RU2139467C1 - Method of regeneration of bottom deposits of mazout storages and device for realization of this method - Google Patents
Method of regeneration of bottom deposits of mazout storages and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2139467C1 RU2139467C1 RU98111960A RU98111960A RU2139467C1 RU 2139467 C1 RU2139467 C1 RU 2139467C1 RU 98111960 A RU98111960 A RU 98111960A RU 98111960 A RU98111960 A RU 98111960A RU 2139467 C1 RU2139467 C1 RU 2139467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel oil
- stator
- cavitation
- protrusions
- stage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области регенерации отходов с применением природосберегающих технологий и может быть использовано для уничтожения донных отложений мазутохранилищ путем введения в топливо, подаваемое на сжигание. The invention relates to the field of waste recovery using environmental technologies and can be used to destroy bottom sediments of fuel oil storages by introducing them into the fuel supplied for combustion.
Донные отложения мазута представляют собой высоковязкий нефтепродукт черного цвета, сильно обводненный, а также содержащий видимые механические включения в виде твердых крупинок и плотных маслянистых образований. При комнатной температуре они напоминает пасту и практически не обладает текучестью. Bottom deposits of fuel oil are a highly viscous black oil, heavily flooded, and also containing visible mechanical impurities in the form of solid grains and dense oily formations. At room temperature, they resemble paste and practically do not have fluidity.
Например, исследовавшаяся проба мазута содержала влаги 19%, механических примесей 35,8%, а также имела высокую зольность (6,29%). Из сравнения величин механических примесей и зольности видно, что значительная часть механических примесей представляет собой сгораемые вещества. For example, the studied fuel oil sample contained
Вязкость пробы была чрезвычайно велика и даже при 100oC она в несколько раз превышала вязкость мазута при 30oC. Если исключить высокую зольность, то теплотворная способность донных отложений приближается к теплотворности мазута. Следовательно, по этому показателю донные отложения являются хорошим топливом. Однако из- за высокой вязкости, зольности и значительного содержания влаги и механических примесей этот продукт не может быть сожжен по штатной технологии.The viscosity of the sample was extremely high and even at 100 o C it was several times higher than the viscosity of fuel oil at 30 o C. If we exclude high ash content, then the calorific value of bottom sediments approaches the calorific value of fuel oil. Therefore, for this indicator, bottom sediments are good fuel. However, due to the high viscosity, ash content and significant moisture and solids content, this product cannot be burned using standard technology.
В то же время по подсчетам американского агентства по охране окружающей среды 4-5 литров мазута или мазутных отложений могут контаминировать 3,5-4 миллиона литров воды (http://www.cogen.ait.ас.th/fsdp/fsdpkis2.htm, 1998 г. ). At the same time, according to estimates by the US Environmental Protection Agency, 4-5 liters of fuel oil or fuel oil deposits can contaminate 3.5-4 million liters of water (http: //www.cogen.ait.ac.th/fsdp/fsdpkis2.htm , 1998).
Мазут представляет собой сложную по химическому составу композицию высокомолекулярных, гетероорганических (содержащих в молекулярных цепях циклы, в состав которых кроме атомов углерода и водорода входят атомы других элементов) и металлопорфиновые комплексы (МПК). Молекулярная масса составляющих мазута изменяется от 300 до 3000. Fuel oil is a complex chemical composition of high molecular weight, heteroorganic (containing cycles in molecular chains, which in addition to carbon and hydrogen atoms include atoms of other elements) and metalloporphyrin complexes (MPC). The molecular weight of the components of fuel oil varies from 300 to 3000.
В процессе добычи, транспортировки и переработки нефти в ее состав попадают твердые минеральные примеси, соли щелочных металлов, растворенные в воде, извлеченной из пластов вместе с нефтью. При транспортировке, хранении и переработке к нефти добавляются продукты износа, в том числе и коррозионного, трубопроводов, резервуаров и оборудования. Все эти крайне нежелательные компоненты в конечном счете остаются в мазуте. In the process of oil production, transportation and refining, solid mineral impurities, alkali metal salts dissolved in water extracted from the reservoir along with oil get into its composition. During transportation, storage and processing, wear products, including corrosive ones, of pipelines, tanks and equipment are added to the oil. All of these highly undesirable components ultimately remain in fuel oil.
Содержащиеся в нефти смолисто-асфальтеновые вещества (CAB), отличающиеся особо сложной структурой и химическим составом, переходят в мазут в первоначальном виде или в процессе термокаталитического крекинга трансформируются в асфальтены. Resin-asphaltene substances (CAB) contained in oil, which are distinguished by a particularly complex structure and chemical composition, are converted to fuel oil in its original form or are transformed into asphaltenes during thermocatalytic cracking.
