用于处理液体、特别是矿物油的方法

摘要

公开了一种用于处理液体以便增加低沸点分馏物部分的方法，所述液体特别是矿物油。所述处理包括：产生具有第一频率的压力波、使所述液体在施加区域中经受所述压力波以及将如此处理后的液体供给罐。由所述处理后的液体流动通过并且直接在所述施加区域之后的至少一个管被激发至第二频率的振荡，所述第二频率是被激发系统的共振频率。

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理液体以便增加低沸点分馏物部分的方法，所述液体特别是矿物油，其中，所述处理包括：产生具有第一频率的压力波、使所述液体在施加区域中经受所述压力波以及将如此处理后的液体供给罐。此外，本发明涉及一种用于调节用于处理液体的压力波发生器的操作点的方法。

此外，本发明涉及一种用于处理液体以便增加低沸点分馏物部分的装置，所述液体特别是矿物油，所述装置特别用于实施本发明方法，所述装置包括压力波发生器用于产生具有第一频率的压力波，所述压力波发生器设置成使所述液体在施加区域中经受所述压力波。

背景技术

这种方法和相应装置已经例如从欧洲专利申请EP 1 260 266 Al得知，并且用于破坏液体（例如，矿物油等物质）中的化学键的稳定性并使其断裂，以便在精炼的过程中获得增加的短链且因此低沸点的分馏物部分。为此目的，机械振荡能量以压力波的形式被带到液体中，这导致化学键被破坏且因此长链、高沸点分子分馏物的链断裂。虽然实际发生的分子处理尚未被完全理解，但是确定的是，在将原油和其他矿物油用具有特定频率的压力波来合适处理的情况下，蒸馏曲线有利地朝向短链、低沸点分馏物移动，使得能够增加来自原油和矿物油的高价值产品的产出。目前认为由于振荡能量，在液体中借助振荡频率的合适选择而发生共振激励，该共振激励负责所述链断裂。

在EP 1 260 266 Al中，转子作为机械振荡源被描述，在该转子中，待被处理的液体被引导到可旋转安装构件的中空部中，所述液体在所述中空部中径向向外流动，并且所述液体从所述中空部被引导通过转子中的径向开口而进入到环形间隙中，所述径向开口在转子的外表面上以均匀的方式设置。通过转子的快速旋转，间隙中的液体经受振荡压力波，使得可观的能量的量被带到该液体中，并且化学键失去稳定性或断裂，该振荡压力波的频率是旋转速度以及转子的外表面上的开口数量的函数。

发明内容

本发明的目的在于改善最初提及类型的方法，使得能够实施液体的甚至更有效的预处理，以便进一步增加低沸点分馏物部分。此外，本发明的目的在于提供用于实施该方法的装置。

为了解决该目的，构想到根据本发明的最初提及类型的方法，使得供处理后的液体流动通过并且直接在所述施加区域之后的至少一个管被激发至第二频率的振荡，所述第二频率是被激发系统的共振频率。

背离本领域的上述状态，本申请人已发现，如果除施加具有第一频率的压力波以外，整个系统被激发到第二频率的振动，那么会发生液体的甚至更有效的预处理或者液体中化学键甚至进一步失去稳定性，所述整个系统由压力波发生器和通向以及通离压力波发生器的管线构成或者包括所述压力波发生器和所述管线，并且所述管线当然包含流过所述系统的液体。该第二频率是整个系统的共振频率，该频率不仅取决于管线（特别是再循环管）和全部其它装置的长度、强度、重量和几何尺寸，而且还取决于装置建造在其上的地基的阻尼特性。当成功地执行施加具有被认为是有利的特定第一频率的压力波并且同时将整个系统激发到第二共振频率的振动时，就会发生液体的特别有效的预处理，并且在随后的蒸馏或精馏步骤中获得特别多的期望低沸点分馏物部分。然而，整个系统具有所述第二频率的共振状态并非在全部情况下都自动发生，并且在处理期间操作参数必须保持在一定限值内，以便保持已经实现的共振状态，这取决于被输送通过所述管线和振荡器的待被处理的液体的量、以及所述液体的密度和粘度。

优选地，具有第一频率的所述压力波借助压力波发生器被带到所述液体中，压力波发生器经由被流动通过的管线与待被处理的液体连接，并且所述系统由所述管线构成，并且视情况而定，压力波发生器被激发至第二频率的振动。第一频率和第二频率一起用于使得待被处理的液体的化学键失去稳定性，这导致蒸馏曲线朝向矿物油的低沸点分馏物移动。

