CN106714958B - 用于船舶的燃料清洁系统和方法 - Google Patents

用于船舶的燃料清洁系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106714958B
CN106714958B CN201580049289.9A CN201580049289A CN106714958B CN 106714958 B CN106714958 B CN 106714958B CN 201580049289 A CN201580049289 A CN 201580049289A CN 106714958 B CN106714958 B CN 106714958B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
water
oil
lotion
sulphur
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580049289.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106714958A (zh
Inventor
R·诺林
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.)
Terry Pass Solutions Co
Original Assignee
Terry Pass Solutions Co
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 Terry Pass Solutions Co filed Critical Terry Pass Solutions Co
Publication of CN106714958A publication Critical patent/CN106714958A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106714958B publication Critical patent/CN106714958B/zh
Expired - Fee Related 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
    • 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
    • C10G21/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by extraction with selective solvents
    • C10G21/06—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by extraction with selective solvents characterised by the solvent used
    • C10G21/08—Inorganic compounds only
    • 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
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • 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
    • 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
    • C10G32/00—Refining of hydrocarbon oils by electric or magnetic means, by irradiation, or by using microorganisms
    • C10G32/02—Refining of hydrocarbon oils by electric or magnetic means, by irradiation, or by using microorganisms by electric or magnetic means
    • 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
    • C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/02—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with electrical or magnetic means
    • 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
    • C10G53/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/04—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one extraction step
    • 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
    • C10G53/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/12—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one alkaline treatment step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • 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
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0807—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
    • B01J2219/0809—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes employing two or more electrodes
    • 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
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0807—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
    • B01J2219/0824—Details relating to the shape of the electrodes
    • B01J2219/0835—Details relating to the shape of the electrodes substantially flat
    • 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
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0869—Feeding or evacuating the reactor
    • 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
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201—Impurities
