На рис. 11 показана зависимость максимального значения давления акустической волны от частоты колебаний. Особенностью кривых является наличие характерной области с ярко выраженным максимумом давлений в диапазоне частот от 10 до 15 кГц и тенденция увеличения амплитуд давлении па частотах выше 90 кГц

Рис. 11. Зависимость максимальной амплитуды давлений звуковой волны от частоты для частиц никеля диаметром 1 мм длиной 15 мм

Для всех исследованных случаев, как правило, колебания имеют сложный характер. Зачастую колебания от каждого отдельного источника имеют затухающий характер (рис. 12, а). На низкочастотные колебания накладываются колебания более высоких частот (рис. 12, б).

Исследованиями установлено, что даже на сравнительно большом расстоянии от вихревого слоя величина звукового давления в воде достаточно большая (до 98 кПа для частоты 12 кГц), и акустическое воздействие на обрабатываемую среду в вихревом слое может оказывать существенное влияние на скорость различных физических и химических процессов.

В результате действия акустических воли на поверхности частиц твердей фазы, в том числе ферромагнитных частиц и реакционной камеры, имеет место кавитация. С кавитацией связано появление в обрабатываемой жидкой среде ударных волн, вызванных захлопыванием кавитационных полостей в фазе сжатия акустической волны. Вблизи захлопывающегося пузырька в жидкости могут возникать давления в несколько тысяч мегапаскалей (десятки тысяч атмосфер).



Рис. 12. Вид осциллограммы изменения давлений звуковой волны в вихревом слое частиц никеля

Исследованиями установлено, что образующиеся при кавитации газовые пузырьки под действием ультразвуковых волн подвергаются пульсации с определенной частотой.

(15)

где - отношение удельных теплоемкостей газа, которым наполнен пузырек; у - поверхностное натяжение; с - плотность жидкости; r - радиус газового пузырька

Для каждого диаметра газового пузырька существует резонансная частота. В условиях вихревого слоя спектр частот акустической волны непрерывный. Таким образом, можно предположить, что создаются все условия для резонансных колебаний пузырьков любого диаметра. Очевидно, пузырек газа совершает резонансные колебания и в том случае, если он образован не в процессе кавитации, а введен в жидкую среду извне. Опыты показали, что в вихревом слое газ в жидкости за доли секунды диспергируется до размеров 0,1-3 мм. Для таких размеров пузырьков резонансная частота акустических колебаний находится в пределах 10 - 100 кГц. Как видно из приведенных ранее данных, в вихревом слое именно в этом диапазоне частот наблюдается максимальная амплитуда акустических колебаний.

Акустические волны и вызванная ими кавитация безусловно оказывают сильное влияние на разрушение (износ) ферромагнитных частиц и внутренней поверхности реакционной камеры.

Кавитационные явления, вызываемые перемещением ферромагнитных элементов во вращающемся магнитном поле и оказывающие существенное влияние на изменение структуры и свойств нефтяного сырья, требуют отдельного рассмотрения.

1.6 Использование кавитации для интенсификации деструктивных превращений нефтяного сырья

Химическая природа и состав нефти, нефтяных фракций и остатков предопределяют весь комплекс их физико-химических свойств и коллоидно-дисперсное строение нефтяных систем.

Общим свойством пространственно-структурированных систем является сопротивляемость деформации и разрушению под действием внешней механической нагрузки. При достижении определенного значения механической нагрузки (предельного напряжения сдвига) структура разрушается. Проявлением этого эффекта является изменение вязкости и плотности системы.

К перспективным направлениям в создании нетрадиционных технологий и интенсификации существующих относится использование различных физических методов воздействия на нефтяное сырье. В результате такого воздействия в аппаратах различной конструкции могут реализовываться физические и химические процессы, которые в обычных условиях трудно или невозможно осуществить. Привлекательность такого рода аппаратов заключается в том, что они способны обеспечить высокую концентрацию энергии в единице объема и значительную производительность при относительно малых габаритах.

Ряд нетрадиционных методов активации жидкого сырья различной природы основан на использовании кавитации, с которой на протяжении многих десятилетий боролись как с негативным явлением. Кавитация разрушает гребные винты судов, крыльчатки насосов и помп, вызывает шум, вибрации и снижение эффективности работы гидравлического оборудования [15,16,]. Однако, очевидно, что выделяемая при кавитации в результате схлопывания пузырьков колоссальная энергия, а также большое число способов создания условий для кавитации могут с эффективностью использоваться для интенсификации многих технологических процессов.

Кавитация - образование в жидкости полостей (пузырьков), которые пульсируют, осцилируют, растут, уменьшаются, схлопываются и при этом перемещаются вместе с потоком жидкости.

К одному из первых сообщений о возможности применения кавитации для интенсификации крекинга нефтяного сырья можно, вероятно, отнести доклад, сделанный в 1960 г. на Всесоюзной научно-технической конференции по применению ультразвука в промышленности [17]. В докладе приведены результаты исследований влияния ультразвуковых колебаний на процесс легкого крекинга тяжелых нефтяных остатков при повышенном давлении. Термокрекинг проводили на лабораторной установке непрерывного действия при температуре 430-470°С и давлении 20-60МПа. Для создания ультразвуковых колебаний на входе в трубчатую печь были установлены магнитострикционные излучатели. Резонансная частота колебаний составляла 27 кГц.

В результате исследований были выявлены определенные условия наиболее эффективного действия ультразвука: температура 450°С, давление 50МПа. При этих условиях по сравнению с условиями обычного термического разложения увеличивается выход продуктов реакции: газа - в 1,3 раза, бензиновой фракции - в 1,6 раза, фракций до 350°С - в 1,6 раза.

В общем случае явление кавитации связывают с появлением в жидкости при определенных условиях многочисленных кавитационных пузырьков, которые пульсируют, осциллируют, растут, уменьшаются, схлопываются и при этом перемещаются вместе с потоком жидкости.

Необходимыми и достаточными условиями возникновения кавитационных пузырьков являются наличие в жидкости зародышей пузырьков и статического давления ниже давления насыщенных паров этой жидкости при данной температуре, так как в реальной жидкости плотность сверхкритических зародышей достаточно высока. Способ понижения статического давления принципиального значения не имеет [18, 19].

Достичь статического давления ниже давления насыщенных паров можно наложением на среду акустических волн [20-25], а также гидродинамическим путем, увеличивая скорость жидкости за счет уменьшения площади живого сечения ее потока (трубка Вентури, центробежные вихревые камеры и т.д.). Опыты по созданию гидродинамической кавитации в центробежной вихревой камере с целью воздействия на поток мазута показали: существование кавитации в окрестности вихря, стадии схлопывания пузырьков, а также понижение технологической температуры крекинга мазута.

