Регистрация / Вход
Прислать материал

Переработка остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти

Докладчик: Гуляева Людмила Алексеевна

Должность: зав. лаборатории, Заведующий лаборатории ОАО "ВНИИ НП"

Цель проекта:
1.Согласно основополагающему документу «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года» (утверждена Правительством РФ №1715-р от 13.11.2009) стратегической целью развития нефтяного комплекса является стабильное, бесперебойное и экономически эффективное удовлетворение внутреннего спроса на нефть и продукты её переработки. Однако из-за относительной ограниченности запасов нефти и значительного экспорта её на внешний рынок для обеспечения возрастающей потребности в моторных топливах развитие отечественной нефтепереработки направлено на увеличение глубины переработки нефти до 89-90 % и повышение качества выпускаемых продуктов. Увеличение глубины переработки нефти одновременно сопровождается изменением структуры разведанных запасов топливно-энергетических месторождений в пользу нетрадиционных видов нефтяного сырья – трудно извлекаемых и сложно компонентных ресурсов, включая сверхтяжёлые высоковязкие нефти, природный битум, сланцевую нефть и др. Возрастание в общем объёме переработки доли тяжёлых, высокосернистых нефтей приводит к снижению выхода лёгких дистиллятов и ухудшению их качества. В этой связи перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности в мире определяются углублённой переработкой и рациональным использованием нефтяных остатков. Тяжёлые нефтяные остатки отличаются высокой коксуемостью, обусловленной повышенной концентрацией смолисто-асфальтеновых веществ, высоким содержанием серы, азота, тяжёлых металлов, что обуславливает сложность их переработки. Сейчас наиболее широко распространены термические и каталитические процессы углублённой переработки, однако даже они не могут предложить достаточно привлекательный технико-экономический баланс для переработки самых тяжёлых видов сырья. В экономически развитых странах ведущую роль в решении проблемы переработки нефтяного остаточного сырья в товарные нефтепродукты играют процессы гидрокрекинга, характеризующиеся высокой гибкостью в получении широкой гаммы высококачественных продуктов. Традиционные процессы гидрокрекинга остаточного сырья практически не применимы для слишком тяжёлых нефтей, так как в этих процессах существуют ограничения по качеству перерабатываемого сырья и не достигается свыше 80 % глубина превращения сырья. Лишь гидрокрекинг в суспендированногй фазе (сларри-технологии) не имеет ограничений по качеству перерабатываемого сырья по таким показателям, как содержание металлов и асфальто-смолистых веществ, и выход продуктов превращения достигает 90-95%. Из всех разработанных за рубежом сларри-технологий в промышленности реализован процесс гидрокрекинга в суспендированной фазе компании ENI (установка пущена в эксплуатацию в 2012 году). В РФ аналогичный процесс разработан ИНХС РАН, позволяющий на наноразмерном катализаторе перерабатывать атмосферные и вакуумные остатки тяжёлых высоковязких нефтей и природных битумов с получением облагороженной лёгкой нефти. Полученная нефть пригодна для дальнейшей переработки на НПЗ с использованием традиционных методов глубокой переработки нефти. Процесс апробирован на крупной пилотной установке, построенной в Иране. Для всех разработанных технологий гидрокрекинга в суспендированной фазе характерно большое потребление водорода высокого давления, получаемые продукты характеризуются содержанием больших количеств сернистых и непредельных углеводородов. В связи с этим производство моторных топлив, отвечающих требованиям класса Евро-5, возможно только после их дальнейшего гидрооблагораживания при повышенном давлении водорода. Горючие сланцы – широко распространённый вид твёрдых топлив. Мировые запасы горючих сланцев в переводе на нефтяной эквивалент существенно больше запасов нефти и природного газа (в 4-5 раз). Бывшему Советскому Союзу и теперешней России принадлежит ведущее место в мире по созданию крупных промышленных объектов для использования горючих сланцев в энергетике и их технологической переработке. В связи с этим представляет интерес научных исследований, связанных с возможными способами увеличения ресурсной базы органических источников нефтепереработки. Реализуемый проект направлен на углубление переработки нетрадиционных нефтей с использованием энергоэффективного двухступенчатого процесса, сочетающего газификацию смеси остатков тяжёлых нефтей и углеродистых сланцев с последующей каталитической переработкой синтез-газа в синтетическую нефть. Данный процесс осуществляется без предварительного облагораживания сырья, в отсутствии водорода высокого давления, без образования коксовых отложений на стенках оборудования. Синтетическая нефть является экологически чистой, не содержащей сернистых соединений и может использоваться для производства моторных топлив. 2. Разработка новых технических решений в области глубокой переработки нетрадиционного углеводородного сырья (битуминозных пород, углеродистых сланцев, тяжёлых нефтей, в том числе арктических регионов Российской Федерации) в синтетическую нефть с высоким содержанием светлых фракций.