为了可靠地实现共振状态，根据本发明的方法优选地构想成使得液体的一部分在经过所述施加区域之后并且在到达罐之前被提取，并且所述液体的所述提取部分经由再循环管被再供给到所述施加区域中，借助至少一个可调节的节流阀来调节所述再循环管中的压力。在本发明方法中，施加具有第一频率的压力波是在本身从本领域的状态已知的振荡频率下执行，其中，通常不会发生整个系统的共振。然而，通过在经过压力波施加区域之后再循环所述液体的一部分并且通过借助至少一个可调节的节流阀来改变所述再循环管中的压力（这导致在提取部位或再供给部位的合适过压和负压），实现了改变由压力波发生器发射到整个系统中的压力波，使得发生整个系统的共振，该共振在上述的操作参数的一定范围内保持稳定。除了提及的过压和负压外，看起来压力波发生器内的液体的实际压力对于建立共振状态也是重要的，使得所述至少一个可调节的节流阀也能够被看作调节压力波发生器中的确切压力以便实现共振状态的机构。该特别压力取决于上文提到的各种因素。在共振状态中，待被处理的液体的生产量以及物理特性因此能够在一定限值内变化，而不会使共振状态松动。同样在共振状态，待被处理的液体经由再循环管的再供给能够是断续的或被关闭。仅当共振状态由于操作参数的过度重要变化而丧失并且该状态必须被重新诱发时才有必要再次进行本发明操作模式。在另一方面，保持通过再循环管的一定流量能够是有用的。结果是，待被处理的液体的一部分数次经过压力波发生器，由此不止一次经受第一频率的压力波，这导致液体中的化学键甚至更剧烈地失去稳定性。

所述第一频率优选地被选择在2 kHz和150 kHz之间、特别在2 kHz和20 kHz之间的区域，这已经被发现是化学键失去稳定性最大化的频率范围。第二频率通常不同于第一频率，并且可以高达10¹⁵ Hz。根据本发明的优选实施方式，借助辅助振荡器，第二频率被施加到被激发系统。借助辅助振荡器，第二频率能够被有意引入到整个系统，以便可靠且快速地实现共振状态。

原则上，机械、机电、压电和其他声学发射器能够被用作压力波发生器。然而，根据本发明的优选实施方式，构想到该方法，使得压力波发生器包括转子，所述转子供待被处理的液体流动通过并且被安装在壳体中，由此这种转子也能够被看作处于根据EP 1 260 266 Al的本领域上述状态。在下文提供更详细的描述。

在实践中，借助两个能够连续调节的节流阀来调节再循环管中的压力的操作模式被证实是特别优选的。两个能够连续调节的节流阀在再循环管中沿流方向按顺序设置，使得在压力波发生器之后的提取部位的再循环管中的压力能够与在再供给部位的压力分开调节。这提供了最大程度的操纵特性，使得有经验人员能够快速地获得共振状态。

用于处理液体（特别是矿物油）以便增加低沸点分馏物部分的本发明装置，特别用于实施本发明方法，包括压力波发生器用于产生具有第一频率的压力波，所述压力波发生器设置成使所述液体在施加区域中经受所述压力波，并且其特征在于，至少一个管设置成供处理后的液体流动通过并且设置成直接在所述施加区域后面，其中，提供用于激发所述管进行第二频率的振荡的机构，所述第二频率是被激发系统的共振频率。

根据优选的实施方式，设置再循环管，用于在所述压力波发生器下游在提取部位提取处理后的液体的一部分，并且用于在所述压力波发生器上游在再供给部位将所述处理后的液体再供给到所述压力波发生器，由此，至少一个可调节的节流阀设置在所述再循环管中以调节压力。

根据优选的实施方式，所述装置进一步配备成使得所述压力波发生器经由被流动通过的管线与所述待处理的液体连接，所述液体特别是矿物油。

优选地，所述装置配备成使得所述压力波发生器采用转子的形式，所述转子供待被处理的所述液体流动通过并且被安装在壳体中，所述转子被安装用于随其轴旋转并且被配备为具有环形壁的盘，在所述盘中，多个开口沿所述环形壁以彼此相隔均匀的距离设置，并且与所述转子同轴地设置的定子被安装，以在所述定子与所述转子的所述环形壁之间形成环形间隙。

对于一些应用，能够有用的是，不仅产生一个第一频率，而且还产生附加频率以破坏通常不受由转子的环形壁与定子之间的相互作用产生的频率影响的化学键的稳定性。为此，本发明有利地构想成使得该转子具有设置成与环形壁同轴并且在环形壁内部的盘，所述盘具有彼此相隔均匀距离的多个开口。如果需要，该盘能够附加地安装成逆着环形壁可旋转。在该情况下，该盘和转子的环形壁通过它们相对可旋转性来形成附加系统，该附加系统正好用作转子的环形壁和定子。以任一方式，通过选择盘上的均匀隔开的开口之间的合适距离，能够产生期望的附加频率。该附加频率不会与第二频率混淆，该第二频率是被激发系统的共振频率。