При схлопывании пузырька в результате несферического сжатия возникают кумулятивные струйки, а в окрестности места исчезновения пузырька выделяется энергия. При этом в точке схлопывания пузырька температура может достигать 10⁴ К, а давление - 200-400МПа.

Энергия разрыва (Е_св) некоторых химических связей [26] для одного моля некоторых типов соединений приведена в табл. 8. Как видно, для разрыва связи типа С-С в одной молекуле, например парафиновых углеводородов, необходимо потратить энергию:

, (16)

где N_A - число Авогадро.

Таким образом, число N молекул, в которых может быть разорвана связь при схлопывании одного кавитационного пузырька, составит:

, (17)

где - энергия, выделяющаяся при схлопывании одного кавитационного пузырька.

Это говорит о возможности крекинга углеводородов нефти путем гидродинамической кавитации. Для увеличения выхода продуктов крекинга необходимо, чтобы конструкция кавитационного аппарата обеспечивала многоцикловость кавитационного процесса и создание в потоке нефтепродукта кавитационных пузырьков максимальной плотности.

Таблица 8. Энергия разрыва связи для некоторых типов соединений

Тип связи	Тип соединения	Энергия разрыва связи, кДж/моль
С?СООН	Кислоты	230
Сар?ОН	Фенолы	293
С?С	Парафины	332
С?N	Амины	334
C?O	Эфиры	376
Сар?Салк	С6Н5?СН3	384
С?С	Нафтены	385
С?Н	Парафины	413
Сар?Н	Ароматические	434
С=С	Олефины	588
С?С	Ароматические	610

Кавитация возникает и используется в новом отечественном устройстве - дезинтеграторе высокого давления ДА-1. В работе [27] приведены результаты поисковых исследований по выявлению возможности увеличения выхода легких фракций при переработке жидкого нефтяного сырья с помощью этого аппарата.

Дезинтеграционный агрегат высокого давления ДА-1 (экструзионный диспергатор) представляет собой аппарат для диспергирования (измельчения) нефтепродуктов на молекулярном уровне вплоть до разрушения сложных органических молекул на более простые составляющие. Принцип действия дезинтеграционного агрегата высокого давления основан на скоростном течение диспергируемых (экструдируемых) веществ в узких каналах под действием высоких и сверхвысоких давлений (от 10 до 150 МПа). При этом в процессе обработки возникают большие напряжения сдвига, кавитационные явления при резком переходе обрабатываемых веществ из зоны высокого давления в зону нормального атмосферного давления, кроме того возникают ударные нагрузки, связанные с торможением скоростного потока диспергируемых веществ неподвижным экраном. Конструкция дезинтеграционного агрегата высокого давления ДА-1 обеспечивает подачу углеводородного сырья из расходной емкости в камеру высокого давления с помощью плунжерного механизма в диспергирующую головку, где происходит сжатие до установленного давления. Далее происходит вытеснение обрабатываемых веществ через сопловой блок диспергирующей головки, состоящий из пары сопло-заслонка, в приемную емкость. Диспергирующая головка испытывает на себе сверхвысокие нагрузки от статического давления экструдируемого вещества и динамического воздействия скоростного потока. Продавливание нефтепродуктов через узкую гомогенизирующую микрощель с регулирующим зазором шириной ~25 - 500 мкм из области высокого давления в область нормального атмосферного давления приводит к разрушению нефтепродуктов под действием кавитационного удара, развивающегося при резком перепаде давлений и сил гидравлического трения, возникающих при высокоградиентном течении жидкости. Аппарат работает как в непрерывном, так и в циклическом режиме.

Объектами исследования служили образцы западно-сибирских нефтей с различной плотностью, а также прямогонный мазут, выработанный из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана.

В качестве нефтяного сырья с наибольшей степенью структурирования использовали прямогонный мазут, выработанный из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана. Образец мазута с температурой 35 - 45єС подавали в диспергирующую головку лабораторного варианта устройства ДА-1 (охлаждение рабочей камеры не проводили) и обрабатывали под давлением 20МПа (5 кавитационных ударов в циклическом режиме).

При совмещении хроматограмм исходного мазута и мазута, подвергнутого обработке в агрегате ДА-1, было выявлено уменьшение после кавитационного воздействия относительного содержания «нафтенового горба» - смеси «неразделяемых» нефтяных углеводородов. Площадь «нафтенового горба» преобразованного мазута (91,50 отн.%) меньше, чем исходного (96,45 отн.%).

Под воздействием кавитационных ударов и сил гидравлического трения в агрегате ДА-1, вероятно, происходит разрушение дисперсной структуры мазута, частичный крекинг алкильных цепей и образование как относительно низкомолекулярных алканов (в первую очередь С₇ - С₁₅), так и соединений других классов.

Под вакуумом (при остаточном давлении 1 мм рт. ст.) в колбе Кляйзена, было проведено фракционирование исходного и преобразованного образцов мазута. Для фракций, выкипающих до 480єС, определили коэффициент преломления (), плотность (при 20єС) и рассчитали среднюю молекулярную массу.

Из полученных данных видно, что после обработки содержание фракции, выкипающей выше 480єС, заметно снижается при одновременном увеличении доли более легких (особенно кипящих при 350 - 480єС) фракций. Произошла деструкция высококипящих компонентов мазута.

Менее структурированным нефтепродуктом является отбензиненная нефть, полученная путем отбора из образца исходной нефти с плотностью 832,4 кг/м³ (при 20єС) фракции, выкипающей в пределах 49,8 - 127,0єС. Образец отбензиненной нефти был подвергнут обработке в циклическом режиме на лабораторной установке ДА-1 при температуре 23єС при давлении 30 МПа (3 кавитационных удара).

При фракционировании в стандартных условиях в аппарате для разгонки нефтепродуктов (АРНП-1) было зафиксировано количество отбираемых фракций (об.%) при повышении температуры от НК до 312єС через каждые 20є. Дифференциальные кривые выхода этих фракций показывают, что повышение выхода дистиллята в результате обработки высоким давлением обеспечивается в основном за счет фракции, выкипающей в пределах до 200єС. Дополнительное количество углеводородов этой фракции в количестве 2 масс.% (1,9 об.%) образовалась за счет разложения более высокомолекулярных соединений, выкипающих выше 312єС.

