ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ТЕМНЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Аннотация
В работе представлены экспериментальные результаты влияния условий кавитационной обработки темных нефтепродуктов в гидродинамическом режиме на выход фракций, выкипающих до 400 °С. В качестве сырья рассматривались прямогонные продукты (мазуты, вакуумные газойли), а также газойли каталитического крекинга. Рассмотрено влияние характеристик сырья (плотности, фракционного и группового углеводородного состава) и условий его обработки (давления, при пяти циклах воздействия) на выход целевой фракции. Выявлена линейная зависимость выхода целевых фракций от давления обработки. Построенные регрессионные модели адекватны, информативны, все их коэффициенты значимы. Учет плотности исходного сырья не приводил к улучшению моделей. Наилучшая из построенных моделей была проверена методом скользящего контроля. Средняя погрешность прогнозирования составила 11%, максимальная – 22%. Для небольшого количества образцов такая погрешность является приемлемой. Возрастание выхода фракций, выкипающих до 400 °С, связано с превращениями углеводородов в процессе кавитации. Установлена возможность оценки эффективности кавитационной обработки нефтяного сырья по данным о его групповом углеводородном составе. Построено несколько регрессионных моделей, связывающих возрастание выхода с давлением в процессе обработки и содержанием в сырье смол и масел. Все они адекватны и информативны, а их коэффициенты значимы. На основании построенных моделей предположено, что изменение фракционного состава нефтепродуктов при кавитационной обработке в большей степени связано с разрушением переходного и сольватного слоев сложных структурных единиц нефтяной дисперсной системы, чем с протеканием реакций крекинга.
Для цитирования:
Пешнев Б.В., Бурляева Е.В., Никишин Д.В., Николаев А.И., Кузнецов А.С. Оценка эффективности кавитационной обработки темных нефтепродуктов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 7. С. 103-110. DOI: 10.6060/ivkkt.20246707.7006.
Литература
Zhdaneev O.V., Chuboksarov V.S. Technical policy of the Russian oil and gas industry: objectives and priorities. Energet. Politika. 2020. N 5 (147). P. 76-91 (in Russian). DOI: 10.46920/2409-5516_2020_5147_76.
Vinokurov V.A., Frolov V.I., Krestovnikov M.P., Lesin S.V., Shishkin Yu.L. Study of the influence of wave action on oil. Neftepererabotka Neftekhim. 2012. N 8. P. 3-8 (in Russian).
Torkhovsky V.N., Vorobyov S.I., Antonyuk S.N., Chizhevskaya E.V., Nikolaeva M.V., Arnatsky V.A., Struzhanova E.M. Innovative technologies for advanced processing of petroleum raw materials. Sat. tr. Non-traditional natural resources, innovative technologies and products. Belgorod. 2018. P. 60-67 (in Russian).
Mullakaev M.S., Abramov V.O., Bayazitov V.M., Baranov D.A., Novotortsev V.M., Eremenko I.L. Study of the effect of cavitation on the rheological properties of heavy oil. Oborud. Tekhnolog. Neftegaz. Kompleksa. 2011. N 5. P. 24-27 (in Russian).
Promtov M.A. Prospects for the use of cavitation technologies for the intensification of chemical technological processes. Vestn. TGTU. 2008. V. 14. N 4. P. 861-869 (in Russian).
Zolotukhin V.A. New technology for processing heavy oil and refinery sludge. Khim. Neftegaz. Mashinostr. 2004. N 10. P. 8–11 (in Russian).
Pivovarova N.A. Use of Wave Effect in Processing of the Hydrocarbonic Raw Material (Review). Petrol. Chem. 2019. V. 59. N 6. P. 559-569. DOI: 10.1134/S0965544119060148.
Ivanitsky G.K. Numerical modeling of the dynamics of a bubble cluster in the processes of hydrodynamic cavitation. Sovr. Nauka: Issled. Idei, Rezty, Tekhnol. 2011. N 2 (7). P. 52-58 (in Russian).
Bhangu S.K., Ashokkumar М. Theory of Sonochemistry. Top. Curr. Chem. 2016. V. 374 (4). N 56. DOI: 10.1007/ s41061-016-0054-y.
Avvaru B., Venkateswaran N., Uppara P., Iyengar S.B., Katti S.S. Current knowledge and potential applications of cavitation technologies for the petroleum industry. Ultrason. Sonochem. 2018. V. 42. P. 493–507. DOI: 10.1016/ j.ultsonch.2017.12.010.
