RU140192U1

RU140192U1 - DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC MODIFICATION OF HYDROCARBONS AT FREQUENCIES OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE

Info

Publication number: RU140192U1
Application number: RU2013151770/04U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Борминский; Борис Владимирович Скворцов; Александра Валерьевна Солнцева; Марат Сергеевич Боранбаев
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-05-10

Abstract

Устройство для электромагнитной модификации углеводородов на частотах ядерного магнитного резонанса, содержащее емкость с углеводородным сырьем, систему подвода и отвода нефтепродукта, генератор переменного тока, выход которого подключен к возбудителю переменного магнитного поля, источник постоянного магнитного поля, магнитный поток которого ортогонален магнитному потоку соленоида, отличающееся тем, что дополнительно включены блок измерения тока и коэффициента мощности, вход которого подключен к выходу генератора, и блок управления частотой, вход которого подключен к выходу блока измерения, а выход подключен к частотозадающему входу генератора.A device for the electromagnetic modification of hydrocarbons at nuclear magnetic resonance frequencies, containing a container with hydrocarbon feed, an oil supply and removal system, an alternating current generator, the output of which is connected to an alternating magnetic field exciter, a constant magnetic field source whose magnetic flux is orthogonal to the magnetic flux of the solenoid in that the current and power factor measurement unit is also included, the input of which is connected to the generator output, and the unit is controlled I frequency, which input is connected to the output of the measurement unit, and an output connected to the frequency control input of the generator.

Description

Полезная модель относится к системам автоматического управления процессами и может быть использована для технологии производства нефтепродуктов улучшенного качества, связанной с модификацией углеводородов, полученных в результате классических методов нефтепереработки.The utility model relates to automatic process control systems and can be used for production technology of improved quality petroleum products associated with the modification of hydrocarbons obtained as a result of classical methods of oil refining.

Аналогами заявляемой полезной модели являются устройства модификации углеводородов, основанные на электромагнитной, в том числе радиационной, рентгеновской, оптической, радиочастотной и магнитной обработке продукта (RU №2039789 C1 от 22.12.1992, опубл. 20.07.1995, МПК C10G 15/00; RU №2116330 C1 от 11.09.1996, опубл. 27.07.1998, МПК C10G 9/08, C10G 9/14; RU №2202593 C2 от 22.05.2001, опубл. 20.04.2003, МПК C10G 15/12, C01B 3/00; RU №2339678 C2 от 26.05.2006, опубл. 27.04.2008, МПК G05D 11/02; RU №73486 U1 от 27.12.2007, опубл. 20.05.2008, МПК C01N 24/08; US 5673674 C02F 1/48; US 5055180 C10G 1/00; US 3055814 C10G 35/16; JP55-153850 F02M 27/04), а также изобретения, основанные на материалах «Магнитная обработка жидкостей в нефтедобыче» Спиридонова Р.В, Демахина С.А., Кивокурцева А.Ю. Перечисленные способы и устройства основаны на использовании при модификации энергии электромагнитного поля, создаваемой генератором, нагревающей продукт, как правило, в присутствии катализатора, что в дальнейшем приводит к фракционным разделениям компонентов и к классическим термо-химическим процессам изомеризации, связанной с изменением структуры молекул.Analogs of the claimed utility model are hydrocarbon modification devices based on electromagnetic, including radiation, X-ray, optical, radio-frequency and magnetic processing of the product (RU No. 2039789 C1 of 12.22.1992, publ. 07.20.1995, IPC C10G 15/00; RU No. 21113330 C1 of September 11, 1996, published July 27, 1998, IPC C10G 9/08, C10G 9/14; RU No. 2202593 C2 of May 22, 2001, published April 20, 2003, IPC C10G 15/12, C01B 3/00 ; RU No. 2339678 C2 dated May 26, 2006, published on April 27, 2008, IPC G05D 11/02; RU No. 73486 U1 dated December 27, 2007, published on May 20, 2008, IPC C01N 24/08; US 5673674 C02F 1/48; US 5055180 C10G 1/00; US 3055814 C10G 35/16; JP55-153850 F02M 27/04), as well as inventions based on Magnet materials Single treatment fluids in oil "Spiridonova RV, Demahina SA, AY Kivokurtseva The above methods and devices are based on the use of electromagnetic field energy when modifying the energy generated by the generator, which heats the product, as a rule, in the presence of a catalyst, which subsequently leads to fractional separation of components and classical thermo-chemical isomerization processes associated with a change in the structure of molecules.