Основные планируемые результаты проекта:
1. В ходе выполнения ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:
Промежуточные и заключительные отчёты о ПНИ, содержащие:
- обзор и анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблеме глубокой переработки тяжёлого и нетрадиционного углеводородного сырья (тяжёлые нефти, нефтяные остатки, битуминозные породы, сланцы) в товарные нефтепродукты и сырьё для нефтехимии;
- обоснование выбора направления исследований, методов и средств разработки технических решений по переработке указанного сырья;
- результаты теоретических исследований физико-химических свойств тяжёлого и нетрадиционного углеводородного сырья, исследований по подготовке сырья газификации и его газификации;
- данные по разработке лабораторной установки переработки остаточного тяжёлого сырья в смеси с углеродистыми сланцами методами газификации с последующим превращением очищенного синтез-газа в синтетическую нефть;
- результаты тестовых испытаний установки (узла подготовки сырья газификации, узла газификации) и их оценка;
- результаты экспериментальных исследований по подготовке сырья процесса газификации, по газификации смешанных композиций нефтяного остатка, воды и сланцев с последующим превращением в синтез-газ; обобщение и выводы по результатам ПНИ.
Отчёт о патентных исследованиях.
Программы и методики проведения
а) тестовых испытаний лабораторной установки,
б) экспериментальных исследований по подготовке сырья и процесса газификации,
г) экспериментальных исследований по газификации,
д) экспериментальных исследований по получению синтез-газа
е) испытаний экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти
Лабораторный регламент на получение экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти.
Эскизная и конструкторская документация на лабораторную установку.
Эксплуатационная документация на лабораторную установку.
Лабораторная установка, экспериментальные образцы синтез газа и синтетической нефти
Предложения и рекомендации по реализации результатов ПНИ.
Проекты ТЗ на ОТР и ОКР.
2. Научно-технические результаты, полученные в ходе выполнения ПНИ, обеспечат создание научно-технического задела для разработки новых технических решений в области глубокой переработки остатков тяжёлой нефти в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтез-газа, с последующим его превращением в синтетическую нефть по методу Фишера-Тропша.
Используемое сырьё не имеет ограничений по содержанию металлов.
Разрабатываемая технология обеспечит степень конверсии смешанных композиций при газификации – не менее 95 % и селективность по жидким продуктам в синтезе Фишера-Тропша – не менее 80%.
Условия процесса газификации:
а) температура – 1000-1400оС
б) давление – 0,5 МПа
в) содержание кислорода в дутье – 20-95 % об.
г) состав получаемого синтез-газа: соотношение Н2/СО - не менее 1,5
Условия получения синтетической нефти из синтез-газа по Фишеру-Тропша:
а) температура – 180-280оС
б) давление – 2,0-4,5 МПа
в) состав получаемой синтетической нефти: содержание фракций выкипающих до 360оС – не менее 50% масс.
3. В объекте разработки на первой ступени предполагается перерабатывать остатки тяжелых нефтей в виде эмульгированной суспензии: вода - нефтяной остаток – углеродистые сланцы посредством процесса газификации, протекающего в интервале температур 1000-1400 град. С; при давлении 0,5 МПа.
В объекте разработки на второй ступени предполагается осуществление синтеза Фишера-Тропша при температуре 180-280 град. С, при давлении процесса 2,0-4,5 МПа.
Элементом новизны разрабатываемого ОАО «ВНИИ НП» двухступенчатого процесса переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами является использование газификации, где сырьём служит эмульгированная суспензия: вода - нефтяной остаток - углеродистые сланцы.
