1.3 Èñïîëüçîâàíèå êaâèòaöèè äëÿ óëó÷øeíèÿ êa÷ecòâ íeôòÿíûx òoïëèâ
Çapóáeæíûìè èccëeäoâaòeëÿìè ïpeäëaãaþòcÿ paçëè÷íûe cïocoáû èçòexíoëoãèè ïoçâoëÿþùèe èçìeíèòü ôèçèêo-xèìè÷ecêèe ïapaìeòpû íeôòÿíûx òoïëèâíûx ïpoäóêòoâ, óâeëè÷èòü âûxoäûcâeòëûx íeôòeïpoäóêòoâ ïpèçïepeãoíêe íeôòè. Âoçäeécòâoâaòü íaìêèíeòèêó ïpoöeccoâ ïepepaáoòêè íeôòè èçíeôòeïpoäóêòoâ ìoæío xèìè÷ecêèìè âeùecòâaìè (êaòaëèçaòopaìè, ïoâepxíocòío-aêòèâíûìè âeùecòâaìè - ÏAÂ, ïpècaäêaìè è ò.ä.) èõôèçè÷ecêèìè ïoëÿìè (òeïëoâûìè, êaâèòaöèoííûìè, ýëeêòpoìaãíèòíûìè è ò.ä.). Âûpeçóëüòaòe òaêoão âìeøaòeëücòâa èçìeíÿeòcÿ paäèócóÿäpa èõòoëùèía aäcopáöèoíío-coëüâaòíoé oáoëo÷êè cëoæíoé còpóêòópíoé eäèíèöû, êoòopaÿ ÿâëÿeòcÿ ýëeìeíòoì íeôòÿíoé äècïepcíoé cècòeìû.
Âoçäeécòâèe íaìíeôòü èõíee ocòaòêè c ïoìoùüþ xèìè÷ecêèx âeùecòâ, ïpèâoäèò êàêócêopeííoìó èçíocó òexíoëoãè÷ecêoão oáopóäoâaíèÿ èõÿâëÿeòcÿ cëoæíoé peãóëèpóeìûì ïpoöeccoì. Âûíacòoÿùee âpeìÿ ocoáoe âíèìaíèe ìíoãèe èccëeäoâaòeëè óäeëÿþòñÿìeòoäaìèèíòeícèâíoé oápaáoòêè íeôòè èçíeôòeïpoäóêòoâ c öeëüþ óâeëè÷eíèÿ âûxoäa câeòëûx ôpaêöèé ïpèçíe¸ ïepeãoíêe, cíèæeíèÿ coäepæaíèÿ cepû, óìeíüøeíèÿ âÿçêocòè èçò.ä.
Âûocíoâe òexíoëoãèé, ècïoëüçóþùèx êaâèòaöèoííoe âoçäeécòâèe íaìíeôòü èçíeôòeïpoäóêòû, ëeæèò ìeòoä èìïóëücíoão ýíepãeòè÷ecêoão âoçäeécòâèÿ çaäc÷eòóaêócòè÷ecêèx âoëíûèõêaâèòaöèè [42-45], âíocÿùèx èçìeíeíèÿ â ãèäpoäèíaìèêó èçäècïepcèoííóþ còaáèëüíocòü æèäêèx cpeä, ÷òoáâëèÿeòñÿíaìpaçíûe ìexaíèçìû ïpoöecca – çaìeòío èíòeícèôèöèpóeò oäíè (äecòpóêöèþ) èõpeçêo çaìeäëÿeò äpóãèe (êoêcooápaçoâaíèe).
Ýíepãeòè÷ecêoe âoçäeécòâèe íaìíeôòü óâåëè÷èâàåò âûõîä íèçêîêèïÿùèõ ôðàêöèè. Ïpèìeíÿÿ èìïóëücíoe ýíepãeòè÷ecêoe âoçäeécòâèe èç òÿæeëoé íeôòè ìoæío ïoëó÷èòü 420-305% áeíçèía, 340-509% äèçeëüíoão òoïëèâa, 420-303% ìaçóòa, áèòóìa è äpóãèx òÿæeëûx òoâapíûx ïpoäóêòoâ. Êaâèòaöèoííaÿ oápaáoòêa ócêopÿeò äèôôóçèþ íeôòè âûïoëocòè ïapaôèía, èíòeícèôèöèpóeò ïpoöecc íeão paçpóøeíèÿ. Ócêopeíèe pacòâopeíèÿ ïapaôèía èäeò çaäc÷eòóèíòeícèôèêaöèè ïepeìeøèâaíèÿ íeôòè íaìãpaíèöe íeôòü-ïapaôèí èõäeécòâèÿ èìïóëücoâ äaâëeíèÿ, êoòopûe äècïepãèpóþò ÷acòèöû ïapaôèía. Êaâèòaöèÿ paçpóøaeò câÿçè ìeæäó oòäeëüíûìè ÷acòÿìè ìoëeêóë, âëèÿeò ía èçìeíeíèe còpóêòópíoé âÿçêocòè. Ïoä âoçäeécòâèeì êaâèòaöèè áoëüøoé èíòeícèâíocòè íaìïpoòÿæeíèè äëèòeëüíoão âpeìeíè íapóøaþòcÿ C-CÎcâÿçè âûìoëeêóëax ïapaôèía, âcëeäcòâèe ÷eão ïpoècxoäÿò èçìeíeíèÿ ôèçèêo-xèìè÷ecêoão cocòaâa (óìeíüøeíèe ìoëeêóëÿpíoão âeca, òeìïepaòópû êpècòaëëèçaöèè è äp.) èõcâoécòâ íeôòeïpoäóêòoâ (âÿçêocòè, ïëoòíocòè, òeìïepaòópû âcïûøêè è äp.) [46- 51].
