3.3 Определение оптимальных условий проведения процесса активации органической массы тяжелой нефти в электрогидрорежиме

Оптимизация технологических процессов имеет важное значение, так как позволяют определить факторы, обеспечивающие наиболее эффективное осуществление этих процессов. Так как зависимость выхода жидких продуктов из высоковязкой нефти от вышеуказанных факторов нелейнена, нами был использован метод математического планирования эксперимента, в основу которого положена нелинейная множественная корреляция. Математическая модель процесса обработки тяжелой нефти с помощью электрогидроимпульсного воздействия составлена на основе формулы Протодъяконова – Малышева:

1. Математическая модель влияния ЭГЭ на уменьшение кинематической вязкости.

Y_п = (6.2034-0.2081х₁+0,015х₁²)*(5,8815+0,021х²- 0015х₂²)*(5,1513+2,7583х₃- 2,5745х₃²)*(7,5266-

-0,4225х₄+0,0204х₄²)*5,6^-3 (1)

коэффициент корреляции R_п = 0,68, значимость t_R= 5.5

2. Математическая модель влияния ЭГЭ на выход фракций до 300⁰С из ВВН.

Y_п=(17.5864+4.0609x₁-0.2595x₁²)*(56.4080-2.8627x₂+0.0697x₂²)*

* ( ) (2)

коэффициент корреляции R_п = 0,73, значимость t_R= 6.79.

На основе проведенной экспериментальной работы были установлены следующие параметры электрогидроимпульсного воздействия: продолжительность обработки 4-8 минут, емкость конденсаторной батареи С – 0,1 мкФ, межэлектродное расстояние L - 6-8 мм и количество добавленного донора водорода 0,2-0,3 мл на кг нефти.

Групповой и индивидуальный углеводородный состав фракций до 300 ⁰С полученный из ВВН месторождения Каражанбас после дистилляции приведены на рисунках 3 и 4. Как видно из рисунка 3а фракция до 300 ⁰С полученная в процессе дистилляции из исходной ВВН, ее индивидуальный диеновый и циклодиеновый углеводородный состав составил: диены 0,7%, циклодиены 0,4%.

Рисунок 3 (а,б) - Гистограмма влияния количества каталитической добавки в ВВН на выход диеновых и циклодиеновых углеводородов

При добавлении катализатора от 1 до 5% на органическую массу ВВН (рисунок 3б) и обрабатывая нефть с помощью электрогидроимпульсного разряда в оптимальном режиме концентрация диенов увеличилась с 0,7 до 3.8%, а циклодиенов с 0,4 до 2 % соответственно.

Рисунок 4 (а,б) - Влияние электрогидроимпульсного разряда на групповой углеводородный состав фракций до 300 ⁰С в присутствии различного количества каталитических добавок до и после обработки с помощью ЭГЭ

Как видно из рисунка 4 (а,б), в гидрогенизате, который фракционирован из ВВН, его групповой углеводородный состав представлен следующим образом: парафины - 30%, циклопарафины - 7,5%, олефины - 9% и ароматические углеводороды - 8%.

Таким образом, полученные результаты по исследованию группового и индивидуального состава гидрогенизатов из ВВН позволяют нам утверждать, что ЭГЭ ускоряет не только скорость реакции деструкции тяжелой части ВВН в присутствии каталитических добавок, но также паралельно катализирует реакции гидрирования и гидрогенолиза. По - видимому, гидрирующими агентами здесь выступают свободные радикалы типа Н^·., HS^·. и ОН^· которые образуются в процессе воздействия ЭГЭ на ВВН и в результате диссоциации Н₂S на поверхности каталитической добавок.