CN105307760B - 碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法 - Google Patents

碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105307760B
CN105307760B CN201480033135.6A CN201480033135A CN105307760B CN 105307760 B CN105307760 B CN 105307760B CN 201480033135 A CN201480033135 A CN 201480033135A CN 105307760 B CN105307760 B CN 105307760B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aforementioned
cavitation
cut
initial ring
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480033135.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105307760A (zh
Inventor
宇野薰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eco Prana Co Ltd
Original Assignee
Eco Prana Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eco Prana Co Ltd filed Critical Eco Prana Co Ltd
Publication of CN105307760A publication Critical patent/CN105307760A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105307760B publication Critical patent/CN105307760B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/006—Baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/008—Processes for carrying out reactions under cavitation conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/245—Stationary reactors without moving elements inside placed in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
    • C10G31/06—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for by heating, cooling, or pressure treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
    • C10G31/08—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for by treating with water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/00768—Baffles attached to the reactor wall vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/34—Applying ultrasonic energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供一种碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法，其特征在于，经简单的方法，可高效且高精度地进行石油分子和水分子的微细化，由石油和水制造碳基燃料。碳基燃料的制造方法，所述方法具备：通过空化作用切断石油分子的石油微细化步骤；通过空化作用切断水分子的水微细化步骤；这些步骤中被切断的分子之间通过空化作用相结合的不同分子结合步骤。

Description

碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法
技术领域
本发明涉及一种碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法。
背景技术
目前，作为有限的自然资源石油的替代品的碳基燃料的制造方法已有各种报道。
例如，在使用催化反应由一氧化碳和氢合成液态烃、精制碳基燃料的费-托法中，使用使甲烷等烃气化的水蒸气转化法生产作为起始原料的一氧化碳和氢，该水蒸气转化法利用高温水蒸汽带来的热反应进行。
此外，下述专利文献1中，报道了利用一氧化碳和氢的反应，制造含有液化石油气成分和汽油成分的至少一种的烃的方法。该方法中，一氧化碳和氢与具有230℃以上的温度和0.1MPa以上的压力的流体混合，使该混合物与催化剂接触，使混合物中的一氧化碳和氢反应制造烃。
