья приводит к изменению его фракционного состава, плотности, реологических и оптических характеристик. Анализ литературы позволяет предполагать деструкцию углеводородов под воздействием явления кавитации, но эта информация имеет неоднозначный характер.

Наиболее перспективным и эффективным способом кавитационного воздействия на нефтяное сырье считается гидродинамическое. Установлено, что увеличение количества циклов и «жесткости» (перепада давления) увеличивает эффективность воздействия, но при этом не выявлено, какой из факторов оказывает большее влияние. В ряде работ отмечалось благотворное влияние наличия газа в среде углеводородов на эффект от кавитационной обработки, но целенаправленные, систематические исследования в этом направлении также не проводились.

Целью диссертационной работы является установление закономерностей повышения глубины переработки нефти с использованием явления кавитации.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

1. Изучить влияние давления и количества циклов обработки на выход и характеристики фракций, выкипающих до 400 °С.

2. Установить влияние содержания и природы газа в нефтяном сырье на выход фракций, выкипающих до 400 °С.

3. Выявить структурные изменения и изменения углеводородного состава нефтяных дисперсных систем под воздействием кавитации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальные результаты исследований влияния условий воздействия и природы объектов на эффективность их обработки.

2. Предположение о возникновении в нефтяной системе пузырьков кавитации на границе раздела дисперсной фазы, которой являются сложные структурные единицы, сформированные смолами и асфальтенами, и дисперсионной среды.

3. Предположение о деструкции смол, асфальтенов и углеводородов сольватного слоя под воздействием энергии, выделяющейся при схлопывании кавитационных пузырьков.

4. Принципиальные технологические схемы переработки тёмных нефтепродуктов с использованием явления кавитации для предварительной обработки.

Научная новизна работы:

- установлено, что при кавитационной обработке определяющий вклад в увеличение выхода фракций, выкипающих до 400 °С, вносит создаваемый перепад давлений. При этом подтверждено, что число циклов воздействия не целесообразно повышать свыше 5;

- показано, что наибольшее увеличение выхода фракций, выкипающих до 400 °С, достигается при введении в тяжёлое нефтяное сырье, перед его кавитационной обработкой, газообразных добавок, особенно в случае переработки сырья, содержащего значительные количества смол и асфальтенов;

- с использованием комплекса современных физико-химических и аналитических методов исследования установлено, что обработка приводит к деструкции асфальтенов -увеличению степени их ароматичности и разупорядоченности.

Теоретическая и практическая значимость работы:

- выявлено, что сочетание при обработке нефтяного сырья его компаундирования с низкокипящими компонентами и явления кавитации позволяет увеличить выход фракций, выкипающих до 400 °С, снизить содержание асфальто-смолистых соединений и общей серы;

- предложено проводить компаундирование перед каждым актом кавитационной обработки;

- предложены принципиальные технологические схемы переработки тяжёлого нефтяного сырья с использованием многократного кавитационного воздействия, в т.ч. с предварительным компаундированием с низкокипящими компонентами;

- результаты работы внедрены в учебный процесс.

Достоверность выводов и положений, приведенных в работе, подтверждается согласованностью экспериментальных результатов, полученных с применением стандартных и современных методов определения характеристик нефтепродуктов.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на конференциях: III Международной научно-технической конференции «эколого-экономические и технологические аспекты устойчивого развития республики Беларусь и Российской федерации» (Минские научные чтения - 2020) (Минск, 2021), II Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых « Современные тенденции развития химической технологии, промышленной экологии и техносферной безопасности» (Санкт-Петербург, 2021), XII Российской конференции (с международным участием) «Актуальные проблемы нефтехимии» (Москва, Грозный, 2021), Международной конференции молодых исследователей и специалистов «Синхротронные и нейтронные методы исследования конденсированных фаз» (Москва, 2022), Международной научно-практической конференции «Переработка углеводородного сырья: Проблемы и инновации - 2022» (Москва, 2022), XIII Международной научной конференции «Технические и технологические системы» (ТТС-22) (Краснодар, 2022), III Всероссийской научно-практической конференции с участием молодых ученых «Современные тенденции развития химической технологии, промышленной экологии и экологической безопасности» (Санкт-Петербург, 2022), XIII Международной конференции молодых ученых по нефтехимии «Современные проблемы газохимии» (Москва, 2023), X Международной молодежной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современного материаловедения» (Уфа, 2023), I Международной научной конференции «Химия одноуглеродных молекул» (Москва, 2023), Международной научно-методической конференции «Интеграция науки и образования в вузах нефтегазового профиля - 2024» (Салават, 2024), XXII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Федеральная территория «Сириус», 2024).