    • C10G2300/202—Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本发明描述了从要在大型货船中用作燃料的燃料舱油中清除硫和其他污染物的系统和方法。优选地，系统包括具有混合器以产生油和水的乳液的两个或更多个工段。在水与油混合之前，一种或多种处理化学品被加入到水中，以帮助从油中分离硫并释放硫，使得硫可以与水中存在的各种其他分子结合或溶解在水中。乳液可以通过微空化室以及电解反应器室以通过除去额外的硫含量来进一步清洁燃料油。清洁燃料被送到燃料供给箱以在柴油发动机中用于燃烧循环。

Description

用于船舶的燃料清洁系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2014年7月11日提交的美国非临时申请No.14/329,850的权益，该申请通过引用全文并入本文。
技术领域
本发明是在从柴油燃料中除去污染物和特别地除去特别困难和高污染的污染物(例如硫)的领域中。
背景技术
过去，关于远洋船舶如大型货船、集装箱船、油轮和豪华邮轮燃烧柴油燃料的环境规定很少(如果有的话)。因此，在这样的船舶中经常使用非常低质量的脏燃料，有时称为燃料舱油(bunker oil)或燃料舱燃料(bunker fuel)。传统的燃料舱油是非常地未加工的，并且是高度污染的。在汽油精炼期间，从原油中除去更高质量的燃料材料如丙烷气体、汽车汽油和喷气燃料，然后除去较重的石油产品如柴油和润滑油，留下燃料舱油作为最后的残余物。因此，燃料舱油可能含有大量的硫，通常在3.5％的范围内，有时在4％-4.5％的较高范围内。很少有(如果有的话)炼油公司努力从燃料舱油中除去这种硫，因为这将花费更多的时间和金钱并且显著提高燃料舱油的成本，而对于在海洋中的大型货船中燃烧高硫油的规定很少，油以此目的出售。燃料舱油也可能含有其他污染物，其可能在铅、锑、砷、苯乙烯和其他高污染物质范围内。
随着对于环境的关注增加，许多船舶经营者更喜欢燃烧更清洁的燃料，而不是燃烧脏的、低质量的具有其高污染性污染物的燃料舱油。不幸的是，燃料舱油是在世界上的许多地方广泛生产的商品，并且难以且有时不可能获得不具有高含量的这样的污染物的燃料舱油，一个特别的问题是硫。
此外，许多港口正在发布限制污染物量的规定，例如当船舶在港口边界内时可燃烧的硫和汞。一些规定要求燃料舱油在其可用于向港口边界内的柴油发动机提供动力之前含有少于0.5％的硫。由于市场上不可以获得具有这样低的硫含量的燃料舱油，许多船舶经营者当他们在港口停靠时必须完全关闭他们的柴油发动机，并且使用陆地电线来给船上的系统供电，这对于城市来说提供船舶的高功率容量是极其昂贵，并且对于船舶经营者来说购买电也是昂贵的。
如果船舶经营者试图从发动机燃烧后的排气中除去硫，这在大多数燃料舱油的高污染水平下是不可能的。SCR形式的传统排气洗涤器和催化转化器通常仅在硫含量低于1％时工作。进一步地，更高的硫含量将堵塞除去NOx的催化元素，并使其对于任何类型的污染物除去都是无用的。因此，洗涤排气和从排气烟囱中除去任何污染物的选择对于正在燃烧具有高硫含量的燃料舱油的大型货船不是实用的解决方案。
发明内容
本文公开了一种用于在大型远洋船舶上安装燃料舱油清洁系统以在燃料舱油用作柴油发动机的燃料之前从燃料舱油中除去污染物(特别是硫)的系统和方法。特别地，本文描述了一种系统，其中燃料舱油清洁装置被提供在货船中并且以紧凑的方式设置以清洁燃料。此外，该系统提供了要在柴油燃料已经被货船发动机燃烧之后和在其从通风井输出之前提供的另外的排气洗涤器和热提取的能力。将描述具体装置的细节，之后将描述其在大型货船(通常为远洋船舶上)的安装。
根据本文所讨论的各种实施方式的原理，描述了一种装置和方法，其在燃料舱油在内燃机中燃烧之前，在燃料舱油处于液态的时候从燃料舱油中除去大量的污染物，特别是硫。本文所述的装置和方法能够将硫除去至低于0.5％的水平，并且在一些实施方式中能够将硫除去至低于0.1％的水平。该系统能够在船上的燃料穿过燃料管路以准备处于柴油发动机中时操作以清洁燃料。该系统在燃料舱油置于燃料供给箱之前从燃料舱油中除去这些污染物，特别是硫，使得当油燃烧时，排气中硫的量小于0.5％。这足够低使得SCR催化转化器和其他洗涤器现在可以用于从排烟中除去其他污染物，例如NOx。由于硫已从排气中除去，现在可以使用排气洗涤器以从排气中除去许多其他污染物，因为它不再被硫堵塞。本发明的系统允许通过在燃料舱油燃烧之前，从燃料舱油中除去硫以处于排气洗涤器除去其他污染物所需的限度内而实现这一点。
从液体燃料舱油中除去硫与随后使用合适的洗涤器和催化转化器从排气中除去任何额外的硫以及各种其他污染物的组合导致从巨大货船上的排气烟囱基本上清洁的输出，允许货船停靠港口并运行其柴油发动机，同时满足所有环境规定。
本文所述的本发明的系统还使货船能够增加其排气效率并且从排气中除去比先前可能的甚至更多的热量。在过去，必须使排气保持在非常高的温度下，以避免硫在烟囱的侧壁上冷凝，其将在短时间内腐蚀和破坏金属内衬。利用本文所述的本发明的系统，排气充分地不含硫，使得排气温度可以显著地更低。这允许从柴油燃料的燃烧获取基本上更多的能量，并且极大地提高了柴油发动机本身以及排气锅炉的效率。如所已知的，来自燃烧系统的排气温度越低，总效率越高，因为从燃烧循环中提取了更多的能量。因此，通过允许更低的排气温度，可以大大增加整体货船的燃料有效运行。
根据一个实施方式，该系统包括燃料流动管线，燃料舱油可以通过该燃料流动管线从储存箱流出。在燃料离开储存箱后，在一个实施方式中，乳化剂与燃料混合，以增加与水混合的油的亲和力。然后燃料管线进入热交换器，随后进入加热器，在加热器中其被加热至适合的温度以增加与水混合的可能性。接下来，燃料进入混合单元，其中将水喷射到燃料舱油中并与其混合，产生柴油燃料与水的乳化共混物。该混合经受高度湍流并通过喷嘴喷射以促进与水和油完全混合。
在一个实施方式中，在混合工段期间，缠绕在混合器段上的电线圈使乳化液经受电场。乳化的混合物离开混合工段并进入水/油分离器段，其将水从油中分离。在混合工段期间，燃料舱油中含有的大量的硫从燃料的油组分分离并转移至水或气态形式的硫，例如硫化氢。在第一分离器段，已经从燃料分离的水作为废水丢弃，并且燃料输出到管道以进入第二混合器段。在第二混合器段，燃料再一次在湍流中与水混合以产生含有水和油的乳液。优选地，在第二段的混合期间，使乳化液经受电场以增加离开燃料舱油并与水或氢气结合以形成气体形式的硫化氢(其可以被排放)的硫的量。
在乳液从第二混合器段离开之后，其通过微空化室，在其中乳液经受在乳液中产生空化气泡的高强度声波，进一步增加硫从燃料舱油的分离。然后乳液离开微空化并进入反应器室，在其中电流通过乳液。通过乳液的电流增加额外的能量以进一步分离乳液的单独组分。特别地，通过乳液的电流将提供足够的能量以从燃料舱油中除去剩余的硫原子中的一些。此外，电流将提供足够的能量以将水分子中的一些分裂成氢和氧的气态组分，产生H2和O2的气泡。氢的气泡将对硫具有很大的亲和力，并且将产生硫化氢H2S的气体分子，其然后可以安全地从反应器室排出。此外，硫化氢中的一些可以溶解到水中并产生高度稀释的氢硫酸。乳液的电解也从H2O分子的分裂产生氧气，并且单独的氧原子快速地与另一个氧原子结合以产生O2或与油中的其他污染物结合，例如与铅结合产生氧化铅；与砷结合产生三氧硫砷(arsenic trioxide sulfur)以产生二氧化硫；或其他氧化合物。乳液从反应器离开并进入水/燃料分离器，在那里从油中除去水。两次清洁的燃料被输出以储存在燃料储存箱中，并且水作为水混合物输入到要用于在第一混合器中与油混合的第一混合物中以产生第一乳液。
在一个实施方式中，在将清洁水添加到第二段的混合器中之前，可以向水中加入一种或多种处理化学品以增加对硫的溶解度。例如，可以加入的化学品之一是氢氧化钠，称为苛性钠。这产生了水的强碱性溶液，其在与油混合时帮助从燃料舱油分离硫。水中的氢氧化钠将起到溶解油脂(grease)、油性脂肪(oil fats)和蛋白质沉积的作用。可以使用的另一种化学品是氧化镁，其可以与燃料舱油中的硫反应以产生硫化镁，硫化镁是可以容易地从燃料舱油中除去的盐。这还提供了额外的氢原子以与硫结合以产生H2S并从燃料舱油化合物中除去硫。
已经发现通过两段混合器和水/燃料分离器系统的燃料使大部分的硫被除去，产生充分地不含硫(在0.5％或更低的范围内)和其他污染物的燃料舱油，使其可以在港口中时燃烧并满足污染控制标准。它还允许在输出废气中使用烟囱洗涤器和催化转化器以进一步除去以前对于大型货船燃烧标准的燃料舱油来说不可能的其他污染物。
