CN112094667A - 一种快速致变质混浊柴油变澄清装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速致变质混浊柴油变澄清装置及方法，包括:原料供给模块、超声处理模块以及磁处理模块，超声处理模块包括超声反应装置、旋转进料轴以及反应管，旋转进料轴包括输入口和输出口，输入口与原料供给模块通过管道连接，磁处理模块包括恒温箱和磁氛围反应器，磁氛围反应器包括磁体组件单元和盘管，盘管的进液口与旋转进料轴的输出口通过管道连接，利用超声波提前将极性增强氧化物聚集体打散，强化了后期磁场作用下，柴油分子磁矩与外磁场方向相反的电流得到增强，产生与外磁场相反的附加磁场，磁化后的带有附加磁矩的柴油分子被迫按照一定的排列方式取向，改变了原来的位置，降低了柴油分子的团簇量，实现了澄清化。

Description

一种快速致变质混浊柴油变澄清装置及方法

技术领域

本发明涉及变质柴油处理技术领域，特别涉及一种快速致变质混浊柴油变澄清装置及方法。

背景技术

因我国多数原油的轻质油含量少，直馏柴油收率低，因而催化裂化柴油在成品柴油中占大的比重，还有部分热加工生产的柴油，所以柴油中的不安定组分，如不饱和烃、特别是共轭二烯、环烷芳香烃等含量多。柴油的储存、输送过程中经常暴露于大气环境下，如无浮盘限制柴油蒸发的储油罐，为平衡罐内外压力，通气孔常开，柴油液面与大气相通，在柴油泵出油罐的过程中，罐内液面下降，形成的负压使得外界空气从通气孔进入罐内，氧气由气/液面不断渗入柴油中。在早、晚温差引起的罐内轻组分挥发与空气的进入频繁发生，即所谓的“呼吸”作用创造了空气中的氧气与柴油的接触，柴油中的不饱和烃、特别是共轭二烯、环烷芳香烃等不安定组分极易与空气中的氧反应生成含氧官能团，进而发生聚合和缩合反应，导致柴油的颜色加深、酸度增大、胶质和不溶物增加，使得柴油发生变质。另外，目前我国公路上行驶着数量众多的柴油车，在加油过程中，从加油机喷枪口射流出去的柴油形成扰流，强化了与进入油箱中空气的混合，柴油机车本身运转起来震动大，再行驶在路况不稳定的路面上，更是促进了油箱里中的柴油与油箱内空气的混合，柴油中的不安定组分与空气中的氧反应生成的氧化物使得柴油质量恶化。

变质柴油的负面影响：1、对于炼厂，混浊物必需分离处理，浪费资源、降低质量、影响供应。另外，混浊物难以及时发现，逐渐沉降与储油罐垫底水形成复杂油泥贴附于罐底，腐蚀罐体。缩短清淤周期，增加成本，排出的油泥和污水易污染环境；2、对于储运销售企业，柴油混浊影响产品销售和信誉。目前，全国有大量的私营油库、加油站，因大多数无雄厚实力建成内浮顶罐来延长柴油安定时间，加油站无完善处理设备，致使一部分混浊柴油随新鲜柴油的稀释而销售，影响信誉；3、对于消费者，如工程施工单位、船运公司、以柴油为燃料的生产厂等，一般备有小型罐、桶临时存油；众多柴油车、农耕机具直接用车载油箱或小油桶存油。混浊油燃烧应用时，易阻塞燃烧器或柴油机喷嘴，产生积碳、加剧气缸磨损、降低功效、增加能耗。更严重的是燃烧不完全而增高大气PM2.5值，加剧雾霾！变质混浊柴油不能直接应用，澄清化处理能够使得其中的极性增强氧化物聚集体打撒，有利于再加工和减轻其使用的危害。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种快速致变质混浊柴油变澄清装置。

本发明还提供一种快速致变质混浊柴油变澄清方法。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种快速致变质混浊柴油变澄清装置，包括:原料供给模块、超声处理模块以及磁处理模块，所述超声处理模块包括超声反应装置、旋转进料轴以及反应管，所述超声反应装置用于向所述反应管发出超声波，所述反应管绕所述旋转进料轴的轴线盘绕呈螺旋状，且能够绕轴线转动，所述旋转进料轴包括输入口和输出口，所述输入口与所述原料供给模块通过管道连接，所述磁处理模块包括恒温箱和设置在所述恒温箱内的磁氛围反应器，所述磁氛围反应器包括磁体组件单元和盘管，所述盘管一端形成进液口，另一端形成出液口，所述进液口与所述旋转进料轴的输出口通过管道连接，所述出液口连接至收集装置。