Методология и методы исследования. Работа базировалась на анализе отечественной и зарубежной научно-технической литературы о явлении кавитации и его применении в процессах переработки нефти и нефтепродуктов и проведении натурных экспериментов по изучению влияния условий гидродинамического кавитационного воздействия нефтяного сырья на его характеристики с последующим сопоставлением полученных результатов. В работе использовались стандартные методы определения физико-химических

6

свойств нефти и нефтепродуктов, газовая и адсорбционная хроматографии, спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) и рентгеновская спектроскопия, аппарат гидродинамической кавитационной обработки углеводородов. В работе также использовалось оборудование ЦКП РТУ МИРЭА.

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 23 работы, среди которых 5 статей в российских журналах, в т.ч. 4 статьи, включенные в перечень ВАК и входящих в международные реферативные базы данных, материалы 17 докладов и тезисов в трудах международных и российских конференциях, 1 учебно-методическое пособие.

Личный вклад автора. Автор работы непосредственно принимал участие в постановке цели и задач исследования, проводил поиск и анализ научно-технической литературы, планировал и проводил эксперименты, а также участвовал в обработке, интерпретации, обсуждении полученных результатов и их представлении на конференциях и в форме научных статей.

Структура и объём диссертации

Диссертация включает введение, три главы, заключение, список литературы и приложения. Работа представлена на 131 страницах машинописного текста, содержит 43 таблицу и 59 рисунков. Библиографический указатель включает 207 наименования.

1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Явление кавитации 1.1.1. История и классификация

Впервые явление кавитации было обнаружено при испытаниях миноносца английского военно-морского флота «Дэринг» в 1893 году [1]. Однако теоретически оно было предсказано Рейнольдсом еще задолго до этого. Изначально кавитация рассматривалась как гидродинамическое явление. Однако спустя некоторое время, стало ясно, что данное явление может возникать и вследствие иных воздействий на жидкость, например, ультразвуковых. Так, в 1927 году [2] Ричардсом и Лумисом было обнаружено, что действие ультразвука в водном растворе иодида калия приводит к выделению молекулярного йода. Это открытие стало отправной точкой для развития такой широкой области знания как звукохимия, объектом исследования которой являлась акустическая кавитация. Особое развитие звукохи-мия получила во второй половине ХХ века, когда было проведено множество исследований в данной области. Так, в 1953 году на базе Акустической лаборатории Физического института АН СССР им. Лебедева (ФИАН) в Москве даже был открыт Акустический институт по инициативе академика Н.Н. Андреева.

Исследования гидродинамической кавитации были начаты задолго до разработки способов создания ультразвуковой кавитации. Изучением гидродинамической кавитации занимались Жуковский, Гельмгольц, Чаплыгин, Седов, Эпштейн, Ильичев, Левковский. Константиновым было обнаружено свечение, возникающее при гидродинамической кавитации, что доказывает сродство с акустической кавитацией и их единый механизм. Результаты исследований в перспективе позволили Польману и Назаренко создать достаточно эффективные гидродинамические излучатели.

Различают гидродинамическую и акустическую кавитации по способу инициирования явления. Однако существует ряд иных методов [3], способных привести к кавитацион-ному эффекту в жидкости. Например, явление кавитации также можно создать, воздействуя на жидкую среду электромагнитным полем, электрическим разрядом, лазерным импульсом или вибрацией твердых поверхностей.

Таким образом, инициировать кавитационный режим можно различными методами (табл. 1.1): обеспечением перепада давления в жидкости при ее движении (гидродинамическая кавитация) [4-8], воздействием акустических и электромагнитных волн (акустическая кавитация) различной частоты [9-11], колебательными движения твердых поверхностей (вибрационная кавитация) [12-14], электрическим разрядом (электроразрядная кавитация

или электроразрядная нелинейная объемная кавитация (ЭРНОК)) [15-19] или лазерным импульсом в обрабатываемой среде (лазерная кавитация) [20-22].