进一步地，作为使有机化合物与水反应制造反应产物的制造方法，列举了下述专利文献2。这里，报道了由有机化合物(缩水甘油醚等)与亚临界水(100℃以上、低于374℃且为液态的水)的混合流体来制造反应产物(即合成石油)的方法。
该方法中，混合流体的反应场的温度在150℃-374℃左右，反应场的压力在0.1-30MPa左右，制造反应产物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-195773号公报
专利文献2：日本特开2007-176859号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，制造碳基燃料时，在上述费-托法中，必须要生成高温的水蒸气。此外，上述专利文献1所述的方法中，必须要使用至少230℃以上的高温流体。进一步地，上述专利文献2所述的方法中，反应场的温度要在150℃-374℃左右，至少必须要保持反应场的高温状态。
也就是说，上述方法中，任一方法为了达到高温都必须有热能，从而产生了为制造石油替代品而消耗石油的问题。此外，为了实现如上所述的高温热处理，除了必然需要大规模的设备、场所和时间之外，还无助于二氧化碳的减少，因此，人们认为，从保护环境、资源的观点出发，也存在多种矛盾。
这里，作为不需要热能的方法，也提出了使起始原料和中间物质微细化，使上述微细化的物质反应制造碳基燃料的方法。
但是，即使在该情况下，为了使用匀浆器等搅拌机粉碎起始原料和中间物质、使用线性混合器等搅拌上述物质使其物理微细化，用于搅拌机等反复粉碎的动力是必要的。此外，即使采用间歇式反复进行搅拌处理的情况下，也有微细化的精度不稳定、不足以切断分子等不能微细化的问题。
本发明是鉴于上述情况所做出的，目的是提供通过简单的方法，可高效且高精度地进行石油分子和水分子的微细化，由石油和水制造碳基燃料的空化作用发生环、碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法。解决技术问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明的碳基燃料的制造装置，其特征在于，所述制造装置具有：石油微细化装置，所述石油微细化装置具备第一空化作用发生环，切断石油分子，所述第一空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的第一空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，切断前述液体分子；水微细化装置，所述水微细化装置具备第二空化作用发生环，切断水分子，所述第二空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的第二空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，切断前述液体分子；不同分子结合装置，所述不同分子结合装置具备第三空化作用发生环，在该第三空化作用发生环内，使由前述石油微细化装置切断的石油分子和由前述水微细化装置切断的水分子的混合物以高压通过，由此使得在前述第三空化作用发生环内发生空化作用，前述被切断的石油分子和前述被切断的水分子相结合制造碳基燃料，所述第三空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的第三空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，切断前述液体分子。
进一步地，为了达成上述目的，本发明的碳基燃料的制造方法是具备切断石油分子的石油微细化步骤、切断水分子的水微细化步骤、上述步骤中被切断的分子之间相结合的不同分子结合步骤的碳基燃料的制造方法，其特征在于：前述石油微细化步骤中，在前述石油流通管道的一段上设置第一空化作用发生环，在该第一空化作用发生环内，使前述石油以高压通过，由此使得在该第一空化作用发生环内发生空化作用，切断前述石油分子；前述水微细化步骤中，在水流通管道的一段上设置第二空化作用发生环，在该第二空化作用发生环内，使前述水以高压通过，由此使得在该第二空化作用发生环内发生空化作用，切断前述水分子；前述不同分子结合步骤中，在前述水微细化步骤中被切断的水分子和前述石油微细化步骤中被切断的石油分子的混合物流通管道的一段上设置第三空化作用发生环，在该第三空化作用发生环内，使前述混合物以高压通过，由此使得在该第三空化作用发生环内发生空化作用，前述被切断的石油分子和前述被切断的水分子相结合制造碳基燃料；前述第一空化作用发生环至第三空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，切断前述液体分子。
本发明中，也可具备在前述第一空化作用发生环上游的前述水流通管道内混入气体，使水中含有大量气泡的气液混合步骤，
使含有前述气泡的水在前述第一空化作用发生环内以高压通过，由此使得在该第一空化作用发生环内发生空化作用，在切断前述水分子的同时，前述气泡微细化为纳米尺寸。
此外，本发明中，可进一步具备：在前述不同分子结合步骤中，使前述被切断的石油分子和前述被切断的水分子相结合生成的产物在磁力搅拌器内通过，使前述产物的分子结合稳定化的稳定化步骤。
技术效果