4. В современной нефтепереработке ведущих стран мира ставка делается на использование комплексных технологий переработки тяжелых нефтяных остатков каталитическими и термическими процессами. Существующие технологии переработки тяжелых нефтяных остатков на большинстве НПЗ России характеризуются высокими капитальными эксплуатационными затратами, образованием малоценных продуктов и трудно утилизируемых отходов. Внедрение процессов каталитической гидроконверсии (гидрокрекинг в суспендированной фазе) нефтяных остатков требует значительных инвестиций, обусловленных жесткими условиями процесса, сложным аппаратурным оформлением, необходимостью наличия водородной установки, использованием насосов и компрессоров высокого давления, сложных систем катализаторов. Аналогов процесса газификации нефтяных остатков по преобразованию в жидкое топливо не имеется на нефтеперерабатывающих заводах.
Известны процессы газификации угля с последующим превращением синтез-газа в синтетическую нефть. В ЮАР, не обладающей собственными запасами нефти, южноафриканская компания внедрила процесс Sasol по преобразованию угля в жидкое топливо. Ассортимент продукции на 80 % состоит из синтетического дизельного топлива и на 20 % - из синтетического бензина.
На современном этапе актуальной проблемой является разработка энергоэффективного процесса переработки нефтяных остатков, характеризующегося меньшими капитальными и эксплуатационными расходами, включающего газификацию смеси остатков тяжелых нефтей и углеродистых сланцев (1 ступень) и последующую каталитическую переработку синтез-газа в синтетическую нефть по методу Фишера-Тропша (2 ступень).
5. Для достижения заявленных результатов необходимо решить ряд научно-технических задач по разработке энергоэффективной технологии переработки тяжёлых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами для получения синтетической нефти:
- провести обзор и анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблеме глубокой переработки тяжёлых нефтей, нефтяных остатков, битуминозных пород, углеродистых сланцев в товарные нефтепродукты и сырьё для нефтехимии, в том числе в синтетическую нефть;
- разработать техническую документацию для создания лабораторной установки газификации остатков тяжёлых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа для получения синтетической нефти;
- разработать программу и методики лабораторных исследований и лабораторный регламент получения экспериментальных образцов;
- провести исследования по подготовке сырья и отработке процесса газификации и преобразования синтез-газа в синтетическую нефть;
- получить экспериментальные образцы синтез-газа и синтетическую нефть.
Выполнение поставленной задачи позволит комплексно исследовать научно-технические аспекты газификации тяжёлого и нетрадиционного углеродистого сырья.
Для реализации результатов ПНИ в реальном секторе экономики необходимо:
- разработать технические требования к опытно-промышленной пилотной установке;
- разработать проект ТЗ на ОТР по теме «Создание технологии по переработке остатков тяжёлых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти»
- разработать проект ТЗ на ОКР по теме: «Создание опытно-промышленной пилотной установки для переработки остатков тяжёлых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти».


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Результаты, полученные в ходе выполнения ПНИ, позволят осуществить организацию производства синтетической нефти по методу Фишера-Тропша из синтез-газа, вырабатываемого в процессе газификации нефтяных остатков в смеси со сланцами, на нефтеперерабатывающих предприятиях, что является принципиально новой продукцией для отечественной промышленности.
В результате организации производства синтетической нефти будут созданы новые и сохранены высокотехнологические места на предприятиях нефтеперерабатывающей и топливной промышленности.
В результате организации производства синтетической нефти будет создан рынок сбыта экологически чистых видов углеводородного сырья для переработки на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
2.Разработанные в ходе ПНИ технологические основы производства синтетической нефти могут быть успешно внедрены на существующих и строящихся нефтеперерабатывающих предприятиях.
3.Ответственные экономические решения по коммерциализации разработанного двухступенчатого процесса переработки тяжёлых нефтяных остатков с получением синтетической нефти возможны, если они будут проверены на пилотной установке в опытно-промышленном масштабе.
Разработка проектов ТЗ на ОТР и ОКР будут результатами ПНИ.


Текущие результаты проекта:
Анализ отобранных литературных и информационных материалов по теме ПНИ позволяет констатировать:
• Тяжелые нефтяные остатки - высоковязкие, структурированные системы представляют собой сложное в технологическом смысле сырье. Они отличаются высокой коксуемостью, обусловленной повышенной концентрацией смолисто-асфальтеновых веществ, высоким содержанием серы, азота, тяжелых металлов.
• В современной нефтепереработке ставка делается на использование комплексных технологий переработки тяжелых нефтяных остатков с использованием каталитических и термических процессов.