Дальнейшее уплотнение асфальтенов и их конденсация при крекинге нефти приводят к образованию карбенов и карбоидов, находящихся в мазуте в твердом виде. От прочих CAB карбоиды отличаются тем, что не растворяются ни в каких растворителях, и в связи с этим их обычно называют коксом. Further compaction of asphaltenes and their condensation during oil cracking lead to the formation of carbenes and carbides, which are in solid form in fuel oil. Carboids differ from other CABs in that they do not dissolve in any solvents, and therefore they are usually called coke.
Асфальтены, как и другие смолисто- асфальтеновые соединения, являются естественными поверхностно- активными веществами, склонными к коагуляции и образованию групп относительно неустойчивых ассоциатов и мицелл. Разнообразные соединения, входящие в состав мазута, формируют его структуру как многофазную дисперсную систему, состоящую из комплексов, существование которых обусловлено силами межмолекулярного взаимодействия (силами Ван-дер-Ваальса). Asphaltenes, as well as other resinous asphaltene compounds, are natural surfactants prone to coagulation and the formation of groups of relatively unstable associates and micelles. The various compounds that make up fuel oil form its structure as a multiphase disperse system consisting of complexes whose existence is due to intermolecular interaction forces (Van der Waals forces).
К частицам содержащейся в мазуте дисперсной фазы относятся высокоплавкие парафиновые углеводороды, карбены, карбоиды, твердые минеральные примеси, глобулы воды с растворенными в ней минеральными солями, газовые пузырьки. Particles of the dispersed phase contained in fuel oil include high-melting paraffin hydrocarbons, carbenes, carbides, solid mineral impurities, water globules with dissolved mineral salts, gas bubbles.
Частицы дисперсной фазы адсорбируют на своей поверхности поверхностно-активные компоненты мазута. Образующийся при этом молекулярный слой создает структурно-механический барьер, повышающий устойчивость мазута. Структурный комплекс, состоящий из дисперсной частицы (ядра комплекса) и адсорбированного слоя полярных молекул, окружен молекулами дисперсионной среды - сольватным слоем, ориентированным по отношению к дисперсной частице. Толщина сольватного слоя может в десятки раз превышать размеры дисперсной частицы. В результате дисперсная фаза мазута переходит в коллоидно-дисперсное состояние, имеющее пониженную склонность к коагуляции и осаждению. Particles of the dispersed phase adsorb surface-active components of fuel oil on their surface. The resulting molecular layer creates a structural-mechanical barrier that increases the stability of fuel oil. The structural complex, consisting of a dispersed particle (core of the complex) and an adsorbed layer of polar molecules, is surrounded by molecules of the dispersion medium — a solvate layer oriented with respect to the dispersed particle. The thickness of the solvate layer can be tens of times greater than the size of the dispersed particle. As a result, the dispersed phase of fuel oil passes into a colloidal-dispersed state, which has a reduced tendency to coagulate and precipitate.
В силу сложного химического строения в мазуте возникают возмущающие силы межмолекулярного взаимодействия, приводящие к его дестабилизации. Результатом дестабилизации являются физико-химические процессы, сопровождающиеся выделением и укрупнением дисперсной фазы, переходящей в отложения на дне резервуаров хранения. Эти процессы являются естественными, однако, их интенсивность существенно зависит от температуры и скорости потока топлива. Due to the complex chemical structure, perturbing forces of intermolecular interaction arise in fuel oil, leading to its destabilization. The result of destabilization is the physicochemical processes, accompanied by the allocation and enlargement of the dispersed phase, turning into deposits at the bottom of the storage tanks. These processes are natural, however, their intensity substantially depends on temperature and fuel flow rate.
Для выполнения операций, связанных с хранением мазута, необходим его прогрев до 60...90oC, а связанных с транспортированием мазута на распылительные форсунки - до 120...130oC. При этом повышение технологической температуры интенсифицирует дестабилизацию мазута, а отстаивание или недостаточные скорости движения способствуют росту интенсивности коагуляции карбенов и карбоидов и их осаждению.To perform operations related to the storage of fuel oil, it is necessary to warm it up to 60 ... 90 o C, and related to the transportation of fuel oil to spray nozzles - to 120 ... 130 o C. At the same time, an increase in the process temperature will intensify the destabilization of fuel oil, and sedimentation or insufficient motion speeds contribute to an increase in the intensity of coagulation of carbenes and carbides and their deposition.
Осаждение CAB и минеральных примесей приводит к образованию вязких трудноудаляемых отложений в мазутных резервуарах. Частицы карбоидов и минеральных примесей вызывают абразивный износ насосов, арматуры, форсунок. The deposition of CAB and mineral impurities leads to the formation of viscous hard to remove deposits in fuel oil tanks. Particles of carbides and mineral impurities cause abrasive wear of pumps, valves, nozzles.