При обработке нефти марки «Западно-Сибирская» в ходе эксперимента одновременно изменяли два параметра (цикличность обработки и температуру сырья) при сохранении постоянным давления. Установлено, что сразу после воздействия на нефть при температуре 2єС плотность составила 0,8763 г./см³. Значение плотности указанное в табл. 3, было получено спустя неделю после хранения при комнатной температуре, т.е. был зафиксирован эффект последействия, который связан, вероятно, с протеканием цепных реакций долгоживущих радикалов, возникающих в структурированной среде (плотность нефти при температуре 2єС - 0,8973 г./см³). Значение плотности образца, обработанного при 23єС, в течение недели не изменилось, так как среда была менее структурирована (плотность нефти при температуре 23єС - 0,8304 г./см³). В стандартных условиях на установке АРНП-1 был определен фракционный состав (до 300єС) исходного и обработанного образцов.

Из данных табл. 9 можно установить, что под действием сил кавитации и гидравлического трения выход фракции, выкипающей до 300єС, увеличился на 2,1 об.% (5 кавитационных ударов при 23єС) и 3,9 об.% (1 кавитационный удар при 2 єС), а температура начала кипения снизилась соответственно на 4 и 9 єС по сравнению с исходным образцом.

В ходе анализа дифференциальных кривых атмосферной разгонки образцов нефти, обработанной при температуре около 2єС, в ходе полевых испытаний полупромышленной установки ДА-1 в Ханты-Мансийском автономном округе, было выявлено, что в результате совокупного воздействия кавитации и сил гидравлического трения заметно увеличилось содержание углеводородов, выкипающих до 100єС. Имеются предпосылки (резкое увеличение выхода продуктов, выкипающих в диапазоне 280 - 300єС) к тому, что при выделении более высококипящих фракций эффективность воздействия в условиях относительно низкой температуры окажется выше.

Таблица 9. Влияние режимов обработки (количество кавитационных ударов) на характеристики нефти при давлении 300 атм

Показатели	Исходная нефть	5 кавитационных ударов при 23єС	1 кавитационный удар при 2єС
Плотность (20єС), г/см3	0,8838	0,8733	0,8730
Начало кипения (НК), єС	54	50	45
До 300єС выкипает, об.%	36,0	38,1	39,8
Выход фракций, масс.% НК - 180єС	13,3	15,9	16,0
НК - 360єС	43,5	46,7	46,8

Таким образом, впервые для механохимической активации жидких нефтепродуктов различного фракционного состава успешно использован дезинтеграционный агрегат высокого давления (экструзионный диспергатор) как в лабораторных, так и в полевых условиях. Показано, что в условиях прямоточного режима и циклической работы при температуре от 0 до 25 єС за счет совместного воздействия сил кавитации и гидравлического трения происходит частичное разрушение структуры дисперсной системы и крекинг высококипящих компонентов сырья, приводящие к увеличению содержания легкокипящих углеводородов. Эффективность воздействия зависит от условий обработки (давления, цикличности) и степени структурированности нефтепродукта.

Как показано в работе [28], одним из перспективных направлений является применение кавитационно-вихревых аппаратов (КВА) в процессах получения битума.

На одной из действующих установок производства битума проводили промышленные испытания КВА.

В одну из колонн окисления битума были установлены кавитационно-вихревые аппараты. Сырье и воздух через распределительные устройства подавались непосредственно в аппарат для смешения, после которого газожидкостная струя попадала в пенную камеру, где происходило образование дисперсной системы пенного типа. Перфорированные трубы распределения воздуха были полностью исключены из схемы. Линия подачи сырья под уровень раздела фаз была отключена. Отвод газов окисления и готового продукта остался без изменений.

Сырье представляло собой смесь гудрона с установки АВТ и асфальта с установки деасфальтизации масел. Соотношение «гудрон: асфальт» составляло 3:1 - 4:1.

В ходе серии экспериментов по изучению изменения удельного расхода воздуха, подаваемого в колонну с аппаратом КВА, по сравнению с традиционной колонной, выявлено уменьшение удельного расхода воздуха на 30 - 40% в колонне со встроенным КВА.

Применение кавитационно-вихревого аппарата, предназначенного для увеличения пощади контакта газовой и жидкостной фаз, позволило интенсифицировать процесс окисления битума, что выразилось в повышении температуры размягчения готового продукта по КиШ на 4 - 5 градусов, увеличении производительности колонны на 20 - 25% и уменьшении удельного расхода воздуха на 0,5 - 1 м³/(м2*мин) по сравнению с традиционной технологической схемой. Кроме того, понизилось остаточное содержание кислорода в газах окисления на 1,5 - 2%, что свидетельствует о повышении степени использования кислорода воздуха при применении КВА.

Анализ и сопоставление информации, приведенной в [1 и 11] выявляет ее недостаточность в [11], что не позволяет судить обо всех факторах воздействия на тяжелое нефтяное сырье в аппарате с вихревым слоем. Отсутствуют данные о параметрах магнитного поля, размерах, материале и количестве ферромагнитных частиц, влиянии продолжительности воздействия на структуру и свойства остаточных компонентов газоконденсата. В то же время относительно высокие температуры не позволяют сделать вывод о вкладе собственно магнитного поля в зафиксированные изменения структуры и свойств сырья.

Для достижения цели работы, сформулированной на стр. 4, необходимо решить следующие задачи - установить характеристики магнитного поля в используемом нами аппарате с вихревым слоем периодического действия, выявить влияние продолжительности механоактивации на изменение, в первую очередь, фракционного состава тяжелого нефтяного сырья с различным содержанием ПМЦ при постоянной температуре (ниже 100°С).

2. Экспериментальная часть

2.1 Характеристики исходного сырья

В ходе экспериментальной работы в качестве сырья были использованы мазуты, отличающиеся способом получения, составом и физико-химическими показателями. Для исследования были выбраны товарный мазут марки М-100 (ГОСТ 10585 - 99), и два образца, выработанные на НПЗ при первичной переработке нефтей.

Топочный мазут марки М-100 (котельное топливо)

Товарный мазут марки М-100 получается в результате смешения нескольких компонентов: продуктов установки висбрекинга гудрона, масляного производства, легкого газойля каталитического крекинга и керосиновой фракции [29].

Основной компонент котельного топлива - так называемый комбинированный продукт установки висбрекинга гудрона, получаемый смешением остатка висбрекинга и газойлевой фракции. Остальные компоненты добавляются для достижения требуемой вязкости (не выше 118 мм²/с).

Процесс висбрекинга представляет собой легкий термический крекинг гудрона при температуре 320-470°С. В результате протекания реакций крекинга, образуются газы висбрекинга, фракции «светлых» нефтепродуктов и остаток висбрекинга. Наряду с реакциями крекинга протекают реакции полимеризации и конденсации, приводящие к образованию асфальтенов и кокса.