Таблица 1.1. Классификация явления кавитации по способу ее инициирования

Вид кавитации Подвид Примеры частот Фактор воздействия Пример воздействия

Гидродинамическая Стационарной жидкости - Движущееся тело Гребной винт судна

Стационарного тела - Поток жидкости Труба Вентури

Вибрационная - 20 Гц, 2000 Гц Колеблющееся тело Параллельные пластины

Акустическая Инфразвуковая 10-26 Гц Звуковая волна Магнитные блоки типа МБН

Ультразвуковая 22 кГц

Электромагнитная Низкочастотная 18-20 Гц Электромагнитное поле

Высокочастотная 5,28 МГц

Микроволновая 2450 МГц Микроволновое излучение Генератор микроволнового излучения

Электроразрядная - 1,5 Гц, 10 Гц Электрический разряд Разряд между двух электродов

Лазерная - 1 Гц, 10 Гц Лазерный импульс Пучок Ш2-лазера

Наиболее распространенными для обработки жидких сред являются гидродинамический и акустический виды кавитационного воздействия. Стоит отметить, что механизм явления кавитации в том или ином случае одинаков.

Начиная с конца XIX века - начала XX века, стали появляться работы [23], связанные с применением волновых технологий, основанных на различных физико-химических принципах, в том числе акустической и гидродинамической кавитаций, в обработке нефтяного сырья. Было установлено, что под влиянием низкоэнергетических кавитационных воздействий происходит перестройка структуры нефтяной системы, изменение ее дисперсности, что приводит к фазовым переходам. В результате изменяются ее физико-химические свойства, такие как вязкость, устойчивость, фракционный состав, низкотемпературные показатели, реакционная способность и другие. В связи с этим открываются новые возможности влияния на эффективность различных технологических процессов переработки углеводородного сырья, применения нефтепродуктов и обезвреживании нефтяных отходов.

1.1.2. Механизм процесса

Явление кавитации представляет собой процесс рождения, роста и схлопывания парогазового кавитационного пузырька в жидкой среде (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Графическая иллюстрация протекания кавитации в гидродинамическом потоке: p - давление, V - скорость потока (при этом plVl ~ pзVз; p2 < pl; V2 > Vl).

Кавитация является принципиально неустановившимся процессом, приводящим к шуму и вибрациям. Отличие в механизмах возникновения кавитации заключаются только в кратности возникновения перепадов давления (в многократном периодической растягивающем и сжимающем воздействии на кавитационный пузырёк при акустической кавитации) [24].

Из уравнения Бернулли (1.1) видно, что повышение скорости потока на узких участках приводит к снижению давления на этом участке.

Р1 . 1 . и Р2 ПП

— + —+ ^ = — + — + h2,где (1.1)

Pg 2g Pg 2g

h - высота в точке потока жидкости;

g - ускорение свободного падения;

р - плотность жидкости;

p - давление в точке потока;

V - скорость потока.

Возникновение кавитации (образование пузырька) происходит вследствие локального понижения давления в жидкости. Причем чем выше перепад давления и, соответственно, больше скорость потока, тем кавитация более развита (число кавитации (1.2) стремиться к нулю).

V 0Ро-РУ

X = 2-2—, где (1.2)

ру2

X - число кавитации; po - давление набегающего потока, Па; pv - давление насыщенного пара, Па; р - плотность среды (жидкости), кг/м3; и0 - скорость набегающего потока, м/с.

Так как давление снижается, то растворенные в жидкости газы (или легкокипящие компоненты) выделяются (диффундируют) из окружающего раствора в локальные области в виде газа (или пара) (так называемые, ядра кавитации). При этом наиболее интенсивно выделение происходит в «благоприятных» областях на, так называемых, зародышах кавитации, например, на границе раздела фаз (жидкость - жидкость, жидкость - твердое, жидкость - газ). Такие границы раздела фаз могут обеспечиваться различными твердыми и жидкими примесями или нерастворенным газом.

На стадии роста ядер кавитации происходит выделение в пузырек растворенных в жидкости газов и ее паров. Парогазовый пузырек по мере выделения в него всё большего количества газообразных соединений начинает непрерывно расти.

В определенный момент давление в жидкости возрастает, выделенная газовая фаза в кавитационных пузырьках при этом мгновенно (за очень короткий промежуток времени) конденсируется и кавитационный пузырек схлопывается (происходит его коллапс).