Известен способ получения жидкого топлива из полиолефиновых отходов, т. е. по существу способ регенерации отходов путем сжигания (http:// www.femirc. org.pl/oferty/ ofe45.htm, 1998 г.). В этом способе в разогретую до 350-450oC полиолефиновую массу вводят нецеолитный катализатор.A known method for producing liquid fuel from polyolefin waste, i.e., essentially a method for the recovery of waste by burning (http: // www.femirc. Org.pl/oferty/ ofe45.htm, 1998). In this method, a non-zeolitic catalyst is introduced into a polyolefin mass preheated to 350-450 ° C.
Однако процесс химического разложения мазутного шлама протекает чрезвычайно медленно, что не позволяет использовать известный способ для регенерации донных отложений мазутохранилищ. However, the process of chemical decomposition of fuel oil sludge is extremely slow, which does not allow using the known method for the regeneration of bottom sediments of fuel oil storages.
Тот же недостаток присущ способу совместного химического разложения городских отходов, биомассы и угольной пыли (http: //www.nedo.go.jp/itd. grant-e/JITU/JE007.htm, 1998 г.). The same drawback is inherent in the method of co-chemical decomposition of municipal waste, biomass and coal dust (http: //www.nedo.go.jp/itd. Grant-e / JITU / JE007.htm, 1998).
Известен способ регенерации муниципальных отходов, в котором 75% отходов измельчают с 25% нефтеносных сланцев и подают на сжигание (http://www.peatsorb.com/index3.htm, 1998 г.). A known method of regenerating municipal waste, in which 75% of the waste is crushed with 25% oil shale and served for burning (http://www.peatsorb.com/index3.htm, 1998).
Однако известный способ может быть использован только для твердой части донных отложений, таким образом, область его применения ограничена. Кроме того, при подаче измельченных твердых отходов на сжигание в атмосферу выбрасывается недопустимое количество оксидов азота и других вредных веществ. However, the known method can be used only for the solid part of the bottom sediments, thus, its scope is limited. In addition, an unacceptable amount of nitrogen oxides and other harmful substances are emitted into the atmosphere when chopped solid waste is supplied for combustion.
Известен способ регенерации отработанного масла, в котором масло и поверхностно-активные вещества вводят в измельчаемую древесную массу с целью получения коллоидного раствора (заявка Франции N 2519019, C 01 L 1.00, 1983). A known method for the regeneration of waste oil, in which oil and surfactants are injected into a pulverized wood pulp in order to obtain a colloidal solution (French application N 2519019, C 01 L 1.00, 1983).
Однако данный способ достаточно дорог и низкопроизводителен, поскольку связан с растворением биомассы. However, this method is quite expensive and low productivity, since it is associated with the dissolution of biomass.
Наиболее близким к предложенному является способ регенерации мазутных отложений, включающий введение присадки и нагрев отложений с последующим введением подогретого мазута в количестве 80-90% и пропусканием 1-2 раза через диспергатор, куда подают 10-20% воды (см. а.с. N 1791673, F 23 G 7/05, 1990). Closest to the proposed method is the regeneration of fuel oil deposits, including the introduction of an additive and heating the deposits, followed by the introduction of heated fuel oil in an amount of 80-90% and passing 1-2 times through a dispersant, where 10-20% of water is fed (see a.c. N 1791673, F 23 G 7/05, 1990).
Однако введение присадки и необходимость подогрева шлама до значительных температур приводит к удорожанию и снижению производительности способа, который тем не менее не позволяет регенерировать высоковязкие и близкие к твердым отложения. В то же время недостаточная степень диспергирования приводит к тому, что при сжигании смеси коксуются форсунки и поверхности нагрева котлоагрегатов, возрастают вредные выбросы в атмосферу. However, the introduction of additives and the need to heat the sludge to significant temperatures leads to a rise in price and lower productivity of the method, which nevertheless does not allow the regeneration of highly viscous and close to solid deposits. At the same time, an insufficient degree of dispersion leads to the fact that when the mixture is burned, nozzles and heating surfaces of boiler units are coked, and harmful emissions into the atmosphere increase.
Для измельчения твердых материалов (кокса, лигнита и др.) в присутствии углеводородных жидкостей и воды перед подачей на сжигание известно использование шаровых мельниц (см. патент Великобритании N 1600865, C 01 L 1/00, 1978). For the grinding of solid materials (coke, lignite, etc.) in the presence of hydrocarbon liquids and water, it is known to use ball mills before serving for combustion (see UK Patent No. 1,600,865, C 01 L 1/00, 1978).
Однако степень диспергирования твердых включений и воды при этом невысока (размер частиц 0,15-2 мм), что приводит к увеличению вредных выбросов. However, the degree of dispersion of solid inclusions and water is low (particle size 0.15-2 mm), which leads to an increase in harmful emissions.