Мазут характеризуется следующими паспортными данными: кинематическая вязкость при 80°С - 109 мм²/с, массовая доля серы - 0,82%, плотность при 20°С - 925 кг/м³.

Прямогонный мазут, выработанный на предприятии «Орскнефтеоргсинтез» из смеси нефтей Шкаповского месторождения Башкортостана

В нефти, согласно [30] содержится (масс.):

· парафин - 4,10/Т_пл=55°С;

· смолы силикагелевые - 10,8%;

· асфальтены - 3,30;

· сера 1,6%.

При первичной переработке на НПЗ, выход дистиллатных фракций, выкипающих до 350°С, составил 52%.

Выработанный мазут характеризуется следующими показателями: плотность при 20°С - 943 кг/м³, температура начала кипения - 298°С, содержание серы - 1,6% масс., содержание парафина ~ 2% масс., содержание смол и асфальтенов предположительно около 20% и 7% соответственно.

Прямогонный мазут, выработанный на предприятии ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана.

Выработанный мазут характеризуется следующими показателями плотность при 20°С - 959 кг/м³, температура начала кипения - 272°С, содержание серы - 1,1% масс., содержание парафина ~ 0,5% масс.

Сравнительная характеристика мазутов приведена в табл. 10.

2.2 Схема и описание установки

Общий вид и принцип работы установки.

Лабораторная установка представляет собой индуктор (статор асинхронного электродвигателя), внутрь которого помещена рабочая камера с обрабатываемым образцом (рис. 13). Электродвигатель характеризуется следующими показателями [31]:

· номинальная мощность - 2,2 кВт;

· номинальное напряжение - 380 В при частоте 50Гц;

· нормальная частота вращения - 2850 об/мин;

· число полюсов - 2;

· коэффициент полезного действия - 81,0%

· масса - 15,5 кг.

Таблица 10. Сравнительная характеристика исходных образцов

Топочный мазут марки М-100	Прямогонный мазут, выработанный из смеси нефтей Шкаповского месторождения Башкортостана.	Прямогонный мазут, выработанный из смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана.
Температура начала кипения°С
243	298	264
Плотность при 20°С, кг/м3
925	943	959
Кинематическая вязкость при 80°С, мм2/с
109	-	50
Содержание парафина, % масс.
не опр.	2,0	0,5
Содержане серы, % масс.
0,82	1,6	1,1
Содержание радикалов, спин/г Ч1017
3,45	3,45	3,95
Содержание ванадилпорфиринов, спин/г Ч1017
1,89	6,26	17,73
Суммарно ПМЦ, спин/г Ч1017
5,34	9,71	21,68

Рабочая камера конструктивно выполнена в форме полого цилиндра из немагнитного материала (нержавеющая сталь Х18Н10Т). Герметичность аппарата обеспечивается фланцевым соединением.

В ходе выполнения исследовательской работы обрабатываемый образец в объеме 250 мл взвешивали и загружали в рабочую камеру установки. После чего рабочая камера с сырьем подвергалась нагреву до температуры порядка 70°С. В нагретую камеру помещались ферромагнитные элементы, выполненные из углеродистой стали и представляющие собой цилиндры длиной 15 мм и диаметром 1,5 мм, в количестве 100 грамм (объемом 13 см³).

Для выявления влияния собственно магнитного поля на нефтепродукт ферромагнитные частицы в камеру не загружались.

После включения индуктора в цепь электрического тока, находящиеся в рабочей камере частицы приходили в сложное движение вследствие воздействия вращающегося электромагнитного поля, создавая своеобразный вихревой слой. Проводили исследования при разном времени воздействия вихревого слоя на сырье. Вследствие обработки сырья в аппарате с вихревым слоем (АВС), оно изменяло свои физико-химические свойства, которые были изучены описанными ниже методами.

Определение характеристик магнитного поля индуктора

Поскольку в нашем распоряжении был самодельный аппарат с вращающемся вихревым слоем, то для более глубокого понимания протекающих в нем процессов было необходимо провести изучение индуктивности магнитного поля, создаваемого статором электродвигателя.

Для этой цели нами был сделан датчик, представляющий собой катушку индуктивности, выполненную из медной проволоки толщиной 1,3 мм. Катушка сделана прямоугольной формы, габариты 25Ч60 мм, число витков n=7, длина проволоки l=1,65 м. Датчик помещался в индуктор и подключался к цифровому мультиметру VC88C, который показывал значение ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке после включения индуктора в сеть (рис. 14). Измерения проводились как по высоте, так и по диаметру индуктора. После измерения ЭДС самоиндукции измеренные значения подставлялись в формулу, по которой вычислялась индукция:

, (18)

где f - частота, Гц; S - площадь измерительной катушки датчика, м²; W - число витков в измерительной катушке.

Полученные результаты представлены в табл. 11. Характер изменения индукции по высоте и радиусу статора показан на рис. 15. В ходе исследования было выявлено, что с течением времени индукция статора уменьшается, а температура индуктора возрастает за 140 секунд с 20 до 94°С (табл. 12).

Рис. 13. Схема лабораторной установки

1 - рабочая камера, 2 - индуктор, 3 - обрабатываемый образец, 4 - стальные сердечники, 5 - обмотка индуктора, 6 - фланцевое соединение, 7 - прокладка, 8 - пробка.

Таблица 11. Результаты измерения индукции в АВС

Высота аппарата h, мм	ЭДС самоиндукции в датчике U, В	Индукция статора электродвигателя B, Тл
0	0,137	0,042
20	0,262	0,079
40	0,306	0,093
60	0,311	0,094
80	0,308	0,093
100	0,299	0,091
120	0,27	0,082
140	0,18	0,055
160	0,076	0,023
Радиус аппарата R, мм	ЭДС самоиндукции в датчике на высоте 40 мм U, В	Индукция статора электродвигателя на высоте 40 мм B, Тл
0	0,306	0,093
20	0,308	0,093
35	0,320	0,097

Таблица 12. Индукция статора электродвигателя с течением времени

Время, с	ЭДС самоиндукции U, В (средняя 2-х измерений)	Индукция статора электродвигателя В, Тл
0	1,708	0,098
10	1,667	0,095
20	1,631	0,092
30	1,607	0,091
40	1,606	0,091
50	1,577	0,089
60	1,560	0,088
90	1,502	0,085
120	1,452	0,082
140	1,411	0,080



Рис. 14. Схема измерения ЭДС самоиндукции

1 - индуктор, 2 - катушка индуктивности, 3 - щуп, 4 - цифровой мультиметр VC88C



Рис. 15. Характер изменения индукции по высоте и радиусу статора

а) рабочая камера, помещенная в индуктор, б) характер изменения магнитной индукции по высоте аппарата, в) характер изменения магнитной индукции по радиусу рабочей камеры.