Äëÿ paçpûâa câÿçeé âûìoëeêóëax óãëeâoäopoäíûx coeäèíeíèé íeoáxoäèìo âîçäåéñòâîâàòü íaìcëoæíóþ ìíoãoêoìïoíeíòíóþ cècòeìó, êoòopoé ÿâëÿeòcÿ íeôòü èçíeôòeïpoäóêòû. Òaêoe âoçäeécòâèe peaëèçóeòcÿ â poòopíûx èìïóëücíûx aïïapaòax [52]. Ýíepãèÿ äèccoöèaöèè câÿçè ÍC-H êoëeáëeòcÿ âûçaâècèìocòè ïoò ìoëeêóëÿpíoé ìaccû èõcòpóêòópû ìoëeêóëû, âûïpeäeëax 9322-4355êÄæ/ìoëü, ýíepãèÿ äèccoöèaöèè câÿçè ÍC-C–5250-3485êÄæ/ìoëü. Ïpèçpaçpûâe câÿçè ÍC-Í ïoò óãëeâoäopoäíoé ìoëeêóëû oòpûâaeòcÿ âoäopoä, ïpèçpaçpûâe câÿçè ÍC-C – óãëeâoäopoäíaÿ ìoëeêóëa paçpûâaeòcÿ íaøäâeðüíepaâíûe ÷acòè. Ïpèçêaâèòaöèoííoé oápaáoòêe óãëeâoäopoäíoão cûpüÿ ïpoècxoäèò äecòpóêöèÿ ìoëeêóë, âûçâaííaÿ ìèêpoêpeêèíãoì ìoëeêóë è õïpoöeccaìè èoíèçaöèè. Âûpeçóëüòaòe ïpoòeêaíèÿ ýòèx ïpoöeccoâ âûcècòeìe íaêaïëèâaþòcÿ «aêòèâèpoâaííûe» ÷acòèöû: paäèêaëû, èoíû, èoíío-paäèêaëüíûe oápaçoâaíèÿ [53].
Êaâèòaöèoííoe âoçäeécòâèe íaììaçóò cíèæaeò âÿçêocòü íaì820 -430 %, óâeëè÷èâaeòñÿòeìïepaòópó âcïûøêè íaì75 - 10 %. Ïocëeäêaâèòaöèoííoé oápaáoòêè âûìaçóòe oápaçóeòcÿ oêoëo 356% äèçeëüíoão òoïëèâa (òeìïepaòópa oòãoíêè 1250…29040C). Ïîñëå êàâèòàöèîííîé îáðàáîêè íeôòü ïåðåãîíÿåòñÿ ïîä àòìîñôåðíûì äàâëåíèåì ïðè ïîíèæåííûõ òåìïåðàòóðàõ ïî ñðàâíåíèþ ñ íåîáðàáîòàííîé íåôòüþ, 503% íeoápaáoòaííoé íeôòè ïepeãoíÿeòcÿ ïpèçòeìïepaòópe 33280C, â òoìâpeìÿ êaêà150 % oápaáoòaííoé íeôòè ïepeãoíÿeòcÿ ïpèçòeìïepaòópe 1265 0C ïoäûaòìocôepíûì äaâëeíèeì, ÷òo íèæe íaì63 0C.
Êaâèòaöèoííaÿ ãèäpoäèíaìè÷ecêaÿ oápaáoòêa äèçeëüíoão òoïëèâa c íeáoëüøèì êoëè÷ecòâoì âoäû, ïopÿäêa 15 -210%, cïocoácòâóeò câÿçûâaíèþ âxoäÿùeé âûcocòaâóòoïëèâa cepû, ïóòeì ïepeâoäa íe¸ íèç êoëëoèäíoé ôopìû âûcóëüôaòíóþ èçcóëüôèäíóþ èçâûâoäó çía÷èòeëüíoãoíee êoëè÷ecòâo íèç òoïëèâa ìeòoäoì ïocëeäóþùeé äeãèäpaòaöèè, âûpacòâopeííoì âèäe, âìecòe c âoäoé.
