По прогнозам специалистов в мире происходит уменьшение запасов легкой нефти. В связи с этим, основная задача нефтеперерабатывающего комплекса заключается в повышении эффективности технологии переработки нефти, увеличении выхода светлых нефтепродуктов. На нефтеперерабатывающих заводах, для увеличения объёма светлых фракций в основном используются каталитический крекинг, гидрокрекинг, термический крекинг.

Воздействие на нефть с помощью химических веществ, приводит к существенному возрастанию себестоимости конечного продукта, ускоренному износу ректификационных колон и является сложно регулируемым процессом. В настоящее время особое внимание многие исследователи уделяют методам интенсивной обработки нефти с целью увеличения выхода светлых фракций при её перегонке, снижения содержания серы.

Энергетическое воздействие на нефть и нефтепродукты позволяет увеличить выход легколетучих фракций при ее перегонке. Применяя импульсное энергетическое воздействие из тяжелой нефти можно получить 20-30% бензина, 40-50% дизельного топлива, 20-30%  мазута, битума и других тяжелых товарных продуктов. Кавитационная обработка ускоряет диффузию нефти в полости парафина, интенсифицирует процесс его разрушения. Ускорение растворения парафина идет за счет интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина. Кавитация разрывает непрерывную цепочку, разрушая связи между отдельными частями молекул, влияет на изменение структурной вязкости, т.е. на временный разрыв Ван-дер-ваальсовых связей. Под воздействием кавитации большой интенсивности на протяжении длительного времени нарушаются С-С связи в молекулах парафина, вследствие чего происходят изменения физико-химического состава (уменьшение молекулярного веса, температуры кристаллизации и др.) и свойств нефтепродуктов (вязкости, плотности, температуры вспышки и др.). В процессе импульсной кавитационной обработки нефти и нефтепродуктов энергия, выделяющаяся при схлопывании кавитационных пузырьков, используется для разрыва химических связей между атомами больших молекул углеводородных соединений.

Для разрыва связей в молекулах углеводородных соединений необходимо обеспечить на сложную многокомпонентную систему, которой является нефть и нефтепродукты, многофакторное энергетическое воздействие в импульсной форме. Такое воздействие реализуется в роторных импульсных аппаратах (РИА). Энергия диссоциации связи C-H колеблется в зависимости от молекулярной массы и структуры молекулы, в пределах 322-435 кДж/моль, энергия диссоциации связи С-С – 250-348 кДж/моль. При разрыве связи С-Н от углеводородной молекулы отрывается водород, при разрыве связи С-С – углеводородная молекула разрывается на две неравные части. При кавитационной обработке углеводородного сырья происходит деструкция молекул, вызванная микрокрекингом молекул и процессами ионизации. В результате протекания этих процессов в системе накапливаются «активированные» частицы: радикалы, ионы, ионно-радикальные образования.

Нами проведены экспериментальные исследования по импульсной многофакторной энергетической обработке в установке на базе роторного импульсного аппарата (РИА) нефти и мазутов различных нефтеперерабатывающих заводов: Карабашский НПЗ, Нижнекамский НПЗ, Шугуровский НПЗ.

При сравнении кривых разгонки до температуры 350^оС на приборе АРН-2 обработанной в РИА и необработанной нефти установленно, что объем светлых фракций на 5% больше для обработанного образца нефти. Графики разгонки необработанной и обработанной нефти показаны на рис. 1.

Рис. 1. Графики разгонки нефти: 1 – необработанная нефть; 2 - нефть после 6 циклов обработки в гидродинамическом кавитационном аппарате.

Исходные и конечные параметры мазутов после обработки в роторном импульсном аппарате приведены в таблице 1.

Таблица 1 Параметры образцов мазута при обработке в РИА

Многофакторное импульсное энергетическое воздействие на мазуты позволяет снизить вязкость на 20-30%, увеличить температуру вспышки на 5-10%. После кавитационной обработки в РИА в мазуте образуется до 35% дизельного топлива (температура отгонки 250 – 290^оС).