2.3 Методы исследования сырья и продуктов

Определение фракционного состава.

Исходное и модифицированное в АВС тяжелое нефтяное сырье подвергалось вакуумной разгонки из колбы Кляйзена при остаточном давлении 1 мм рт. ст. Отбирались дистиллатные фракции, выкипающие в пределах НК-360°С, 360-430°С, 430-500°С и остаток выше 500°C.

Статистическая обработка результатов разгонки.

Для использования данных химического эксперимента в научных и производственных целях необходимо, чтобы результаты исследования были достоверными. Известно, что при любых измерениях имеют место погрешности, и экспериментатору необходимо уметь оценить погрешности отдельных операций, стадий и эксперимента в целом [32, 33].

Чтобы определить погрешность разгонки из колбы Кляйзена, было решено провести 5 параллельных экспериментов с образцом мазута марки М-100. Результаты экспериментов представлены в табл. 13.

Таблица 13. Результаты параллельных экспериментов по разгонке М-100

№ эксперимента	1	2	3	4	5
1. Температура начала кипения,°С
	235	249	243	244	243
2. Фракционный состав, % масс.
НК - 360°С	13,2	12,1	12,2	15,3	12,2
360 -430°С	20,3	19,7	19,7	18,0	19,6
430 - 500°С	24,5	26,4	26,0	27,2	26,2
УНК-500°С	58,0	58,2	57,9	60,5	58,0
>500°С	41,8	41,5	41,8	39,0	41,6
Потери	0,2	0,3	0,3	0,5	0,4
Всего	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0

Часто оказывается так, что в ряду измерений одной и той же величины один результат резко отличается остальных: он заметно больше или заметно меньше. Можно предположить, что этот результат появился вследствие грубой ошибки, существенно превосходящей по абсолютной величине обычные случайные ошибки. Для выявления грубых промахов использовали Q-критерий. Имеющиеся параллельные измерения располагали в порядке возрастания их числовых значений (табл. 14).

Таблица 14. Результаты экспериментов, упорядоченные по возрастанию их числовых значений

№	Температура начала кипения, °С	Выход фракции, выкипающей в пределах, % масс.
		НК - 360°С	360 -430°С	430 - 500°С	УНК-500	>500°С
1	235	12,1	18,0	24,5	54,6	39,0
2	243	12,2	19,6	26,0	57,9	41,5
3	243	12,2	19,7	26,2	58,0	41,6
4	244	13,2	19,7	26,4	58,2	41,8
5	249	15,3	20,3	27,2	60,5	41,8

Вычисляли Q_эксп., представляющую собой отношение разности между сомнительным и соседним значением к разности между крайними значениями выборки:

, (19)

, (20)

Таблица 15. Результаты проверки выборки на наличие грубых промахов

Рассчитанные значения
	0,57	0,03	0,70	0,56	0,56	0,89
	0,36	0,66	0,26	0,30	0,39	0,00
Результаты выборки после исключения грубых промахов
№	Температура начала кипения, °С	Выход фракции, выкипающей в пределах, % масс.
		НК - 360°С	360 -430°С	430 - 500°С	УНК-500°С	>500°С
1	235	12,1	19,6	24,5	56,2	41,5
2	243	12,2	19,7	26,0	57,9	41,6
3	243	12,2	19,7	26,2	58,0	41,8
4	244	13,2	20,3	26,4	58,2	41,8
5	249	искл.	искл.	27,2	60,5	искл.

Вычисленную Q_эксп сопоставляли с табличным значением Q_табл. Если Q_эксп ?Q_табл, то сомнительное значение исключали, если же Q_эксп?Q_табл, то сомнительное значение принимали в расчет. Для данного числа определений n=5 и доверительной вероятности Р=0,95 находим Q_табл=0,64 [32]. После сравнения выбрасываем грубые ошибки (табл. 15). После чего по уравнениям

, (21)

, (22)

, (23)

, (24)

рассчитывали среднее значение , экспериментальное стандартное отклонение единичного результата , относительного стандартного отклонения S_r, величину доверительного интервала , значение коэффициента Стьюдента при Р=0,05 и f=n-1 находили из таблицы [32]. Полученные результаты представлены в табл. 16.

Таблица 16. Результаты статистической обработки экспериментальных данных

Температура начала кипения,°С	Выход фракции, выкипающей в пределах, % масс.
	НК - 360°С	360 -430°С	430 - 500°С	УНК-500°С	>500°С
Расчет среднего результата анализа
243	12,4	19,8	26,1	58,2	41,7
Расчёт экспериментального стандартного отклонения единичного результата
5,02	0,52	0,32	0,98	1,53	0,15
Расчёт относительного стандартного отклонения Sr
0,0207	0,0418	0,0161	0,0378	0,0264	0,0036
Коэффициент Стьюдента
2,78	3,18	3,18	2,78	2,78	3,18
Расчет доверительного интервала
6	0,7	0,5	1,2	1,9	0,2
Результат эксперимента
243±6	12,4±0,7	19,8±0,5	26,1±1,2	58,2±1,9	41,7±0,2

Определение физико-химических свойств образца и его фракций.

После обработки в аппарате с вихревым слоем производилось определение плотности модифицированного образца пикнометрическим способом [34].

Для полученных дистиллатных фракций мазута были определены показатели преломления n_d²⁰ и сделаны ИК-спектры. В работе [35] показана возможность определения по ИК-спектрам оптических плотностей, характеризующих колебательные движения углеродных скелетов молекул углеводородов различного строения. Максимумы пиков поглощения на ИК-спектре в области 1603 см^-1 соответствуют ароматическим углеводородам, 724 см^-1 - алканам, два пика 966 и 1033 см^-1 соответствуют нафтенам.

Типичный ИК-спектр фракции мазута М-100 показан на рис. 16. По данным ИК-спектров рассчитано относительные содержание алканов, нафтенов и ароматических углеводородов в каждой фракции.

Рис. 16. ИК-спектр фракции мазута М-100

Расчет оптической плотности призводился по следующей формуле:

, (25)

Значения I находили по ИК-спектру (рис. 15), а рассчитывали, используя уравнения линейной алгебры и зная координаты точек вершин А, В, С (рис. 16). Согласно [36, 37], уравнение прямой, проходящей через две точки с координатами (x₁; y₁) и (x₂; y₂):

, (26)

Отсюда находим:

, (27)

Координаты точек А(x₁; y₁) и В(x₂; y₂) известны, а вместо х подставляем абсциссу точки С(х₃; у₃) и находим искомую ординату у₄. Тогда .