通过本发明的碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法，经简单的方法，可高效且高精度地进行石油分子和水分子的微细化，由石油和水制造碳基燃料。
附图说明
图1(a)和(b)都表示本发明的一个实施方式的碳基燃料的制造方法的一个例子的工艺流程图，(a)为第一实施方式，(b)为第二实施方式。
图2示意性地表示本发明的一个实施方式的空化作用发生环的一个例子，(a)为平面示意图，(b)为(a)的沿着X-X线箭头方向的示意纵截面图。
图3示意性地表示同一空化作用发生环的另一个例子，(a)为平面示意图，(b)为(a)的沿着Y-Y线箭头方向的示意纵截面图。
图4(a)为示意性地表示空化作用处理前的气泡的示意图，(b)为示意性地表示空化作用处理后的纳米气泡的示意图。
图5示意性地表示本发明的第一实施方式的碳基燃料的制造装置的一个例子的示意图。
图6示意性地表示本发明的第二实施方式的碳基燃料的制造装置的一个例子的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
如图1(a)所示，本发明的第一实施方式的碳基燃料的制造方法1为由石油2和水4制造碳基燃料9的方法，具备：切断石油2分子的石油微细化步骤A，切断水4分子的水微细化步骤B，以及上述步骤中使被切断的分子2a、4a之间相结合的不同分子结合步骤C。
如图5所示，该碳基燃料的制造方法1通过碳基燃料的制造装置100实施，所述制造装置100具有：具备空化作用发生环(环)10的石油微细化装置200；具备环10的水微细化装置300；具备环10的不同分子结合装置400。
如图5所示，石油微细化步骤A中，在石油2流通管道20的一段上设置第一空化作用发生环(第一环)10，在第一环10内，使石油2以高压通过，由此使得在第一环10内发生空化作用，切断石油2分子。
本实施方式中，使用具备多个第一环10的石油微细化装置200进行石油2分子的切断。此外，通过在管道20的一段上设置的泵21，可使石油2在第一环10内以高压通过。
通过该石油微细化步骤A处理，切断石油2的分子，石油2成为含有被切断的石油分子2a的石油(纳米化石油)3。
可以认为：当石油2如上所述经微细化步骤A处理时，石油2的分子内的碳原子之间的键的一部分(1个位置或多个位置)被切断，石油2的分子在多个部位被断开。因此，可以认为：被切断的石油分子2a中含有的碳原子数与切断前的石油2的分子中含有的碳原子数相比也变少。
作为石油2，只要是以烃为主要成分的碳基燃料即可，可以使用各种碳基燃料。例如，可使用碳原子数10-20左右的轻油、重油、碳原子数4-10左右的汽油。此外，可以使用具有各种分子结构的碳基燃料，例如可使用石蜡类、烯烃类、环烷烃类、芳香族类等碳基燃料。此外，作为使用的石油2，从带来碳基燃料9的高收率的观点出发，希望为石蜡类碳基燃料。
水微细化步骤B中，如图5所示，在水4流通管道30的一段上设置第二空化作用发生环(第二环)10，在第二环10内，使水4以高压通过，由此使得在第二环10内发生空化作用，切断水4分子。
本实施方式中，使用具备多个第二环10的水微细化装置300进行水4分子的切断。此外，通过在管道30的一段上设置的泵31，使水4在第二环10内以高压通过。
通过该水微细化步骤B处理，切断水4的分子，水4成为含有被切断的水分子4a的水(纳米化水)5。可以认为：通过该水4分子的切断，从水4的分子切出氢原子和氧原子，产生被切断的水分子4a(即，只有氢原子或只有氧原子构成的分子4a、或者缺失一部分氢原子或氧原子状态的分子4a等)。
作为水4，可使用例如自来水或井水等自然水、蒸馏水、离子交换水、实施过反渗透处理的水、实施过磁处理或电解处理等的水、含有矿物成分的水等各种水。
此外，上述使用“纳米化石油3(水5)”之类的“纳米化”的表述，这是为了概念性地表达含有被切断的分子2a(4a)的石油3(水5)的简称。
不同分子结合步骤C中，如图5所示，在水微细化步骤B中被切断的水分子4a和在石油微细化步骤A中被切断的石油分子2a的混合物8流通管道40的一段上，设置第三空化作用发生环(第三环)10，在第三环10内，使混合物8以高压通过，由此使得在第三环10内发生空化作用，被切断的石油分子2a和被切断的水分子4a相结合制造碳基燃料9(以烃为主要成分的碳基燃料)。
该碳基燃料的制造方法1中使用的水4的含量(容量％)(水4和石油2的混合物中的水4的含量)例如可为30-50等。
此外，可向上述步骤A、B、C的处理前的任一液体(石油2、水4、混合物8)中，添加适当的公知的添加剂。可以认为：通过添加这样的添加剂，在不同分子结合步骤C中，可促进被切断的石油分子2a与被切断的水分子4a之间的结合反应。
此外，使用如“不同分子结合步骤C”这样的“不同分子”的表述，这是为了概念性地表达相互不同的分子(被切断的分子2a、4a)之间结合的步骤的简称。
本实施方式中，使用具备多个第三环10的不同分子结合装置400，使被切断的石油分子2a与被切断的水分子4a相结合制造碳基燃料9。此外，通过在管道40的一段上设置的泵41，使上述混合物8在第三环10内以高压通过。
混合物8经所述不同分子结合步骤C处理，混合物8中存在的被切断的石油分子2a和被切断的水分子4a相结合制造碳基燃料9。具体来说，可以认为：一个或多个被切断的石油分子2a(其碳原子数比原来石油2分子的碳原子数少的分子2a)与一个或多个被切断的水分子4a(只有氢原子或只有氧原子构成的分子4a、或者缺失一部分氢原子或氧原子状态的分子4a等)通过共价键结合，制造碳基燃料9。