Известен также гидродинамический кавитационный смеситель, в корпусе которого размещены завихрители (тела кавитации). В смеси гель подают угольную пыль с размером частиц 20-40 мкм, воду и органическую жидкость, например мазут, а на его выходе получают суспензию (см. патент РФ N 2097408, C 01 L 1/32, 1994). Also known is a hydrodynamic cavitation mixer, in the housing of which swirlers (cavitation bodies) are placed. In the mixture, the gel is fed with coal dust with a particle size of 20-40 microns, water and an organic liquid, for example fuel oil, and a suspension is obtained at its outlet (see RF patent N 2097408, C 01 L 1/32, 1994).
Сложность использования данного устройства для регенерации донных отложений заключается в том, что высоковязкие отложения нельзя подавать в зону кавитации при высоких скоростях потока, а колебания скорости приводят к срыву процесса кавитации. The complexity of using this device for the regeneration of bottom sediments lies in the fact that highly viscous sediments cannot be fed into the cavitation zone at high flow rates, and fluctuations in speed lead to the disruption of the cavitation process.
Наиболее близким к предложенному является устройство по а. с. N 1791673, содержащее магистрали подачи мазута, диспергатор и насос, а также емкости для донных отложений и водотопливной эмульсии. Closest to the proposed device is a. with. N 1791673, containing fuel oil supply lines, dispersant and pump, as well as tanks for bottom sediments and water-fuel emulsion.
Как уже отмечалось, это устройство низкопроизводительно и не позволяет регенерировать высоковязкие и близкие к твердым отложения. As already noted, this device is low-productivity and does not allow the regeneration of highly viscous and close to solid deposits.
Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования предлагаемых способа и устройства, является повышение производительности и снижение стоимости регенерации донных отложений при сохранении высоких экологических показателей, возможность регенерации высоковязких отложений. Thus, the technical result expected from the use of the proposed method and device is to increase productivity and reduce the cost of regeneration of bottom sediments while maintaining high environmental performance, the possibility of regeneration of highly viscous deposits.
Указанный результат достигается тем, что в способе регенерации донных отложений мазутохранилищ, включающем диспергирование регенерируемых отложений в процессе их перемешивания с нагретым мазутом, диспергирование и перемешивание производят в три стадии, причем на первой стадии диспергирование и перемешивание осуществляют низкоскоростными механическими средствами, на второй - высокоскоростными механическими средствами, обеспечивающими развитие процесса кавитации, а на третьей - с использованием проточного гидродинамического кавитационного активатора. This result is achieved by the fact that in the method of regenerating bottom sediments of fuel oil storages, including dispersing regenerated sediments during their mixing with heated fuel oil, dispersing and mixing are carried out in three stages, with dispersing and mixing at the first stage using low-speed mechanical means, and at the second stage, high-speed mechanical means ensuring the development of the cavitation process, and on the third - using flow hydrodynamic cavit insulating activator.
При этом на первой стадии количество мазута, нагретого до температуры 60- 70oC, в смеси поддерживают в диапазоне 50-75%, на второй 67-85% и на третьей 95-96,3%.Moreover, in the first stage, the amount of fuel oil heated to a temperature of 60-70 o C, in the mixture is maintained in the range of 50-75%, in the second 67-85% and in the third 95-96.3%.
Кроме того, диспергирование и перемешивание на первой стадии осуществляется при скоростях сдвига 102-103 с-1 и при напряжениях сдвига 103...105 Па, на второй стадии - при числах кавитации до 2, а па третьей при числах кавитации 4-6.In addition, dispersion and mixing at the first stage is carried out at shear rates of 10 2 -10 3 s -1 and at shear stresses of 10 3 ... 10 5 Pa, at the second stage - at cavitation numbers up to 2, and pa third at cavitation numbers 4-6.
Указанный результат достигается также тем, что устройство для осуществления способа, содержащее магистрали подачи мазута, диспергатор и насос, снабжено экструдером с загрузочной горловиной, перфорированным полым червяком и боковыми полыми штифтами, смещенными относительно отверстий червяка, и активатором, а диспергатор выполнен в виде роторного смесителя, входной патрубок полого статора которого выполнен с завихрителем и наклонным патрубком подачи нагретого мазута, при этом выход экструдера подключен к входному патрубку полого статора роторного смесителя, выход которого соединен через насос с входом активатора, а полости червяка и штифтов экструдера, наклонный патрубок подачи нагретого мазута роторного смесителя и вход активатора соединены с соответствующими магистралями подачи нагретого мазута. The indicated result is also achieved by the fact that the device for carrying out the method, comprising fuel oil supply lines, a dispersant and a pump, is equipped with an extruder with a loading neck, a perforated hollow worm and side hollow pins displaced relative to the holes of the worm, and an activator, and the dispersant is made in the form of a rotary mixer , the inlet pipe of the hollow stator which is made with a swirler and an inclined pipe for supplying heated fuel oil, while the output of the extruder is connected to the inlet pipe of the hollow stat pa rotary mixer whose output is connected through a pump to the input of the activator, and the cavities and extruder screw pins, inclined conduit supplying heated fuel oil rotary mixer and an input connected to the corresponding activator arteries supplying heated fuel oil.