Рис. 17. Пик поглощения ИК-спектра

Относительное содержание искомых классов углеводородов было рассчитано по следующей формуле:

, (28)

где C_i - относительное содержание основных классов углеводородов, D_i - оптическая плотность данного класса углеводородов, УD_i - сумма оптических плотностей основных классов углеводородов.

3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Топочный мазут марки М-100

Обработка только во вращающемся электромагнитном поле.

В ходе экспериментальной работы нами выявлялось воздействие вращающегося магнитного поля на образец в отсутствии ферромагнитных элементов. Нами изучалось и фиксировалось влияние времени механоактивации на характеристики исходного образца и конечных продуктов вакуумной перегонки (табл. 16).

Исходя из экспериментальных данных, получаем следующие закономерности (рис. 18-32)

Отмечено (рис. 18), что с увеличением времени воздействия электромагнитного поля на образец мазута, его плотность, изменяясь неоднозначно, в сравнении с начальным значением (от -0,1 до 0,8% отн.), имеет тенденцию к снижению. Температура начала кипения (рис. 19) при этом изменяется в более широком пределе (от -5 до 7% отн.). Однако, при отмеченной неоднозначности фактических показаний плотности и температуры начала кипения, взаимосвязь между ними (рис. 20) коррелируется с высокой точностью.

Вышеописанное можно объяснить тем, что при воздействии электромагнитного поля на образец мазута, происходит упорядочение его дисперсной структуры из-за наличия в тяжелых нефтяных остатках парамагнитных центров (ПМЦ). Отмеченный эффект снижения температуры начала кипения (при 30 сек) наблюдается вследствие квазирасслаивания мазута, обработанного в электромагнитном поле и формировании новой структуры. Следует отметить, что тепловое движения частиц, возрастающее с увеличением обработки электромагнитным полем, противодействует упорядочиванию дисперсной структуры. Мазут М-100 - это продукт смешения остатка гудрона и газойлевой фракции процесса висбрекинга. При воздействии электромагнитного поля на образец более тяжелые компоненты (смолистоасфальтеновые вещества) уплотняются, а компоненты с более низкой температурой начала кипения, являющиеся дисперсионной средой, отгоняются в первую очередь, так как облегчается их переход из жидкой в паровую фазу. При этом, однако, наблюдается снижение выхода дистиллатных фракций (рис. 21-24) и увеличения выхода кубового остатка (рис. 25).

Выявлено увеличение относительного содержания аренов при одновременном снижении концентрации нафтенов и алканов в широкой фракции НК-500°С от времени воздействия электромагнитного поля (рис. 26).

В соответствии с увеличением содержания аренов в дистиллатных фракциях (рис. 27), закономерно возрастают и показатели преломления данных фракций (рис. 28). Отмеченные изменения в углеводородном составе дистиллатных фракций связаны, вероятно, с протеканием реакций циклизации и дегидроциклизации. При этом, т.к. образование газообразных продуктов (в частности, водорода) не зафиксировано, можно предположить, что выделившийся водород прореагировал со свободными радикалами, присутствующими изначально в качестве ПМЦ (табл. 10).

Дополнительным подтверждением формирования новой структуры под воздействием электромагнитного поля является характер изменения температуры размягчения тяжелого остатка. Отмечаем максимальное значение этого показателя при продолжительности воздействия электромагнитного поля 30 секунд. Точно такой же характер выявлен ранее (рис. 25) для выхода тяжелого остатка. Надежность указанной взаимосвязи иллюстрирует рис. 32.

Таким образом, при воздействии электромагнитного поля на образец мазута М-100, происходит увеличение содержания смолисто-асфальтеновых компонентов. В условиях нагрева при вакуумной перегонке в образце протекают термические реакции по радикально-цепному механизму. Длинные алкильные радикалы подвергаются крекингу с образованием алканов с меньшей длиной цепи и алкенов, которые в данных условиях склонны к полимеризации и дегидроконденсации. Дегидроконденсация аренов приводит к образованию продуктов уплотнения - смолисто-асфальтеновых веществ.

Таблица 16. Результаты обработки образца М-100 во вращающемся электромагнитном поле в отсутствии ферромагнитных элементов

Показатели	Время обработки в АВС, с
	0	30	100	140	200
Плотность при 20°С, г/см3
	0,9250	0,9325	0,9245	0,9296	0,9252
Начало кипения,°С
	243	230	242	260	251
Фракционный состав, % масс.
НК - 360°С	12,4	11,0	11,5	12,5	13,2
360 -430°С	19,8	18,8	19,5	19,9	19,8
430 - 500°С	26,1	24,5	24,2	22,9	24,8
УНК-500	58,3	54,3	55,2	55,3	57,8
>500°С	41,7	45,6	44,7	44,1	41,9
Потери	0,2	0,1	0,1	0,6	0,3
Всего	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Показатель преломления, nd20
НК - 360°С	1,4852	1,4825	1,4823	1,4848	1,4854
360 -430°С	1,4990	1,4979	1,4978	1,4990	1,4992
430 - 500°С	1,5142	1,5124	1,5125	1,5165	1,5167
Относителньное содержание аренов во фракции, %
НК - 360°С	43	44,7	47,6	46,3	47,7
360 -430°С	34,7	35,1	35,9	37,5	38,1
430 - 500°С	36,8	36,3	36,4	41,9	41,1
Относителньное содержание нафтенов во фракции, %
НК - 360°С	12,2	12,6	12,9	13,7	13,6
360 -430°С	10,6	10,8	10,6	10,7	10,6
430 - 500°С	16,5	16,5	15,9	12,2	7,6
Относителньное содержание алканов во фракции, %
НК - 360°С	44,8	42,7	39,5	40	38,7
360 -430°С	54,7	54,1	53,5	51,8	51,3
430 - 500°С	46,7	47,2	47,7	45,9	51,3
Относительное содержание аренов во фракции НК-500, %
	37,4	37,6	38,6	41,3	41,6
Относительное содержание нафтенов во фракции НК-500, %
	13,6	13,7	13,4	12,0	10,0
Относительное содержание алканов во фракции НК-500, %
	49,0	48,7	48,0	46,7	48,4
Температура размягчения по КиШ остатка >500°С,°С
	24	29	28	27	23

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 18. Характер изменения плотности мазута от времени воздействия вращающегося магнитного поля

Обработка в присутствии ферромагнитных элементов.

Результаты обработки мазута М-100 в аппарате с вихревым слоем в присутствии ферромагнитных элементов представлены в табл. 17,18.