如上所述制造的碳基燃料9中的水分含量为不到1％。此外，所述不同分子结合步骤C中，被切断的石油分子2a和被切断的水分子4a的结合反应时产生反应热，比反应前温度上升大约10℃。
然后，对该碳基燃料的制造方法1(碳基燃料的制造装置100)中使用的环10进行说明。
该环10为在液体(石油2、水4、混合物8)流通管道20、30、40的一段上设置使用的环。
如图2(a)和(b)中所示，该环10形成从圆筒部11的内周面向中心突出多个突起部12、13的结构以在圆筒部11的内部形成液体(石油2、水4、混合物8)的流通通道16。在该圆筒部11内，使液体以高压通过，由此在圆筒部11内发生空化作用。
通过环10内的液体的压力可为1-10MPa左右；液体的流速可为150m/min以上。为了发生有效的空化作用，可适当调整该液体的压力和流速，例如，可根据液体的温度和粘度等进行调整。
本实施方式中，如图2(a)和(b)所示，环10具有大致同尺寸、同形状的多个突起部12(图例中为4个)与多个突起部13(图例中为4个)，突起部13的突出尺寸比突起部12的突出尺寸更大。
此外，本实施方式中，环10的多个突起部12、13分别具有蘑菇的形状，它们的头部12a、13a的尺寸是两种以上尺寸的组合。图例中，例举了头部12a、13a的形状为大致圆盘状、具有12a与13a两种头部的环10。
对于头部12a、13a的尺寸，只要是突起部12、13相互之间不干扰即可。此外，头部12a、13a的尺寸不仅限于图例所示，也可使用三种和四种等不同尺寸的头部。
此外，环10的圆筒部11的内径例如可为10-50mm，圆筒部11的宽度(沿着流体的流通方向的尺寸)例如可为5-30mm。突起部12、13的突出尺寸分别为突起部12、13不干扰的尺寸即可，例如可为圆筒部11的内径的1/10-1/2左右的尺寸。
此外，作为环10，可以是由氧化铝、氧化锆等的氧化物类等的陶瓷形成的环，或者，也可以是由不锈钢等金属制成的环、由合成树脂形成的环等。
作为环10，不仅限于具有如图2(a)和(b)所示形状的突起部12、13的环，也可为具有如图3(a)和(b)所示形状的突起部14、15的环10A。
图3(a)和(b)中，表示具备剖面为山形的突起部14和圆筒状突起部15的环10A。
此外，突起部不仅限于上述形状，可为各种形状。
在上述构成的环10的圆筒部11内，使液体(石油2、水4)在泵21、31形成的高压下通过时，液体在圆筒部11内的流通通道16前进的过程中，与突起部12、13碰撞，该碰撞部分周围液体的压力成为瞬间降低的状态。
如上所述，液体的压力仅仅在极短时间就降低至饱和蒸汽压之下，以液体中存在的100μm以下的微小气泡为核，液体发生沸腾，或者发生溶解气体的游离，由此生成大量小气泡(真空微泡)。
由于这些真空微泡周围的液体的压力比饱和蒸汽压高，因此周围的液体冲进真空微泡的中心，在真空微泡消失的瞬间，冲进的液体在中心碰撞。由此，产生很强的压力波(冲击波)，在圆筒部11内发生空化作用。
可以认为：该空化作用所产生的强冲击波作用于包围真空微泡周围的液体分子，切断构成这些分子的原子之间的结合，分子被切断。即，可以认为：通过该空化作用，切断液体(石油2和水4)的分子，生成含有被切断的石油分子2a的纳米化石油3以及含有被切断的水分子4a的纳米化水5。
此外，在上述构成的环10的圆筒部11内，被切断的水分子4a和被切断的石油分子2a的混合物8通过泵41以高压通过时，混合物8在圆筒部11内的流通通道16前进的过程中，与突起部12、13碰撞，该碰撞部位周围液体的压力成为瞬间降低的状态。
因此，与上述相同，在混合物8中生成大量真空微泡，这些真空微泡消失时产生很强的压力波(冲击波)，在圆筒部11内发生空化作用。
可以认为：该空化作用所产生的强冲击波作用于包围真空微泡周围的混合物8内的被切断的水分子4a和被切断的石油分子2a。该空化作用的作用与这些被切断的分子2a、4a之间以高压碰撞的作用相辅相成，使这些被切断的分子2a、4a之间通过共价键相结合，制造碳基燃料9。可以认为：如下所述，上述制造的碳基燃料9，作为其构成原子，除了氢、碳之外，还含有氧。
此外，如果像本实施方式这样，环10由两种以上尺寸的头部12a、13a组合构成时，可高效地产生上述冲击波，可放大空化作用的作用。因此，在可更高效地切断石油2和水4的分子的同时，可更高效地使这些被切断的分子2a、4a之间相结合制造碳基燃料9。
本实施方式中，如图5所示，石油微细化装置200、水微细化装置300以及不同分子结合装置400由可相互连接、分离的多个环10连接构成。上述多个环10以筒内部相互连通的方式被连接，构成上述装置200、300、400。
由于如上所述的结构，可通过适当增减构成上述装置200、300、400的环10的连接个数来增减空化作用的发生量。如果环10的连接个数增加，空化作用的发生量增加，上述冲击波的发生区域增加，所以在可提高石油2与水4分子的切断程度的同时，可提高这些被切断的分子2a、4a之间的结合程度。另一方面，如果减少环10的连接个数，可降低石油2和水4的分子的切断程度以及被切断的分子2a、4a之间的结合程度。
即，通过如上所述的调整空化作用的发生量，可调整石油2和水4的分子的切断程度以及被切断的分子2a、4a之间的结合程度。因此，虽然有时石油2和水4的分子的切断程度以及被切断的分子2a、4a之间的结合程度会随着石油2、水4、混合物8的温度和粘度等变动，但为了最适的切断程度和结合程度，可适当增减环10的连接个数，调整空化作用的发生量。