有益效果：此快速致变质混浊柴油变澄清装置，包括:原料供给模块、超声处理模块以及磁处理模块，超声处理模块包括超声反应装置、旋转进料轴以及反应管，超声反应装置用于向反应管发出超声波，反应管绕旋转进料轴的轴线盘绕呈螺旋状，且能够绕轴线转动，旋转进料轴包括输入口和输出口，输入口与原料供给模块通过管道连接，磁处理模块包括恒温箱和设置在恒温箱内的磁氛围反应器，磁氛围反应器包括磁体组件单元和盘管，盘管一端形成进液口，另一端形成出液口，进液口与旋转进料轴的输出口通过管道连接，出液口连接至收集装置，利用超声波提前将极性增强氧化物聚集体打散，强化了后期磁场作用下，柴油分子磁矩与外磁场方向相反的电流得到增强，而磁矩与外磁场相同的分子电流受到削弱，产生与外磁场相反的附加磁场，磁化后的带有附加磁矩的柴油分子被迫按照一定的排列方式取向，改变了原来的位置，降低了柴油分子的团簇量，实现了澄清化。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，所述超声处理模块还包括旋转组件，所述旋转组件包括驱动电机和传动机构，所述驱动电机的输出端与所述旋转进料轴通过所述传动机构连接。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，所述反应管绕轴线盘绕呈圆柱螺旋线状，所述反应管通过支架安装在所述旋转进料轴上，所述支架包括两个支撑架，所述支撑架包括连接部和支撑部，所述连接部可拆卸固定在所述旋转进料轴上，所述支撑部包括底座和顶座，所述底座和所述顶座可拆卸连接，所述底座与所述顶座形成安装空间。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，所述连接部一端与所述支撑部连接，所述连接部的另一端设有弧形的连接弧，两个所述连接部的连接弧的端部相接形成闭合环，所述闭合环套设在所述旋转进料轴外侧。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，所述反应管的两端分别通过连接组件与输入口和输处口连通。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，所述超声反应装置包括控制器和容器，所述控制器用于向所述容器内发射超声波，且至少部分所述反应管伸入所述容器内。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，所述磁体组件单元包括框架和多个磁体，多个所述磁体沿所述框架的长度方向依次安装在所述框架上，相邻所述磁体之间留有间隙，所述盘管往复盘绕并穿过多个所述间隙。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，所述框架沿长度方向设有多个磁槽，多个所述磁体安装在所述磁槽中。

根据本发明第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，还包括预热模块，所述预热模块设置在所述原料供给模块和所述超声处理模块之间，所述预热模块用于预热从原料供给模块输入至超声处理模块的原料。

根据本发明的第二方面实施例，提供一种快速致变质混浊柴油变澄清方法，使用如第一方面实施例所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，包括以下步骤：

S1：通过原料供给模块，将氧化变质混浊柴油以5-50ml/min的流速输入至超声处理模块，控制温度为40-60℃，所述超声处理模块的频率为20-40kHz，并控制反应管转速为5-30r/min；

S2：通过所述超声处理模块处理后的液体输入至磁处理模块，控制磁处理模块的磁氛围为100-300mT；

S3：将所述超声波处理模块处理后的液体输入至收集装置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2为本发明实施例磁氛围反应器示意图；

图3为本发明实施例磁体组件单元示意图；

图4为本发明实施例超声处理模块的部分结构示意图；

图5为本发明实施例反应管两端安装示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，一种快速致变质混浊柴油变澄清装置，包括：原料供给模块100、超声处理模块200以及磁处理模块300，超声处理模块200包括超声反应装置210、旋转进料轴220以及反应管230，超声反应装置210用于向反应管230发出超声波，反应管230绕旋转进料轴220的轴线盘绕呈螺旋状，且能够绕轴线转动，旋转进料轴220包括输入口和输出口，输入口与原料供给模块100通过管道连接，磁处理模块300包括恒温箱310和设置在恒温箱310内的磁氛围反应器320，磁氛围反应器320包括磁体组件单元321和盘管322，盘管322一端形成进液口，另一端形成出液口，进液口与旋转进料轴220的输出口通过管道连接，出液口连接至收集装置400。

