AT510227B1 - METHOD FOR ADJUSTING THE OPERATING POINT OF A PRESSURE RUNNING DEVICE - Google Patents

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AT510227B1 ATA597/2010A AT5972010A AT510227B1 AT 510227 B1 AT510227 B1 AT 510227B1 AT 5972010 A AT5972010 A AT 5972010A AT 510227 B1 AT510227 B1 AT 510227B1
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Einstellen des Betriebspunkts eine Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Mineralöls mit Druckwellen einer ersten Frequenz zur Erhöhung des Anteils von niedrigsiedenden Fraktionen in der Flüssigkeit, wird die Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung über durchströmte Rohrleitungen mit Wasser in Wirkverbindung gebracht und die Beaufschlagungsfrequenz wird variiert und der Betriebspunkt als ein lokales Maximum des Anstiegs der Temperaturkurve des Wassers nach dem Passieren der Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung als Funktion der Beaufschlagungsfrequenz bestimmt.In a method for setting the operating point a Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung for treating a liquid, in particular a mineral oil with pressure waves of a first frequency to increase the proportion of low-boiling fractions in the liquid, the Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung is connected via flow-through pipes with water in combination and the loading frequency is varied and the operating point is determined as a local maximum of the rise of the temperature curve of the water after passing the pressure wave applying device as a function of the loading frequency.

Description

österreichisches Patentamt AT510 227B1 2013-01-15Austrian Patent Office AT510 227B1 2013-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Betriebspunkts einer Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Mineralöls mit Druckwellen einer ersten Frequenz zur Erhöhung des Anteils von niedrigsiedenden Fraktionen in der Flüssigkeit.Description: The invention relates to a method for adjusting the operating point of a pressurized wave impinging device for treating a liquid, in particular a mineral oil with pressure waves of a first frequency, for increasing the proportion of low-boiling fractions in the liquid.

[0002] Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 260 266 A1 ist eine Verfahren bekannt geworden, welches dazu dient, chemische Bindungen in Flüssigkeiten wie Mineralölen und verwandten Substanzen zu destabilisieren und aufzubrechen, um im Zuge der Raffination einen erhöhten Anteil an kurzkettigen und somit niedrigsiedenden Fraktionen zu erhalten. Zu diesem Zweck wird mechanische Oszillationsenergie in Form von Druckwellen in die Flüssigkeit eingebracht, was zu einer Zerstörung der chemischen Bindungen und damit zum Strangbruch lang-kettiger, hochsiedender Molekülfraktionen führt. Obwohl die tatsächlich stattfindenden molekularen Vorgänge noch nicht gänzlich verstanden werden, steht fest, dass bei einer geeigneten Beaufschlagung von Rohölen und anderen Mineralölen mit Druckwellen in einer bestimmten Frequenz das Destillationsprofil vorteilhaft in Richtung kurzkettiger, niedrigsiedender Fraktionen verschoben wird, sodass die Ausbeute an hochwertigen Produkten aus Rohölen und Mineralölen erhöht werden kann. Man geht derzeit davon aus, dass es auf Grund der Oszillationsenergie bei geeigneter Wahl der Oszillationsfrequenz zu einer Resonanzanregung in der Flüssigkeit kommt, die für den genannten Strangbruch verantwortlich ist.European Patent Application EP 1 260 266 A1 discloses a process which serves to destabilize and break down chemical bonds in liquids such as mineral oils and related substances in order to increase the proportion of short-chain and thus low-boiling fractions in the course of refining to obtain. For this purpose, mechanical oscillation energy in the form of pressure waves is introduced into the liquid, which leads to a destruction of the chemical bonds and thus to strand breakage of long-chain, high-boiling molecular fractions. Although the molecular processes actually taking place are not yet fully understood, it is clear that with a suitable loading of crude oils and other mineral oils with pressure waves at a certain frequency, the distillation profile is advantageously shifted towards short-chain, low-boiling fractions, so that the yield of high-quality products Crude oils and mineral oils can be increased. It is currently assumed that due to the oscillation energy with a suitable choice of the oscillation frequency to a resonance excitation in the liquid comes, which is responsible for the said strand break.