При этом активатор может быть выполнен с конфузором, диффузором и волнообразным телом кавитации, образующая которого выполнена с одной максимально удаленной от оси тела кавитации точкой. In this case, the activator can be made with a confuser, a diffuser and a wave-shaped cavitation body, the generatrix of which is made with one point as far away from the axis of the cavitation body.
Кроме того, ротор и статор роторного смесителя могут быть выполнены с чередующимися кольцевыми концентрическими выступами, выполненными с радиальными прорезями, и впадинами, сбоку ограниченными поверхностями вращения, при этом срединные диаметры выступов и впадин статора равны срединным диаметрам ответных впадин и выступов ротора, а глубина радиальных прорезей на выступах статора и ротора выбрана из условия их полного перекрытия в осевом направлении выступами ротора и статора соответственно. In addition, the rotor and stator of the rotary mixer can be made with alternating ring concentric protrusions made with radial slots, and valleys, laterally limited by the surfaces of rotation, while the median diameters of the protrusions and valleys of the stator are equal to the median diameters of the reciprocal cavities and protrusions of the rotor, and the depth of the radial the slots on the protrusions of the stator and rotor are selected from the condition of their complete overlap in the axial direction by the protrusions of the rotor and stator, respectively.
При этом диаметральное сечение выступов может быть выполнено трапецеидальным, с расположением меньшего основания трапеции на свободном торце выступа. In this case, the diametrical section of the protrusions can be made trapezoidal, with the location of the smaller base of the trapezoid on the free end of the protrusion.
Целесообразно также сумму углов при большем основании трапеции выбирать в диапазоне 170- 155o.It is also advisable to choose the sum of the angles for a larger trapezoid base in the range of 170-155 ° .
Кроме того, статор роторного смесителя может быть выполнен с возможностью регулируемого осевого фиксированного перемещения. In addition, the stator of the rotary mixer can be made with the possibility of adjustable axial fixed movement.
На фиг. 1 показан общий вид устройства для осуществления способа, фиг. 2-4 иллюстрируют выполнение экструдера, активатора и роторного смесителя соответственно. In FIG. 1 shows a General view of the device for implementing the method, FIG. 2-4 illustrate the implementation of the extruder, activator and rotary mixer, respectively.
Устройство (фиг. 1) содержит бункер 1 для утилизируемых отходов, экструдер 2 с загрузочной горловиной 3, роторный смеситель 4 и активатор 5, на входе которого установлен центробежный насос 6, приводимый в движение электродвигателем 7. Электродвигатель 8 вращает ротор смесителя 4, а электродвигатель 9 - червяк экструдера 2. Подача мазута регулируется задвижками 10, позицией 11 обозначена магистраль подачи пара, необходимая для очистки установки, а вентили 12 позволяют отобрать пробу. The device (Fig. 1) contains a hopper 1 for recyclable waste, an extruder 2 with a
Экструдер 2 выполнен с полыми штифтами 13 и червяком 14. Последний также выполнен полым, с отверстиями 15, смещенными относительно штифтов 13 (фиг. 2). The extruder 2 is made with
Активатор 5 (гидродинамический, кавитационный - фиг. 3) выполнен с конфузором 16 и диффузором 17, между которыми размещен цилиндрический корпус 18. Подключение активатора 5 производится с помощью выходного 19 и входного 20 фланцев. За волнообразным телом 21 кавитации на фиг.3 показана зона 22 кавитации. Тело 21 установлено консольно на оси 23, закрепленной между рамками 24 с помощью гайки 25. Назначением активатора является химическая и физико-химическая активация смеси, выражающаяся, в частности, в уменьшении сил поверхностного натяжения. The activator 5 (hydrodynamic, cavitation - Fig. 3) is made with a
Роторный смеситель 4 (фиг. 4) содержит корпус 26, в полости которого размещены полый статор 27 и ротор 28 с кольцевыми выступами 29. Статор 27 выполнен с входным осевым патрубком 30, который выполнен с наклонным патрубком 31. В насосной части 32 смесителя 4 на валу 33 установлено рабочее колесо 34. Патрубок 30 соединен с телом статора 27 через диффузор 35. На фиг. 4 показан также выходной патрубок 36 и завихритель 37 патрубка 30. The rotary mixer 4 (Fig. 4) contains a
Для подачи нагретого мазута используются трубопроводы (магистрали) 38 (фиг. 1). For the supply of heated fuel oil, pipelines (lines) 38 are used (Fig. 1).