Таблица 17. Результаты обработки мазута М-100

Показатели	Время воздействия, с
	0	30	60	100	140	180	200
Плотность при 20°С, г/см3
	0,9250	0,9296	0,9286	0,9291	0,9259	0,9327	0,9262
Начало кипения,°С
	243	238	268	256	249	247	249
Фракционный состав, % масс.
НК - 360°С	12,4	13,0	9,1	12,6	10,3	12,3	12,0
360 -430°С	19,8	18,4	22,6	20,7	21,2	21,4	20,5
430 - 500°С	26,1	23,5	26,6	23,6	24,8	26,3	23,8
УНК-500	58,3	54,9	58,3	56,9	56,3	59,9	56,3
>500°С	41,7	44,9	41,0	42,2	43,5	39,8	43,3
Потери	0,2	0,2	0,7	0,9	0,2	0,4	0,4
Всего	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Показатель преломления, nd20
НК - 360°С	1,4852	1,4856	1,4822	1,4850	1,4826	1,4840	1,4846
360 -430°С	1,4990	1,4988	1,4968	1,4981	1,4974	1,4962	1,4987
430 - 500°С	1,5142	1,5130	1,5150	1,5161	1,5152	1,5168	1,5156
Температура размягчения остатка >500°С по КиШ,°С
	24	25	27	25	26	22	24

Таблица 18. Относительное содержание основных классов углеводородов в дистиллатных фракциях мазута М-100

Показатель	Время воздействия, с
	0	30	100	140	200
Относителньное содержание аренов во фракции, %
НК - 360°С	46,3	43,5	45,9	47,9	48,3
360 -430°С	42,5	34,8	38,2	41,7	38,1
430 - 500°С	42,0	36,3	37,4	39,7	43,6
Относителньное содержание нафтенов во фракции, %
НК - 360°С	13,4	12,3	13,1	13,5	13,4
360 -430°С	10,4	10,5	11,1	11,0	10,7
430 - 500°С	10,2	17,1	13,2	12,6	11,8
Относителньное содержание алканов во фракции, %
НК - 360°С	40,3	44,2	41,0	38,6	38,3
360 -430°С	47,1	54,7	50,7	47,3	51,2
430 - 500°С	47,8	46,6	49,5	47,7	44,6
Относительное содержание аренов во фракции НК-500, %
	37,4	37,5	39,6	42,0	42,6
Относительное содержание нафтенов во фракции НК-500, %
	13,6	13,8	12,5	12,2	11,7
Относительное содержание алканов во фракции НК-500, %
	49,0	48,7	48,4	45,8	45,7

Введение в реакционную систему ферромагнитных элементов, которые под влиянием внешнего электромагнитного поля начинают взаимодействовать между собой и средой, создает вихревой слой. Совокупность факторов воздействия (в первую очередь, ультразвуковые колебания и вызванные ими явления кавитации) должна препятствовать упорядочению элементов системы и формированию новой надмолекулярной структуры под воздействием собственно электромагнитного поля. Кроме этого, выделение энергии при схлопывании кавитационных пузырьков приводит к появлению свободных радикалов [11] и создает предпосылки для свободнорадикальных реакций уже на этой стадии.

Такое антогонистическое влияние на образец нефтепродукта приводит, по нашему мнению, к изменению показателей процесса более хаотичному, чем только при воздействии электромагнитного поля.

В отличие от отмеченных ранее тенденций введение ферромагнитных частиц при увеличении времени обработки в АВС приводит к одновременному возрастанию плотности (рис. 33) и температуры начала кипения (рис. 34). В качестве позитивного влияния ферромагнитных элементов отметим устойчивую тенденцию к увеличения выхода широкой дистиллатной фракции НК-500°С (рис. 35) и антибатный характер изменения выхода тяжелого остатка (рис. 36).

Следствием одновременного воздействия электромагнитного поля и механодеструкции под воздействием кавитации (ф=200с) можно считать пусть и незначительное (с 11,2 до 13,9% отн.) увеличение по сравнению с исходным образцом аренов в широкой дистиллатной фракции, полученной при фракционировании мазута М-100 (рис. 37).

На рис. 38 - 41 приведены зависимости относительного содержания аренов, алканов и нафтенов в узких дистиллатных фракциях, а также показателей преломления этих фракций с увеличением продолжительности воздействия.

Относительно температуры размягчения (метод КиШ) тяжелого остатка >500°С можно отметить, что за счет наличия ферромагнитных элементов диапазон изменения этого показателя составляет 4°С, в то время как под влиянием только электромагнитного поля он изменяется в интервале 6°С (рис. 42, 31). В последнем случае температура размягчения при увеличении выхода кубового остатка возрастает более заметно (рис. 32, 43).

Таким образом, показано, что суммарное воздействие электромагнитного поля и вихревого слоя ферромагнитных элементов более выгодно с точки зрения увеличения выхода широкой фракции НК - 500°С. Поэтому для обработки мазутов другого состава целесообразно применять комплексное воздействие электромагнитного поля и помещенных в него элементов.

3.2 Прямогонный мазут, выработанный на предприятии «Орскнефтеоргсинтез» из смеси нефтей Шкаповского месторождения Башкортостана

Результаты обработки данного образца мазута в аппарате с вихревым слоем в присутствии ферромагнитных элементов представлены в табл. 19.

Таблица 19. Результаты обработки образца мазута во вращающемся электромагнитном поле в присутствии ферромагнитных элементов

Показатель	Время, с
	0	30	60	200
Плотность при 20°С, г/см3
	0,9430	0,9436	0,9438	0,9455
Начало кипения,°С
	298	304	311	312
Фракционный состав, % масс.
НК - 360°С	5,8	5,0	3,1	3,6
360 -430°С	17,1	21,3	21,6	19,1
430 - 500°С	25,3	26,0	29,8	29,8
УНК-500	48,2	52,3	54,5	52,5
>500°С	51,8	47,6	45,4	47,4
Потери	0,0	0,1	0,1	0,1
Всего	100,0	100,0	100,0	100,0
Показатель преломления, nd20
НК - 360°С	1,4948	1,4930	1,4914	1,4918
360 -430°С	1,4993	1,5000	1,5000	1,5002
430 - 500°С	1,5120	1,5040	1,5145	1,5148
Относительное соедржание углеводородов во фракции НК-500°С, %
Арены	37,1	38,0	39,2	37,6
Нафтены	11,4	11,6	12,5	12,8
Алканы	51,5	50,4	48,3	49,7
Температура размягчения по КиШ,°С
	23	25	23	24

Отмечено, что с увеличением продолжительности воздействия в АВС, увеличивается плотность образца мазута (рис. 44). Это можно объяснить образованием продуктов уплотнения смолисто-асфальтеновых компонентов. Это подтверждается увеличением температуры начала кипения (рис. 45).