Недостатком аналогов является низкий КПД, связанный с нагревом продукта, при этом изменению подвергается весь компонентный состав, возникают дополнительные отходы производства, уменьшающие выход готового продукта. Недостатки прямой оптической и магнитной обработки топлив, которые проходят без нагревания, обусловлены их низкой эффективностью, так как не приводят к существенным изменениям основных показателей качества нефтепродуктов, таких как детонационная стойкость, плотность, вязкость.The disadvantage of analogues is the low efficiency associated with the heating of the product, while the entire component composition undergoes a change, additional production waste occurs, reducing the yield of the finished product. The disadvantages of direct optical and magnetic processing of fuels that take place without heating are due to their low efficiency, since they do not lead to significant changes in the main indicators of the quality of oil products, such as knock resistance, density, viscosity.

Прототипом полезной модели является устройство по патенту RU 2098454 C1 от 25.11.1993, опубл. 10.12.1997, МПК C10G 32/02, BO1J 9/12, включающее возбудитель электромагнитного поля, выполненный в виде соленоида, охватывающего емкость, для обработки продукта электромагнитным полем напряженностью до 2·10⁶ А/м, частотой импульсов 700-800 Гц и длительностью 0,009-0,02 сек.The prototype of the utility model is the device according to patent RU 2098454 C1 of 11.25.1993, publ. 12/10/1997, IPC C10G 32/02, BO1J 9/12, including an electromagnetic field exciter, made in the form of a solenoid, covering the tank, for processing the product with an electromagnetic field with a voltage of up to 2 · 10 ⁶ A / m, pulse frequency 700-800 Hz and Duration 0.009-0.02 sec.

Недостатком прототипа является недостаточная эффективность и стабильность результата, так как предложенное устройство предполагает обработку непосредственно перед использованием нефтепродукта, что не приводит к устойчивым существенным изменениям основных показателей качества.The disadvantage of the prototype is the lack of efficiency and stability of the result, since the proposed device involves processing immediately before using the oil product, which does not lead to sustainable significant changes in the main quality indicators.

Поставлена задача: повысить эффективность процедуры электромагнитной модификации углеводородных топлив с целью достижения заданных параметров качества при минимальных энергетических затратах и отходах производства.The task is: to increase the efficiency of the procedure for the electromagnetic modification of hydrocarbon fuels in order to achieve specified quality parameters with minimal energy costs and production waste.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для электромагнитной модификации углеводородов, содержащем емкость с углеводородным сырьем, систему подвода и отвода нефтепродукта, генератор переменного тока, выход которого подключен к возбудителю переменного магнитного поля, источник постоянного магнитного поля, магнитный поток которого ортогонален магнитному потоку соленоида, согласно полезной модели, дополнительно включены блок измерения тока и коэффициента мощности, вход которого подключен к выходу генератора, и блок управления частотой, вход которого подключен к выходу блока измерения, а выход подключен к частотозадающему входу генератора.The solution of this problem is achieved by the fact that in the device for the electromagnetic modification of hydrocarbons containing a tank with hydrocarbon feeds, an oil supply and removal system, an alternating current generator, the output of which is connected to an alternating magnetic field exciter, a constant magnetic field source whose magnetic flux is orthogonal to the magnetic flux a solenoid, according to a utility model, an additional unit for measuring current and power factor is included, the input of which is connected to the output of the generator, and b ca. frequency control input of which is connected to the output of the measurement unit, and an output connected to the frequency control input of the generator.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена структурная схема устройства электромагнитной модификации углеводородов. Устройство состоит из генератора электрических сигналов 1, выход которого подключен к индуктору 2, охватывающего емкость 3, расположенную между полюсами источника постоянного магнитного поля 4. Одновременно с индуктором к выходу генератора подключен блок измерения тока и коэффициента мощности 5, с выхода которого сигнал поступает в блок управления частотой 6, который непосредственно управляет частотой генератора.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of a device for the electromagnetic modification of hydrocarbons. The device consists of an electric signal generator 1, the output of which is connected to an inductor 2, covering a capacitance 3 located between the poles of a constant magnetic field source 4. Simultaneously with the inductor, a current and power factor measurement unit 5 is connected to the generator output, from which the signal enters the unit frequency control 6, which directly controls the frequency of the generator.