На выходе экструдера 2 установлен фильтр 39, через который измельченная смесь подается в выходной патрубок 40, а парубок 41 является возвратным, через него более крупные частицы могут вновь подаваться в горловину 3. Положение статора 27 регулируется механизмом малых перемещений 42, обеспечивающим регулируемое фиксированное смещение статора 27 (фиг. 4). При трапецеидальной форме выступов 29 механизм 42 обеспечивает одновременную регулировку осевого и радиального зазора между статором 27 и ротором 28. Между выступами 29 статора (ротора) размещены впадины 43, в выступах 29 выполнены радиальные прорези 44. Позицией 45 обозначено диаметральное сечение выступа. At the exit of the extruder 2, a
В основе способа лежит разрушение укрупненных и утяжеленных дисперсных компонентов донных отложений, возникших в процессе хранения мазута, за счет действия высоких напряжений сдвига в скоростном потоке, в том числе и при возникновении эффекта кавитации. The method is based on the destruction of enlarged and heavier dispersed components of bottom sediments that arose during storage of fuel oil, due to the action of high shear stresses in the high-speed flow, including when the cavitation effect occurs.
Способ реализуется в три стадии (в трех последовательно соединенных аппаратах) путем гидромеханической обработки (ГМО) смесей донных отложений со свежим нагретым мазутом. При этом доля свежего мазута на каждой стадии увеличивается. Содержание мазута в смеси на каждой стадии зависят от исходной вязкости отложений. The method is implemented in three stages (in three series-connected apparatuses) by hydromechanical processing (GMO) of bottom sediment mixtures with fresh heated fuel oil. At the same time, the proportion of fresh fuel oil at each stage increases. The fuel oil content in the mixture at each stage depends on the initial viscosity of the deposits.
Под низкоскоростными механическими средствами следует понимать механические мешалки, в которых не возникает кавитационных явлений, под высокоскоростными механическими средствами комбинированные средства, в которых наряду с механическим перемешиванием (осуществляемым обычно вращающимся ротором) происходит развитие процесса кавитации. By low-speed mechanical means it is necessary to understand mechanical mixers in which cavitation phenomena do not occur, by high-speed mechanical means combined means in which, along with mechanical stirring (usually carried out by a rotating rotor), the cavitation process develops.
Осуществление способа поясним на примере работы устройства. The implementation of the method is illustrated by the example of the operation of the device.
Донные отложения поступают через саморазгружающуюся бадью (бункер) 1 в горловину 3 и под собственным весом попадают на вращающийся червяк 14 экструдера 2. В зону экструзионной обработки через штифты 13 и полость червяка 14 нагнетается разогретый до температуры 60...70oC свежий мазут, где он смешивается с донными отложениями. Здесь же смесь проходит первую стадию высокоинтенсивной гидромеханической обработки, в результате которой она гомогенизируется и становится текучей.Bottom sediments enter through the self-unloading bucket (hopper) 1 into the
Под действием возникшего в экструдере 2 напора гомогенизированная смесь через патрубки 40 и 30 подается в роторный смеситель 4, куда через наклонный патрубок 31 подается разогретый до температуры 60...70oC свежий мазут, который смешивается с закрученным потоком из осевого патрубка 30. Полученная разбавленная смесь попадает в пространство между статором 27 и ротором 28. При вращении ротора 28 и совмещении прорезей 44 ротора 28 и статора 27 происходит пульсация жидкости, обуславливающая кавитацию потока. В результате кавитационного воздействия и многократного соударения струй смеси с выступами 29 содержащиеся в ней включения измельчаются до размеров 15...30 мкм.Under the influence of the pressure arising in the extruder 2, the homogenized mixture is supplied through the
Для эффективной работы смесителя 4 зазор между его статором 27 и ротором 28 должен быть не более 2 мм. При этом во избежание заклинивания смесителя 4 крупными механическими включениями предусмотрена фильтрация смеси через отверстия 8 в корпусе 2 диаметром до 2 мм. Оседающие на фильтрующей поверхности частицы счищаются червяком 3 и транспортируются в патрубок 41, а очищенная смесь через патрубок 12 подается на всас смесителя 4. For the effective operation of the mixer 4, the gap between its
Обработанная смесь попадает на рабочее колесо 34 насосной части 32 и под давлением транспортируется па всасывающий патрубок центробежного насоса 6, туда же под напором подается разогретый до 60...70oC свежий мазут. При выходе из насоса 6 смесь попадает в активатор 4, представляющий собой гидродинамический кавитационный аппарат (ГКА), где подвергается окончательной ГМО в жестком кавитационном поле, за счет чего достигается химическая и физико- химическая активация смеси. В результате размеры дисперсной фазы уменьшаются до 5...8 мкм.The treated mixture enters the
Под процессом кавитации понимается образование в жидкой среде пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью. Кавитационные пузырьки образуются в тех местах жидкости, где давление становится ниже некоторого критического давления (pкр) вследствие больших скоростей течения потока. Обычно кавитационный процесс возникает при давлениях, немного меньших давления насыщенного пара при данной температуре. В жидком котельном топливе роль кавитационных зародышей играют частицы дисперсной фазы: твердая фракция карбоидов и минеральных примесей, глобулы воды, газовые пузырьки.The cavitation process is understood to mean the formation in the liquid medium of bubbles filled with steam, gas or a mixture thereof. Cavitation bubbles form in those places of the liquid where the pressure drops below a certain critical pressure (p cr ) due to the high flow rates. Typically, the cavitation process occurs at pressures slightly lower than the saturated vapor pressure at a given temperature. In liquid boiler fuel, the role of cavitation nuclei is played by particles of the dispersed phase: the solid fraction of carboids and mineral impurities, water globules, gas bubbles.