附图说明
图1是第一实施方式的框图。
图2是第二实施方式的框图。
图3A-3E是图1的反应器室的侧视图。
图4A和4B是用于图1的反应器室的壳体的透视图。
图5A是反应器室中的板的侧面立视图。
图5B是反应器室的板的顶部俯视图。
图6是反应器室的等距视图。
图7是本文所述的用于清洁柴油燃料的装置的物理布局的一个实施方式的示意图。
图8是图7所示的微空化室的放大图。
图9是混合器的局部横截面和剖视图。
图10是如安装在大型远洋船舶中的系统，示出了与大型货船的柴油驱动系统和排气系统结合的燃料清洁系统。
具体实施方式
图1是装置10的框图，其是根据一个实施方式的用于清洁驱动大型货船的柴油发动机的燃料舱燃料的系统。
装置10具有燃料进入位置12，在其中未清洁的燃料舱油被输入到沉降箱14中。在用于燃料舱燃料的清洁系统的开始使用沉降箱是本领域公知的，因此不再更详细地描述。本实施方式是对由同一发明人Rasmus Norling此前提交的申请号为12/779,385的专利申请的主题的系统的改进。该申请于2010年5月13日提交，作为2008年11月16日提交的申请的延续。Norling申请已经公布为在2010年11月4日公布的美国专利公布No.2010/0276340(“’340公布”)。’340公布是用于从燃料油中除去盐的系统。其中所述的系统可用于除去这样的盐，然而其不有效地除去常在燃料舱油中发现的其他污染物，最麻烦的是硫。众所周知，硫不溶于水。此外，在油中发现各种百分比的硫。当它从土地中泵出时，一些油，特别是重质原油，可能含有大大超过4％的硫含量。高硫原油被分类为含硫油(sour oil)，而不是当从土地中泵出时具有小于0.5％的硫含量的低硫原油(sweet crude oil)。从燃料舱油中除去硫以及可能包含如本文发明内容部分提到的砷、铅和其他物质的其他污染物是特别麻烦且昂贵的。因此，能够从燃料舱油中除去硫和其他污染物的系统安装在大型货船上会是特别有益的，以使它们能够将含硫燃料舱原油作为燃料燃烧而不污染环境。现在将更详细地说明的本装置提供了一种用于在燃烧之前从燃料舱油中除去硫的系统。
现在回到图1，沉降箱14对应于’340公布的燃料沉降箱18。燃料通过燃料管线16离开沉降箱14并通过加热器18。加热器18将油加热至高温以降低其粘度使得其更快地流过燃料管线16并且还更容易地与水混合。由于燃料将要与水混合，因此有益的是使燃料处于低于水的沸点的温度(例如约98℃)下。燃料通过管道20离开加热器18并进入混合器22。在混合器22中，燃料以湍流喷射到空气中，同时水通过多个喷嘴喷射到燃料中以使水与燃料彻底地混合成乳液。混合器22对应于’340公布中的静态乳化器22，也称为生物洗涤器。由于在’340公布中很详细地描述和示出了生物洗涤器22，在此不提供关于其内部结构和操作的其结构和操作的进一步细节。
虽然混合器22的内部物理结构对应于作为’340公布的生物洗涤器的静态乳化器22的物理结构，但是在本实施方式中存在一些差异。第一个差异是，输入本实施方式的混合器22的水具有添加到其中的一种或多种化学品，以增加硫从燃料中的除去。因此，在工段1进入混合器的水具有添加到其中的一种或多种不同的化学品，其在喷射入混合器22时将用于极大地帮助从燃料中分离硫和其他污染物，并且还基于污染物将在其与燃料舱油中的化学品的反应中所采取的形式(如在本文别处所解释的)，增加这样的污染物在水中的溶解度。
在混合器22中的另一个差异是，电线圈缠绕在混合器上以使乳液在乳液与水在混合器22内湍流地混合的同时经受电场。特别地，具有与’340公布的图1A和图9中所示的结构相似的结构的混合器22具有缠绕在金属管的整个长度上以及缠绕在喷嘴的入口上的ULF线圈。被称为超低频线圈的ULF线圈被提供电信号，该电信号产生水和乳液在混合工段期间通过的场。优选地，该场以约5,000Hz至25,000Hz的频率变化。在一个实施方式中，该场将以大约每5毫秒500Hz的步进，从5000Hz开始以增量步进逐渐增加到25,000Hz而改变频率。一旦频率达到25,000Hz，在一个实施方式中，频率以500Hz步进降低至5,000Hz，而在其他实施方式中，频率在5,000Hz重新开始，并以增量步进缓慢爬回到25,000Hz，再次地约每5至6毫秒改变频率。
生物洗涤器22的管道20由无磁性金属制成。优选地，其是无磁性不锈钢。已经发现适合作为高质量不锈钢的一种特殊类型的不锈钢被称为316L。本领域公知316L级不锈钢是生物相容性的且无磁性的非常高质量的钢。它有时用于高质量机械如手表，并且还在重要的是避免腐蚀的时候和在生物相容性重要的场合使用，例如各种体内植入物。当然，可以使用其他类型的金属，不锈钢等等，并且高等级的不锈钢316L仅仅是用于混合器22的管道的可接受金属的一个实例。
在一个实施方式中，缠绕在混合器22的金属管20上的ULF线圈中的信号的频率可以在大约直流电压直至30,000Hz的范围内，再次地以开始于大约直流电压的500Hz步进缓慢增加，并且在每6-10毫秒的范围内改变频率直到达到期望频率，该期望频率可以是在20,000Hz或30,000Hz的范围内的任何地方，之后其返回到其起始频率并再次开始该循环。
在混合器22中经受ULF场的同时，水与混合在水中的化学品的组合使燃料舱油中的硫分离并以其可以与乳液中的其他化学品结合的形式进入乳液。例如，硫可以与石油分子分离，并与用作处理化学品的氢氧化钠中的氢分子混合。它也可以形成硫化氢的气态化合物。这纯粹地是非常稳定并保持气体形式的H2S气体。混合器22或分离器段26可以包括允许硫的气体形式排出并因此从燃料中释放的排气口。此外，化学品和ULF线圈使硫更易溶于水，使得硫化合物中的一些将变得可溶于水并且还将与水混合。大量的硫从乳液的燃料部分除去的乳液经管道24离开混合器22并进入水/燃料分离器26.
水/燃料分离器26是使用已知技术有效地分离水和油的已知装置。废水在废水管28中离开，重颗粒和污泥通过污泥出口30离开，并且已被清洁并已除去一部分硫的燃料舱燃料油通过管道32离开。
水/燃料分离器26可以是在商业市场中可获得的多种已知类型中的任何一种。可接受的一种特定类型的水/燃料分离器的名称为“MOPX分离系统”。它由Alpha Lava MarinePower公司出售。该水/燃料分离器是在商业市场中可普遍获得的公知的机器，因此其操作结构不需要详细论述。
水/燃料分离器26通过废物口28输出水，水现在含有某个百分比的原先在燃料中的硫。此外，水/燃料分离器26可以含有压力释放阀和空气排气装置以允许可能作为气体存在的任何硫排放到大气或排放到密封的捕获室中。
当燃料通过管道32离开水/燃料分离器26,时，在大多数实施方式中已经从燃料中除去大约一半到四分之三的硫。例如，如果燃料以3％-3.5％的硫百分比开始，则当燃料通过管32离开时，燃料的硫含量将在1％-1.5％的范围内或可能更低。因此，期望对管道32中的燃料进行额外的清洁步骤，以除去甚至更多的硫，从而将硫含量降低到低于0.5％的目标水平。因此，管道32中的燃料进入混合器34的第二段。
第二混合器段34具有与混合器22相同的构造、功能和操作，因此将不再更详细地描述。混合器34显示通过入口管36进入的清洁水，并且在入口水通过管36进入之前，处理化学品39与水混合。在一个实施方式中，处理化学品39是氢氧化钠，也称为苛性钠。在其他实施方式中，处理化学品可以是氧化镁或其他可接受的化学品。基于从燃料中除去的污染物来选择化学品。已经发现氢氧化钠特别有益于从油中除去硫并将硫转化为硫可以通过一种或多种机制以其安全地除去的形式。发明人已经发现使用氢氧化钠作为处理化学品特别有益于帮助从燃料舱油中释放硫。因此，向水中加入一定量的氢氧化钠以帮助从油中分离硫。加入的氢氧化钠的量不必很大；它可以在5重量％及以下的范围内。如果燃料不过度地充满硫，则远小于5％，例如低于3％或低于1％的氢氧化钠到水也是可接受的。大多数系统将以水中1％的化学品(按重量计)的比例良好地操作。如将在后文中看到的，输入到混合器22的水是输入到混合器箱36中的并因此仍然含有氢氧化钠的分离的水。因此，通过管40进入混合器22的水也含有来自帮助从燃料中除去硫的化学品处理38的氢氧化钠。
