RU2201429C1 - Method of modifying hydrocarbon fuel and apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method of modifying hydrocarbon fuel and apparatus for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201429C1 RU2201429C1 RU2001119622/04A RU2001119622A RU2201429C1 RU 2201429 C1 RU2201429 C1 RU 2201429C1 RU 2001119622/04 A RU2001119622/04 A RU 2001119622/04A RU 2001119622 A RU2001119622 A RU 2001119622A RU 2201429 C1 RU2201429 C1 RU 2201429C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- electrode
- mixture
- electrodes
- periphery
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии, в частности к технологии получения углеводородного топлива, и может быть использовано при производстве различных видов топлива, например, в топливной и нефтеперерабатывающей промышленности. The invention relates to the field of chemistry, in particular to a technology for producing hydrocarbon fuel, and can be used in the production of various types of fuel, for example, in the fuel and oil refining industries.
Известны технологии обработки различного вида углеводородных топлив, в частности способ модификации углеводородного топлива, при котором осуществляют подачу топлива и озоносодержащего газа в проточную камеру, их перемешивание с получением двухфазной смеси, ее последующее преобразование и выделение готового продукта (патент РФ 1754762, МПК C 10 G 7/00, 1992 г.). Known are the processing technologies for various types of hydrocarbon fuels, in particular, a method for modifying hydrocarbon fuels, in which fuel and ozone-containing gas are supplied to the flow chamber, mixed with a two-phase mixture, its subsequent conversion and isolation of the finished product (RF patent 1754762, IPC C 10
Известно устройство для модификации углеводородного топлива, содержащее источник подачи исходного топлива, генератор озона, аппарат для преобразования исходного топлива и емкость для готового топлива (патент РФ 1754762, МПК C 10 G 7/00, 1992 г.). A device for modifying hydrocarbon fuel containing a source of supply of initial fuel, an ozone generator, an apparatus for converting initial fuel and a container for finished fuel is known (RF patent 1754762, IPC C 10
К недостаткам известных методов модификации углеводородных топлив, включая водотопливные эмульсии, и устройств для реализации этих методов следует отнести низкое качество и слабую эффективность обработки топлива, связанную с необходимостью последующей доработки путем применения химических реактивов и пиролиза или крекинга, что в свою очередь усложняет технологию и удорожает ее. The disadvantages of the known methods for the modification of hydrocarbon fuels, including water-fuel emulsions, and devices for implementing these methods include the low quality and poor efficiency of fuel processing associated with the need for further refinement by using chemical reagents and pyrolysis or cracking, which in turn complicates the technology and increases the cost of her.
Известны различные методы подготовки топлива для ДВС, при которых топливо подвергают термическому, электрическому и/или магнитному воздействию (заявка ФРГ 4014902, МПК C 10 G 32/02, 1991 г.). There are various methods of preparing fuel for internal combustion engines, in which the fuel is subjected to thermal, electrical and / or magnetic effects (application of Germany 4014902, IPC C 10
Известно также устройство для обработки жидких и/или газообразных сред, в котором внутри корпуса размещен положительный электрод, а снаружи - отрицательный, с образованием между положительным электродом и внутренней поверхностью корпуса полости обработки с неоднородным электрическим полем (патент РФ 2093699, МПК F 02 M 27/04, 1995 г.). A device for processing liquid and / or gaseous media is also known, in which a positive electrode is placed inside the housing and a negative electrode on the outside, with the formation of a treatment cavity with an inhomogeneous electric field between the positive electrode and the inner surface of the housing (RF patent 2093699, IPC F 02
Обработка жидких и/или газообразных сред, преимущественно углеводородного топлива, с применением электрического поля обладает большими потенциальными возможностями повышения эффективности воздействия на среду за счет создания условий интенсификации процесса образования мелкодисперсной смеси в среде. Processing liquid and / or gaseous media, mainly hydrocarbon fuels, using an electric field has great potential for increasing the efficiency of exposure to the medium by creating conditions for intensifying the process of formation of a finely dispersed mixture in the medium.
