用于加工液态烃原料的方法
【专利摘要】本发明涉及石油加工领域，并且可应用于燃料动力工程领域中的石油和石化工业。用于加工液态烃原料的方法包括对原料流进行初步预处理以及通过分馏进行进一步加工。通过形成以直管状层流为特征的初级流来进行预处理，从而迫使原料流沿着保持层流性的涡流轨迹进行定向渐进式旋转运动，为了该目的，将其导向螺旋管，同时迫使初级流以一定的速度运动，所述速度在涡轴区的边界上的最大值满足由液体管状流的临界值的雷诺数所达到的条件。
【专利说明】用于加工液态烃原料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油加工领域，并且可应用于燃料动力工程领域中的石油和石化工 业。
【背景技术】
[0002] 对精炼厂用原油（尤其是具有复杂流变结构的原油）的处理是决定整个石化工业 的盈利能力的工艺。
[0003] 基于处理（在进料至用于精炼的反应器之前对原油进行预加工）的可用性，石油 原料的后续加工需要少得多的时间，从而增加了工艺的生产率。
[0004] 进行原油的预加工具有以下目的：
[0005]-脱盐和脱水，
[0006] -降低油和石油产品的粘度（改进流变性能），
[0007] -从原油中除去硫和硫化合物。
[0008] 开发了一些预加工原油的方法，其集中于对烃链结构进行部分修饰，从而除了达 到上述目的之外还使最早阶段中轻质馏分的产率尽可能地增加。
[0009] 存在这样的方法（RU2158288,2000年10月27日），其中在进料至精炼厂用塔之 前，使原油在旋转 -脉冲声学设备（rotary-pulsating acoustic apparatus)的转子与定 子之间的间隙中以某一范围的速度暴露于复合的液压机械与声学处理。由于分散油状态的 改变，油馏出物馏分的产率增加。该方法的缺点是高的能量和金属消耗。
[0010] 存在这样的方法（US4323448,1982年4月6日），其中通过使烃通过粉碎机并暴露 于给定频率的冲击来进行烃的机械活化。
[0011] 存在这样的方法（RU2122457,1998年11月27日），其中将液体形式的烃化合物放 置于人工重力场中，并通过机械元件向该液体供应机械能。这些方法的缺点是高的能量和 金属消耗。
[0012] 在不同液体的加工（包括用于强化烃原料的加工）中存在空化效应的方法。
[0013] 专利（KZ14129, 2004年3月15日）方法的特征在于这样的事实，当石油通过空化 器（cavitator)时，空化气泡的形成和增长以及其后续的溃灭发生，并伴随着冲击波破坏 烃的重质分子（包括石蜡和浙青-树脂状物质）的结构。
[0014] 因为该过程发生得如此迅速以至于没有时间在气泡的内容物与周围液体之间建 立热交换，所以空化气泡中的气体温度在溃灭结束时变得非常高。接触重质分子的热气将 其加热至使原子间键的强度降低并且使分子分解成更简单化合物的温度。在石蜡分解成更 简单的烃时，形成了轻质馏分（石蜡含量由于其分子分解而降低）。浙青-树脂状物质含量 因被所形成的轻质馏分溶解而降低。
[0015] 然而，由于使用了不同化学和馏分组成、不同粘度和其他物理化学特征的石油原 料，因此对于其中的一些不能实现空化机制，并且在这种情况下可能无法实现这些原料的 机械破坏。
【发明内容】
[0016] 所公开方法涉及在主要工艺--形成轻质馏分的精馏和分馏之前对原油和石油 产品进行预处理。
[0017] 本发明的目的是开发高性能的高能效的技术，其用于加工轻质和重质原油二者以 及石油广品，例如，商石錯的原油和具有商含量的树脂和浙青质的油。
[0018] 本发明所要达到的技术结果在于经加工液态烃原料的质量改进以及在降低能源 成本的同时增加其处理的强度。
[0019] 通过用于加工液态烃原料的方法实现了该技术结果，所述方法包括对原料流进行 初步预处理以及通过分馏进行进一步加工，其不同之处在于，通过形成以直管状层流为特 征的初级流进行预处理，从而迫使原料流进行保持层流性的定向渐进式旋转运动，为了该 目的，将其导向螺旋管，同时迫使初级流以一定的速度运动，所述速度在涡轴区的边界上的 最大值满足由液体管状螺旋流的临界值的雷诺数所达到的条件。
