Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук.
Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет,
2016. — 240 с.
Специальность 05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы»(Нефтегазовая
отрасль)
Научный консультант: д.т.н., профессор Кузеев И.Р.
Цель работы: Повышение эффективности процессов
очистки нефти и газа при удалении сернистых соединений и капельной
жидкости с использованием аппаратов, действующих на принципах
кавитационно-вихревых эффектов.
Научная новизна: Установлено, что при наложении на жидкостной поток кавитационно вихревого воздействия в замкнутом пространстве реакционного аппарата реализуется переход от эффекта идеального вытеснения к эффекту идеального смешения фаз.
На основе анализа гидродинамических процессов, происходящих в аппаратах идеального вытеснения, в области диссипации энергии впервые реализован кавитационно-вихревой эффект в процессе синтеза поглотителя сероводорода без участия катализатора.
Установлено, что использование кавитационно-вихревых эффектов при высоких и низких давлениях позволяет интенсифицировать проведение процессов массопередачи прямоточных потоков газ-жидкость, жидкость-жидкость.
Выявлен интенсифицирующий эффект окисления нефтяного сырья при дробной подачи кислорода воздуха в саморегулирующую систему генерации энергии потока в энергию волны.
Установлено, что при повышении производительности установки по сырьюна 60 % наблюдается снижение удельного объема воздуха на 20-23 % и температуры процесса на 4,3 %, что приводит к повышению степени безопасности процесса.
Практическая ценность результатов: Разработана расчетная методика и конструкция гидродинамического аппарата для генерации энергии потока в энергию волны процессов первичной подготовки нефти и предварительной очистки нефти от сероводорода.
Предложена система оценки работы прямоточных кавитационно-вихревых абсорберов в промышленных условиях с учетом физико-химических и реологических свойств нефти и попутных нефтяных газов.
Синтезирован поглотитель сероводорода и легких меркаптанов с использованием прямоточных кавитационно-вихревых аппаратов без
использования катализатора.
Предложена технологическая схема получения строительных марок нефтебитумов в аппаратах колонного типа (окислительная колонна и сепаратор) с использованием предокислителя нефтяного сырья кислородом воздуха. Содержание
Системология кавитационно-вихревой техники и технологии
Понятие кавитации
Гидродинамическая кавитация
Акустическая кавитация
Кавитационно-вихревое движение жидкости
Гидродинамические аппараты и их классификация
Выводы по главе
Исследование гидродинамических потоков и разработка аппаратов на основе использования кавитационно-вихревых эффектов
Методика исследования и изучение структуры потока в гидродинамическом аппарате
Влияние конструкции и числа прорезей статора и ротора на затраты мощности гидродинамического аппарата
Изучение макрокинетики звукохимических процессов на примере алкилирования
Разработка методики расчёта кавитационных гидродинамических аппаратов. Кавитация как интенсификатор в процессах нефтехимии
Создание методики расчета гидродинамического аппарата для приготовления тонко дисперсных эмульсий
Расчет рабочего колеса гидродинамического аппарата
Определение выходных параметров колеса, необходимых для снижения вихреобразования
Определение оптимального числа лопастей рабочего колеса и выходного угла лопатки
Расчет камеры уменьшения вихреобразования
Разработка поглотителя комплексного действия для удаления сероводорода и легких меркаптанов из газов
Исследование влияния волновых воздействий на диссоциацию водных растворов
Химизм реакции приготовления поглотителя сероводорода и легких меркаптанов
Общая методика синтеза поглотителя
Способы интенсификации массообменных процессов и пути их реализации
Разработка методики по расчету кавитационно-вихревого аппарата
Изменение скорости в канале форсунки
Описание конструкций устройств для смешения
Методика расчёта волнового смешивающего аппарата
Наличие кавитации, её устойчивость, связь с давлением насыщенных паров
Давление насыщенных паров
Разработка процесса по очистке нефти от сероводорода с применением кавитационно-вихревого абсорбера
Исследование основных характеристик при изменении шага шнека в кавитационно-вихревом абсорбере
Исследование изменения распределения концентрации после кавитационно-вихревого абсорбера с постоянным шагом
Определение основных характеристик шнека при разном количестве витков шнека
Разработка прямоточного шнека-смесителя с аксиальным закручивающим витком
Применение в смесителях шнека с переменным шагом
Исследования работы нескольких шнеков на одной оси в смесительном устройстве
Исследование перфорированных шнеков
Разработка процесса очистки попутного нефтяного газа при низких давлениях с использованием кавитационно-вихревого абсорбера
Разработка конструкции и методики расчета кавитационно-вихревого предокислителя для процесса производства нефтяного битума
Исследование процесса окисления тяжелого нефтяного сырья в пенном режиме. Изучение процесса окисления сырья в трубопроводах
Разработка методики расчета кавитационно-вихревого предокислителя
Оптимизация скорости движения газового потока
Изучение режима газожидкостного потока, создаваемого газожидкостным диспергатором
Опытно-промышленные исследования
Технологическая схема установки получения строительных марок нефтяных битумов предварительным окислением кавитационно-вихревым аппаратом (ВГЖКВА)
Оптимизация режима работы выносного кавитационно-вихревого аппарата
Выбор количества кавитационно-вихревых сопел в предокислительном аппарате
Качественные показатели работы ВГЖКВА при получении строительных марок битумов
Методика расчета устройства для улавливания паров и мелкодисперсной капельной жидкости из парогазожидкостного потока
Описание конструкции и принципа работы каплеотбойного устройства
Определение оптимальных геометрических размеров каплеотбойного элемента
Выбор оптимального количества колпачков
Определение режима движения охлаждающей жидкости
Расчет движения газа через слой охлаждающей жидкости
Расчет сопротивления каплеотбойного устройства
Научная новизна: Установлено, что при наложении на жидкостной поток кавитационно вихревого воздействия в замкнутом пространстве реакционного аппарата реализуется переход от эффекта идеального вытеснения к эффекту идеального смешения фаз.