作为泵21、31、41，只要是能使液体(石油2、水4、混合物8)以高压在管道20、30、40内流通的泵即可，可使用具有各种结构的泵。作为泵21、31、41，可使用例如，柱塞泵、齿轮泵、级联泵等。
此外，作为管道20、30、40，只要是能承受高压液体(石油2、水4、混合物8)的流通的结构的管道即可，可使用例如铁、铜等金属制的管道、由聚氯乙烯等合成树脂形成的管道等。此外，管道20、30、40的直径，可为例如1-20mm。
下面，表示由该碳基燃料的制造方法1(碳基燃料的制造装置100)制造的碳基燃料9的成分的分析结果。
分析公司：日鉄住金テクノロジー株式会社
报告发布日期：平成25年5月20日(2013年5月20日)
目的：对碳基燃料进行GC/MS分析(气相色谱-质谱分析)，掌握其成分。
样品：2013年3月4日制造的碳基燃料。
分析方法：
(样品制备)由水和石蜡类燃料制造碳基燃料(水的含量＝30(容量％))，将约0.1g碳基燃料用丙酮稀释、然后定容至10mL的样品作为分析样品。
(分析装置)
GC装置(气相色谱装置)：HP6890(HP(惠普，Hewlett Packard)公司制造)
色谱柱＝UA-5 28.5m×0.25mm×0.25μm、升温条件＝40℃(5min)→10.0℃/min→150℃→20.0℃/min→320℃(5min)、载气＝He、柱流量＝1.2mL/min、进样口温度＝280℃、分流比＝20∶1
MS装置(质谱仪)：HP5973(HP公司制造)
质量范围m/z＝29.0-550.0(扫描测定)、接口温度＝320℃
分析结果：
根据GC/MS分析的色谱和峰组分的质谱检索结果，从经丙酮稀释样品的液体中，明显检测出了认为是饱和烃(C9H20-C27H56)或羧酸酯(棕榈酸甲酯、油酸甲酯)的峰。
考察：
可以认为：使用该碳基燃料的制造方法1，处理前不存在的羧酸酯(棕榈酸甲酯、油酸甲酯)为新生成的物质。可以认为：作为这些羧酸酯的生成机理，由空化作用切断的石油2的分子通过与来源于被切断的水分子4a的氧结合，生成这些羧酸酯。
下面，表示通过该碳基燃料的制造方法1(碳基燃料的制造装置100)制造的碳基燃料9的CHN分析的结果。
测试公司：株式会社ニチユ·テクノ
报告发布日期：2014年2月17日
测试样品：由水和石油制造的碳基燃料(水的含量＝40(容量％))测定结果：
[表1]
考察：
显示该碳基燃料中，除了碳原子和氢原子之外，还含有氧原子。暗示该碳基燃料的氧原子是来源于水分子的氧原子。
通过具有上述构成的第一实施方式的碳基燃料的制造方法1、碳基燃料的制造装置100以及空化作用发生环(环)10，经简单的方法，可高效且高精度地进行石油分子和水分子的微细化，由石油和水制造碳基燃料。
即，虽然环10为具备圆筒部11和突起部12、13的简单构造体，但通过该环10内发生的空化作用可切断诸如石油2和水4这样的液体分子。
此外，根据该碳基燃料的制造方法1和碳基燃料的制造装置100，使用如上所述的简单结构的环10，通过该环10内发生的空化作用，可切断石油2的分子和水4的分子，进一步使上述被切断的石油分子2a和被切断的水分子4a相结合制造碳基燃料9。
此外，因为是使用如上所述的空化作用切断石油2的分子和水4的分子制造碳基燃料9，因此，例如对于石油2和水4，同通过与上述液体发生共振的频率的波动进行分子切断的情况等相比，可较可靠地、精度良好地切断分子。此外，如上所述，由于可提高分子的切断的精度，作为结果，可使碳基燃料9的品质稳定化，提高收率，高效地制造碳基燃料9。
此外，石油2的分子和水4的分子的切断以及被切断的石油分子2a和被切断的水分子4a相结合的步骤中，由于不需要高温的热能和施加高压等，因此不需要高温高压处理所需的大规模的设备和场所等，可经简单的方法制造碳基燃料9。此外，由于不需要高温的热能，可避免为了制造石油替代品而消耗石油的效率低下的状况。
此外，由于碳基燃料9的制造中使用水4，与目前相比，可大幅削减在合成燃料时的制造成本。此外，因为与目前的燃料相比，制造的碳基燃料9中的烃含量较低，所以可减少碳基燃料9燃烧时产生的二氧化碳量，可成为解决全球变暖等环境问题的线索。此外，与现状相比，能够以水4的含量的部分的程度，减少石油用量，因而可致力于有限的天然资源石油的有效利用。
下面，对第二实施方式的碳基燃料的制造方法1A进行说明。
如图1(b)所示，本实施方式的碳基燃料的制造方法1A具备：在水微细化步骤B中，使得在处理之前的水4中含有大量气泡7的气液混合步骤D。如图6所示，该碳基燃料的制造方法1A通过具备气液混合装置22的碳基燃料的制造装置100A实施。
该气液混合步骤D中，如图6所示，在第一空化作用发生环10(第一环)上游的水4流通管道30内混入气体6，使水4含有大量气泡。
使含有该气泡7的水4在第一环10内以高压通过，在第一环10内发生空化作用，通过该空化作用的作用，在切断水4的分子的同时，气泡7被微细化成纳米尺寸，生成纳米气泡7a。
图4(a)中，表示微细化成为纳米尺寸之前的气泡7，图4(b)中，表示纳米气泡7a。气泡7的尺寸为200-2000μm左右，纳米气泡7a的尺寸为100-500nm左右。
通过在第一环10内发生的空化作用，在水4中生成真空微泡，该真空微泡通过与水4中生成的气泡7碰撞，气泡7瞬间被破坏(微细化)成纳米气泡7a。
可以认为：该破坏时，发生剧烈的绝热压缩反应，在纳米气泡7a中形成超高压、超高温的极限反应场。可以认为：该极限反应场通过作用于纳米气泡7a的周围的水4，高效地切断水4的分子。