[0003] In der EP 1 260 266 A1 ist ein Rotor als Quelle der mechanischen Oszillationen beschrieben, bei welchem die zu behandelnde Flüssigkeit in einen Hohlraum eines drehbar gelagerten Bauteils geführt wird, in welchem sie radial nach außen fließt und von wo aus die Flüssigkeit durch radiale Öffnungen in dem Rotor in einen Ringspalt geleitet wird, wobei die radialen Öffnungen gleichmäßig an der Außenfläche des Rotors angeordnet sind. Durch das schnelle Rotieren des Rotors wird die Flüssigkeit im Ringspalt als Funktion der Drehzahl, des Rotorradius und der Anzahl der Öffnungen an der Außenfläche des Rotors mit mit einer entsprechenden Frequenz oszillierenden Druckwellen beaufschlagt, wodurch erhebliche Energiemengen in die Flüssigkeit eingetragen werden und die chemischen Bindungen destabilisiert bzw. aufgebrochen werden.In EP 1 260 266 A1 a rotor is described as a source of mechanical oscillations, in which the liquid to be treated is guided into a cavity of a rotatably mounted component, in which it flows radially outward and from where the liquid through radial openings in the rotor is passed into an annular gap, wherein the radial openings are arranged uniformly on the outer surface of the rotor. As a result of the fast rotation of the rotor, the liquid in the annular gap is acted upon by pressure waves oscillating at a corresponding frequency as a function of the rotational speed, the rotor radius and the number of openings on the outer surface of the rotor, whereby considerable amounts of energy are introduced into the liquid and destabilize the chemical bonds or broken up.

[0004] Wichtig ist dabei die geeignete Wahl der Oszillationsfrequenz bzw. der Druckbeaufschlagungsfrequenz, wobei in der genannten Literaturstelle eine Frequenz von 63,99 kHz als geeignet für die genannte Behandlung angegeben wurde. Die Anmelderin hat die Beobachtung gemacht, dass die Größenordnung wie sie der EP 1 260 266 für die Druckbeaufschlagungsfrequenz zu entnehmen ist zwar prinzipiell für die oben genannte Anwendung geeignet erscheint, jedoch hat offensichtlich die genaue Geometrie der Druckbeaufschlagungsvorrichtung einen erheblichen Einfluss auf die Intensität der De-stabilisierung, sodass die tatsächlich optimale Frequenz und insbesondere die Drehzahl des Rotors von Anwendungsfall zu Anwendungsfall variiert.Important is the appropriate choice of the oscillation frequency or the Druckbeaufschlagungsfrequenz, wherein in said reference, a frequency of 63.99 kHz was specified as suitable for said treatment. The Applicant has made the observation that although the order of magnitude given in EP 1 260 266 for the pressurization frequency is in principle suitable for the abovementioned application, it is obvious that the exact geometry of the pressurization device has a considerable influence on the intensity of the debris. stabilization, so that the actual optimum frequency and in particular the rotational speed of the rotor varies from application to application.

[0005] Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die jeweils optimale Druckbeaufschlagungsfrequenz bzw. Drehzahl des Rotors in einfacher und schneller Weise aufgefunden werden kann.It is therefore an object of the present invention to improve a method of the type mentioned in that the respective optimal Druckbeaufschlagungsfrequenz or speed of the rotor can be found in a simple and fast way.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung über durchströmte Rohrleitungen mit Wasser in Wirkverbindung gebracht und die Beaufschlagungsfrequenz variiert wird und der Betriebspunkt als ein lokales Maximum des Anstiegs der Temperaturkurve des Wassers nach dem Passieren der Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung als Funktion der Beaufschlagungsfrequenz bestimmt wird.To solve this problem, a method of the type mentioned is further developed according to the invention that the Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung brought through flowing pipes with water in operative connection and the Beaufschlagungsfrequenz is varied and the operating point as a local maximum of the rise of the temperature curve of the water after passing the Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung is determined as a function of the loading frequency.