• Ведущая роль в решении проблемы переработки нефтяного остаточного сырья в товарные нефтепродукты на современном этапе отводится процессам гидроконверсии нефтяных остатков в суспендированной фазе при высоких давлениях водорода (15-30 МПа). Недостатками данного процесса являются:
- большое потребление водорода;
- высокое содержанием сернистых и непредельных углеводородов в продуктах реакции, что требует для производства моторных топлив, отвечающих требованиям класса Евро-4 и Евро-5 дальнейшего облагораживания посредством использования дорогостоящего процесса гидрокрекинга;
- значительные инвестиции, обусловленные жесткими условиями процесса, сложным аппаратурным оформлением, необходимостью наличия водородной установки, использованием насосов и компрессов высокого давления, сложных систем катализаторов и др. для внедрения процессов каталитической гидроконверсии нефтяных остатков.
• Технологии термической переработки тяжелых нефтяных остатков (висбрекинг, деасфальтизация, коксование), характеризуются низким выходом моторных топлив, высокими капитальными и эксплуатационными затратами, образованием малоценных продуктов и трудно-утилизируемых отходов.
• Наряду с традиционными технологиями во всем мире проводятся интенсивные исследования по дальнейшему совершенствованию процессов и схем переработки нефтяных остатков. Из многообразия используемых способов приоритетным направлением является включение в схему НПЗ процесса газификации нефтяных остатков, интегрированного с производством водорода, синтетических топлив. Технология с применением процесса газификации позволяет осуществлять безостаточную переработку нефти.
• Процесс газификации нефтяных остатков в отличие от термических и каталитических деструктивных процессов позволяет полностью исключить выработку тяжелых нефтепродуктов и получить дополнительную продукцию в виде пара, энергии и синтез-газа.
• При этом процесс характеризуется высокой энергоемкостью, необходимостью наличия дополнительной инфраструктуры (азотно-кислородная станция, дополнительные контуры водяного охлаждения и т.п.), уникальностью технологического оборудования, необходимостью утилизации кислых и парниковых газов.
• Перспективным источником для получения искусственного жидкого топлива и сырья для химической промышленности являются углеродистые сланцы - комплексное твердое органо-минеральное полезное ископаемое, состоящее из органического вещества и минеральной массы. От других видов твердых топлив сланцы отличаются повышенным содержанием водорода в их органическом веществе и поэтому более высоким выходом из них жидких органических продуктов (сланцевой смолы) при термической переработке.
• Существует три основных направления термической переработки углеродистых сланцев: полукоксование для получения жидкого топлива и химического сырья, газификация для производства энергетического газа, прямое сжигание для выработки электроэнергии.
• Возобновившийся в последние годы интерес к синтетическому топливу стимулировал тщательные исследования процесса синтеза Фишера-Тропша (ФТ). Многие работы посвящены созданию новых каталитических систем. Целью этих работ является поиск путей управления селективностью процесса как в отношении распределения продуктов по молекулярной массе, так и в отношении получения парафинов, олефинов и спиртов.
• Синтез ФТ рассматривается как восстановительная олигомеризация оксида углерода на гетерогенном катализаторе, при которой образуется. При олигомеризации образуется сложная смесь продуктов: алканов, алкенов, кислородсодержащих соединений.
• Набор продуктов синтеза ФТ варьируется в зависимости от условий и используемого катализатора. Рутениевые катализаторы при повышенных давлениях дают полиметилен. На железных катализаторах образуются олефины, парафины и кислородсодержащие соединения. На кобальтовых системах при давлениях селективно образуются линейные парафины, небольшое количество олефинов и кислородсодержащих соединений, практически отсутствуют нафтены и ароматические углеводороды.
• Для технической реализации процесса ФТ разработаны три типа реакторов: с неподвижным, псевдоожиженном и суспенидированным катализатором.
• Реакторы с неподвижным катализатором пригодны для низкотемпературных процессов и используются как с железными, так и кобальтовыми катализаторами. Недостатки: управление температурой в таких реакторах решается рециркуляцией большого количества газа, для регенерации катализатора процесс прерывается.
• В реакторах с псевдоожиженном слоем частицы катализатора находятся в потоке синтез-газа в подвижном состоянии, за счет чего обеспечивается хороший контроль температуры. Катализатор непрерывно регенерируется посредством его вывода и подпитки. Недостатки – поддержание высокой температуры процесса для предотвращения образования тяжелых остатков, высокие требования к механической прочности катализатора.