Пузырьки газа или пара, двигаясь с потоком и попадая в область давления p<pкр, сильно расширяются в результате того, что давление содержащегося в них газа и пара оказывается больше, чем суммарное действие поверхностного натяжения и давления в жидкости. В результате на участке потока с пониженным давлением создается зона, заполненная движущимися пузырьками.Bubbles of gas or vapor, moving with the flow and falling into the pressure region p <p cr , expand greatly as a result of the fact that the pressure of the gas and vapor contained in them is greater than the combined effect of surface tension and pressure in the liquid. As a result, a zone filled with moving bubbles is created in the reduced pressure section of the stream.
После перехода в зону повышенного давления рост пузырьков прекращается, и они начинают сокращаться. Если пузырек содержит достаточно много газа (пара), то по достижении им минимального радиуса он восстанавливается и совершает несколько циклов затухающих колебаний. Если газа (пара) мало, то пузырек схлопывается полностью в первом периоде жизни. After the transition to the zone of high pressure, the growth of bubbles stops, and they begin to contract. If the bubble contains a lot of gas (vapor), then when it reaches the minimum radius, it is restored and performs several cycles of damped oscillations. If there is little gas (steam), then the bubble collapses completely in the first period of life.
Схлопывание кавитационных пузырьков происходит с высокой скоростью (сравнимой со скоростью звука). Если степень развития кавитации такова, что одновременно возникает и схлопывается множество пузырьков, то явление сопровождается мощным волновым процессом со сплошным спектром частот колебаний от нескольких сотен герц до тысяч килогерц. В кавитационной области возникают гидродинамические возмущения в виде сильных импульсов сжатия (микроударных волн) и микропотоков, порождаемых пульсирующими пузырьками. The collapse of cavitation bubbles occurs at a high speed (comparable to the speed of sound). If the degree of development of cavitation is such that many bubbles arise and collapses simultaneously, then the phenomenon is accompanied by a powerful wave process with a continuous spectrum of vibration frequencies from several hundred hertz to thousands of kilohertz. In the cavitation region, hydrodynamic perturbations arise in the form of strong compression pulses (micro shock waves) and microflows generated by pulsating bubbles.
Выделяемая в результате посткавитационной релаксации потока энергия интенсивно дробит частицы дисперсной фазы до размеров 1...5 мкм, существенно уменьшая скорость их осаждения. The energy released as a result of post-cavitation relaxation of the stream intensively crushes the particles of the dispersed phase to sizes of 1 ... 5 μm, significantly reducing the rate of their deposition.
Числом кавитации называют величину σ = 2(P1-Pкр)/ρυ
Трехстадийная обработка смесей вызвана необходимостью постепенного уменьшения вязкости донных отложений путем ступенчатого их смешения со свежим мазутом. При этом производительность каждого последующего аппарата установки превышает производительность предыдущего в несколько раз. В связи с различной вязкостью смеси на каждой стадии обработки применяются аппараты различных конструкций, интенсивность гидродинамического воздействия которых увеличивается по мере прохождения мазута но тракту. The three-stage treatment of mixtures is caused by the need to gradually reduce the viscosity of bottom sediments by mixing them in stages with fresh fuel oil. Moreover, the performance of each subsequent apparatus of the installation exceeds the productivity of the previous one several times. Due to the different viscosity of the mixture, apparatuses of various designs are used at each stage of processing, the intensity of the hydrodynamic effect of which increases as the fuel oil passes through the tract.
В результате высокоинтенсивного гидродинамического воздействия на составляющие донных отложений происходит их механодеструкция в диапазоне от механического дробления частиц дисперсной фазы (карбенов, карбоидов, минеральных частиц, глобул воды) до механокрекинга тяжелых углеводородных и гетероорганических компонентов отложений. As a result of a high-intensity hydrodynamic effect on the components of the bottom sediments, they undergo mechanical destruction in the range from mechanical crushing of particles of the dispersed phase (carbenes, carbides, mineral particles, water globules) to mechanocracking of heavy hydrocarbon and heteroorganic components of the sediments.