现在回到第二段，第二混合器段34再一次在此前在’340公布中描述并示出的类型的生物洗涤器中产生油和水的乳液，除了增加如此前作为本发明的一个实施方式所描述的缠绕在管上的ULF线圈。在产生乳液之后，乳液通过管37离开混合器34进入微空化室38。微空化室大约一英尺宽，四英尺长。在该金属微空化室38的侧面连接有多个次声清洁器。次声清洁器是现在本领域已知的商品，因此不再更详细地描述。多个次声清洁器被用于微空化室38，以产生穿过乳液的声波。声学清洁器向系统增加额外的能量并产生通过乳液微空化气泡。微空化气泡有益于从燃料油中分离额外的硫，使得其可以与水中的氢、氧或其他化合物结合并从燃料分离。优选地，所使用的声波是在如本领域中已知的次声范围内。或者，在一些实施方式中，可以期望使用超声清洁单元，其使高频超声波通过微空化室38内的乳液。
已经在微空化室38中经受声波的乳液通过管42离开并进入反应器室44。关于图3A-6，更详细地示出和描述了反应器室44。简单地说，反应器室44具有多个彼此短距离间隔开的大平面板并且乳液在板之间流动。将12伏特范围内的直流电压施加到相邻的板，使得电流从一个板通过乳液传递到下一个板。当电流通过乳液时，其进行乳液的电解。乳液的电解非常有效地从燃料中除去硫。乳液的电解有两个效果。第一个是将水分子分离成其组成部分，氢和氧。水分子的分离以本领域公知的方式产生氢气和氧气，因此不再详细描述。这种分离提供了大量的游离氢气和氧气，其可以容易地与燃料中所含的硫混合。硫原子与氧和氢的结合可以采取多种不同的形式。例如，它可以形成作为一种气体的硫化氢。或者它可以形成也是气体的二氧化硫。此外，在催化剂化学品的存在下，水和硫可以形成H2SO4的化合物，其可以作为水的一部分除去。
乳液的电解也用于从燃料中分离硫。货船中使用的类型的燃料油，也称为燃料舱油，在其中具有多种烃组合。通常，它是每分子平均约30个碳原子的重分子量烃的复杂混合物，但是一些分子可以具有超过45-50个碳原子。通常，燃料舱油的化学组成在约15％炔烃、15％其他化合物、约25％芳族烃和约45％环烷烃或萘组中的其他烃的范围内，其他化合物中的一些可以包含污染物例如氮、氧或硫。取决于燃料舱油的质量，它可以被分类为此前已经描述的5号或6号C级燃料舱油，或者如果它具有更高的质量，则它可以是B级燃料舱油，其是明显更高质量的用于燃烧的油。一些燃料舱油可以被称为海军特级。然而，很多船舶选择燃烧6号或C级低质量燃料舱油，因此需要对燃料进行额外处理以除去如本文所说明的污染物。在低质量燃料舱油中发现的化学组合物和烃化合物是本领域公知的并且在许多出版物中描述，因此在本文中不详细论述。
因此，通过乳液的电流具有从燃料化合物中分离硫并且允许硫与从燃料和水中分离的新分子结合的作用，其中有硫酸等。在乳液在反应器室44中进行电解之后，其通过管46离开到第二水/燃料分离器段48。在第二水/燃料分离器段48通过管40输出水，其含有清洁化学品并且输入到混合器段22，以帮助燃料在第一段的清洁。清洁燃料离开管50并且储存在燃料供给箱52，用于通过柴油发动机燃烧。
现在将描述燃料清洁系统的第二实施方式100。类似的结构在第二实施方式中具有类似的参考编号；然而，给予新的结构新的参考编号。在燃料清洁系统100的第二实施方式中，燃料通过输入管12输入到沉降箱14。燃料通过管16离开沉降箱14并进入再循环箱56。再循环箱56是相对小的箱，其可以保持在500加仑或更少的燃料的范围内。如果进入的燃料油是特别低质量的或含有大量的污染物，并且因此需要经受重复的清洁循环直至其足够清洁用于燃烧，那么包括再循环箱56的实施方式是特别有利的。再循环箱56通过管16接受新的燃料，并且一旦充满，入口关闭并且油通过再循环箱循环直至其足够清洁而使其可以离开。这可以通过以下实现，使设定量进入再循环箱56并连续清洁燃料，将燃料送回再循环箱直至整批都是清洁的，或者替代地将浮漂或一些其他水平传感器放置在再循环箱56内部并当清洁燃料进入燃料供给箱52时，额外的新的脏的燃料可以输入至再循环56使得清洁可以继续。
油通过管线58离开再循环箱56进入热交换器60。热交换器60从已经第一次循环通过系统的油中除去热量中的一些，以减少必须提供以加热燃料的额外能量的量。如果燃料在离开热交换器60后不足够热，则可以在热交换器60的下游提供额外的加热器以进一步加热燃料。燃料通过燃料管线20离开热交换器60并进入混合器22。混合器22以类似于图1所描述的方式操作，并且在此不再重复。燃料通过管线24离开混合器22并进入第一水/燃料分离器段26，在其中废水被分离并丢弃，污泥被除去并丢弃，并且清洁燃料通过管32离开。清洁燃料进入第二混合器段34，在那里其与水混合以产生乳液，并且以类似于图1所描述的方式通过管37离开进入微空化室38中，并且通过管42进入反应器室44，并且通过管46从反应器室到第二水/燃料分离器段48，因此在此将不再重复。此外，如图1所说明的，清洁水输入到管36，其被添加有一种或多种前述类型的处理化学品，以增加硫从燃料的分离并允许其与其他化学品结合并产生可以更容易地从组合中除去的新化合物。
在图2的替代实施方式中，一个差异是燃料通过管线50离开第二燃料分离器段48，然后进入测试站62。在测试站62中，测试燃料的各种性质，包括保留的污染物的类型以及量。例如，在测试站62测试燃料以确定硫含量是否低于0.5％或已经为硫建立的一些其他低阈值。如果燃料测试出已经除去了足够的硫，则电信号从燃料测试站62通过电线64输出以打开阀66。同时，测试站62通过电线68输出信号以关闭阀70。清洁燃料通过清洁燃料管线72经由打开的阀66输出到燃料供给箱中，并且通过关闭的阀50阻止其再次进入热交换器。
另一方面，如果测试站62探测到燃料中的硫含量没有超过已经建立的标准，则其输出信号以关闭阀66和打开阀70。这使得燃料进入管74并进入热交换器，在那里在该工段存在于燃料中的热量被传递到进入管线58中的进入的燃料，以便将燃料加热到一定水平从而节约加热能量中的一些。一旦清洁的燃料从热交换器60通过管线78输出以进入再循环箱56。进入再循环箱56的油已经完全地经过一个清洁循环，其包括混合器1和混合器2的两段清洁操作。因此，它已经除去了大部分的硫。然而，它仍可能具有足够的硫含量，使得需要额外的清洁。因此，燃料进入再循环箱56，然后通过管58离开，在那里它再次通过热交换器60并通过两段混合器和清洁循环，如上文已经描述的。
在一些实施方式中，燃料将在仅一次通过清洁系统100之后就足够清洁，使其可以进入燃料供给箱52。在另一方面，可能有必要使油两次或更多次循环通过系统100，以提供燃料的充分清洁。
在一些实施方式中，微空化室38和反应器室44放置在第一混合器段22之后，以在第一次通过中除去更多的硫。或者，微空化室38和反应器室44可以在工段两者中放置在第一混合器22之后并且还放置在第二混合器段34之后，以增加系统的清洁潜能。当然，进一步的微空化室和反应器室的增加产生更大更复杂的系统，并且优选地这些室在第二混合器段34之后在系统中仅使用一次。
现在将就图3A-6更详细地示出反应器室44。
图3A-3D示出了反应器室44的外部的各种视图。图3A是板没有安装的反应器室44的局部顶部俯视图，使得可以更容易看它。反应器室44包括具有多个入口管114和优选地一个大出口管118的外壁112。出口管外面具有出口120，同时各个入口管具有入口116。入口和出口相对于反应箱44内的板设置，以确保乳液在其可以从反应器室44离开之前通过大量平行板。例如，内侧上的板可以以蛇形方式布置，并且需要乳液在其可以在出口120中离开之前遵循蛇形图案。图3B-3C示出了图3A中所示位置处的截面HH、JJ和KK。图3E是图3A中所示的反应器室的侧面立视图。
图4A和4B示出了其中没有板的空反应室箱的等距视图，以提供更好的视图。反应器室44可以包括一个或多个法兰或支撑板124，以给壁112提供强度和稳定性。如前所述，反应器室44可以具有一个或多个入口116以及出口120，燃料可以分别输入和输出到其中。
图5A和5B示出了在板安装在反应器室44中的时候，室中的板的侧面立视图和顶部俯视图，侧面打开以更容易观察。板包括连接到不同电压的交替的板128和130。优选地，第一系列的板128连接到12伏特范围内的直流电压，尽管6伏特或24伏特范围中的电压都是可接受的。每个交替板连接到较低的电压，例如地面。当施加直流电流时，这导致电流从板128至板130通过存在于板之间的乳液。如前所述，电流在板之间的通过使分子中的一些分裂开，并且特别地有益于从燃料舱油中的烃化合物中除去硫原子并允许硫原子与氢、氧、或水结合以形成然后可以容易地从乳液中除去的新化合物。