Выявлено, что с увеличением времени обработки в АВС, увеличивается выход широкой фракции НК-500°С (рис. 46), достигая максимума при времени обработки 60 сек. Следует также отметить, что при этом суммарный выход из прямогонного мазута увеличился на 6,3% масс. (на 13% отн.).

Дальнейшее увеличение времени ведет к снижению данного показателя. Это объясняется протекающими реакциями деструкции парафиновых углеводородов в результате воздействия ферромагнитных элементов, а также наличием в сырье ПМЦ, представленных ванадилпорфиринами и свободными радикалами. Причем концентрация этих частиц в исходном сырье в 1,8 раза выше по сравнению с М-100.

В сравнении с мазутом М - 100 обработка в АВС с ферромагнитными элементами прямогонного мазута из нефти Шкаповского месторождения не сопровождается устойчивым увеличением относительного содержания аренов во фракции НК-500°С (рис. 47). Отмечено незначительное увеличение концентрации нафтенов за счет соответствующего снижения содержания алканов, то есть протекания реакций циклизации.

При этом происходит увеличение показателя преломления в дистиллатных фракциях, выкипающих в пределах 360 - 430°С и 430-500°С.

Температура размягчения кубового остатка вакуумной разгонки изменяется в интервале 23 - 25°С, то есть практически постоянна (табл. 19).

3.3 Прямогонный мазут, выработанный на предприятии ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана

Результаты обработки данного образца мазута в аппарате с вихревым слоем в присутствии ферромагнитных элементов представлены в табл. 20.

В ходе исследования установлено, что при небольшом времени пребывания (30 сек) в АВС происходит увеличение плотности и температуры начала кипения (табл. 20). Это связано с превалированием упорядочивания структуры за счет воздействия электромагнитного поля над механическим воздействием со стороны ферромагнитных элементов. При более длительной обработке (200 сек) происходит снижение температуры начала кипения и плотности, за счет разрушения созданных электромагнитным полем структур. Этим же и объясняется изменение вязкости тяжелого остатка, выкипающего >500°С.

Таблица 20. Результаты обработки образца мазута во вращающемся электромагнитном поле в присутствии ферромагнитных элементов

Показатель	Время, с
	0	30	200
Плотность при 20°С, г/см3
	0,9589	0,9607	0,9594
Начало кипения,°С
	264	267	249
Фракционный состав, % масс.
НК - 360°С	7,3	5,6	11,1
360 -430°С	16,2	17,8	19,4
430 - 500°С	20,0	25,8	20,7
УНК-500°С	43,5	49,2	51,2
>500°С	56,4	50,4	48,7
Потери	0,1	0,4	0,1
Всего	100,0	100,0	100,0
Показатель преломления, nd20
НК - 360°С	1,4912	1,4890	1,4934
360 -430°С	1,5050	1,5040	1,5080
430 - 500°С	1,5178	1,5186	1,5212
Температура размягчения по КиШ,°С
	31	35	33

Отмечено, что с увеличением продолжительности воздействия в АВС, происходит увеличение выхода широкой фракции НК-500°С и снижение выхода кубового остатка вакуумной разгонки (рис. 49). Отмеченные изменения связаны с наличием в сырье ПМЦ, причем их концентрация в исходном образце в 3 раза выше, по сравнению с М-100. Наличие в сырье ПМЦ способствует протеканию реакций по свободно-радикальному механизму. При этом наблюдается увеличение показателя преломления дистиллатных фракций мазута.

Выявленные закономерности могут быть объяснены протеканием реакций дегидроциклизации и уплотнения, а также реакциями крекинга в результате воздействия вращающегося слоя ферромагнитных элементов.

3.4 Влияние парамагнетизма сырья на эффективность воздействия в АВС

В табл. 10 отмечено, что мазуты имеют следущие показатели по концентрации парамагнитных центров (ПМЦ), спин/г Ч10^17:

· М-100 - 5,34;

· прямогонный мазут, выработанный из нефти Шкаповского месторождения - 9,71;

· прямогонный мазут, выработанный из смеси нефтей Зап. Сибири и Татарстана - 21,68.

Оценим эффективность воздействия вихревого слоя по относительному увеличению максимального выхода широкой дистиллатной фракции НК-500°С по сравнению с ее потенциальным содержанием в соответствующем сырье (табл. 21).

Таблица 21. Сравнительная характеристика обрабатываемых мазутов

Показатель	М-100	Прямогонный мазут, выработанный из нефти Шкаповского месторождения	Прямогонный мазут, выработанный из смеси нефтей Зап. Сибири и Татарстана
Сумма ПМЦ, спин/г Ч1017	5,34	9,71	21,68
Потенциальный выход фракции НК-500°С, % масс.	58,3	48,2	43,5
Максимальный выход фракции НК-500°С, % масс.	59,9	54,5	51,2
Увеличение выхода, % отн.	2,7	13,1	17,7

Таким образом, установлено, что с увеличением концентрации ПМЦ эффективность воздействия вихревого слоя в АВС повышается.

Список литературы

1. Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем. Харьков. Техника, 1976, 144 с.

2. Калашников С.Г. Электричество. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 624 с.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. т. 2. Электричество и магнетизм. - М.: Наука. - 2012. - 496 с.

4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб. пособие: Для вузов. В 5 т. Т.3. Электричество. - М.:ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 656 с.

5. Иродов И.Е. Основные законы электромагнетизма. Учеб. Пособие для студентов вузов. - М.: Высш.шк., 1991. - 290 с.

6. Татевский В.М. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов: Справочник. М.: Гостоптехиздат, 1960. - 412 с.

7. Пивоварова Н.А., Клёпова Н.А., Белинский Б.И., Туманян Б.П. Влияние магнитного поля на результаты перегонки нефтяных остатков. - Нефтепереработка и нефтехимия. - 2010. - №13, с. 23-26.

8. Лоскутова Ю.В., Юдина Н.В. Влияние постоянного магнитного поля на структурно-механические свойства парафинистых нефтей. - Нефтехимия. - 2004, том 44, №1, с. 63-67.

9. Пивоварова Н.А. Природа влияния постоянного магнитного поля на нефтяные дисперсные системы. - Нефтепереработка и нефтехимия. - 2004. - №10, стр. 20-25.

10. Лоскутова Ю.В., Юдина Н.В., Писарева С.И. Влияние магнитного поля на парамагнитные, антиоксидантные и вязкостные характеристики ряда нефтей. - Нефтехимия - 2012, том 48, №1, с. 50-54.