用于调节压力波发生器的操作点的发明方法被执行，所述压力波发生器用于用第一频率的压力波处理液体（特别是矿物油）以增加所述液体中的低沸点分馏物部分，该方法在于所述压力波发生器经由被流动通过的管线与所述液体（特别是水）连通，并且施加频率改变，并且所述操作点被确定为所述液体在经过所述压力波发生器之后的温升的最大值，所述操作点根据施加频率而变化。

申请人意外地观察到，当以诱发与压力波发生器连通的水的温度突然升高的频率操作所述压力波发生器时，那么矿物油的实际处理还被特别有效地执行。因此，本发明方法提供压力波发生器的特别简单的校准可能性。

在表1中，数据代表用原油和两种不同类型的压力波发生器执行的测试运行。密度和API°的值表示原油的密度。除了样品的粘度外，Wt %显示轻质、低沸点分馏物部分。

线1示出了原油的未被处理样品的数据。线2和3示出了用两种不同类型的压力波发生器处理后的数据，线2代表用如图2描述的转子进行的处理，并且线3代表用如图3所描述的转子进行的处理，获得矿物油的轻质分馏物部分的显著增加，使得能够从原油样品获得高值分馏物。

表1：

说明密度（15℃）API°粘度Wt %1参考样品（未处理原油）0.928220.64254.9633.692使用氢激活器处理的样品0.918722.37121.7946.983 用碳激活器处理的样品0.889026.5030.4756.99

在下文中，将通过示意性地描述的实施方式在附图中更详细地描述本发明。

在图1中，用1表示用于实施用于处理液体（例如，矿物油）的本发明方法的装置。该装置包括原油罐2和产品容器3。原油或矿物油从罐2被泵送或流入到容器3中，并且在此过程中经过压力波发生器或振荡器4，例如呈转子形式。相应的管线用5表示。为了建立共振状态，设置有再循环管6，该再循环管在提取部位7从振荡器提取液体的一部分，并且在再供给部位8处将液体的该部分再供给到振荡器。在提取部位7的压力能够经由可调节节流阀9来调节。不管在可调节节流阀9处的压降，该压力在可调节节流阀10上进一步减少，以便调节再供给部位8处的期望压力。取决于通过管线5以及振荡器4的生产量，并且还取决于待被处理的传送液体的物理特性，利用可调节节流阀9和10的一定调节而发生由振荡器4发出的压力波进入管线5系统中的传播，使得在整个系统中实现共振状态，该共振状态导致待被处理的液体的化学键的期望不稳定性。

在图2中，描述了能够用于执行本发明方法的转子。除了驱动器12和合适功率传输装置13之外，振荡器4还包括转子壳体14和转子15，该转子与安装到转子壳体14上的定子16协作。在转子15和定子16之间形成有环形间隙17。待被处理的液体沿箭头18的方向被引入到入口开口19中，并且进入到转子的内部20中。由于随转子15的旋转出现的离心力，内部20中的待被处理的液体朝向定子16被传送，并且经由转子15中的开口21能够流入到环形间隙17中，这些开口21沿转子15的周向以均匀距离设置。图2中的环形间隙17相对于转子15被描述为相当大，但是实际上转子15和定子16之间的间隙仅为几毫米，使得在该区域中，由于转子15的旋转以及开口21的布置，因此产生具有一定频率的压力波，使得可观的能量的量被带到待被处理的液体中，用于破坏化学键的稳定性。预处理液体能够经由开口22被提取并且被传送到产品容器中。再循环管在合适部位（在图1中，用7和8表示）处被连接到转子壳体14。这类转子特别用于使被包含在待被处理的液体中的分子中的相邻碳原子之间的化学键失去稳定性，且因此这类转子被称为“碳激活器”。

在图3中，描述了转子15的替代实施方式。在转子15上，附加盘23被安装到转子15上。通过该措施，产生辅助频率，该辅助频率用于破坏通常不受在转子15和定子16之间产生的频率影响的化学键的稳定性。然而，这些频率都被认为是在本发明的术语内的第一频率，因为第二频率是整个系统的共振频率。这类转子特别用于破坏被包含在待被处理的液体中的分子中的碳原子和氢原子之间的化学键稳定性，且因此这类转子被称为“氢激活器”。

图4示出了从测试运行得到的数据，以及在振荡器上游的部位测量的温度用24表示，并且在振荡器下游测量的温度用25表示。测试运行中的旋转速度固定在2990 rpm，这导致在大约200秒的操作之后在两条曲线之间的水的最大温升，最大温差总计是大约10℃。在图5中，同一测试设备以3590 rpm运行。在此，在大约300秒之后发生在两条曲线之间的水的最大温升总计是大约35℃。这些操作参数因此被确定对于处理矿物油来说是最佳的。