此外，本实施方式中，如图1(b)所示，碳基燃料的制造方法1A进一步具备在不同分子结合步骤C中使被切断的石油分子2a和被切断的水分子4a相结合产生的产物的分子结合稳定化的稳定化步骤E。
该稳定化步骤E中，如图6所示，使前述产物在磁力搅拌器43内通过，使产物的分子结合稳定化。
当使产物在磁力搅拌器43内通过时，可赋予产物以负离子。因此，通过负离子之间的排斥作用，使产物之间难以粘着。
此外，作为磁力搅拌器43，只要是可对产物赋予负离子的磁力搅拌器即可，可使用各种结构的磁力搅拌器。
具有上述构成的第二实施方式的碳基燃料的制造方法1A中，具备：在水微细化步骤B中，使得在处理之前的水4中含有大量气泡7的气液混合步骤D。
因此，通过空化作用在水4中产生的真空微泡与气泡7碰撞，气泡7瞬间破坏形成纳米气泡7a，由此产生剧烈的绝热压缩现象，因而使纳米气泡7a周围的水4的分子被高效地切断。
此外，本实施方式中，碳基燃料的制造方法1A进一步具备使被切断的石油分子2a和被切断的水分子4a相结合产生的产物的分子结合稳定化的稳定化步骤E。
因此，在该稳定化步骤E中，使产物在磁力搅拌器43内通过，从而赋予产物以负离子，由此，产物之间难于粘着，可抑制它们结合。因此，由于产物的分子结合稳定化，可使碳基燃料9的品质稳定。
此外，上述第二实施方式的碳基燃料的制造方法1A中，举出具备气液混合步骤D和稳定化步骤E的例子，但也可具备上述步骤D、E的任意一个。
附图说明
1，1A 碳基燃料的制造方法
A 石油微细化步骤
B 水微细化步骤
C 不同分子结合步骤
D 气液混合步骤
E 稳定化步骤
2 石油
2a 被切断的石油分子
4 水
4a 被切断的水分子
6 气体
7 气泡
8 混合物
9 碳基燃料
10，10A 空化作用发生环(第一至第三空化作用发生环、环)
11 圆筒部
12，13，14，15 突起部
16 流通通道
20 石油流通管道
30 水流通管道
40 混合物流通管道
43 磁力搅拌器
100，100A 碳基燃料的制造装置
200 石油微细化装置
300 水微细化装置
400 不同分子结合装置

Claims (4)

1.一种碳基燃料的制造装置，其特征在于，所述制造装置具有：
石油微细化装置，所述石油微细化装置具备第一空化作用发生环，切断石油分子，所述第一空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的第一空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，产生压力波，切断前述液体分子；
水微细化装置，所述水微细化装置具备第二空化作用发生环，切断水分子，所述第二空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的第二空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，产生压力波，切断前述液体分子；
不同分子结合装置，所述不同分子结合装置具备第三空化作用发生环，在该第三空化作用发生环内，使由前述石油微细化装置切断的石油分子和由前述水微细化装置切断的水分子的混合物以高压通过，由此使得在前述第三空化作用发生环内发生空化作用，前述被切断的石油分子和前述被切断的水分子相结合制造碳基燃料，所述第三空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的第三空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，产生压力波，切断前述液体分子。
2.一种碳基燃料的制造方法，所述制造方法是具备切断石油分子的石油微细化步骤、切断水分子的水微细化步骤、这些步骤中被切断的分子之间相结合的不同分子结合步骤的碳基燃料的制造方法，其特征在于：
前述石油微细化步骤中，在前述石油流通管道的一段上设置第一空化作用发生环，在该第一空化作用发生环内，使前述石油以高压通过，由此使得在该第一空化作用发生环内发生空化作用，产生压力波，切断前述石油分子；
前述水微细化步骤中，在水流通管道的一段上设置第二空化作用发生环，在该第二空化作用发生环内，使前述水以高压通过，由此使得在该第二空化作用发生环内发生空化作用，产生压力波，切断前述水分子；
前述不同分子结合步骤中，在前述水微细化步骤中被切断的水分子和前述石油微细化步骤中被切断的石油分子的混合物流通管道的一段上设置第三空化作用发生环，在该第三空化作用发生环内，使前述混合物以高压通过，由此使得在该第三空化作用发生环内发生空化作用，前述被切断的石油分子和前述被切断的水分子相结合制造碳基燃料；
前述第一空化作用发生环至第三空化作用发生环是在液体流通管道的一段上设置使用的空化作用发生环，由圆筒部的内周面向中心突出多个突起部，以在前述圆筒部的内部形成液体流通通道，在前述圆筒部内，使前述液体以高压通过，由此使得在前述圆筒部内发生空化作用，产生压力波，切断前述液体分子。
3.一种碳基燃料的制造方法，其特征在于，在权利要求2中，具备：
在前述第一空化作用发生环上游的前述水流通管道内混入气体，使水中含有大量气泡的气液混合步骤，
使含有前述气泡的水在前述第一空化作用发生环内以高压通过，由此使得在该第一空化作用发生环内发生空化作用，在切断前述水分子的同时，前述气泡微细化为纳米尺寸。
4.一种碳基燃料的制造方法，其特征在于，在权利要求2或权利要求3中，进一步具备：
