Ученые предложили новый экономичный способ очистки нефти от серы

В Донском государственном техническом университете разработали новый тип генератора гидродинамической кавитации для снижения содержания серы в нефти. Результаты исследования были представлены на ХIII Международной научно-технической конференции "Динамика технических систем" в Ростове-на-Дону в сентябре 2017 года.

Проблема снижения содержания серы (десульфуризации) в нефтепродуктах привлекает повышенное внимание отечественных и зарубежных исследователей. Десульфуризация существенно улучшает товарные и потребительские качества нефти, снижает вредное воздействие на окружающую среду, и повышает долговечность технологического оборудования для переработки нефти.

Необходимость преобразования тяжелой нефти в низкосернистые виды топлива и масла становится все более актуальной. Основной причиной этого является истощение месторождений легких сортов нефтепродуктов и увеличение доли высокосернистых сортов в общем объеме добываемой нефти. В России в 2016 году доля высокосернистых (1,68%) и сернистых марок (0,61-1,68%) составила 69%.

Соединения серы, присутствующие в нефтепродуктах, резко ухудшают эксплуатационные качества топлива, вызывают коррозию аппаратуры, снижают антиокислительную стабильность топлива. Это указывает на необходимость разработки новых физико-химических методов повышения качества нефтепродуктов за счет снижения содержания сероорганических соединений.

Наиболее распространенными методами десульфуризации являются адсорбционная очистка, гидроочистка и сонокаталитическое обессеривание. К недостаткам этих способов относится высокая энергоемкость, сложность аппаратурного оформления, безвозвратные потери дорогостоящих катализаторов, сложность системы и селективность методов по отношению к удаляемым соединениям серы. 

По мнению ряда зарубежных и российских исследователей, одним из наиболее перспективных методов десульфуризации сырой нефти является воздействие гидродинамической кавитацией. Кавитация – процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости. Большинство применяемых генераторов гидродинамической кавитации представляют собой трубы переменного сечения, где в местах перепада давления возникают кавитационные каверны. Основным недостатком применения подобных устройств является неравномерность воздействия на обрабатываемое сырье. 

Ученые Донского государственного технического университета разработали электромеханический преобразователь со вторичной дискретной частью. Он создает в обработанном материале кавитационное и ударное поле посредством движения большого набора ферромагнитных элементов под действием внешнего магнитного поля. Максимизация эффективности удаления серосодержащих соединений происходит за счет особой траектории движения ферромагнитных тел, которая моделируется с учетом свойств обрабатываемого углеводородного сырья и регулируется алгоритмом коммутации фаз индуктора.

В процессе эксперимента степень очистки сырой нефти достигла 95%. Результаты исследования были представлены на ХIII Международной научно-технической конференции "Динамика технических систем" в Ростове-на-Дону в сентябре 2017 года. На основе эффективности представленного технологического процесса авторы предложили варианты внедрения технологии на производственных объектах.

"Применение предлагаемой технологии десульфуризации перспективно в первую очередь для мини-заводов по переработке нефти, которые при небольших финансовых возможностях неспособны устанавливать дорогостоящие и энергоемкие установки переработки нефти. Однако возможность масштабирования предлагаемой технологии позволит применять ее и на крупных нефтеперерабатывающих предприятиях, тем самым повышая качество нефти и снижая финансовую нагрузку на предприятие”, – комментирует один из авторов исследования, кандидат технических наук Максим Минкин.