板通过具有槽的侧支架142和两个或更多个顶部支架144保持间隔开，板设置在槽中以保持板以精确的距离间隔开以允许乳液容易地通过，但是相距足够远以需要高电压。板优选地由在暴露于燃料油、硫或其他化合物时不容易腐蚀的高质量不锈钢制成，例如ER316L或ER316LT1。反应器室44具有大约25-26英寸范围内的宽度和大约22-23英寸的高度。深度也在大约25英寸的范围内。在一个实施方式中，片材是厚度在0.06英寸范围内的薄片材。它们例如通过喷抛清洁、喷砂或通过其他适当技术的其他方式粗糙化。在一个实施方式中，大约有40个连接到正电压的平面板，并且大约40个连接到地面的板与连接到正电压的板中的每一个交替。考虑到板的厚度，这允许板之间的间隔稍小于0.25英寸。当电流通过乳液从一个板流到另一个板时，乳液通过板之间的这些空间。
图6是反应器室44的等距视图，在其中可以容易地看到彼此交替的板128和130，以及使板彼此保持固定距离的顶部支架144和起到相同作用的侧支架142。如前所述，水和燃料的乳液可以在一个或多个不同的位置进入反应器室，然后在它已经有足够的时间以蛇形方式通过多个板后在单个位置离开。此外，如前所述，反应器室将具有一个或多个排气口，以允许任何气态形式的硫化合物容易地逸出，并因此防止系统内部压力积累，其中所述硫化合物可以包括硫化氢、二氧化硫或其他气体。
已经描述了用于从燃料舱油中清除硫和其他污染物的系统的各种实施方式。如将认识到的，如本文所说明的组件可以以各种组合进行组织，以在柴油发动机中燃烧之前实现对燃料舱油的适当清洁以满足环境标准。燃料舱油的清洁具有另一个有益效果，这将在此详细描述。目前有放置在柴油燃料的燃烧的废燃料的烟囱中以在燃料已经燃烧后从空气中除去额外的颗粒和污染物的商业系统。这些包括用于除去NOx及其各种组合的氧化氮洗涤器以及除去其他类型的化学品的洗涤器。不幸的是，如果排烟中硫的含量超过1％，则洗涤器被堵塞，并且变得完全无效以除去任何污染物。以前，不可能将洗涤器放置在燃烧燃料舱油的柴油发动机的烟囱排气中，因为硫内容物以及其他污染物阻止在排气中使用这样的洗涤器和其他催化转化器。然而，本系统和各种实施方式的使用产生足够清洁的排气，使催化转化器或其他适当的洗涤器可以被放置在排气中，并且甚至可以除去比先前认为可能的污染物更多的污染物，导致来自先前是大量污染物的来源的大型货船的非常清洁的排气输出。
因此，本文所述的本发明的实施方式的一个组合包括系统10或系统100，其用于首先在柴油燃料燃烧之前，从柴油燃料中除去大量污染物，特别是硫，然后将其与排气洗涤器、催化转化器和废气烟囱中的其他系统组合以除去甚至更多的由于排气的高硫含量而在以前不可能除去的污染物。因此，这提供了预料不到的并且以前不可以获得的额外益处。
另一个优点是热再捕获线圈可以被放置在排气烟囱中以在排气从烟囱离开之前从排气中除去大量的热。特别地，使水循环通过其的大量的线圈可以在排气离开烟囱时放置在排气中，以将水加热至高温以用于船舶中的其他地方。在排气离开到大气之前，可以从排气中提取大量的热，并因此提供比先前可能的燃烧的燃料的明显更有效的利用。
特别地，图7-10提供了刚刚描述的结构和系统的一个可能的物理布局的更多细节。
图7说明了如图1所示的框图系统的装置的物理构造的一个实施方式。图7是具有针对混合器22、微空化室38、反应器44示出的实际结构的物理位置和取向的框图和物理结构的组合。这三个结构以及它们之间的流体连接基于如在图10所示类型的大型货船119中使用的它们的物理取向和布局示出。图7的其他部分以框图形式示出，例如加热器18和水/燃料分离器48，因为这些结构是现有技术中公知的，并且本领域技术人员可以从许多公知的公认出版物中容易地知晓物理布局。
如图7所示，微空化室38物理地设置在反应器室44的正上方。此外，一个或多个混合器22设置在微空化室38的一侧或多侧。反应器室44的占地面积与微空化室38加上其任一侧上的混合器22、34的占地面积大致相同。因此，在一个优选的实施方式中，它们垂直地堆叠，一个在另一个的顶部，这提供了紧凑的物理布局并且容易组装结构以设置在大型货船119上。
现在具体地回到图7，第一混合器段22显示为具有提供给它的水40，其已经从作为分离段2的一部分的水/燃料分离器48回收，所述分离段2在管线50上输出清洁燃料以作为柴油发动机中的燃料。待清洁的燃料在其已在加热器18中加热之后通过入口管20提供。燃料进入混合器段1，在混合器22中与水混合并在管道24中在乳液中输出。乳液进入第一水分离器26，在其中废水作为污泥丢弃而输出。已经通过工段1清洁的燃料作为一种清洁燃料在管道32中输出，同时输入到第二混合器段34，在那里它与清洁水36再次混合。在水进入混合器34之前，特定的处理化学品41从处理化学品站添加到流进管道36中的水中。对于处理化学品41的各种选择已在此前讨论过，因此将不再重复。其将足以说明处理化学品是基于要除去的目标污染物而选择。对于硫，选择化学品41，其使硫从燃料化合物中分离并变得可用于与水混合，使得硫分子可以附着到水分子而不是燃料上，并且与废水一起冲出。
在清洁水和处理化学品在管道36中混合之后，它们进入第二混合器段34以产生乳液，乳液流经管道37并进入微空化室38。在微空化室38中，硫和其他污染物进一步从油中分离并且更完全地与水混合。在微空化室38中处理之后，乳液通过管道42离开进入反应器室44。在反应器室44中，当直流电流通过乳液时产生氧气和氢气两者。这些气体具有与硫结合的亲和力，其已经在乳液中可获得。然后乳液通过管道46离开进入第二水分离器段48。清洁燃料从第二水/燃料分离器段48离开，而仍然含有处理化学品39的水40在第一混合器段22中再使用，使得相同的化学品和催化剂可以在混合器段1中使用，以帮助从柴油燃料中分离硫和其他污染物。
当清洁燃料从第二水/燃料分离器段48离开时，在大多数情况下，它将是足够清洁的，使其可以用于在柴油发动机中燃烧。在一些实施方式中，在存在特别脏的燃料的情况下，期望有第三混合器段。特别地，在一些实施方式中，从第一段22输出的燃料再输入到第三混合器和第三水/燃料分离器中，其提供燃料中硫的额外除去和燃料的清洁。在其他实施方式中，除了增加第三混合器之外，还增加第二微空化室38，第二反应器室44也是如此。在大多数情况下，仅使用两个混合器和一个微空化室38和一个反应器室44是足够的，然而在一些实施方式中，增加第三混合器会是期望的，取决于燃料从第二分离器段48离开后燃料的清洁度。通常，最后一个混合器段输出到微空化室38。如果有三个混合器段，前两个类似于混合器22和分离器26以及最后一个是混合器34，随后是室38和反应器44。在一些实施方式中，将提供如图2所示的燃料测试系统62，以确保燃料在柴油发动机中燃烧之前是足够清洁的。如果它还不够清洁，则它再次通过如图2所示的系统。
如图7所示，可以提供特别紧凑的设计，其在结构在大型货船上的设置方面具有多个优点。反应器室44设置在坚实的基底中，优选设置在船的下甲板上。它通常在燃料燃料舱72在其中储存燃料油的相同甲板中。直接压在反应器室44上面的是微空化室38，其通过管道42直接连接到反应器室44。在一些实施方式中，管道42将具有很少的长度到不具有长度，并且是从微空化室的38底部直接离开进入反应器室44的单一孔口。此外，混合器22、34直接连接相邻的微空化室38。从尺寸和结构的角度来看，具有直接与其连接的第一和第二混合器的微空化室38将具有与反应器室44大致相同的占地面积，因此可以方便地设置在其正上方。进一步地，管道可以以允许从混合器的每一个经各个分离段到微空化室38和反应器室44中以用于燃料的清洁的短行进距离的方式设置。在大多数实施方式中，微空化室38将具有四个侧面，并且第一和第二混合器将设置在室38的相对的、平行的侧面上。
因此，对应于混合器段22的第三和第四混合器段可以增加在微空化室38的另外两个侧面上，并且仍然具有相同的占地面积。所需要增加的是用于燃料在不同的混合器段与分离器段26之间流动的额外管道。因此，增加第三或甚至第四混合器段可以在没有额外的结构以及没有占用货船中的额外空间或具有更大的占地面积的情况下容易地实现。