在前述不同分子结合步骤中，使前述被切断的石油分子和前述被切断的水分子相结合生成的产物在磁力搅拌器内通过，使前述产物的分子结合稳定化的稳定化步骤。
CN201480033135.6A 2013-04-17 2014-04-11 碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法 Active CN105307760B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013086997 2013-04-17
JP2013-086997 2013-04-17
JP2013086633 2013-04-17
JP2013-086307 2013-04-17
JP2013-086633 2013-04-17
JP2013086307 2013-04-17
PCT/JP2014/060496 WO2014171406A2 (ja) 2013-04-17 2014-04-11 キャビテーション発生リング、炭素系燃料の製造装置、及び炭素系燃料の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105307760A CN105307760A (zh) 2016-02-03
CN105307760B true CN105307760B (zh) 2017-05-10

Family

ID=51731931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480033135.6A Active CN105307760B (zh) 2013-04-17 2014-04-11 碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160083664A1 (zh)
JP (1) JP5719093B2 (zh)
CN (1) CN105307760B (zh)
SG (1) SG11201508590RA (zh)
WO (1) WO2014171406A2 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016059716A1 (ja) * 2014-10-17 2016-04-21 株式会社エコプラナ キャビテーション発生装置及びそれを用いた石油処理装置
JPWO2016059717A1 (ja) * 2014-10-17 2017-09-21 株式会社エコプラナ 炭化水素系燃料の製造方法及びその製造装置
WO2017002203A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 株式会社エコプラナ 炭素系燃料製造プラント及びコンテナ型炭素系燃料製造簡易プラント

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101828075A (zh) * 2007-10-22 2010-09-08 株式会社盛长 乳化燃料、其制造方法以及其制造装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11262754A (ja) * 1998-03-19 1999-09-28 Yoshihiko Terasawa 水浄化方法及び水浄化装置
JP2003014210A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Bena:Kk 燃焼バーナーおよび燃焼バーナー用混合器
US7344570B2 (en) * 2001-08-24 2008-03-18 Clean Fuels Technology, Inc. Method for manufacturing an emulsified fuel
JP2004359814A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Michihiro Kanehama 燃料製造方法、燃料製造装置
JP2008174699A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Accord System:Kk 低濃度排ガス機能系燃料生成法と生成装置、付設する混合装置とその混合法
US7677791B2 (en) * 2007-01-23 2010-03-16 Joseph Carl Firey Rotary residual fuel slurrifier

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101828075A (zh) * 2007-10-22 2010-09-08 株式会社盛长 乳化燃料、其制造方法以及其制造装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5719093B2 (ja) 2015-05-13
WO2014171406A3 (ja) 2014-12-18
US20160083664A1 (en) 2016-03-24
CN105307760A (zh) 2016-02-03
SG11201508590RA (en) 2015-11-27