Yakimenko K.Yu., Vengerov A.A., Brand A.E. Applica-tion of technology for hydrodynamic cavitation treatment of high-viscosity oils in order to increase transportation efficiency. Fund. Issl. 2016. N 5-3. P. 531-536 (in Russian).
Vershinina S.V., Brand A.E., Mostovaya N.A. Justifica-tion of the prospects and feasibility of using hydrodynamic cavitation treatment in the process of transporting high-viscosity oil. Gorny Inform.-Analit. Byull. (nauch.-tekhn. zhurn.). 2015. N S36. P. 79-85 (in Russian).
Kukharchuk I.G. Ultrasonic influence on hydrocarbon fuel components. Izv. Nats. Akad. Nauk Belarusi. Ser. Fiz.-Tekhn. Nauk. 2015. N 2. P. 77-81 (in Russian).
Promtov M.A. Changes in the fractional composition of oil during hydropulse cavitation treatment. Vestn. TGTU. 2017. V. 23. N 3. P. 412-419 (in Russian). DOI: 10.17277/vestnik.2017.03.pp.412-419.
Ivanov S.V., Vorobiev S.I., Torkhovsky V.N., Gerzeliev I.M. Application of hydrodynamic cavitation to increase the efficiency of catalytic cracking of vacuum gas oil. Vestn. MITHT. 2013. V. 8. N 3. P. 67-69 (in Russian).
Sawarkar A., Pandit A., Samant S., Joshi J. Use of Ultrasound in Petroleum Residue Upgradation. Canad. J. Chem. Eng. 2009. V. 87. N 3. P. 329-342. DOI: 10.1002/cjce.20169.
Zhou C., Wang Y., Huang X., Wu Y., Chen J. Optimization of ultrasonic-assisted oxidative desulfurization of gaso-line and crude oil. Chem. Eng. Proc.: Process Intensif. 2020. V. 147. P. 107789. DOI: 10.1016/j.cep.2019.107789.
Peshnev B.V., Burlyaeva E.V., Terentyeva V.B., Nikishin D.V., Nikolaev A.I., Andronov K.S. Evaluation of the influence of hydrodynamic cavitation treatment of dark petroleum products on the yield of fractions with boiling points up to 400°C. Tonkie Khim. Tekhnol. 2022. V. 17. N 6. P. 473–482 (in Russian). DOI: 10.32362/2410-6593-2022-17-6-473-482.
Vorobyov S.I., Torkhovsky V.N., Tutorsky I.A., Kazmaly I.K. Mechanical destruction of oil hydrocarbons using a high-pressure disintegrator. Vestn. MITHT. 2008. V. 3. N 3. P. 78–85 (in Russian).
Safina I.R., Ibragimova D.A., Yaushev E.A., Khismiev R.R. Application of the SARA analysis method to characterize petroleum dispersed systems. Vestn. Kazan. Tekhnol. Univ. 2014. V. 17. N 24. P. 212-213 (in Russian).
Peshnev B.V., Nikolaev A.I., Terentyeva V.B., Nikishin D.V. Mechanochemical activation of petroleum feedstock. Sat. tr. Current problems of petrochemistry. Moscow. 2021. P. 153-157 (in Russian).
Terenteva V.B., Peshnev B.V., Nikolaev A.I. Hydrodynamic activation of heavy oil residues. Tonkie Khim. Tekhnol. 2021. V. 16. N 5. P. 390-398 (in Russian). DOI: 10.32362/2410-6593-2021-5-390-398.
Nikolaev A.I., Terenteva V.B., Torhovsky V.N., Vorobyev S.I. Production of petroleum coke from modified raw materials. AvtoGazoZapravochny Kompleks + Al'ternativnoe Toplivo. 2016. N 7 (112). P. 3-6 (in Russian).
Starovoitov V.V., Golub Yu.I. Data normalization in machine learning. Informatika. 2021. V. 18. N 3. P. 83–96 (in Russian). DOI: 10.37661/1816-0301-2021-18-3-83-96.
Stone M. Cross-Validatory Choice and Assessment of Statistical Predictions. J. Royal Stat. Soc.: Ser. B (MethodoLogicaL). 1974. V. 36. N 2. P. 111–133. DOI: 10.1111/j.2517-6161.1974.tb00994.x.
Nikolaev A.I., Peshnev B.V., Alhamedi M.H.I. Cavitation treatment of watered oil products. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 94-99. DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6611.
Peshnev B.V., Nikolaev A.I., Nikishin D.V., Alkhamedi M.Kh.I. Prospects of using the cavitation phenomenon in oil refining. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 4. P. 110-116. DOI: 10.6060/ivkkt.20236604.6760.