При механическом диспергировании частиц возрастает их межфазная поверхность. Содержащиеся в избытке в свежем мазуте поверхностно- активные вещества (ПАВ) адсорбируются на вновь образованных поверхностях. Возникающий при этом структурно-механический барьер стабилизирует частицы дисперсной фазы, т.e. препятствует их агрегированию и седиментации. With mechanical dispersion of particles, their interfacial surface increases. Surfactants contained in excess in fresh fuel oil are adsorbed on newly formed surfaces. The resulting structural-mechanical barrier stabilizes the particles of the dispersed phase, i.e. prevents their aggregation and sedimentation.
В результате механокрекинга тяжелых органических компонентов отложений возникают фрагменты молекул, свободные радикалы которых обладают высокой химической активностью. Активные продукты крекинга взаимодействуют с ПАВ свежего мазута, образуя соединения, повышающие стабильность топлива. Механокрекинг также приводит к уменьшению разветвленности парафиновых структур. As a result of mechanocracking of heavy organic components of sediments, fragments of molecules arise, the free radicals of which have high chemical activity. Active cracking products interact with the surfactant of fresh fuel oil, forming compounds that increase fuel stability. Mechanocracking also leads to a decrease in the branching of paraffin structures.
Таким образом, донные мазутные отложения, представляющие собой высоковязкие нестабильные системы со значительным содержанием грубодисперсных абразивных включений и воды, в результате трехстадийной ГМО в смеси со свежим нагретым мазутом превращаются в коллоидно-дисперсную систему, пригодную к сжиганию, т.е. эффективно утилизируются. Thus, fuel oil bottom sediments, which are highly viscous unstable systems with a significant content of coarse dispersed abrasive inclusions and water, as a result of a three-stage GMO mixed with fresh heated fuel oil turn into a colloidal dispersed system suitable for burning, i.e. effectively disposed of.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98111960A RU2139467C1 (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Method of regeneration of bottom deposits of mazout storages and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98111960A RU2139467C1 (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Method of regeneration of bottom deposits of mazout storages and device for realization of this method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2139467C1 true RU2139467C1 (en) | 1999-10-10 |
Family
ID=20207590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98111960A RU2139467C1 (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Method of regeneration of bottom deposits of mazout storages and device for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2139467C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185967U1 (en) * | 2018-09-27 | 2018-12-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Татнефть-Азс-Запад" | INSTALLATION FOR PUMPING DIESEL FUEL IN WINTER |
-
1998
- 1998-06-24 RU RU98111960A patent/RU2139467C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185967U1 (en) * | 2018-09-27 | 2018-12-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Татнефть-Азс-Запад" | INSTALLATION FOR PUMPING DIESEL FUEL IN WINTER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9719025B2 (en) | Flow-through cavitation-assisted rapid modification of crude oil | |
EA025489B1 (en) | Method of removing asphaltenes from heavy crude using high shear | |
CN109821435B (en) | Hydrodynamic cavitation device for preparing blending lubricating oil through oil-water mixing | |
WO2005070046A2 (en) | Mixing apparatus and method for manufacturing an emulsified fuel | |
US20120279118A1 (en) | Fuel emulsification system | |
WO2000034419A1 (en) | Method for preparing an emulsified fuel and implementing device | |
NL8002289A (en) | METHOD AND APPARATUS FOR RECOVERING HEAVY HYDROCARBONS FROM OIL SLUDGE | |
CN109970295A (en) | A kind of oil sludge processing equipment and technique | |
EP0015736B1 (en) | Method of recovering coal by coal handling operations and system therefor | |
RU2139467C1 (en) | Method of regeneration of bottom deposits of mazout storages and device for realization of this method | |
US4401606A (en) | Apparatus and method for reforming high-molecular weight oils | |
RU2689493C1 (en) | Device for homogenizing heavy fuel hydrodynamic treatment for marine diesels | |
RU2498158C1 (en) | Device for hydrodynamic emulsification of liquid fuel | |
RU2196902C1 (en) | Method of and plant for processing of diesel fuel | |
RU2620266C1 (en) | Method of processing oil wastes based on oil slime, fuel oil or their mixture with production of water-emulsion fuel | |
JP2003231891A (en) | Method for washing oil storage tank and for producing fuel | |
WO2011016742A1 (en) | Method for preparing an emulsion, system and apparatus for carrying out said method | |
RU2335337C2 (en) | Rotary-oscillatory device | |
RU2102435C1 (en) | Method and apparatus for processing oil stock | |
RU2772137C1 (en) | Ultrasonic cavitation transducer | |
CN217677231U (en) | Tank cleaning oil sludge treatment equipment | |
RU2084681C1 (en) | Cavitation generator | |
JPH0252957B2 (en) | ||
JP2004076608A (en) | Diesel engine for reformed fuel | |
KR101000070B1 (en) | Manufacturing system of emulsion fuel oils using ultrasonication for secondary mixing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120217 |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20160815 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170625 |