混浊变质柴油中的胶质或者由于吸氧作用所发生的氧化反应物，由于极性增强与原体系的正态烷烃排斥，相互聚集增大，造成柴油混浊，利用超声波提前将极性增强氧化物聚集打散，强化了后期磁场作用下，柴油分子磁矩与外磁场方向相反的电流得到增强，而磁矩与外磁场相同的分子电流受到削弱，产生与外磁场相反的附加磁场，磁化后的带有附加磁矩的柴油分子被迫按照一定的排列方式取向，改变了原来的位置，降低了柴油分子的团簇量，实现了澄清化。

原料供给模块100包括用于储存混浊柴油的储料罐，并且在储料罐内设置有磁力搅拌器，磁力搅拌器将储料罐内的混浊柴油搅拌再输出，在储料罐的输出管道上设置有定量输送泵，通过定量输送泵可以调节控制混浊柴油的进料流速，提高装置的处理效果。

参照图1，其中，超声处理模块200还包括旋转组件240，旋转组件240包括驱动电机241和传动机构242，驱动电机241的输出端与旋转进料轴220通过传动机构242连接。驱动电机241设置有控制器用于控制旋转进料轴220的转速，从而控制反应管230的转速。传动机构242包括主动轮、从动轮和连接主动轮和从动轮的传送带，主动轮安装在驱动电机241的输出轴上，从动轮安装在旋转进料轴220上。

参照图4，可以理解地，反应管230绕轴线盘绕呈圆柱螺旋线状，反应管230通过支架250安装在旋转进料轴220上，支架250包括两个支撑架251，支撑架251包括连接部和支撑部，连接部可拆卸固定在旋转进料轴220上，支撑部包括底座和顶座，底座和顶座可拆卸连接，底座与顶座形成安装空间。连接部一端与支撑部连接，连接部的另一端设有弧形的连接弧，两个连接部的连接弧的端部相接形成闭合环，闭合环套设在旋转进料轴220外侧。

参照图5，反应管230的两端分别通过连接组件与输入口和输出口连通。连接组件包括软管、定位机构和卡接结构。软管的第一端与反应管230的端部连接，软管的第二端通过卡接结构与输入口，卡接结构保证软管与旋转进料轴220的密封连接。

参照,1，超声反应装置210包括控制器211和容器212，控制器211用于向容器212内发射超声波，且至少部分反应管230伸入容器212内。

参照图1、图2、图3，磁处理模块300包括恒温箱310和设置在恒温箱310内的磁氛围反应器320，磁氛围反应器320包括磁体组件单元321和盘管322，盘管322一端形成进液口，另一端形成出液口，在进液口或者出液口处可设置控制阀，用于控制反应进程。磁体组件单元321用于产生磁处理所需的磁场，盘管322用于输送混浊柴油，以为其提供磁处理的反应通道。使用时，将混浊柴油沿盘管322输送，在液体在盘管322内流动过程中，磁场可以使抗磁性的碳氢化合物分子产生与外磁场相反的附加磁矩，磁化后带有附加磁矩的分子被迫按照一定的排列方式取向，改变了原来的位置，扩大了分子间的间距，宏观产生降黏、分散的作用。该技术方案能够充分发挥磁体分散、降黏抗磁性碳氢化合物的作用。

磁体组件单元321包括框架和多个磁体，多个磁体沿框架的长度方向依次安装在框架上，相邻磁体之间留有间隙，盘管往复盘绕并穿过多个间隙。框架为磁体提供定位和支撑。框架沿长度方向设有多个磁槽，多个磁体安装在磁槽中，磁体能够从磁槽的一侧或两侧嵌入或取出磁槽，磁体在磁槽中的拆装更加便利，定位更加稳固。在实际使用中，可以通过改变磁槽磁隔间距，调整磁体之间的距离，实现平均磁氛围强度50-300mT可控，通过增加磁槽组数，调整磁氛围长度，盘管形成的微通道管穿插在磁槽磁体间隙间，实现25-100m长度可控的磁处理模块300。