[0007] Die Anmelderin hat unerwarteter Weise die Beobachtung gemacht, dass dann, wenn die Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung bei einer Frequenz betrieben wird, die zu einer plötzlichen Zunahme der Temperatur des mit der Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung in Wirkverbindung gebrachten Wassers führt, auch die eigentliche Behandlung des Mineralöls besonders 1 /5 österreichisches Patentamt AT510 227 B1 2013-01-15 wirkungsvoll erfolgt. Damit bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine überaus einfache Möglichkeit der Kalibrierung der Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung.The Applicant has unexpectedly found that, when the pressurized wave applying device is operated at a frequency which results in a sudden increase in the temperature of the water which is in operative communication with the pressurized wave applying device, the actual treatment of the mineral oil is particularly 1 / 5 Austrian Patent Office AT510 227 B1 2013-01-15 effective. Thus, the inventive method provides a very simple way of calibrating the Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung.

[0008] Je nachdem, welche Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz gelangt, ist der ermittelte Betriebspunkt die Betriebsfrequenz eines mechanischen Oszillators oder aber auch die Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors, wie er beim Stand der Technik gemäß der EP 1 260 266 zum Einsatz gelangt.Depending on which Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung is used in the process according to the invention, the determined operating point is the operating frequency of a mechanical oscillator or the rotational speed of a rotor, as used in the prior art according to EP 1 260 266.

[0009] Bevorzugt ist das Verfahren hierbei dahingehend weitergebildet, dass die Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung in Form eines in einem Gehäuse gelagerten, von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmten Rotors ausgeführt ist, wobei der Rotor mit seiner Welle zur Rotation gelagert ist und als eine Scheibe mit einer ringförmigen Wand ausgebildet ist, in welcher eine Vielzahl von Öffnungen in gleichmäßigem Abstand voneinander entlang der ringförmigen Wand angeordnet ist und ein koaxial zum Rotor ausgebildeter Stator unter Ausformung eines ringförmigen Spalts zwischen dem Stator und der ringförmigen Wand des Rotors angeordnet ist.Preferably, the method is further developed in such a way that the Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung is designed in the form of a mounted in a housing, flowed through by the liquid to be treated rotor, the rotor is mounted with its shaft for rotation and as a disc with an annular wall is formed, in which a plurality of openings at a uniform distance from each other along the annular wall is arranged and a coaxial with the rotor formed stator is arranged under formation of an annular gap between the stator and the annular wall of the rotor.

[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines in Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The inventive method will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawing.

[0011] In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Behandeln einer Flüssigkeit wie beispielsweise Mineralöl mit 1 bezeichnet. Die Vorrichtung weist einen Rohölbehälter 2 und einen Produktbehälter 3 auf, wobei das Roh- bzw. Mineralöl aus dem Behälter 2 in den Behälter 3 gepumpt wird bzw. strömt und dabei einen Oszillator 4 beispielsweise in Form eines Rotors passiert. Entsprechende Rohrleitungen sind mit 5 bezeichnet. Zum Einstellen des Betriebspunkts kann nun erfindungsgemäß anstatt des Rohöls Wasser in die Rohrleitungen 5 gesogen und der optimale Betriebspunkt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt werden. Nachdem der Betriebspunkt bestimmt wurde, wird der normale Betrieb mit Mineralöl aufgenommen.In Fig. 1, an apparatus for performing the method for treating a liquid such as mineral oil is denoted by 1. The device has a crude oil container 2 and a product container 3, wherein the crude or mineral oil is pumped from the container 2 into the container 3 or flows and thereby passes an oscillator 4, for example in the form of a rotor. Corresponding pipelines are designated 5. In order to set the operating point, water can now be sucked into the pipelines 5 instead of the crude oil and the optimum operating point can be determined in accordance with the method according to the invention. After the operating point has been determined, normal operation with mineral oil is started.