Результатом жизненного цикла кавитационного пузырька является выделение относительно большого количества энергии в локальной области. По некоторым оценкам [25] коллапс одного кавитационного пузырька приводит к выделению энергии 2,5-10-5 Дж. Температура при этом в локальной области может достигать 5000 К, а давление - до 1000 МПа [7]. Термическое воздействие при этом распространяется на область, превосходящую объем пузырька, то есть оказывает влияние на окружающую среду, а именно, на жидкость, в которой и возникает явление.

1.1.3. Способы интенсификации

На процесс развития кавитации влияют различные факторы. К ним можно отнести, помимо геометрии и конструктивных особенностей кавитационного оборудования, интенсивность (мощность) воздействия, температуру обрабатываемой жидкости, её вязкость, газосодержание, наличие примесей и т.д. Одной из причин появления кавитации является наличие границы раздела фаз, от характера которой зависит количество кавитационных зародышей. Создать границу раздела фаз в жидкости можно посредством введения в жидкость различных несмешивающихся добавок: газообразных, жидких и твердых.

11

Для интенсификации протекания кавитации одним из необходимых и достаточных условий является увеличение числа кавитационных событий (коллапсов) в единицу времени [26]. Так как зародышами кавитационных пузырьков являются мельчайшие нераство-ренные в жидкости пузырьки газа, то увеличение газосодержания жидкости приведет к увеличению количества кавитационных ядер. Присутствие пузырьков газа в жидкостях понижает ее кавитационную прочность [27]. Тем самым, логичным будет предположение об интенсификации кавитационного воздействия путем насыщения жидкости газом или её компаундирование с компонентом с меньшей температурой кипения перед обработкой. Подобное предположение подтверждается работами [28-31]. Увеличение содержания газа в среде влияет на эффективность ее обработки кавитационным полем. Так, например, в статье [28] показано более эффективная деагломерации наночастиц кавитационным полем в коллоидном растворе, содержащем газ, по сравнению в аналогичным дегазированным раствором. В работе [29] показано увеличение кавитационной активности за счет повышения содержания газа. В [30] показан рост интенсивности кавитации с увеличением газосодержания обрабатываемой среды.

Однако имеет место быть и противоположное - снижение воздействия кавитации [31-35]. В работе [31] показано влияние растворенного воздуха на кавитационную эрозию металлических элементов и сделан вывод о том, что выделяемый при кавитации воздух снижает кавитационное воздействие на гидравлические компоненты насоса. В исследовании [32] приведены результаты по увеличению колебаний давления, происходящих в обрабатываемом сырье, при снижении его газосодержания.

Противоречие разрешается в работе [33], в которой авторы пришли к выводу, что дегазация жидкости может значительно улучшить эффективность кавитационного воздействия. Однако небольшое количество растворенного в среде газа будет благоприятным условием развития кавитации. Например, для достижения максимальной интенсивности ультразвуковой кавитации в воде оптимальное содержание кислорода находится в диапазоне от 3,17 до 5,02 мг/л. Тем самым, авторы показали экстремальную зависимость эффективности кавитационного воздействия от газосодержания обрабатываемой среды. В работе [35] авторы не исключают возможности появления нескольких максимумов на кавитаци-онно-температурных кривых в зависимости от газосодержания воды при разных температурах.

Кавитация газожидкостного двухфазного потока с различным газосодержанием в центробежном насосе в зависимости от расхода может протекать по-разному [36]. С увеличением газосодержания системы создаваемый насосом напор, как правило, падает; интен-

сивность пульсаций давления и интенсивность вибрации насоса в разных точках конструкции при увеличении содержания газа увеличивается, что свидетельствует об интенсификации кавитационного режима.

Увеличение газосодержания неньютоновских жидкостей приводит к снижению числа кавитации, то есть явление становится более развитым [37]. Тяжелые нефтепродукты являются типичными неньютоновскими жидкостями. Тем не менее, интенсификация процесса кавитационной обработки нефтепродуктов посредством насыщения их газом практически не изучалась.

1.2. Влияние кавитационного воздействия на физико-химические свойства

нефтяного сырья

Изучение влияния кавитационной обработки на физико-химические свойства, вязкость, плотность, температурные показатели, фракционный состав сырой нефти проводилось многими исследователями [38-66]. Также отдельно проводились исследования по изучению влияния кавитационной обработки на характеристики только светлых фракций, например, дизельной, или индивидуальных углеводородов [55, 56, 58, 67-79], и тёмных нефтепродуктов [51, 54, 80, 81], таких как вакуумный газойль, мазут и гудрон. Однако исследования носили точечный характер и систематического подхода в них за исключением работ [80, 82] не наблюдалось.

