RU2094080C1

RU2094080C1 - Method for drying of hydrocarbon rocket fuel

Info

Publication number: RU2094080C1
Authority: RU
Inventors: Н.А. Бахтинов; В.А. Паклин
Original assignee: Бахтинов Николай Алексеевич
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1981-12-03
Publication date: 1997-10-27

Abstract

FIELD: chemical machine building, preferable, in rocket technique at preparing of components of rocket fuel having high boiling point. SUBSTANCE: drying of hydrocarbon rocket fuel is carried out by bubbling inert gas through said fuel, the process takes place till drops of free water are isolated from fuel. Final drying is carried out by feeding of cryogenic liquid being chemically neutral, the process takes place under layer of fuel by bubbling. EFFECT: improved efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к химического машиностроению, преимущественно к ракетной технике, и может быть использовано при подготовке на стартовых позициях или огневых стендах высококипящих компонентов ракетных топлив, например перед их охлаждением для получения заданного значения удельного импульса, а также при осушке компонентов в промышленных установках. The invention relates to chemical engineering, mainly to rocket technology, and can be used in the preparation of high-boiling propellant components at launch sites or firing stands, for example, before cooling them to obtain a given specific impulse value, as well as during drying of components in industrial plants.

Известен способ выделения примесей из жидкости путем массообмена с инертным газообразным носителем, включающий подачу газообразного носителя под слой очищаемой жидкости в баке (кроме смешения) с образованием барботажного слоя (объемного распределения пузырьков инертного газа в жидкости) и последующее удаление газообразного носителя, содержащего выделенные примеси, из бака (авт. св. СССР N 649448, кл. B 01 D 53/14, 1975). Устройство для осуществления указанного способа содержит емкость с очищаемой жидкостью, например, нефтепродуктом, коллектор ввода инертного газа под слой очищаемой жидкости, узлы удаления инертного газа с выделенными примесями из бака (авт. св. СССР N 549164, кл. B 01 D 43/00, 1974). A known method of separating impurities from a liquid by mass transfer with an inert gaseous carrier, comprising supplying a gaseous carrier under a layer of the liquid to be cleaned in the tank (except for mixing) with the formation of a bubble layer (volume distribution of inert gas bubbles in the liquid) and subsequent removal of the gaseous carrier containing the selected impurities, from the tank (ed. St. USSR N 649448, class B 01 D 53/14, 1975). A device for implementing this method comprises a container with a liquid to be cleaned, for example, an oil product, an inert gas injection manifold under the layer of the liquid to be cleaned, inert gas removal units with separated impurities from the tank (ed. St. USSR N 549164, class B 01 D 43/00 , 1974).

Указанный способ не позволяет получить высокие скорости массообмена, что снижает эффективность термодиффузии через поверхность массообмена. The specified method does not allow to obtain high mass transfer rates, which reduces the efficiency of thermal diffusion through the surface of mass transfer.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, реализуемый с помощью устройства по авт. св. СССР N 566601, кл. B 01 D 17/02, 1976. Этот способ осушки углеводородного горючего основан на барботировании через горючее инертного газа. Closest to the invention in technical essence is a method implemented using a device according to ed. St. USSR N 566601, class B 01 D 17/02, 1976. This method of drying a hydrocarbon fuel is based on sparging an inert gas through the fuel.

Недостатком способа является значительная величина времени сушки. The disadvantage of this method is the significant amount of drying time.

Кроме того, большая длительность осушки барботированием не позволяет производить ее в полном объеме в расходных баках стендов для огневых испытаний ЖРД по соображениям техники безопасности. In addition, the long duration of the drying by bubbling does not allow it to be fully carried out in the supply tanks of the stands for fire tests of rocket engines for safety reasons.

Цель изобретения сокращение времени сушки. The purpose of the invention is the reduction of drying time.

Цель достигается тем, что барботирование проводят до удаления из горючего капель свободной воды, а окончательную сушку ведут подачей химически нейтральной криогенной жидкости под слой горючего при барботировании. The goal is achieved in that the sparging is carried out until the droplets of free water are removed from the fuel, and the final drying is carried out by supplying a chemically neutral cryogenic liquid under the fuel layer during sparging.

На фиг.1 представлено качественное изменение параметров, характеризующих процесс, где:
график 1 изменение во времени температуры помутнения при барботировании через компонент газообразного носителя;
график 2 изменение во времени температуры компонента при подаче под его слой криогенной жидкости;
график 3 изменение во времени температуры помутнения при подаче под слой компонента криогенной жидкости;
T_о.пом. температура помутнения проб перед осушкой;
T_о.к. температура компонента перед осушкой;
τ_o- момент (время) начала предварительного этапа осушки (барботированием газа);
T_пом. температура помутнения пробы в конце предварительного этапа в момент подачи под слой компонента криогенной жидкости;
τ₁- момент (время) подачи криогенной жидкости под слой компонента;
T_{пом.треб.} требуемая температура помутнения пробы (требуемая степень осушки);
τ₂- время окончания осушки подачей криогенной жидкости.Figure 1 presents a qualitative change in the parameters characterizing the process, where:
Figure 1 time-change of the cloud point when sparging through a gaseous carrier component;
graph 2 the change in time of the temperature of the component when a cryogenic liquid is applied under its layer;
graph 3, the change in time with the cloud point when a component of a cryogenic liquid is supplied under the layer;
T _o.pom. cloud point of samples before drying;
T _o.k. component temperature before drying;
τ _o - moment (time) of the beginning of the preliminary stage of drying (gas sparging);
T _room the cloud point of the sample at the end of the preliminary stage at the time the component of the cryogenic liquid is fed under the layer;
τ ₁ - the moment (time) of the cryogenic liquid supply under the component layer;
T _room required sample cloud point (required degree of drying);
τ ₂ is the end time of drying by the supply of cryogenic liquid.