[0012] In Fig. 2 ist ein Rotor dargestellt, wie er bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz gelangen kann. Der Oszillator 4 umfasst neben einem Antrieb 12 und einer entsprechenden Kraftübertragung 13 ein Rotorgehäuse 14 und einen Rotor 15, der mit einem am Rotorgehäuse 14 festgelegten Stator 16 zusammenwirkt. Zwischen dem Rotor 15 und dem Stator 16 ist ein Ringspalt 17 ausgebildet. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird in Richtung des Pfeils 18 in eine Einlassöffnung 19 zugeführt und gelangt in den Innenraum 20 des Rotors. Aufgrund der Fliehkräfte, die bei der Rotation des Rotors 15 auftreten, wird die zu behandelnde Flüssigkeit im Innenraum 20 in Richtung des Stators 16 gefördert und kann über Öffnungen 21 im Rotor 15, die in regelmäßigen Abständen entlang des Umfangs des Rotors 15 angeordnet sind, in den Ringspalt 17 gelangen. Der Ringspalt 17 ist in der Darstellung nach Fig. 2 im Verhältnis zum Rotor 15 überaus groß dargestellt, und der Abstand zwischen Rotor 15 und Stator 16 beträgt tatsächlich nur wenige Millimeter, sodass in diesem Bereich aufgrund der Rotation des Rotors 15 und der Anordnung der Öffnungen 21 Druckwellen mit einer bestimmten Frequenz erzeugt werden, sodass eine erhebliche Energiemenge in die zu behandelnde Flüssigkeit zur Destabilisierung der chemischen Bindungen eingetragen wird. 2/5In Fig. 2, a rotor is shown, as it can be used in carrying out the method according to the invention used. The oscillator 4 comprises, in addition to a drive 12 and a corresponding force transmission 13, a rotor housing 14 and a rotor 15 which cooperates with a stator 16 fixed to the rotor housing 14. Between the rotor 15 and the stator 16, an annular gap 17 is formed. The liquid to be treated is fed in the direction of the arrow 18 into an inlet opening 19 and enters the interior 20 of the rotor. Due to the centrifugal forces that occur during the rotation of the rotor 15, the liquid to be treated in the interior 20 is conveyed in the direction of the stator 16 and can through openings 21 in the rotor 15, which are arranged at regular intervals along the circumference of the rotor 15, in reach the annular gap 17. The annular gap 17 is shown in the illustration of FIG. 2 in relation to the rotor 15 very large, and the distance between the rotor 15 and stator 16 is actually only a few millimeters, so in this area due to the rotation of the rotor 15 and the arrangement of the openings 21 pressure waves are generated at a certain frequency, so that a significant amount of energy is entered into the liquid to be treated to destabilize the chemical bonds. 2.5

Claims (2)

österreichisches Patentamt AT510 227B1 2013-01-15 Patentansprüche 1. Verfahren zum Einstellen des Betriebspunkts einer Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Mineralöls mit Druckwellen einer ersten Frequenz zur Erhöhung des Anteils von niedrigsiedenden Fraktionen in der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung über durchströmte Rohrleitungen mit Wasser in Wirkverbindung gebracht und die Beaufschlagungsfrequenz variiert wird und der Betriebspunkt als ein lokales Maximum des Anstiegs der Temperaturkurve des Wassers nach dem Passieren der Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung als Funktion der Beaufschlagungsfrequenz bestimmt wird.A method for setting the operating point of a Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung for treating a liquid, in particular a mineral oil with pressure waves of a first frequency to increase the proportion of low-boiling fractions in the liquid, characterized in that the Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung via flowed through pipes is brought into contact with water and the loading frequency is varied and the operating point is determined as a local maximum of the rise of the temperature curve of the water after passing through the Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung as a function of the loading frequency. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung ein in einem Gehäuse gelagerter, von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmter Rotor verwendet wird, wobei der Rotor mit seiner Welle zur Rotation gelagert ist und als eine Scheibe mit einer ringförmigen Wand ausgebildet ist, in welcher eine Vielzahl von Öffnungen in gleichmäßigem Abstand voneinander entlang der ringförmigen Wand angeordnet ist und ein koaxial zum Rotor ausgebildeter Stator unter Ausformung eines ringförmigen Spalts zwischen dem Stator und der ringförmigen Wand des Rotors angeordnet ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 3/52. The method according to claim 1, characterized in that as Druckwellenbeaufschlagungseinrichtung a stored in a housing, is used by the liquid to be flowed through the rotor, the rotor is mounted with its shaft for rotation and is designed as a disc with an annular wall, in which a plurality of openings are arranged uniformly spaced along the annular wall and a coaxial with the rotor stator is arranged to form an annular gap between the stator and the annular wall of the rotor. For this 2 sheets of drawings 3/5
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