На основе анализа гидродинамических процессов, происходящих в аппаратах идеального вытеснения, в области диссипации энергии впервые реализован кавитационно-вихревой эффект в процессе синтеза поглотителя сероводорода без участия катализатора.
Установлено, что использование кавитационно-вихревых эффектов при высоких и низких давлениях позволяет интенсифицировать проведение процессов массопередачи прямоточных потоков газ-жидкость, жидкость-жидкость.
Выявлен интенсифицирующий эффект окисления нефтяного сырья при дробной подачи кислорода воздуха в саморегулирующую систему генерации энергии потока в энергию волны.
Установлено, что при повышении производительности установки по сырьюна 60 % наблюдается снижение удельного объема воздуха на 20-23 % и температуры процесса на 4,3 %, что приводит к повышению степени безопасности процесса.
Практическая ценность результатов: Разработана расчетная методика и конструкция гидродинамического аппарата для генерации энергии потока в энергию волны процессов первичной подготовки нефти и предварительной очистки нефти от сероводорода.
Предложена система оценки работы прямоточных кавитационно-вихревых абсорберов в промышленных условиях с учетом физико-химических и реологических свойств нефти и попутных нефтяных газов.
Синтезирован поглотитель сероводорода и легких меркаптанов с использованием прямоточных кавитационно-вихревых аппаратов без
использования катализатора.
Предложена технологическая схема получения строительных марок нефтебитумов в аппаратах колонного типа (окислительная колонна и сепаратор) с использованием предокислителя нефтяного сырья кислородом воздуха. Содержание
Системология кавитационно-вихревой техники и технологии
Понятие кавитации
Гидродинамическая кавитация
Акустическая кавитация
Кавитационно-вихревое движение жидкости
Гидродинамические аппараты и их классификация
Выводы по главе
Исследование гидродинамических потоков и разработка аппаратов на основе использования кавитационно-вихревых эффектов
Методика исследования и изучение структуры потока в гидродинамическом аппарате
Влияние конструкции и числа прорезей статора и ротора на затраты мощности гидродинамического аппарата
Изучение макрокинетики звукохимических процессов на примере алкилирования
Разработка методики расчёта кавитационных гидродинамических аппаратов. Кавитация как интенсификатор в процессах нефтехимии
Создание методики расчета гидродинамического аппарата для приготовления тонко дисперсных эмульсий
Расчет рабочего колеса гидродинамического аппарата
Определение выходных параметров колеса, необходимых для снижения вихреобразования
Определение оптимального числа лопастей рабочего колеса и выходного угла лопатки
Расчет камеры уменьшения вихреобразования
Разработка поглотителя комплексного действия для удаления сероводорода и легких меркаптанов из газов
Исследование влияния волновых воздействий на диссоциацию водных растворов
Химизм реакции приготовления поглотителя сероводорода и легких меркаптанов
Общая методика синтеза поглотителя
Способы интенсификации массообменных процессов и пути их реализации
Разработка методики по расчету кавитационно-вихревого аппарата
Изменение скорости в канале форсунки
Описание конструкций устройств для смешения
Методика расчёта волнового смешивающего аппарата
Наличие кавитации, её устойчивость, связь с давлением насыщенных паров
Давление насыщенных паров
Разработка процесса по очистке нефти от сероводорода с применением кавитационно-вихревого абсорбера
Исследование основных характеристик при изменении шага шнека в кавитационно-вихревом абсорбере
Исследование изменения распределения концентрации после кавитационно-вихревого абсорбера с постоянным шагом
Определение основных характеристик шнека при разном количестве витков шнека
Разработка прямоточного шнека-смесителя с аксиальным закручивающим витком
Применение в смесителях шнека с переменным шагом
Исследования работы нескольких шнеков на одной оси в смесительном устройстве
Исследование перфорированных шнеков
Разработка процесса очистки попутного нефтяного газа при низких давлениях с использованием кавитационно-вихревого абсорбера
Разработка конструкции и методики расчета кавитационно-вихревого предокислителя для процесса производства нефтяного битума
Исследование процесса окисления тяжелого нефтяного сырья в пенном режиме. Изучение процесса окисления сырья в трубопроводах
Разработка методики расчета кавитационно-вихревого предокислителя
Оптимизация скорости движения газового потока
Изучение режима газожидкостного потока, создаваемого газожидкостным диспергатором
Опытно-промышленные исследования
Технологическая схема установки получения строительных марок нефтяных битумов предварительным окислением кавитационно-вихревым аппаратом (ВГЖКВА)
Оптимизация режима работы выносного кавитационно-вихревого аппарата
Выбор количества кавитационно-вихревых сопел в предокислительном аппарате
Качественные показатели работы ВГЖКВА при получении строительных марок битумов
Методика расчета устройства для улавливания паров и мелкодисперсной капельной жидкости из парогазожидкостного потока
Описание конструкции и принципа работы каплеотбойного устройства
Определение оптимальных геометрических размеров каплеотбойного элемента
Выбор оптимального количества колпачков
Определение режима движения охлаждающей жидкости
Расчет движения газа через слой охлаждающей жидкости
Расчет сопротивления каплеотбойного устройства