Сущность полезной модели состоит в следующем. Показатели качества нефтепродукта (плотность, вязкость, детонационная стойкость, испаряемость, температура вспышки и др.) определяются химическим составом и структурой молекул компонентов.The essence of the utility model is as follows. Oil product quality indicators (density, viscosity, knock resistance, volatility, flash point, etc.) are determined by the chemical composition and structure of the component molecules.

Принцип модификации заключается в изменении конкретного показателя качества нефтепродукта путем реструктуризации молекул группы компонентов в заданном объеме при помощи электромагнитного сигнала. Поскольку импульсом электромагнитного излучения можно разорвать любую связь в молекуле, можно получить практически неограниченный ассортимент свободных радикалов.The modification principle is to change a specific indicator of the quality of an oil product by restructuring the molecules of a group of components in a given volume using an electromagnetic signal. Since a pulse of electromagnetic radiation can break any bond in the molecule, you can get an almost unlimited range of free radicals.

При подборе частоты электромагнитного сигнала в емкости таким образом, чтобы она была резонансной для конкретной молекулы многокомпонентной смеси, происходит целенаправленное изменение и получение нужных свойств нефтепродукта практически без отходов производства. Ввод блока измерения тока коэффициента мощности позволяет измерять мощность поглощения энергии веществом. Из электротехники известно, чтоWhen selecting the frequency of the electromagnetic signal in the tank so that it is resonant for a particular molecule of a multicomponent mixture, a targeted change occurs and the desired properties of the oil product are obtained with virtually no production waste. The input of the power factor current measuring unit allows measuring the energy absorption power of a substance. From electrical engineering it is known that

где U - известное напряжение генератора, I - измеряемый блоком 5 ток генератора, cos φ - измеряемый блоком 5 угол сдвига фаз между напряжением и током (коэффициент мощности).where U is the known voltage of the generator, I is the generator current measured by block 5, cos φ is the angle of phase shift between voltage and current, measured by block 5 (power factor).

Ввод блока измерения тока и коэффициента мощности позволяет по рассчитанному по формуле (1) поглощению энергии оперативно находить частоты ядерного магнитного резонанса для требуемых компонентов топлива.The input of the current measuring unit and the power factor allows using the energy absorption calculated by formula (1) to quickly find the nuclear magnetic resonance frequencies for the required fuel components.

Устройство работает следующим образом. Емкость с нефтепродуктом 3 располагается внутри соленоида 2, расположенного между полюсами источника постоянного магнитного поля 4, магнитный поток которого ортогонален магнитному потоку соленоида 2, в котором с помощью генератора 1 и электрических элементов соленоида 2 создается переменное электромагнитное поле, воздействующее на обрабатываемый продукт.The device operates as follows. The tank with oil 3 is located inside the solenoid 2 located between the poles of the source of constant magnetic field 4, the magnetic flux of which is orthogonal to the magnetic flux of solenoid 2, in which an alternating electromagnetic field is created using the generator 1 and the electric elements of the solenoid 2, which acts on the product being processed.

