СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КИСЛОГО ГУДРОНА Российский патент 2008 года по МПК C10C3/04 

Изобретение относится к способам нейтрализации кислого гудрона - отхода нефтемаслозаводов, образующегося при очистке дистиллятных масел концентрированной серной кислотой или олеумом. В настоящее время этот продукт, так называемый кислый гудрон (КГ), разной степени кислотности, сбрасывают в пруды - накопители, где с течением времени происходит вымывание кислоты атмосферными осадками, а также выделение SO₂ и SO₃, в результате этого загрязняются водный и воздушный бассейны. Утилизация КГ решает важную задачу по созданию безотходного производства и охране окружающей среды.

Известен способ электромагнитной очистки и обработки топлива, заключающийся в том, что поток топлива пропускают через электромагнитный аппарат с регулируемой напряженностью магнитного поля. На входе в аппарат топливо подогревают до температуры 300...312 К, придают ему вращательное движение в зоне взаимодействия с магнитным полем и отводят одновременно воздух из зоны взаимодействия (Патент РФ № 2255244 С2, авт. Кожевников А.П., Аюгин П.Н., Абрамов А.Е., 2005 г.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ нейтрализации кислого гудрона, проводимый при температуре 50-60°С в электромагнитном аппарате с использованием энергии переменного электромагнитного поля и рабочих элементов - гексаферритов бария, движущихся под воздействием этого поля, при этом количество добавляемого нейтрализующего агента составляет не более 1,5 мас. частей на 100 мас. частей кислого гудрона (Патент РФ № 2275411, С10С 3/04, авт. Филиппова О.П., Макаров В.М, 2006 г.). Он характеризуется получением продукта с достаточно низким кислотным числом, но недостаток данного способа состоит в том, что для нейтрализации используется гидроксид кальция - Са(ОН)₂ - товарный продукт, имеющий высокую стоимость, что ухудшает характеристики получаемого продукта.

Задачей изобретения является разработка способа нейтрализации кислого гудрона с использованием энергии переменного электромагнитного поля (ЭМП) без добавок нейтрализующего агента.

Поставленная задача решается реализацией предлагаемого способа нейтрализации КГ при температуре 50-60°С, который предлагается проводить в электромагнитных аппаратах, работающих при частоте переменного тока 50 Гц и времени обработки 90 мин.

Компоненты гомогенных нефтесодержащих систем практически неэлектропроводны и немагнитоактивны, поэтому воздействие электромагнитного поля не приводило бы к каким-либо макроскопическим изменениям в состоянии данной системы. Но картина качественно изменяется, если рассматривать влияние электромагнитного поля на такую гетерогенную систему, как кислый гудрон, содержащий моно-, би- и полициклические углеводороды, а также серную кислоту, воду, механические примеси и др. При этом воздействие электромагнитного поля вероятно приводит к существенным локальным изменениям и соответствующим макроскопическим эффектам, так как система перестает быть электромагнитонейтральной. На основании изложенного кислый гудрон, подвергающийся воздействию электромагнитного поля, можно представить как сложную композицию множества локальных ионноэлектростатических полей, распределенных по объему кислого гудрона. При этом двойные электрические слои могут образовываться на границах раствор серной кислоты - нефтепродукты, вода - нефтепродукты и т.д. Для компонентов данной гетерогенной системы значения электромагнитной восприимчивости компонентов различны, значит и различна их «реакция» на наличие внешнего электромагнитного поля. Это является одним из приоритетных факторов, определяющих воздействие электромагнитного поля на кислый гудрон. Другой важный фактор - различие в диэлектрических способностях компонентов. Наличие в системе высокополярного вещества - воды обусловливает «первостепенное» воздействие электромагнитного поля на водные частицы, что в свою очередь приводит к интенсивному движению и распределению в массе кислого гудрона. При использовании электромагнитного поля вероятно, что электромагнитная сила окажет воздействие в противоположных направлениях на разноименно заряженные «ионные облака» двойного электрического слоя. В электромагнитном поле заряженные частицы могут двигаться по окружности, дрейфовать, ускорять или замедлять свое движение. Следовательно, заряженные оболочки двойного электрического слоя, видимо, также могут изменять свою траекторию, ускоряться (замедляться) при наложении соответствующего электромагнитного поля. Подобное действие может привести к дополнительным локальным возмущениям, увеличению вероятности соударения частиц и соответствующему увеличению их перераспределения. Для изучения влияния электромагнитного поля на кислый гудрон использовали электромагнитный аппарат, имеющий частоту 50 Гц, напряженность магнитного поля 450 А/см, индукция электромагнитного поля составляла 0,3 Тл.

Методика эксперимента заключалась в следующем. После измерения кислотного числа, электропроводности и удельного сопротивления кислого гудрона, не изменяя режима течения жидкости, включали электромагнит и следили за изменением электропроводности, удельного сопротивления и кислотного числа кислого гудрона в течение 10-90 мин.

Пример 1. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, который помещали в электромагнитный аппарат, имеющий частоту 50 Гц, напряженность магнитного поля 450 А/см, индукция электромагнитного поля составляла 0,3 Тл. Время обработки 90 мин. Температура процесса 50-60°С.

Пример 2. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, который помещали в электромагнитный аппарат, имеющий частоту 50 Гц, напряженность магнитного поля 450 А/см, индукция электромагнитного поля составляла 0,3 Тл. Время обработки 60 мин. Температура процесса 50-60°С.

Пример 3. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, который помещали в электромагнитный аппарат, имеющий частоту 50 Гц, напряженность магнитного поля 450 А/см, индукция электромагнитного поля составляла 0,3 Тл. Время обработки 30 мин. Температура процесса 50-60°С.

Пример 4. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, который помещали в электромагнитный аппарат, имеющий частоту 50 Гц, напряженность магнитного поля 450 А/см, индукция электромагнитного поля составляла 0,3 Тл. Время обработки 10 мин. Температура процесса 50-60°С.

Пример 5. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона - без обработки в электромагнитном поле.

В таблице представлены результаты эксперимента по определению основных параметров КГ после обработки в ЭМП.

 Исследование свойств кислого гудрона до и после обработки в электромагнитном поле№ ПримераН, А/смВремя обработки в ЭМПКЧ, мг КОН/г гудронаУдельное сопротивление, Ом/см²Электропроводность, мСм/смСодержание H₂SO₄, %Содержание сульфокислот (RSO₄H, RSO₂H), %1450901,283,8·10⁶0,30,9436,182450602,022,9·10⁶0,31,1029,03450303,461,5·10⁶0,81,2127,134450104,641,1·10⁶0,81,2926,035--58,510³141,9724,0

Таким образом, применение метода, основанного на использовании энергии переменного электромагнитного поля для обработки кислого гудрона, приводит к резкому снижению кислотного числа, электропроводности сырья и увеличению его удельного сопротивления, что говорит о нейтрализации кислого гудрона.

Изобретение касается способа нейтрализации кислого гудрона в электромагнитных аппаратах с использованием энергии переменного электромагнитного поля, имеющих частоту 50 Гц, напряженность электромагнитного поля 450 А/см, индукция электромагнитного поля составляла 0,3 Тл без добавок нейтрализующего агента. Данный способ приводит к резкому снижению кислотного числа, электропроводности сырья и увеличению его удельного сопротивления, что говорит о нейтрализации кислого гудрона. 1 табл.

Способ нейтрализации кислого гудрона при температуре 50-60°С в электромагнитном аппарате с использованием энергии переменного электромагнитного поля, отличающийся тем, что процесс нейтрализации ведут в электромагнитных аппаратах без добавок нейтрализующего агента.