Как видно из графиков, последовательное проведение предварительной осушки барботированием газа и окончательной подачей под слой компонента криогенной жидкости, позволяет обеспечить на момент времени τ₁ превышение температуры компонента над температурой помутнения его пробы.As can be seen from the graphs, the consecutive conduction of preliminary drying by gas sparging and the final supply of a cryogenic liquid component under the layer allows to ensure at the time moment τ ₁ that the temperature of the component is higher than the cloud point of its sample.

Подача под слой компонента химически нейтральной криогенной жидкости позволяет значительно увеличить скорость обновления поверхности массообмена за счет высокой скорости газа в пленке, окружающей испаряющуюся каплю криогенной жидкости. Feeding a chemically neutral cryogenic liquid component under the layer can significantly increase the rate of renewal of the mass transfer surface due to the high gas velocity in the film surrounding the evaporating drop of cryogenic liquid.

На фиг.2 представлено устройство для выполнения способа. Figure 2 presents the device for performing the method.

Устройство содержит бак 1 с компонентом ракетного топлива (керосином) 2, снабженный коллекторами наддува-дренажа 3 и заправки-слива 4, вентилем отбора проб 5, размещенным в нижней части емкости, коллектором 6 ввода газа азота на барботаж (по периферии бака 1) и коллектором 7 подачи криогенной жидкости (жидкого азота) под слой компонента 2 (по оси бака 1). The device contains a tank 1 with a component of rocket fuel (kerosene) 2, equipped with collectors of boost-drainage 3 and refueling-drain 4, a sampling valve 5, located in the lower part of the tank, a collector 6 for introducing nitrogen gas into the bubble (at the periphery of the tank 1) and collector 7 supply of cryogenic liquid (liquid nitrogen) under the layer of component 2 (along the axis of the tank 1).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После заправки через коллектор 4 керосина 2 в бак 1 (или одновременно с заправкой) из коллектора 6 барботируют газообразный азот через керосин 2 и удаляют капли свободной воды из керосина 2 в баке 1 (снижают концентрацию воды до соответствующей значению температуры помутнения пробы керосина ниже температуры керосина 2 в баке 1). Пробу керосина отбирают через вентиль 5, а о наличии капель свободной воды судят, например, по степени прозрачности пробы при ее постепенном охлаждении. После снижения концентрации влаги на этапе предварительной осушки (обеспечения превышения температуры компонента над температурой помутнения его пробы) через коллектор 7 под слой керосина 2 в бак 1 подают жидкий азот в виде капель. Капли жидкого азота двигаются в объеме керосина 2, испаряясь в процессе движения. Испаряющийся жидкий азот образует на границе капель высокоскоростную постоянно обновляющуюся турбулентную тонкую зону жидкость газ жидкость с высоким градиентом температуры (ΔT=190^°C). Под действием высоких концентрационной и термической движущих сил массообмена, а также вследствие высоких скоростей постоянно обновляющейся пленки газа и турбулизации жидкости происходит интенсивная осушка керосина 2.After filling kerosene 2 into the tank 1 through the collector 4 (or at the same time as filling), nitrogen gas is bubbled through the kerosene 2 from the collector 6 and droplets of free water are removed from kerosene 2 in the tank 1 (the water concentration is reduced to the corresponding cloud point of the kerosene sample below the kerosene temperature 2 in the tank 1). A sample of kerosene is taken through valve 5, and the presence of drops of free water is judged, for example, by the degree of transparency of the sample during its gradual cooling. After reducing the moisture concentration at the preliminary drying stage (ensuring that the temperature of the component is higher than the cloud point of its sample), liquid nitrogen in the form of drops is fed through the collector 7 under a layer of kerosene 2. Drops of liquid nitrogen move in the volume of kerosene 2, evaporating during the movement. Evaporating liquid nitrogen forms a high-speed constantly renewed turbulent thin zone liquid gas liquid with a high temperature gradient (ΔT = 190 ^° C) at the droplet boundary. Under the action of high concentration and thermal driving forces of mass transfer, as well as due to the high speeds of a constantly renewed gas film and turbulization of the liquid, kerosene 2 is intensively dried.

Капли жидкого азота, распределенные в объеме керосина 2, обладают значительной суммарной поверхностью теплообмена и интенсивно охлаждают в процессе испарения керосин 2 в баке 1. Drops of liquid nitrogen distributed in the volume of kerosene 2 have a significant total heat exchange surface and are intensively cooled during the evaporation of kerosene 2 in tank 1.

Включая на этапе окончательной сушки подачу газообразного азота через коллектор 6, обеспечивают, при необходимости, более равномерное распределение дисперсных частиц в объеме, регулируют конвекцию и температуру керосина 2 в баке 1. Including the supply of gaseous nitrogen through the collector 6 at the stage of final drying, if necessary, a more uniform distribution of dispersed particles in the volume is ensured, convection and the temperature of kerosene 2 in the tank 1 are regulated.

Claims

A method of drying a hydrocarbon rocket fuel based on bubbling inert gas through it, characterized in that, in order to reduce the drying time, bubbling is carried out until free water drops are removed from the fuel, and the final drying is carried out by supplying a chemically neutral cryogenic liquid under the fuel layer during bubbling.