Применение обработки, основанной на явлении кавитации, сопровождалось изменением наблюдаемых характеристик образцов нефтяного сырья. Например, с увеличением мощности и времени воздействия, как правило, наблюдался рост температуры обрабатываемого образца [67, 68, 72, 78]. В некоторых случаях фиксировалось изменение цветности нефтепродуктов после обработки.

Изменение вязкости исследовалось с целью оценки транспортабельности нефтяного сырья. Плотности, температурных свойств и состава - для понимания процессов, происходящих с углеводородами обрабатываемого сырья в кавитационной области, являющейся реакционной. Помимо изучения индивидуального влияния кавитации на характер изменения физико-химических свойств нефтяного сырья также рассматривались и комплексные методы обработки нефти, например, применение растворителей и кавитационной обработки, для рассмотрения их совместного влияния, выявления синергетического эффекта.

В работах [38-41, 44, 45, 49, 50, 56-66] по изучению влияния кавитации на вязкость нефти было показано, что при кавитационном воздействии, ультразвуковом или гидродинамическом, вязкость нефтяного сырья снижается. Причем с увеличением интенсивности воздействия в большинстве случаев наблюдалось более выраженное изменение вязкости.

13

Снижение вязкости в ряде случаев варьировалось в широких пределах. Так, например, в исследовании [40] вязкость нефти после гидродинамической кавитационной обработки снизилась на 40 %, а в работе [59] - всего на 8 %. В [66] применение ультразвуковой обработки позволила снизить вязкость нефти на 25 %. Современные представления о нефтяном сырье как нефтяных дисперсных системах (НДС) включают в себя термин «сложные структурные единицы» (ССЕ), которые состоят из асфальтенового ядра и сольватных слоев. ССЕ могут выстраиваться в сложные пространственные структуры, связывающие «текучесть» дисперсионной среды и обеспечивающие высокие значения реологических свойств нефтяной системы. В работе [83] приводятся данные о величине энергии активации вязкого течения, которые составляют для высокопарафинистых нефтей - 7-73 кДж/моль, для парафини-стых - 10-32 кДж/моль, для смолистых - 4-26 кДж/моль. Такие величины на 1-2 порядка меньше энергии разрыва химических связей в молекулах углеводородах, в связи с чем, в первую очередь, внешнее физическое воздействие будет оказывать влияние именно на реологию (в частности, вязкость) нефтяного сырья. Снижение вязкости связывают не только с разрушением межмолекулярных взаимодействий в нефтяной дисперсной системе (энергия связи 0,1-160 кДж/моль), что подтверждается её релаксацией [40, 66], но и с протеканием реакций крекинга в углеводородной среде с образованием радикалов, то есть с «активированием» сырья - образованием долгоживущих радикалов большой молекулярной массы.

Информация об изменении плотности нефти имеет неоднозначный характер [43, 45, 47, 51, 54, 57, 59, 60]. В некоторых работ авторы приводят результаты, свидетельствующие об увеличении плотности нефтяного сырья после кавитационной обработки [43, 47, 54, 57, 59, 60], причем в некоторых случая эти изменения проявляются незначительно. В то же время есть ряд работ [43, 45, 51, 57, 80, 82], в которых приводятся результаты о снижении плотности. Например, в работе [45] плотность нефти после прохождения кавитационной зоны в трубе снижалась в среднем на 2 кг/м3. В ряде случаев в пределах одной работы приводятся противоречивые результаты. Например, в работе [43] изменение плотности нефти после обработки составляет -1 или +7 кг/м3 для легкой и тяжелой нефти соответственно. Протекание деструктивных процессов с образованием более низкомолекулярных соединений по сравнению с исходными не отвергается. Увеличение плотности объясняется протеканием процессов уплотнения, приводящих к образованию более высокомолекулярных соединений по сравнению с исходными за счет перераспределения образующихся радикалов, протекания реакций конденсации.

Подтверждением протекания деструктивных процессов с образованием низкомолекулярных соединений может служить снижение температур начала кипения, вспышки, по-

мутнения и застывания углеводородного сырья, свидетельствующие об образовании соединений, обладающий меньшей молекулярной массой по сравнению с исходными компонентами.