图8示出了微空化室38的一个实施方式的等距视图。特别地，微空化室38通常是具有管道37的矩形横截面，该管道将乳液从如图7所示的混合器段34提供到其中。沿着微空化室38的一个侧壁设置的是多个压电声波发生器，其产生当乳液在微空化室38中时通过乳液的高强度声波。声学驱动电路41连接到压电板43以在期望的频率下驱动它们。在大多数实施方式中，声波将在次声区域中。次声波通常低于20Hz并且低于正常人听觉范围。这些声波可以具有高强度并且因此帮助与乳液一起产生微空化气泡。或者，可以提供声波中的不同频率，使得使用超声波，或甚至在人听觉范围内的声波。由于声波在微空化室38中通过乳液，其通常将不被周围的那些人听到，特别是考虑到附近的柴油发动机发出的响亮的噪声。声学驱动电路41驱动压电换能器43，以使声波连续地通过或在一个实施方式中脉冲地通过乳液以在乳液中产生微空化气泡。这将倾向于产生气泡和湍流以增加水和燃料的混合，并且还增强硫从燃料中的除去和帮助其变得可自由地用于与水和/或氧和氢分子混合。微空化过程在紧接着的反应器室之前即刻进行是有益的。
特别地，硫从燃料舱燃料中的分离通常在一系列步骤中发生。硫通常结合在燃料舱油中的油的分子中。因此，第一步是从燃料舱燃料油中分离硫原子。硫可以以各种形式(液体或气体)分离，取决于压力、温度和其他考虑。在硫从燃料中分离之后，重要的是确保其不被燃料再吸收并且与刚从其释放的同一燃料中的其他分子再次结合。因此，使硫可以与之结合的其他分子(例如水、游离氢气、游离氧气、钠和其他化学品)可用是有益的，使得一旦硫从燃料舱燃料中分离，硫就可以与另外的材料结合，其随后可以容易地从燃料中分离，而不是使硫原子再一次结合回到燃料舱燃料中。因此，微空化室38具有从燃料舱燃料中分离大量硫原子的益处。紧随其后，乳液进入反应器室44。在反应器室44中，由通过乳液的直流电流产生氢气和氧气。如本领域已知的，当直流电流通过水时，水分子中的一些被分裂成氢和氧的其组成部分。在标准温度和压力下，一旦水分子分裂成氢和氧，这些作为水中的溶解氧以及水中的溶解氢而以气体形式变得可获得。氢气和氧气是存在于乳液内部的微气泡。当这些微气泡与硫接触时，硫可以与氧或氢结合并因此保持在燃料舱燃料之外。因此，有益的是使微空化室38紧邻反应器室44，并使乳液立即进入其中，且在微空化室38的出口和反应器室44的入口之间的间隔很小或没有，使得硫从油中的额外分离可以发生，并且使得已经在室38中分离的硫将在随后的化学反应中与油以外的东西结合，该反应在反应器室44中并且还在微空化室38中发生。
图9说明了混合器22的一个实施方式，其进一步增强水的激活电位(activationpotential)以及水与燃料的混合。特别地，在如图9所示的实施方式中，EMF线圈68完全地缠绕在形成混合器22的管道和入口管道上。特别地，如本文先前所述，作为混合器22的入口的管道20以及混合器22已经被线圈中的导线紧紧地缠绕，该线圈具有环绕混合器22的数千匝。这是缠绕在混合器22上的ULF线圈，电流可以在EMF控制器66的控制下流经该ULF线圈。在ULF线圈68中的信号的频率可以在直流电压直至30,000Hz范围内，以500Hz的步进缓慢增加。或者，ULF线圈68可以用通常在24伏特或更高的范围内的高频、高强度电压信号脉冲，该电压信号产生在水与油混合时水通过的电场。类似的线圈68也缠绕在混合器34上。
图10说明了安装在大型远洋货船119上时的系统。本燃料清洁系统10为在大型远洋货船119上使用提供了多种优点。在当前的货船中，来自柴油发动机77的出口排气在其进入船的烟囱84并且离开通风井87时足够的脏，使得不可以使用排气洗涤器。由于从排气装置84流出的空气如此的脏，特别是如果它包含硫内容物或其他化学品，排气洗涤器会立即被压垮和堵塞，因此在当前的大型货船上不可能洗涤来自发动机的排气。相反，目前，极其脏的排气基本上在其用于燃烧含有大量硫、未燃烧的燃料和许多有害污染物的燃料的相同条件下从柴油发动机77的烟囱离开。大型货船中燃料清洁系统10的使用清除了基本上所有的污染物，特别是从柴油燃料中在其燃烧之前清除了几乎所有的硫。通过使用燃料清洁系统10，燃料现在足够的清洁，使得排气在其离开柴油发动机77时现在可以经受排气洗涤器74，如图10所示。
安装在船上时的系统包括用于在燃料舱燃料油燃烧之前容纳其的燃料储存燃料舱72。燃料舱燃料油从燃料舱72流入如本文所述的燃料清洁系统10。在它已经被燃料系统10清洁之后，然后将它储存在燃料供应箱52中，准备作为燃料使用。柴油发动机77随后燃烧燃料以向船119提供动力。从柴油发动机77离开的排气通过排气洗涤器74，然后通过热提取系统80，然后离开在货船119的通风井87内的排气烟囱84。
除热线圈82具有可以从排气中除去与现有技术中可能的相比额外的热的优点。特别地，在现有技术中，排气必须保持在非常高的温度下，以确保许多污染物，特别是硫，以及其他污染物保持气态并可以作为气体离开通风井87进入大气。排气的温度必须足够高以确保排气中所有的物质(包括污染物)都完全地和充分地从通风井87运出。然而，使用如本文所述的本实施方式的燃料清洁系统10，排气离开温度可以显著地更低。特别地，热提取系统80可以具有线圈82，其缠绕在排气烟囱84上以从系统提取更多的热以用于船的其他部分，例如用于加热水，用于热水箱和船上的其他用途。此外，柴油发动机77可以更有效地运行，使得排气在更低的温度下离开，因此增加由柴油发动机提取的热能并且由于更低的排气温度而提高燃烧循环的效率。因此，燃料清洁系统10允许从通风井87离开的排气基本上更低，并且因此提供了可以从燃料提取甚至更多的热以及可以提供实质上更有效的系统的益处。进一步地，排气洗涤器74现在可以在排气离开前从排气中除去甚至更多的污染物且不被压垮。这允许排气是非常清洁的，比现有系统中可能的清洁得多。
然后排气具有通过两个单独的系统有效地清洁两次的益处。第一清洁系统由在燃料燃烧之前从燃料中除去基本上所有的污染物的燃料清洁系统10提供。结果，从柴油发动机77离开的排气已经被预先清洁了第一次，并且基本上清洁的排气离开到烟囱中。随后，空气通过第二清洁系统段——排气洗涤器74——以清洁气体形式而不是液体形式的空气。因此，排气被清洁第二次，之后它通过热提取线圈82，在其中通过提取系统80除去更多的热。最后，清洁两次的且更凉的排气通过烟囱84离开并离开到通风井87外。
可以组合上述各种实施方式以提供进一步的实施方式。在本说明书中提到和/或在申请数据表中列出的所有美国专利、美国专利申请公布、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物都通过引用整体并入本文。如果是采用各种专利、申请和出版物的概念以提供又进一步的实施方式所必要的，可以修改实施方式的方面。
根据上述详细描述，可以对实施方式进行这些和其他改变。一般来说，在所附权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中所公开的具体实施方式，而是应被解释为包括所有可能的实施方式以及这样的权利要求有权享有的等价方式的全部范围。因此，权利要求不受限于本公开。

Claims (4)

1.一种用于从燃料舱燃料油中清除污染物的系统，其包括：
加热室，所述燃料通过所述加热室并被加热；
第一混合器段，在其中所述燃料与水混合以产生乳液，所述第一混合器段至少包括与第一金属管流体连通的入口管道；
缠绕在所述入口管道和所述第一金属管上的第一超低频线圈，电流在操作期间流过所述第一超低频线圈，通过所述第一超低频线圈的所述电流在所述第一混合器段中产生电场，在所述水与所述燃料混合时所述水通过所述电场；
第一水/燃料分离器段，在其中在第一清洁操作之后，所述水从所述燃料中分离；
在所述第一水/燃料分离器段的燃料舱燃料油输出与第二混合器段的燃料入口之间的燃料流连接；
第二混合器段，其从所述第一水/燃料分离器段接收所述燃料舱燃料油输出并将其与水混合以产生乳液；
处理化学品入口，其提供要与所述水混合的化学品，所述处理化学品被选择以帮助从所述燃料油中除去污染物；
连接到所述第二混合器段的出口的微空化室，所述乳液通过所述微空化室，其中所述第一混合器段和所述第二混合器段设置在所述微空化室的相对侧上；
反应室，其连接到所述微空化室的出口并接收所述乳液，所述反应室具有使电流通过所述乳液以电解所述乳液的多个电解板，其中所述微空化室设置在所述反应室的顶侧的上方；