WO2014171406A2 (ja) 2014-10-23
JPWO2014171406A1 (ja) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105307760B (zh) 碳基燃料的制造装置以及碳基燃料的制造方法
CA1339617C (en) Method of separating a higher vapor pressure component and/or particulate matter from a lower vapor pressure component
Khoshbin et al. Direct conversion of syngas to dimethyl ether as a green fuel over ultrasound-assisted synthesized CuO–ZnO–Al 2 O 3/HZSM-5 nanocatalyst: effect of active phase ratio on physicochemical and catalytic properties at different process conditions
US20040133057A1 (en) Gaseous hydrocarbon-oxygen bubble tank mixer
CN101679164A (zh) 生产醇的方法
Pour et al. Effect of nano-particle size on product distribution and kinetic parameters of Fe/Cu/La catalyst in Fischer-Tropsch synthesis
CN101687744A (zh) 生产氯代醇的方法
Kerenkan et al. Synthesis of mesoporous tungsten oxide/γ-alumina and surfactant-capped tungsten oxide nanoparticles and their catalytic activities in oxidative cleavage of oleic acid
US8334395B2 (en) Hydrocarbon/oxygen industrial gas mixer with coarse water droplet environment to reduce ignition potential
Eletskii et al. Investigating the process of heavy crude oil steam cracking in the presence of dispersed catalysts. II: Investigating the effect of Ni-containing catalyst concentration on the yield and properties of products
CN113750830B (zh) 一种气液两相强化混合制备纳米气泡分散液的方法
CN107739297A (zh) 一种用于甲烷直接选择氧化制备甲醇、甲醛、co的方法
CN104587926B (zh) 一种微丝接触反应器和一种烷基化反应方法
JP2008074936A (ja) 燃料油の改質方法および装置
Baowei et al. Preparation and characterization of Cu/SiO2 catalyst and its catalytic activity for hydrogenation of diethyl oxalate to ethylene glycol
Ruan et al. Towards more efficient hydroformylation of long‐chain alkenes in aqueous biphasic system using microbubbles
WO2017002203A1 (ja) 炭素系燃料製造プラント及びコンテナ型炭素系燃料製造簡易プラント
CN102453129B (zh) 一种烯烃聚合催化剂组分浆液的制备方法
CA2287149A1 (en) Process for intensifying fast plug flow reactions using a high intensity tubular reactor
Tsadkin et al. The formation of emulsions during the jet mixing of reagent flows as applied to the sulfuric acid alkylation of iso-butane with olefins
CN103146424B (zh) 全馏分煤焦油加氢制燃料油和润滑油基础油的方法
CN107557070B (zh) 一种降低催化裂化干气中氢气甲烷比的方法
JP2016132644A (ja) 炭化水素製造装置及び炭化水素製造方法
CN115074151B (zh) 一种液相加氢反应系统及其原料油强化混氢装置
CN107974280A (zh) 一种液体酸烷基化反应方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant