PL213384B1 - Sposób otrzymywania mieszanki paliwowej - Google Patents
Sposób otrzymywania mieszanki paliwowejInfo
- Publication number
- PL213384B1 PL213384B1 PL369941A PL36994104A PL213384B1 PL 213384 B1 PL213384 B1 PL 213384B1 PL 369941 A PL369941 A PL 369941A PL 36994104 A PL36994104 A PL 36994104A PL 213384 B1 PL213384 B1 PL 213384B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- cavitation
- fuel
- water
- mixture
- combustion
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 18
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 18
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 17
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 11
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 8
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001120493 Arene Species 0.000 description 1
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical class ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- ONIOAEVPMYCHKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;zinc Chemical compound [Zn].OC(O)=O ONIOAEVPMYCHKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000015 iron(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011785 micronutrient Substances 0.000 description 1
- 235000013369 micronutrients Nutrition 0.000 description 1
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005608 naphthenic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000005829 trimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 239000011667 zinc carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000004416 zinc carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000010 zinc carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania mieszanki paliwowej.
Znane są sposoby otrzymania mieszanek paliwowych z płynnych produktów przerobu ropy naftowej. Najbardziej bliski analog to sposób przygotowania trudno mieszalnej wieloskładnikowej mie2 szanki paliwowej poprzez nałożenie drgań ultradźwiękowych o intensywności ponad 2 W/cm2 na fazę płynną od temperatury wrzenia do temperatury zamarzania z idącym w ślad za tym gwałtownym jej przechłodzeniem.
Wady znanego sposobu otrzymania wieloskładnikowej mieszanki paliwowej to: w celu wydłużenia okresu trwałości otrzymanej z płynnych produktów przerobu ropy naftowej mieszanki paliwowej potrzebne jest jej gwałtowne przechłodzenie; dla gwałtownego przechłodzenia otrzymanej wieloskładnikowej mieszanki wymagane są duże nakłady na energię i specjalne masywne urządzenia technologiczne.
Rozwój urządzeń energetycznych i urządzeń palnikowo-paleniskowych w kierunku polepszenia ekonomiczności, charakterystyk wagowych, niezawodności, trwałości, a także zmniejszenia emisji szkodliwych substancji w produktach spalania, stawia wysokie wymogi dotyczące jakości płynnych paliw węglowodorowych.
Zgodnie z wymogami, uwarunkowanymi przeznaczeniem i warunkami stosowania, płynne paliwa węglowodorowe powinny posiadać wysokie charakterystyki energetyczne, zapewniać niezawodną pracę systemów zasilających silnik i urządzenie palnikowo-paleniskowe, posiadać niską emisję szkodliwych substancji do otaczającego środowiska w produktach spalania, być prostymi w obrocie, niedrogimi, stabilnymi podczas przechowywania i transportowania.
Z całości wskaźników charakteryzujących przydatność płynnych paliw węglowodorowych do stosowania zgodnie z bezpośrednim przeznaczeniem, podstawowymi są ciepło spalania, wartość opałowa, odporność na utlenianie przy wzroście temperatury, ciśnienie par nasyconych (dla paliw stosowanych przy podwyższonych temperaturach), lepkość, kompatybilność z materiałami konstrukcyjnymi i uszczelniającymi, skłonność do osadzania nagaru, niska emisja produktów spalania do otaczającego środowiska i właściwości przeciwzużywające.
W ostatnich latach pojawiły się nowe źródła surowcowe i technologiczne sposoby przerobu nafty. Doprowadziło to do zmiany charakterystyk fizyko-chemicznych i własności eksploatacyjnych standartowych paliw węglowodorowych dla urządzeń energetycznych. Na chwilę obecną zgromadzono nowe dane eksploatacyjne i obliczeniowe o ich własnościach (na przykład charakterystykach spalania, elektrycznych, termostabilności, wpływie rozpuszczonej wody na charakterystyki spalania itp.), uzyskano także nowe, dotyczące zmiany tych własności, w zależności od różnych czynników.
Istotą rozwiązania jest to, że w charakterze produktów przerobu ropy naftowej mieszanka zawiera płynne paliwo węglowodorowe (na przykład nafta, olej opałowy lub mazut opałowy, lub mieszankę nafty z mazutem i in.) i wodę przy następującym stosunku składników, w % masowych: płynne paliwo węglowodorowe - 70 - 97, woda - 3 - 30, przy tym do wymieszania 3 - 30 wagowych części 2 wody schładzanych jest do 0 - 20°C przy ciśnieniu statycznym 1,5 - 4,5 kG/cm2, następnie nasycanych powietrzem i poddawanych obróbce ultradźwiękiem z częstotliwością 15 - 365 kHz, zmiennym ciśnieniem akustycznym 0,5 - 20,0 kG/cm2 i natężeniem dźwięku 0,16 - 270 W/cm2, po czym, nie przerywając obróbki ultradźwiękiem i nasycaniem powietrzem, do wody podczas mieszania wprowadzanych jest 70 - 97 części płynnego paliwa węglowodorowego, a mieszanka mieszana jest do osiągnię5 8 -1 cia stopnia dyspersji 10 - 10 cm- i zmniejszenia zawartości całkowitej siarki do mniej niż 0,001% (masowych).
Wykorzystanie mieszanki paliwowej z zaproponowanym składem (hydrostabilizowanej mieszanki na bazie płynnych paliw węglowodorowych) w charakterze paliwa zmniejsza tworzenie się sadzy o 2 - 3 razy, a w niektórych warunkach spalania nawet w pełni je eliminuje, zmniejsza straty ciepła z powodu chemicznego niedopalenia paliwa, które stają się równe zeru przy współczynniku nadmiaru powietrza równym 1,05, zmniejsza temperaturę obszarów w których generowane są tlenki azotu, sprzyja przekształcaniu się pozostałego koksu w tlenek węgla i wodór, które spalając się dają dodatkowe ilości ciepła, eliminuje zakoksowywanie się palników i tworzenie się nagaru, zmniejsza zużycie powietrza w procesie spalania, o 3 - 4 razy zmniejsza prędkość korozji elementów urządzeń energetycznych, zwiększa (o 20 - 25%) wartość opałową, nie wymaga jakiejkolwiek przebudowy urządzeń energetycznych, posiada zmienny mechanizm spalania („zjawisko wtórnego rozpylania”), co intensyfikuje proces spalania składników paliwowych kosztem zwiększania powierzchni parowania i ulepszenia
PL 213 384 B1 procesu mieszania składników paliwowych z powietrzem. Wykorzystanie mieszanki paliwowej z zaproponowanym składem pozwala zaoszczędzić do 27% płynnych produktów przerobu ropy naftowej, zmniejszyć całkowitą emisję substancji zanieczyszczających: tlenków azotu - o 23%, tlenków siarki o 99,95%, tlenku węgla - o 98,8%; substancji w stanie zawiesiny - o 87,7%, co potwierdzono badaniami w warunkach produkcyjnych.
Ultradźwiękowa obróbka opiera się na wykorzystaniu wtórnych efektów kawitacji - wysokich lokalnych ciśnień i temperatur, powstałych podczas samozaciskania się pęcherzyków kawitacyjnych, a wyzwalająca się przy tym energia kinetyczna przechodzi w energię cieplną i energię ściskania. Podczas samozaciskania się pęcherzyków kawitacyjnych w krótkim czasie (mniejszym niż 1 μs) następuje podgrzanie gazu w pęcherzyku do wysokich temperatur (ponad 1000°C) i powstanie wysokich ciśnień 2 (ponad 1500 kG/cm2). Z kolei zwiększenie temperatury i ciśnienia sprzyja powstawaniu i rekombinacji rodników, rozpadowi dużych cząsteczek i syntezie nowych związków chemicznych. W ten sposób, pod działaniem kawitacji, w surowcu wyjściowym przebiegają reakcje akustyczno-chemiczne. Spektrum tych reakcji jest nadzwyczaj różnorodne, jak i zespół czynników zewnętrznych, wpływających na ich termodynamikę i kinetykę. Wychodząc ze znaczenia energii rozerwania różnych wiązań w cząsteczkach, a także energii aktywacji tych lub innych przemian, rozwijają się przeważnie reakcje krakowania, izomeryzacji, a także demeryzacji i trymeryzacji, występujące w mieszance wysokocząsteczkowych węglowodorów parafinowych (alkanach), mono- i policyklicznych węglowodorów aromatycznych (arenów), węglowodorów nienasyconych (alkenów), różnych związków heteroorganicznych, zawierających atomy siarki (siarczanów, polisiarczanów, tiofanów i in.), tlenu (kwasów naftenowych), metaloprofirynowanych i innych metaloorganicznych składników, zawierających atomy sodu, wapnia, żelaza, cynku, miedzi, wanadu i innych mikroelementów, substancje żywiczno-siarczanowe.
Kinetyka tych reakcji akustyczno-chemicznych określana jest przez prędkość powstawania i zużycia rodników.
Cechą tych reakcji akustyczno-chemicznych jest impulsowy charakter powstawania rodników w wyniku współfazowego samozaciskania się pęcherzyków kawitacyjnych. Temperatura wewnątrz pęcherzyka rozłożona jest nierównomiernie, z maksimum w jego środku. Odpowiednio przestrzenne rozmieszczenie rodników posiada formę analogiczną (sferycznie symetryczny rozkład gaussowski). Pęcherzyk przedstawia sobą autonomiczny z punktu widzenia charakteru przebiegających reakcji układ rodników, tworzące się w sąsiednich pęcherzykach praktycznie nie oddziały wuj ą pomiędzy sobą. Minimalny promień pęcherzyka kawitacyjnego (Rmin > 1-5 cm) a początkowa liczba rodników w nim to (~104 - 106).
W ten sposób, pod działaniem ultradźwięku z podanymi charakterystykami nie tylko powstają, ale i przyspieszają się chemiczne procesy wymiany masy, ciepła w surowcu (płynne paliwo węglowodorowe + woda), którym towarzyszą głębokie zmiany na poziomie molekularno-jonowym, prowadzące do otrzymania jakościowo nowej węglowodorowej mieszanki paliwowej. Potwierdzeniem tego jest opinia Wszechrosyjskiego Instytutu Naukowo-Badawczego Przerobu Nafty Nr 23/45-2117 z dn. 17.10.2001 r.
Zmniejszenie temperatury wody z 20 do 0°C zwiększa poziom aktywności kawitacyjnej i stopień nasycenia jej powietrzem, i odpowiednio dwutlenkiem węgla, tlenem i gazami neutralnymi, maksimum którego osiągany jest przy 0°C. Zwiększenie temperatury wody zmniejsza poziom jej aktywności kawitacyjnej i stopień nasycenia powietrzem, przy 65°C kawitacja w wodzie praktycznie nie występuje.
Zwiększając jednocześnie ciśnienie statyczne (P0) i zmienne akustyczne (Pa) przy optymalnym znaczeniu P0/Pa = 0,4, można wielokrotnie zwiększyć poziom aktywności kawitacyjnej wody i stopień nasycenia jej powietrzem. Górna granica poziomu aktywności kawitacyjnej wody w tym przypadku ograniczana jest jedynie przez poziom ciśnienia akustycznego, który może zostać osiągnięty z wykorzystaniem współczesnych źródeł energii akustycznej.
Zwiększenie ciśnienia statycznego bardzo silnie wpływa na charakter obszaru kawitacyjnego i stopień nasycenia wody powietrzem. Zwiększanie P0 z jednej strony prowadzi do zmniejszania się liczby „zalążków” kawitacyjnych, a z drugiej strony do zachowania liczby pulsujących pęcherzyków. Przy określonym stosunku P0/Pa dużych pulsujących pęcherzyków w płynie w ogóle może nie być.
Należy jednak pamiętać, że przy P0 > Pa brak jest warunków dla powstania kawitacji w płynie a wielkość wszystkich pęcherzyków staje się mniejsza od wielkości krytycznej, w wyniku czego pulsują one w polu akustycznym, niewiele zmieniając się wymiarowo.
Zwiększenie Pa dwojako wpływa na dynamikę gęstości kawitacyjnej - z jednej strony przeciąga się faza rozszerzenia pęcherzyka i zwiększają się promienie pęcherzyków kawitacyjnych Rmax, czas
PL 213 384 B1 samozaciskania się pęcherzyków At, czas przesunięcia fazy samozaciskania się tmax w stosunku do okresu drgań T (zwiększenie tych parametrów powyżej niektórych określonych znaczeń zmniejsza aktywność kawitacyjną pęcherzyków); z drugiej strony zwiększenie Pa do wielkości powyżej progowych jest bezwarunkowo konieczne, ponieważ w przeciwnym przypadku kawitacja nie pojawi się. Poza tym, ze wzrostem Pa, zwiększa się czas, w ciągu którego siły utrzymujące pęcherzyk w stanie zrównoważonym równoważone są przez ciśnienie akustyczne, a pęcherzyk może rozszerzać się nieograniczenie. Z kolei, zwiększenie Pa do pewnej granicy okazuje wpływ na dynamikę obszaru analogiczny zmniejszeniu częstotliwości.
Ruch pęcherzyków parogazowych w polu akustycznym staję się niestabilny, jeżeli At > T/2. W tym przypadku pęcherzyk kawitacyjny przeradza się w pulsujący. Z kolei zwiększając Pa można oczekiwać zwiększenia aktywności kawitacyjnej pojedynczego pęcherzyka dopiero przy warunku At < T/2.
Zwiększenie częstotliwości drgań prowadzi do zmniejszenia Rmax obszaru kawitacyjnego przy stałej wielkości amplitudowej ciśnienia akustycznego. Taki wynik zrozumiały jest, jeżeli uwzględnić, że ze wzrostem częstotliwości φ przy stałym Pa skraca się czas, w ciągu którego wielkość ciśnienia akustycznego przekracza siły zewnętrzne, utrzymujące pęcherzyk w stanie równowagi, kiedy może on rozszerzać się nieograniczenie kosztem zawartego w nim gazu. Naturalnie, że przy tym pęcherzyk zdąży wzrosnąć do mniejszych rozmiarów, a jeżeli jego promień był bliski krytycznemu, to może on przerodzić się w pulsujący pod warunkiem, że amplituda ciśnienia akustycznego Pa pozostaje stała. Zmniejszenie Rmax obszaru kawitacyjnego ze zwiększeniem φ sprzyja zwiększeniu ciśnienia mieszanki parogazowej w pęcherzyku i początkowi samozaciskania się, co zmniejsza intensywność fal uderzeniowych. Zmiana częstotliwości drgań wpływa na dynamikę obszaru kawitacyjnego, rozmieszczenie obszarów kawitacji w objętości płynu i próg kawitacji. Zmniejszenie maksymalnych wymiarów pęcherzyków kawitacyjnych ze zwiększeniem częstotliwości zmniejsza efekt ekranowania na granicy źródło - płyn i sprzyja bardziej równomiernemu rozmieszczeniu pęcherzyków w objętości płynu. Jednocześnie ze zwiększeniem częstotliwości zwiększa się współczynnik pochłaniania energii akustycznej w płynie, uwarunkowany obecnością sił tarcia lepkiego, a z kolei, rośnie prędkość przepływów akustycznych, które do tego stają się mniejszej skali. Jednak ze zwiększaniem się częstotliwości rośnie próg kawitacji i zwiększają się straty w przetwornikach, a to doprowadza do osłabienia efektywności kawitacji.
Zbytnie zmniejszanie częstotliwości jest niepożądane, ponieważ przy tym gwałtownie wzrasta szum i utrudniona jest izolacja akustyczna, a także zwiększa się ciężar przetwornika kosztem jego aktywnego elementu. Przeważająca większość urządzeń przemysłowych pracuje w zakresie częstotliwości od 15 do 365 kHz. Jest to optymalny zakres w sensie efektu technologicznego, ekonomiczności procesu i techniki bezpieczeństwa.
Drogą badań teoretycznych i eksperymentalnych określono zmienne ciśnienie akustyczne i natężenie dźwięku, niezbędne dla wzbudzenia kawitacji w wodzie wodociągowej przy różnych częstotliwościach 15 - 365 kHz, które przedstawiono w tabeli 1.
Zmienne ciśnienie akustyczne i natężenie dźwięku, niezbędne dla wzbudzenia kawitacji w wodzie wodociągowej, przy różnych częstotliwościach
| Częstotliwość kHz | Dla wzbudzenia kawitacji niezbędne są | |
| Ciśnienie akustyczne kG/cm2 | Natężenie dźwięku W/cm2 | |
| 15,0 | 0,5 - 2,0 | 0,16 - 2,6 |
| 175,0 | 4,0 | 10,0 |
| 365,0 | 7,0 - 20,0 | 33,0 - 270,0 |
Z analizy danych w tabeli wynika, że w celu wzbudzenia kawitacji przy bardziej wysokich częstotliwościach wymagane jest większe natężenie dźwięku. Zwiększenie niezbędnego natężenia dźwięku przy zwiększeniu częstotliwości uwarunkowane jest tym, że wytworzenie kawitacji wymaga znanego czasu, który zależy od wielkości i formy zalążków kawitacji, a także oddziaływującego ciśnienia statycznego.
Należy podkreślić, że do zamknięcia zewnętrznej warstwy elektronowej atomu siarki brakuje zaledwie dwóch elektronów. Stąd należy oczekiwać, że siarka będzie łączyć się z pierwiastkami, atomy
PL 213 384 B1 których łatwo oddają elektrony, to znaczy metalami znajdującymi się w płynnych paliwach węglowodorowych i wodorem.
Przy oddziaływaniu pola ultradźwiękowego z wybranymi charakterystykami dźwięku (częstotli2 wość 15 - 365 kHz, zmiennym ciśnieniem akustycznym 0,5 - 20 kG/cm2 i natężeniem dźwięku 0,16 2
- 270 W/cm2) na wodę nasyconą tlenem, powstanie w niej kawitacja. Dzięki kawitacji i związanej z nią silnej jonizacji w wodzie powstają wolne rodniki OH i H, to znaczy woda aktywizuje się, wyzwala się z wody rozpuszczony tlen i dwutlenek węgla. Zwiększenie przy samozaciskaniu się pęcherzyków kawitacyjnych temperatury i ciśnienia sprzyja z kolei powstawaniu i rekombinacji rodników, rozpadowi cząsteczek płynnych paliw węglowodorowych i syntezie nowych związków chemicznych w postaci asocjatów i wydzieleniu siarki. Spektrum tych reakcji jest następujące:
Na2S + H2O + CO2 = H2S + Na2CO3;
CaS + H2O + CO2 = H2S + CaCO3;
FeS + H2O + CO2 = H2S + FeCO3;
ZnS + H2O + CO2=H2S + ZnCO3;
AI2S3 + 6H2O = 2AI(OH)3 + 3H2S;
2H2S + O2 = 2S + 2H2O.
Wyzwalająca się siarka wraz z solami oddzielane są przez cyklon-filtr.
Energia wiązania w asocjatach cząsteczek mieszanki paliwowej zaproponowanego składu jest znaczna, dlatego są one dostatecznie trwałe i nie rozpadają się na drodze mechanicznej i przy podwyższeniu temperatury.
Podczas nagrzewania hydrostabilizowanej węglowodorowej mieszanki paliwowej do 150 - 200°C stan fizyczny wody i składników paliw w asocjatach zmienia się. Temperatura wrzenia wody jest o 170 - 200°C poniżej wrzenia płynnych paliw węglowodorowych, w wyniku tego paliwowa cześć kropli asocjatu pozostaje jeszcze w stanie płynnym, choć woda już przekształca się w parę. Dzięki temu kropla asocjatu pod działaniem rozszerzającej się pary wodnej jest rozrywana na mniejsze części, następuje mikrowybuch. Takie dodatkowe drobienie kropel intensyfikuje proces spalania się paliwa dzięki zwiększeniu powierzchni parowania, polepszeniu procesu mieszania paliwa z powietrzem i katalitycznego wpływu pary wodnej na palenie się paliwa.
Pary wody pod działaniem wysokich temperatur częściowo łączą się z węglem paliwa, a częściowo - z cząstkami pozostałości koksowej spalania niecałkowitego zgodnie z reakcją gazyfikacji:
C + H2O = CO+ H2 - 131,4 kJ.
W tym przypadku tlenek węgla i wodór będą łatwo się utleniać w końcu płomienia (we wtórnym płomieniu), a pozostałe związki węglowodorowe (benzopiren) nie będą powstawały. Zapewnia to praktycznie całkowite spalanie paliwa węglowodorowego, co kompensuje straty ciepła na gazyfikację wodą części węgla i pozostałości koksowej. Poza tym, w rezultacie względnie niskich temperatur (1700 - 1900°C) w jądrze płomienia gwałtownie zmniejsza się powstawanie tlenków azotu - o 3 - 4 razy porównaniu ze zwykłym sposobem spalania.
Tlenek sodu, znajdujący się w płomieniu w postaci gazowej, wiąże się z nadmiarem par wody zgodnie z reakcją: Na2O + H2O = 2NaOH w wyniku której powstający wodorotlenek sodu, reagując z dwutlenkiem węgla zgodnie z reakcją: 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O tworzy węglan sodu.
Analogicznie wiążą się tlenek siarki i pięciotlenek wanadu z wodorotlenkiem sodu, zgodnie z reakcją:
SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O;
V2O5 + 2NaOH = 2NaVO3 + H2O.
Uzyskane węglan, siarczan i wanadan sodu wyrzucane są z wychodzącymi do atmosfery gazami.
W miarę zmniejszania się temperatury wychodzących gazów poniżej 100°C następuje hydroliza węglanu sodu zgodnie z równaniem:
Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH.
Przy tym powstający podczas spalania dwutlenek azotu NO2 wchodzi w reakcję z wodorotlenkiem sodu NaOH z powstawaniem mieszanki soli kwasu azotowego i azotawego zgodnie z równaniem:
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O,
PL 213 384 B1 tym samym zmniejsza się łączny efekt oddziaływania korozyjnego siarczanu sodu, pięciotlenku wanadu, tlenku sodu i tlenków azotu przykładowo o 3 - 4 razy na elementy przepływowej części urządzeń energetycznych.
Dla standartowych marek płynnych paliw węglowodorowych, na przykład nafta, najniższe ciepło spalania wynosi 42900 - 43400 kJ/kg, a dla uzyskanej hydrostabilizowanej wieloskładnikowej mieszanki na bazie nafty znajduje się ono w granicach 37514 - 41084 kJ/kg, to jest o 3,4 - 12,55% mniejsze niż dla nafty. Jednak w związku z tym, że uzyskana hydrostabilizowana wieloskładnikowa mieszanka na bazie nafty posiada niedopał z powodów chemicznych praktycznie równy zeru, to zmniejszenie ciepła spalania mieszanki w pełni kompensowane jest jej zupełnością spalania.
Efektywność wynalazku potwierdzona jest następującymi przykładami:
2
1) wodę schłodzono wstępnie do 0°C przy ciśnieniu statycznym 1,5 kG/cm2, następnie nasycano ją przy tym ciśnieniu powietrzem i w tym stanie aktywowano działaniem dźwięku z częstotliwością kHz, zmiennym ciśnieniem akustycznym 0,5 kG/cm2 i natężeniem dźwięku 0,16 W/cm2, po czym w aktywowanej wodzie w strefę pola akustycznego podczas mieszania wprowadzano naftę oświetleniową i mazut M-100 w stosunku 34 części mazutu do 50 części nafty i w ciągu 15 minut mieszankę mieszano w polu akustycznym przy nieprzerwanym nasycaniu jej powietrzem, następnie otrzymaną wieloskładnikową mieszankę paliw leżakowano w ciągu 1,5 roku przy wahaniach temperatury 0 - 20°C. Dla celów obserwacji wykorzystano pięć próbek. Po 1,5 roku przechowywania w żadnej próbce nie zaobserwowano rozwarstwienia wieloskładnikowej mieszanki;
2
2) wodę wstępnie podgrzano do 20°C przy ciśnieniu statycznym 4,5 kG/cm2, następnie przy tym ciśnieniu nasycano powietrzem i w tym stanie aktywowano działaniem dźwięku z częstotliwością 22
365 kHz, zmiennym ciśnieniem akustycznym 20,0 kG/cm2 i natężeniem dźwięku 270 W/cm2, po czym w aktywowaną wodę w strefę pola akustycznego podczas mieszania wprowadzano naftę i mazut M-100 w stosunku 34 części mazutu do 50 części nafty i przez 20 minut mieszankę mieszano w polu akustycznym, następnie otrzymaną wieloskładnikową mieszankę paliwową leżakowano w ciągu 1,5 roku przy wahaniach temperatury minus 23 do + 25°C. Dla celów obserwacji wykorzystano pięć próbek. Po 1,5 roku przechowywania w żadnej próbce nie zaobserwowano pojawienia się kryształów lodu przy ujemnych temperaturach lub rozwarstwienia wieloskładnikowej mieszanki paliw.
Claims (1)
- Sposób otrzymania mieszanki paliwowej poprzez mieszanie składników i obróbkę ich ultradźwiękami, znamienny tym, że do mieszania 3 - 30 wagowych części wody, schładza się ją do 0 - 20°C 2 przy ciśnieniu statycznym 1,5 - 4,5 kG/cm2, następnie nasyca powietrzem i dokonuje jej obróbki ultra2 dźwiękiem z częstotliwością 15 - 365 kHz, zmiennym ciśnieniem akustycznym 0,5 - 20,0 kG/cm2 2 i natężeniem dźwięku 0,16 - 270 W/cm2, po czym, nie przerywając obróbki ultradźwiękiem i nasycaniem powietrzem, do wody podczas mieszania wprowadza się 70 - 97 części płynnego paliwa węglo5 8 -1 wodorowego a mieszanka mieszana jest do osiągnięcia stopnia dyspersji 10 - 10 cm- i zmniejszenia zawartości siarki do mniej niż 0,001% (masowych).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL369941A PL213384B1 (pl) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Sposób otrzymywania mieszanki paliwowej |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL369941A PL213384B1 (pl) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Sposób otrzymywania mieszanki paliwowej |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL369941A1 PL369941A1 (pl) | 2006-03-20 |
| PL213384B1 true PL213384B1 (pl) | 2013-02-28 |
Family
ID=38317445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL369941A PL213384B1 (pl) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Sposób otrzymywania mieszanki paliwowej |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL213384B1 (pl) |
-
2004
- 2004-09-07 PL PL369941A patent/PL213384B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL369941A1 (pl) | 2006-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2723490B1 (en) | Hydrogen sulfide scavenger for use in hydrocarbons | |
| EP2719440A1 (en) | Method for removing contaminants from exhaust gases by adding ozone | |
| Wei et al. | Preparation and performance of novel APP/NaY–Fe suppressant for coal dust explosion | |
| JPH0314688A (ja) | 化学反応を行なうための方法および装置、炭素質物質を生成物ガスに転化する方法、黒液のエネルギーおよび化学的含有物を回収する方法および装置および重液炭化水素を蒸気リホーミングする方法および装置 | |
| KR940006401B1 (ko) | 가스상 연소 스트림으로부터 배출물을 제거하는데 사용되는 흡수제-산화물 에어로졸의 동일계 내 제조 방법에 사용되는 황-흡수제 촉진제 | |
| WO2004035176A1 (en) | Production of sulphur and activated carbon | |
| Guo et al. | Suppression effect of nanocomposite inhibitor on Methane-Coal dust explosion flame propagation | |
| US4244684A (en) | Method for controlling corrosion in thermal vapor injection gases | |
| PL213384B1 (pl) | Sposób otrzymywania mieszanki paliwowej | |
| US3628925A (en) | Combustion adjuvant | |
| Yang et al. | Characteristics of sodium compounds on NO reduction at high temperature in NOx control technologies | |
| CN107824022B (zh) | 一种电力行业废水废气的处理方法和处理系统 | |
| Bellan et al. | Fuel-composition effects on high-temperature corrosion in industrial/commercial boilers and furnaces: a review | |
| US5688332A (en) | Pipe cleaning using microwave energy | |
| RU2304162C1 (ru) | Устройство для получения горючей смеси | |
| CN102199458A (zh) | 重质油多功能无灰助燃剂 | |
| CN117308108B (zh) | 一种实验室废液分级热裂解装置 | |
| Meleshkin et al. | Influence of SDS concentration on the formation of carbon dioxide hydrate in a colloidal solution of water+ SDS+ SiO2 | |
| Belokon | Environmental aspects of neutralization of gas emissions from chemical-recovery production | |
| Shakiyeva et al. | Composite catalysts based on fly ash of thermal power plants and natural zeolite for purification of gas emissions and catalytic cracking of fuel oil | |
| RU2785612C1 (ru) | Способ паровой конверсии метана и/или легких углеводородных смесей | |
| EP1680489A1 (en) | Emulsion fuel and method of preparing the same | |
| Kök | Effect of metal oxide on light oil combustion | |
| US20210003100A1 (en) | Water-fuel emulsion and fuel treatment method | |
| REN et al. | Separation and Recovery of Bitumen from Oil Sand by CO2 Desorption of Amine Solution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20130907 |