第二水/燃料分离器段，其在分离燃料舱燃料油之后输出燃料舱燃料油；和
在所述第二水/燃料分离器段的水出口与所述第一混合器段的水入口之间的连接，其提供要在所述第一混合器段中使用的从所述第二水/燃料分离器段离开的水。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理化学品是氢氧化钠。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述微空化室具有与其连接、在所述微空化室中的所述乳液中产生空化的多个声学清洁装置。
4.根据权利要求1所述的系统，其包括：
第二超低频线圈，其缠绕在所述第二混合器段内的第二金属管上，所述燃料舱燃料油通过所述第二金属管。
CN201580049289.9A 2014-07-11 2015-07-01 用于船舶的燃料清洁系统和方法 Expired - Fee Related CN106714958B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/329,850 US9771523B2 (en) 2014-07-11 2014-07-11 Fuel cleaning system and method for a ship
US14/329,850 2014-07-11
PCT/US2015/038904 WO2016007359A1 (en) 2014-07-11 2015-07-01 Fuel cleaning system and method for a ship

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106714958A CN106714958A (zh) 2017-05-24
CN106714958B true CN106714958B (zh) 2019-09-06

Family

ID=53761508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580049289.9A Expired - Fee Related CN106714958B (zh) 2014-07-11 2015-07-01 用于船舶的燃料清洁系统和方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9771523B2 (zh)
EP (1) EP3167028B1 (zh)
JP (1) JP6681393B2 (zh)
KR (1) KR20170032352A (zh)
CN (1) CN106714958B (zh)
AU (1) AU2015288169B2 (zh)
WO (1) WO2016007359A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9708196B2 (en) 2013-02-22 2017-07-18 Anschutz Exploration Corporation Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
US11440815B2 (en) 2013-02-22 2022-09-13 Anschutz Exploration Corporation Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
US9878300B2 (en) 2014-01-31 2018-01-30 Triton Emission Solutions Inc. Removal of contaminants from bunker oil fuel
EP3421573A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-02 Alfa Laval Corporate AB Fuel treatment system for an engine and a method using the system
KR102487444B1 (ko) * 2018-05-18 2023-01-10 잇판샤단호징 에이치아이비디 겡큐쇼 바이오제트 연료의 제조 방법
CN109322752B (zh) * 2018-09-29 2021-02-02 南通航海机械集团有限公司 一种船舶燃油智能控制系统及控制方法
US11248943B2 (en) * 2019-08-29 2022-02-15 Nautical Control Solutions, Lp Mobile fuel measurement system
US11598237B2 (en) * 2021-03-15 2023-03-07 Ford Global Technologies, Llc Automatic draining of water-fuel separator via downstream injection system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102451578A (zh) * 2010-10-25 2012-05-16 中国石油化工股份有限公司 多路与单路组合式进料的多级电脱盐—超声波联合的方法
CN202898343U (zh) * 2012-10-12 2013-04-24 中国石油化工股份有限公司 动态超声波电脱盐装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3255571A (en) 1963-05-14 1966-06-14 Nat Tank Co Method and means for treating oil well emulsions
US3620959A (en) 1970-04-23 1971-11-16 Forrest L Murdock Sr Apparatus for desalting crude
US3806437A (en) 1973-03-22 1974-04-23 Petrolite Corp Treatment of petroleum distillates containing naphthenic acids
US4415434A (en) * 1981-07-21 1983-11-15 Standard Oil Company (Ind.) Multiple stage desalting and dedusting process
US4722781A (en) 1986-08-06 1988-02-02 Conoco Inc. Desalting process
US5593889A (en) 1990-11-21 1997-01-14 Valentine; James M. Biodesulfurization of bitumen fuels
CN1066916A (zh) 1991-05-20 1992-12-09 谢志强 无需乳化剂的重油掺水技术及乳化装置
US5271841A (en) * 1992-08-24 1993-12-21 Betz Laboratories, Inc. Method for removing benzene from effluent wash water in a two stage crude oil desalting process
US5378441A (en) 1993-02-11 1995-01-03 Union Oil Company Of California Method to scavenge hydrogen sulfide from natural gas
US6402939B1 (en) 2000-09-28 2002-06-11 Sulphco, Inc. Oxidative desulfurization of fossil fuels with ultrasound
US7695607B2 (en) 2002-03-27 2010-04-13 Ars Usa Llc Method and apparatus for decontamination of fluid