[0020] 可通过原料初级流的经调节动态压力来提供所述速度。
[0021] 对于大容量的预处理油，可形成多于一个的初级流。
[0022] 可通过管线的几何改造来提供原料流沿涡流轨迹的定向运动。
[0023] 在另一种特定的情况下，可通过将直流切向输入至涡流区中来提供流沿涡流轨迹 的定向运动。
[0024] 动态压力量保持在自然波动限制内。
[0025] 在其自然波动限制内维持动态压力值的精确度。
[0026] 先前形成的初级流通过以流体动力学分离的通道均匀地分成多个平行流。
[0027] 此外，应注意，从属权利要求中包含的特征用于本发明方法实施的特定情况。
[0028] 流体动力学定律，尤其是描述粘性流体（包括经流）运动流态（regime)的定律， 为所公开方法奠定了基础。
[0029] 已知粘性流体的运动可以以两种流态进行：层流的，其特征在于稳定分层的流体 运动并且没有颗粒的混合；以及湍流的，其中流体颗粒除了渐进运动外还进行旋转运动。
[0030] 流态根据传热传质过程的强度不同而不同。认为管线操作的层流流态在能源方面 是最有益的。湍流与层流的压差比较（基于粘性液体的泊肃叶（Poiseuille)方程进行） 示出，在湍流中增加通过管的流体泵送速度需要的压差增加要比在层流中大得多。层流流 态更有效地传热，此外，当湍流涡旋形成时，有效的流体阻力增加，这是造成沿管线长度的 压力损失的原因。因此，使流保持层流性的能力（层流流态的流体动力稳定性，形成湍流流 态的阻力）是输送和加工烃流的系统的重要运行特征（系统有效性量度）。
[0031] 流体动力学流态的特征在于无量纲的雷诺数。与雷诺数直接或间接相关的变量是 控制流动参数，并且流态改变取决于这些变量。
[0032] Re = VL P / η , (1)
[0033] 其中：Ρ-液体密度，
[0034] V-流速，
[0035] L-流动要素的特征长度（流管半径），
[0036] Π -分子粘度系数。
[0037] 流态从层流转变为湍流的特征在于雷诺数的临界值。涡旋形成开始的该雷诺数相 差很大，其不仅受制于流速、直径和流体粘性，而且还受制于有助于克服液体分子之间内聚 力的势垒的另一些条件。
[0038] 在方程（1)中的其他已知参数下，可确定瞬变流态区，其特征在于流速区间在标 称值（上临界速度和下临界速度）的范围中。
[0039] 从层流转变为湍流可被认为是一个自组织的过程，其在不稳定的非均匀体系中按 照相转变规律或相转变顺序发生，所述体系可由烃流（不同结构基团组成的烃和具有宽范 围物理化学性质的异源衍生物（heteroderivative)的复杂混合物）代表。
[0040] 如果在部分烃流中可实现满足按照以下公式产生的能源密度/单位体积所需条 件的速度：
[0041]
【权利要求】
1. 一种用于加工液态烃原料的方法，包括对原料流进行初步预处理以及通过分馏进行 进一步加工，其特征在于，通过形成以直管状层流为特征的初级流来进行所述预处理，从而 迫使所述原料流进行保持层流性的定向渐进式旋转运动，为了该目的，将其导向螺旋管，同 时迫使所述初级流以一定的速度运动，所述速度在涡轴区的边界上的最大值满足由液体管 状螺旋流的雷诺数的临界值所达到的条件。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述速度通过原料初级流的经调节的动态压力来 提供。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中形成多于一个的初级流。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中将所述动态压力量保持在自然波动限制内。
【文档编号】C10G7/00GK104114675SQ201280066273
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年12月7日
【发明者】乔治·拉马萨诺维奇·乌马罗夫, 谢尔盖·伊万诺维奇·博伊琴科, 希夫·维克拉姆·肯卡 申请人:索拉里斯控股有限公司