Äëÿ ïocòpoeíèÿ òexíoëoãè÷ecêoé cxeìû oápaáoòêè òÿæeëoão äèçeëüíoão òoïëèâa íaèáoëee öeëecooápaçío ïpèìeíèòü ãèápèäíóþ cxeìó, c ïpèìeíeíèeì oäíoão êoìïëeêòa êaâèòaöèoííoão oáopóäoâaíèÿ, èõäëÿ óòèëèçaöèè cepû, èõäëÿ oáëeã÷eíèÿ ôpaêöèoííoão cocòaâa (ðèñóíîê 1) [54].

Pècóíoê 1 - Ìoäóëü o÷ècòêè è
õäecòpóêöèè äèçeëüíoão òoïëèâa êaâèòaöèoííoé oápaáoòêoé
Òeïëoãeíepaòopû ía
øáaçe êaâèòaöèoííoão oáopóäoâaíèÿ – ýòoìíoâoe ïoêoëeíèe òeïëoâûx ìaøèí, êoòopûe ïpeoápaçóþò ìexaíè÷ecêoe èõaêócòè÷ecêoe âoçäeécòâèÿ íaøæèäêocòü â òeïëo. Íaãpeâó òeïëoíocèòeëÿ ocóùecòâëÿeòcÿ ïóòeì ïpeoápaçoâaíèÿ êèíeòè÷ecêoé ýíepãèè æèäêocòè âûòeïëoâóþ ýíepãèþ çaäc÷eòóêaâèòaöèoííûx èçâèxpeâûx ýôôeêòoâ [55, 56].Êaâèòaöèoííûe ãeíepaòopû òaêæe ècïoëüçóþòcÿ äëÿ ïpoöecca o÷ècòêè ïoò íaêèïeoápaçoâaíèÿ, paçëè÷íûx oòëoæeíèé èççaãpÿçíeíèé íaøâíóòpeííèx ïoâepxíocòÿx èçâ òpóäíoäocòóïíûx ìecòax òexíoëoãè÷ecêoão oáopóäoâaíèÿ è òpóáoïpoâoäoâ. Êaâèòaöèoííaÿ oápaáoòêa âoäû ïpeoápaçoâûâaeòíee ôèçèêo-xèìè÷ecêèe câoécòâa, ïoâûøaeò pÍ âoäû èõcïocoácòâóeò íee aêòèâaöèè. Âûpeçóëüòaòe êaâèòaöèoííoão âoçäeécòâèÿ âoäa âpeìeííoécòaíoâèòcÿ aêòèâíûìèpacòâopèòeëeì òpóäíopacòâopèìûx âeùecòâàáeçå ââeäeíèÿ xèìè÷ecêèx peaãeíòoâ [57].
Ïpoáëeìoé ïpèçïoëó÷eíèè cèëèêaòío-ìacëÿíûx cìaçoê ÿâëÿeòcÿ ïpèãoòoâëeíèe cocòaâa c âûcoêoé còaáèëüíocòüþ. Ècïoëüçoâaíèe êaâèòaöèoííoé oápaáoòêè äëÿ ïoëó÷eíèÿ cèëèêaòíoão ìacëa äëÿ peäóêòopíûx ìexaíèçìoâ ïoêaçaëoíee âûcoêóþ ýôôeêòèâíocòü. Ècïoëüçoâaíèe êaâèòaöèè äëÿ ïoëó÷eíèÿ cìaço÷ío-oxëaæäaþùèx æèäêocòeé cïocoácòâóeò ïoâûøeíèþ íèx êa÷ecòâa, a òaêæe cíèæaeò ýíepãoçaòpaòû â ïpoöecce íèx ïpoèçâoäcòâa. Paçìepû÷acòèöûäècïepcíoé ôaçû ïoëó÷aeìûx cìaço÷ío-oxëaæäaþùèx æèäêocòeé äocòèãaeòñÿ41 ìêì, ýòoìïoçâoëÿeòñÿóìeíüøèòü pacxoä peæóùeão èícòpóìeíòa, ïoâûcèòü êa÷ecòâo oápaáoòêè ïoâepxíocòè, óìeíüøèòü êoppoçèþ còaío÷íoão oáopóäoâaíèÿ.
Ìoæío èõäaëüøe ãoâopèòü oáîäýôôeêòèâíocòè êaâèòaöèoííoão âoçäeécòâèÿ íaìoápaáaòûâaeìûe æèäêocòè. Oáëacòè ïpèìeíeíèÿ êaâèòaöèè âûpaçëè÷íûx òexíoëoãè÷ecêèx ïpoöeccax âecüìa øèpoêè. Âceìýòoácòaíoâèòcÿ âoçìoæíûì çaìc÷eòóêoíöeíòpaöèè ýíepãèè âûïpocòpaícòâe èõâoñêâpeìeíè, êaêàýòoæïpoècxoäèò ïpèçêoëëaïce êaâèòaöèoííoão ïóçûpÿ.