参照图1，一种快速致变质混浊柴油变澄清装置，包括：原料供给模块100、超声处理模块200、磁处理模块300以及预热模块500，预热模块500设置在原料供给模块100和超声处理模块200之间，预热模块500用于预热从原料供给模块100输入至超声处理模块200的原料。在本实施例中，将管道放入预热模块500中，预热模块500将输入至超声处理模块200的变质柴油的温度控制在20-80℃内，有利于后续反应的进行。

一种快速致变质混浊柴油变澄清方法，使用第一方面实施例快速致变质混浊柴油变澄清装置，包括以下步骤：

S1：通过原料供给模块100，将氧化变质混浊柴油以5-50ml/min的流速输入至超声处理模块200，控制温度为40-60℃，超声处理模块200的频率为20-40kHz，并控制反应管230转速为5-30r/min；

S2：通过超声处理模块200处理后的液体输入至磁处理模块300，控制磁处理模块300的磁氛围为100-300mT；

S3：将超声波处理模块200处理后的液体输入至收集装置400。

此快速致变质混浊柴油变澄清方法，实现了混浊柴油连续澄清化处理，效果十分显著。

具体应用实施例：

常温、常压混浊变质柴油的浊度17.9NTU

表1不同条件下混浊变质柴油澄清效果数据表

通过从上表可以看出，应用快速致变质混浊柴油变澄清装置，将混浊变质柴油首先通过超声处理模块处理，然后再通过磁处理模块处理，混浊变质柴油的澄清效果浊度，显著提高。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于，包括：

原料供给模块；

超声处理模块，所述超声处理模块包括超声反应装置、旋转进料轴以及反应管，所述超声反应装置用于向所述反应管发出超声波，所述反应管绕所述旋转进料轴的轴线盘绕呈螺旋状，且能够绕轴线转动，所述旋转进料轴包括输入口和输出口，所述输入口与所述原料供给模块通过管道连接；及

磁处理模块，所述磁处理模块包括恒温箱和设置在所述恒温箱内的磁氛围反应器，所述磁氛围反应器包括磁体组件单元和盘管，所述盘管一端形成进液口，另一端形成出液口，所述进液口与所述旋转进料轴的输出口通过管道连接，所述出液口连接至收集装置。

2.根据权利要求1所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：所述超声处理模块还包括旋转组件，所述旋转组件包括驱动电机和传动机构，所述驱动电机的输出端与所述旋转进料轴通过所述传动机构连接。

3.根据权利要求2所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：所述反应管绕轴线盘绕呈圆柱螺旋线状，所述反应管通过支架安装在所述旋转进料轴上，所述支架包括两个支撑架，所述支撑架包括连接部和支撑部，所述连接部可拆卸固定在所述旋转进料轴上，所述支撑部包括底座和顶座，所述底座和所述顶座可拆卸连接，所述底座与所述顶座形成安装空间。

4.根据权利要求3所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：所述连接部一端与所述支撑部连接，所述连接部的另一端设有弧形的连接弧，两个所述连接部的连接弧的端部相接形成闭合环，所述闭合环套设在所述旋转进料轴外侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：所述反应管的两端分别通过连接组件与输入口和输处口连通。

6.根据权利要求2所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：所述超声反应装置包括控制器和容器，所述控制器用于向所述容器内发射超声波，且至少部分所述反应管伸入所述容器内。

7.根据权利要求1所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：所述磁体组件单元包括框架和多个磁体，多个所述磁体沿所述框架的长度方向依次安装在所述框架上，相邻所述磁体之间留有间隙，所述盘管往复盘绕并穿过多个所述间隙。

8.根据权利要求7所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：所述框架沿长度方向设有多个磁槽，多个所述磁体安装在所述磁槽中。

9.根据权利要求1所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于：还包括预热模块，所述预热模块设置在所述原料供给模块和所述超声处理模块之间，所述预热模块用于预热从原料供给模块输入至超声处理模块的原料。

10.一种快速致变质混浊柴油变澄清方法，使用如权利要求1-9任一项所述的快速致变质混浊柴油变澄清装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过原料供给模块，将氧化变质混浊柴油以5-50ml/min的流速输入至超声处理模块，控制温度为40-60℃，所述超声处理模块的频率为20-40kHz，并控制反应管转速为5-30r/min；

S2：通过所述超声处理模块处理后的液体输入至磁处理模块，控制磁处理模块的磁氛围为100-300mT；

S3：将所述超声波处理模块处理后的液体输入至收集装置。

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