US7758738B2 (en) 2002-08-07 2010-07-20 National Tank Company Separating multiple components of a stream
US7351320B2 (en) 2002-08-07 2008-04-01 National Tank Company Multiple frequency electrostatic coalescence
US20060143978A1 (en) 2002-10-16 2006-07-06 Suk-Ha Hwang Apparatus for producing water-in-oil emulsifield fuel and supplying the same
US6827844B2 (en) 2002-10-23 2004-12-07 Sulphco, Inc. Ultrasound-assisted desulfurization of fossil fuels in the presence of dialkyl ethers
US9540571B2 (en) 2007-11-16 2017-01-10 Triton Emission Solutions Inc. In-line system for de-salting diesel oil supplied to gas turbine engines
US7955508B2 (en) * 2008-03-11 2011-06-07 Xtrudx Technologies, Inc. Supercritical fluid biomass conversion systems
US8042989B2 (en) 2009-05-12 2011-10-25 Cavitation Technologies, Inc. Multi-stage cavitation device
US8894273B2 (en) * 2008-10-27 2014-11-25 Roman Gordon Flow-through cavitation-assisted rapid modification of crude oil
CN101475832B (zh) 2009-01-23 2013-06-19 中国石油化工集团公司 一种原油电脱盐脱水方法
CN202954003U (zh) 2012-12-05 2013-05-29 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院 用于海上油田的复合驱原油采出液的处理设备
US9181499B2 (en) * 2013-01-18 2015-11-10 Ecolab Usa Inc. Systems and methods for monitoring and controlling desalting in a crude distillation unit
US20150144457A1 (en) * 2013-11-26 2015-05-28 Phillips 66 Company Sequential mixing system for improved desalting
US9878300B2 (en) 2014-01-31 2018-01-30 Triton Emission Solutions Inc. Removal of contaminants from bunker oil fuel
US9505990B2 (en) * 2014-04-18 2016-11-29 Cameron Solutions, Inc. System and method of delivering dilution water droplets within an oil-and-water stream

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102451578A (zh) * 2010-10-25 2012-05-16 中国石油化工股份有限公司 多路与单路组合式进料的多级电脱盐—超声波联合的方法
CN202898343U (zh) * 2012-10-12 2013-04-24 中国石油化工股份有限公司 动态超声波电脱盐装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106714958A (zh) 2017-05-24
WO2016007359A1 (en) 2016-01-14
KR20170032352A (ko) 2017-03-22
JP2017527681A (ja) 2017-09-21
US20160010002A1 (en) 2016-01-14
EP3167028A1 (en) 2017-05-17
JP6681393B2 (ja) 2020-04-15
EP3167028B1 (en) 2018-12-05
AU2015288169B2 (en) 2019-09-12
US9771523B2 (en) 2017-09-26
AU2015288169A1 (en) 2017-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106714958B (zh) 用于船舶的燃料清洁系统和方法
EP3099761B1 (en) Removal of contaminants from bunker oil fuel
US9914094B2 (en) Marine exhaust gas cleaning system
JP5033931B2 (ja) 航海船における排ガス洗浄装置および排ガス洗浄方法
US10882762B2 (en) Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
NO327344B1 (no) Metode og anordning for rensing av gasser ved bruk av blandeskovler
US11767236B2 (en) Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
US9074503B2 (en) Clean exhaust system and method for diesel engines of marine vessels
KR101834488B1 (ko) 배기 오염물질 저감장치
US10871096B1 (en) Reactive cyclic induction system and method for reducing pollutants in marine diesel exhaust
EP1797943A1 (en) Scrubbing system
Watanabe et al. Development and installation of marine-use hybrid SOx scrubber system that complies with IMO SOx emission regulations
Paulsrud A Practical Guide to Wärtsilä Scrubber Systems
US20120210997A1 (en) Method and device for generating steam and low oxygen gas
WO2016183125A1 (en) Hydrogen sulfide removal system
JP2023530916A (ja) 電気集塵機に接続された２つのスクラバーを含むシステム及びそれを用いて排気ガスを清浄するための方法
KR20190013536A (ko) 항해 선박용 엔진의 배기 가스를 습식 정화하는 방법 및 설비

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190906

Termination date: 20200701