В ряде работ [41-43, 45, 51-54, 56, 57, 59, 60] отмечено изменение температуры начала кипения нефтяного сырья после его кавитационной обработки. В работах [41-43, 45, 51, 52, 56, 57, 59, 60] температура начала кипения обработанного образца нефтепродукта ниже, чем исходного. Например, авторам работы [51] удалось снизить температуру начала кипения отбензиненной нефти на 18 °С по сравнению с исходным значением. Интересным представляется то, что в некоторых работах [43, 51-54, 56, 57] представляются данные об увеличении температуры кипения. Как правило, полученные результаты об увеличении температуры начала кипения не носят систематического характера, либо увеличение температуры незначительно. Также в некоторых случаях авторы связывают данные наблюдения с улетучиванием низкокипящих компонентов из нефтяной системы. Учитывая нагрев сырья в ходе его кавитационной обработки и низкую температуру начала кипения сырья при обработке, данный аргумент кажется правдоподобным.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Никишин Денис Васильевич, 2025 год

Б4 - - - - -

Б1 1361 2381 293 813860 76,0

3 Б3 - - - - - 0,9673

в 1580 2555 95 257397 24,0

Б2 - - - - -

Б4 1115 597 183 116732 6,3

Б1 1353 4199 248 1109710 59,5

4 Б3 1496 497 61 32397 1,7 0,9887

в 1579 5268 93 605744 32,5

Б2 - - - - -

Методика 2

Функция Лорентца

ЯЬ 1252 1545 268 649719 28,6

Б 1350 2958 141 653498 30,5

УЯ 1439 1089 94 161356 7,7

1 УЬ 1502 864 83 112850 5,4 0,9882

вЯ 1559 2596 64 262344 12,6

в 1587 2953 45 210196 10,2

в2 1617 1274 52 104211 5,0

ЯЬ 1221 843 246 325267 17,0

Б 1352 3007 172 812491 44,0

УЯ 1443 824 90 116626 6,5

2 УЬ 1492 381 40 24135 1,4 0,9827

вЯ 1549 1916 78 233752 13,1

в 1586 2864 55 246851 14,0

в2 1619 958 47 69986 4,0

ЯЬ 1240 765 251 301243 21,6

Б 1350 2005 156 491390 36,8

УЯ 1437 723 115 131168 10,0

3 УЬ 1515 751 71 84750 6,5 0,9727

вЯ 1559 1433 53 119445 9,3

в 1586 1872 44 129677 10,2

в2 1619 970 47 71379 5,6

ЯЬ 1246 1546 242 588545 24,5

Б 1351 3508 151 830365 36,0

УЯ 1441 1143 88 157084 7,0

4 УЬ 1494 804 60 75508 3,4 0,9896

вЯ 1537 1431 53 118196 5,3

в 1571 3048 51 245220 11,1

в2 1599 2983 60 283111 12,7

ПРИЛОЖЕНИЕ М СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

УТВЕРЖДАЮ

.■flfiöjWpop по учебной работе

СПРАВКА

о внедрении в учебный процесс результатов диссертационного исследования Никишина Д.В.

«ПРИМЕНЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ КАВИТАЦИИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ГЛУБИНЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ»

С участием Никишин Дениса Васильевича подготовлено и издано учебное издание, а именно:

Егорова. F..B. Групповой углеводородный состав нефти. Методы определения [Электронный ресурс): Учебно-методическое пособие/ Е.В. Егорова, Д.В. Никишин -М.: МИРЭА - Российский технологический университет, 2024. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). 1.98 Мб. ISBN 978-5-7339-2157-0.

Указанное издание используется в учебном процессе кафедры химии и технологии основного органического синтеза (ХТООС) ИТХТ РТУ МИРЗА при подготовке бакалавров по направлению 18.03.01 «Химическая технология» по профилю подготовки «Химическая технология природных энергоносителей и уг леродных материалов» в дисциплине «Химия нефти и природных газов» и магистров по направлению 18.04.01 «Химическая технология» по программе «Химия и технология продуктов основного органического и нефтехимического синтеза», изучающих дисциплину «Химия природных энергоносителей». Также оно рекомендовано студентам бакалавриата и магистратуры для использования при выполнении квалификационных работ и аспирантам (специальность 1.4.12 «Нефтехимия»).

Фролкова А.К.