Частота и интенсивность генератора электрических сигналов 1 первоначально устанавливается по справочным данным таким образом, чтобы обеспечить ядерный магнитный резонанс для модификации нужной группы компонентов, определяющих требуемые показатели качества углеводородного топлива. Топливо модифицируется по заданному показателю (например, октановому числу) в результате прохождения через соленоид 2, который находится между полюсами источника постоянного магнитного поля 4, магнитный поток которого ортогонален магнитному потоку соленоида.The frequency and intensity of the electrical signal generator 1 is initially set according to the reference data in such a way as to provide nuclear magnetic resonance to modify the desired group of components that determine the required quality indicators of hydrocarbon fuel. Fuel is modified according to a given indicator (for example, octane number) as a result of passing through a solenoid 2, which is located between the poles of a constant magnetic field source 4, whose magnetic flux is orthogonal to the magnetic flux of the solenoid.

При работе происходит автоматическая подстройка частоты генератора на частоту ядерного магнитного резонанса с целью поддержания наибольшего поглощения энергии электромагнитных волн в веществе, при этом энергия генератора максимально расходуется на разрыв химических связей.During operation, the generator frequency is automatically tuned to the frequency of nuclear magnetic resonance in order to maintain the greatest absorption of electromagnetic wave energy in the substance, while the generator energy is spent as much as possible on breaking chemical bonds.

Предлагаемое устройство может быть применено для модификации товарных топлив, таких как бензин, керосин, дизельное топливо и прочих энергоносителей для изменения плотности, вязкости, октанового числа, температуры вспышки и других параметров. Например, гексан (C₆H₁₄), один из компонентов бензина с октановым числом 24,8 путем электромагнитной модификации можно превратить в изогексан, который также является компонентом бензина и имеет ту же химическую формулу и октановое число 91.1, что повысит октановое число бензина в целом. Для возникновения ядерного магнитного резонанса молекул гексана авторами используется постоянное магнитное поле с индукцией 1.4±0.05 Тл и частотой электромагнитного поля 89560180±5 Гц, однако резонанс возможен и при других характеристиках полей.The proposed device can be used to modify commercial fuels, such as gasoline, kerosene, diesel fuel and other energy carriers to change the density, viscosity, octane number, flash point and other parameters. For example, hexane (C ₆ H ₁₄ ), one of the components of gasoline with an octane number of 24.8 by electromagnetic modification can be converted to isohexane, which is also a component of gasoline and has the same chemical formula and an octane number of 91.1, which will increase the octane number of gasoline in whole. For the occurrence of nuclear magnetic resonance of hexane molecules, the authors use a constant magnetic field with an induction of 1.4 ± 0.05 T and an electromagnetic field frequency of 89560180 ± 5 Hz, but resonance is also possible with other field characteristics.

Ввод в конструкцию блока измерения тока и коэффициента мощности делает возможной автоматическую подстройку частоты генератора на частоту ядерного магнитного резонанса с целью поддержания наибольшего поглощения энергии электромагнитных волн в веществе, при этом энергия генератора максимально расходуется на разрыв химических связей, что приводит к значительному уменьшению энергетических затрат. Это определяет высокую эффективность производственного процесса, обусловленную отсутствием нагрева нефтепродукта и использованием резонансных эффектов физико-химических процессов в веществе.The introduction of a current measuring unit and a power factor into the design makes it possible to automatically adjust the generator frequency to the nuclear magnetic resonance frequency in order to maintain the highest absorption of electromagnetic wave energy in the substance, while the generator energy is spent as much as possible on breaking chemical bonds, which leads to a significant reduction in energy costs. This determines the high efficiency of the production process, due to the lack of heating of the oil product and the use of resonant effects of physical and chemical processes in the substance.

Claims

A device for the electromagnetic modification of hydrocarbons at nuclear magnetic resonance frequencies, containing a container with hydrocarbon feed, an oil supply and removal system, an alternating current generator, the output of which is connected to an alternating magnetic field exciter, a constant magnetic field source whose magnetic flux is orthogonal to the magnetic flux of the solenoid in that the current and power factor measurement unit is additionally included, the input of which is connected to the generator output, and the unit is controlled I frequency, which input is connected to the output of the measurement unit, and an output connected to the frequency control input of the generator.