• В реакторах с суспендированным слоем синтез-газ барботируют через суспензию измельченного катализатора; регулирование температуры процесса обеспечивается с помощью внутренних или наружных теплообменников. Обычно в качестве жидкой среды используют высококипящие продукты, нелетучие при температуре реакции. Реактор с суспендированным катализатором имеет преимущества в отношении гибкости рабочих условий процесса и состава получаемого продукта.
• Для получения твердых парафинов более всего пригоден реактор с неподвижным катализатором, реактор с псевдоожиженным катализатором – для получения более легких углеводородов.
Проблемно-ориентированные исследования в области переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти необходимо вести в направлении разработки новых технических решений в области глубокой переработки остатков тяжелой нефти в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтез-газа и последующим его превращением в синтетическую нефть по методу Фишера-Тропша. Разрабатываемая технология должна обеспечивать степень конверсии смешанных композиций при газификации не менее 95%, селективность по жидким углеводородам в синтезе Фишера-Тропша – не менее 80%.

Задачей проведения патентных исследований стало исследование технического уровня и тенденций развития с последующим обоснованием выбора направления исследований по изучению переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти, на основе анализа патентов по данной тематике по Российской Федерации (RU) и ведущим странам: США (US), Японии (JP), Великобритании (GB), Франции (FR), Германии (DE), Швейцарии (CH), а также Европейским патентам (EP), Международным заявкам (WO) и анализа научно-технической литературы. Поиск патентной документации по России составил 20 лет (срок действия патента в России), по ведущим странам 10 лет. Отобранные патенты проанализированы по двум ступеням процесса, включающего газификацию смеси остатков тяжелых нефтей и углеродистых сланцев (1 ступень) и последующую каталитическую переработку синтез-газа в синтетическую нефть по методу Фишера-Тропша.
• Основными тенденциями 1-й ступени процесса - газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами являются –
- разработка газогенераторов пылевидного топлива в потоке;
-модификация процессов газификации: способы с газообразным тепло-носителем, с внешним подводом тепла, газификация в плазме, каталитическая газификация;
- интегрирование процесса газификации в схему переработки нефти с получением жидких синтетических топлив или для производства электро-или теплоэнергии.
• В объекте разработки предполагается переработка остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами посредством газификации эмульгированной суспензии – вода - нефтяной остаток - углеродистые сланцы. Использования сырья в виде эмульгированной суспензии позволяет интенсифицировать процесс газификации.
• Основными тенденциями 2 ступени - в области переработки синтез-газа в синтетическую нефть (синтез Фишера-Тропша) являются:
-увеличение производительности процесса за счет повышения активности, селективности и стабильности катализатора;
-разработка двух- или трехфазных процессов Фишера-Тропша;
-разработка реакторных устройств и оптимизация параметров процесса синтеза.
• В разрабатываемом процессе на второй ступени предполагается использование низкотемпературного синтеза с применением кобальтового катализатора.
• На основании анализа уровня разработки, тенденций развития в данной области и научно-технической документации можно сделать вывод, что выбранное направление исследований в области создания нового двухступенчатого процесса, сочетающего газификацию остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа и его последующим его превращением в синтетическую нефть, не имеет аналогов и является перспективным.
• Разрабатываемый ОАО «ВНИИ НП» двухступенчатый процесс переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами не имеет аналогов в плане использования сырья в виде эмульгированной суспензии и находится на уровне отечественных и зарубежных разработок по технологическим параметрам.

Теоретические исследования процесса газификации применительно к тяжелому и нетрадиционному углеводородному сырью, проведенные в течение отчетного периода, показали:
• Газификация нефтяных остатков представляет собой сложный процесс неполного окисления жидких углеводородов, протекающий с образованием окиси углерода, водорода и двуокиси углерода. Этот процесс сопровождается термическим разложением жидких углеводородов с выделением свободного углерода (сажи) и образованием углеводородных газов и водорода.
• Наиболее предпочтительны для газификации нефтяные остатки с максимальным содержанием парафинов, дающих наименьшие выходы сажи и смол. Несколько большим выделением сажи и смол сопровождается газификация нефтяных остатков с высоким содержанием нафтенов. При любом содержании олефинов и ароматических соединений в нефтяном остатке процесс газификации протекает с выделением сажи и смол, причем их количество возрастает с увеличением содержания указанных углеводородов в исходном топливе.
• С целью исключения возможности выделения сажи и смол процесс газификации должен осуществляться парокислородной смесью в интервале температур 1000-1400оС.
• Равновесный состав газов зависит от условий газификации: температуры, давления и состава дутья. С ростом давления увеличивается содержание сажи, СО2 и СН4 в газе равновесного состава; с увеличение содержания водяного пара в дутье при прочих равных условиях выделение сажи уменьшается.
• При газификации жидких топлив содержащаяся в них сера переходит в состав получаемого газа главным образом в виде H2S, COS, CS2, SO2. Распределение серы между этими соединениями зависит от величины соотношения между окислителем и жидким топливом, от температуры и давления. При малых расходах окислителя образуется преимущественно CS2, при более высоких – H2S. При высоких температурах и больших расходах кислорода образуется SO2, содержание которой понижается с повышением давления.
• Высокотемпературный процесс неполного окисления нефтяных остатков сопровождается увеличением объема. Согласно законам термодинамики, проведение этого процесса под давлением не благоприятствует количественному окислению углеводородов до CO и H2. В области высоких температур при соответствующем соотношении между кислородом и углеводородами давление перестает лимитировать протекание реакций окисления.
• Газификация нефтяных остатков осуществляется при строгом соотношении нефтепродукта и кислорода и соответствующем температурном режиме, при котором возможно получение газа заданного состава.
• Для предотвращения коксообразования необходимо создать условия, при которых будет протекать реакция взаимодействия углерода кокса с водяными парами с образованием водорода и окиси углерода. В процессе газификации эта реакция является лимитирующей, именно по ней определяется эффективность процесса.
• Использование водотопливных эмульсий (ВТЭ) позволяет интенсифицировать процесс горения нефтяных остатков и снизить токсичные выбросы. Скорость горения увеличивается за счет увеличения поверхности горения топлива, обусловленным вторичным диспергированием в результате микровзрыва капли ВМЭ.
Эффект микровзрывов капель ВТЭ существенно ускоряет протекание как отдельных стадий процесса горения, так и всего процесса в целом за счет уменьшения времени прогрева капли перед воспламенением и времени выгорания коксового остатка.
• При переводе воды в мелкодисперсное состояние (размер капель порядка 5 мкм) с равномерным распределением по объему, вода играет роль катализатора горения за счет так называемого явления микровзрыва топливной капли. Капли ВТЭ, попадая в камеру сгорания, подвергаются воздействию высоких температур. Вода, заключенная в оболочку топлива, нагревается, и за счет разности температур кипения воды и топлива, переходя в парообразное состояние, разрывает оболочку, то есть происходит "микровзрыв" каждой капли топлива.
Это явление играет роль вторичного диспергирования топлива, тем самым способствуя увеличению скорости и полноты его сгорания.
Время нагрева капель ВТЭ перед воспламенением при прочих равных условиях сокращается на 10-20%, на 20-40% возрастает скорость выгорания коксового остатка в результате значительного снижения конечных размеров топливных капель эмульсии после их микровзрыва и замедления крекинга тяжелых углеводородов в жидкой фазе.
В результате улучшения смешения паров топлива с окислителем, а также локального разбавления топливо-воздушной смеси водяным паром происходит также уменьшение образования кокса из паровой фазы.
В результате ускорения выгорания отдельных капель топлива, улучшения их смешения с окислителем при сжигании ВТЭ снижается оптимальный коэффициент избытка воздуха.

Лабораторная установка для исследования процесса газификации остатков тяжёлых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть должна состоять из узла подготовки сырья газификации, блока газификации и блока синтеза по методу Фишера-Тропша.
Узел подготовки сырья газификации должен обеспечивать содержание воды в смешанных композициях в диапазоне 15-25 %, при этом калорийность смешанных композиций должны быть не менее 3500 ккал/кг.
С целью обеспечения степени конверсии смешанных композиций при газификации не менее 95% процесс должен осуществляться при давлении 0,5 МПа в интервале температур 1000-1400оС и содержании кислорода в дутье – 20-95% об.
Для обеспечения селективности по жидким углеводородам не менее 80% синтез Фишера-Тропша должен осуществляться с использованием кобальтового катализатора в интервале температур180-280оС и давлений 2,0-4,5 МПа