Известен способ электрической обработки жидкого топлива и активатор для жидкого топлива (патент РФ 2032107, МПК F 02 M 27/04, 1995 г.). Согласно способу жидкое топливо перед диспергированием активируют в электрическом поле импульсного тока частотой 250-300 Гц и напряжением 20-25 кВ и разделяют на потоки противоположной полярности. A known method of electric processing of liquid fuel and an activator for liquid fuel (RF patent 2032107, IPC F 02
Как известно, межмолекулярная связь жидкости, помещенной в электромагнитное поле, несколько слабеет из-за проникновения молекул газа в эти связи, что позволяет осуществить более тонкое диспергирование жидкости. При пропускании топлива через электрическое поле происходит поляризация молекул топлива и образуются диполи, которые под действием того же электрического поля приобретают определенную ориентацию, что позволяет разделять на потоки частицы с одноименным зарядом. As is known, the intermolecular bond of a liquid placed in an electromagnetic field weakens somewhat due to the penetration of gas molecules into these bonds, which allows a finer dispersion of the liquid. When fuel is passed through an electric field, fuel molecules are polarized and dipoles are formed, which, under the action of the same electric field, acquire a certain orientation, which allows particles with the same charge to be divided into flows.
Одноименные диполи отталкиваются друг от друга и тем самым снижают межмолекулярное притяжение частиц топлива, обеспечивая мелкое диспергирование. Ввиду уменьшения сил межмолекулярного притяжения в диполях диспергирование жидкого топлива возможно почти до молекулярного состояния. The dipoles of the same name repel each other and thereby reduce the intermolecular attraction of the fuel particles, providing fine dispersion. Due to the decrease in the forces of intermolecular attraction in dipoles, the dispersion of liquid fuel is possible almost to a molecular state.
Активатор для жидкого топлива содержит корпус с входным и выходным патрубками, электроды, размещенные внутри активатора и подключенные к источнику тока высокого напряжения, и полупроницаемую мембрану для разделения заряженных потоков. The activator for liquid fuel contains a housing with inlet and outlet nozzles, electrodes placed inside the activator and connected to a high voltage current source, and a semipermeable membrane for separating charged streams.
Однако способ и активатор позволяют выделять только два потока, не обеспечивая тонкого разделения на фракции, кроме того, использование электрического поля импульсного тока частотой 250-300 Гц и напряжением 20-25 кВ требует использования дорогого и сложного оборудования, что может сказаться на надежности установки и приведет к ее удорожанию. However, the method and the activator allow only two streams to be distinguished, without providing a fine separation into fractions, in addition, the use of an electric field of a pulsed current with a frequency of 250-300 Hz and a voltage of 20-25 kV requires the use of expensive and complex equipment, which can affect the reliability of the installation and will lead to its appreciation.
Известны также способ обработки топлива с воздействием на него электростатическим полем и устройство для реализации этого способа, содержащее систему концентрических трубчатых электродов для создания упомянутого поля (патент США 3761062, МПК F 02 M 27/04, 1973 г.). There is also known a method of processing fuel with exposure to an electrostatic field and a device for implementing this method, comprising a system of concentric tubular electrodes to create the aforementioned field (US patent 3761062, IPC F 02
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ модификации углеводородного топлива, при котором получают двухфазную смесь из углеводородного топлива и озоносодержащего газа с добавлением заряженной воды и после выравнивания термодинамических и аэродинамических параметров преобразованную смесь подвергают воздействию электрических полей с зарядкой смеси в поле коронного разряда, образованием аэрозоля и разделением его на фракции углеводородов (заявка WO 01/29153 А1, MПK C 10 G 7/00, 2001 г.). The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is a method of modifying hydrocarbon fuel, in which a two-phase mixture is obtained from hydrocarbon fuel and ozone-containing gas with the addition of charged water, and after the thermodynamic and aerodynamic parameters are aligned, the converted mixture is exposed to electric fields with charging the mixture in the field corona discharge, aerosol formation and its separation into hydrocarbon fractions (application WO 01/29153 A1, MPK C 10
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для модификации углеводородного топлива, содержащее камеру с каналами подвода исходного топлива и отвода готового продукта, систему коаксиальных электродов, один из которых заземлен и соединен с механизмом вращения, и источник подачи электрического потенциала к электродам (кн. "Очистка нефтепродуктов в электрическом поле постоянного тока" авторов Мартыненко А. Г. и др.- М: Химия, с.42, рис.18). Closest to the technical nature of the claimed device is a device for modifying hydrocarbon fuel, containing a chamber with channels for supplying the initial fuel and removal of the finished product, a system of coaxial electrodes, one of which is grounded and connected to the rotation mechanism, and a source of supply of electric potential to the electrodes (book . "Purification of petroleum products in an electric field of direct current" authors Martynenko A.G. et al. - M: Chemistry, p.42, Fig. 18).
Недостатком известного метода модификации углеводородного топлива является невозможность получения готового продукта с заданным качеством, в т.ч. недостаточно высокое качество полученного топлива, а устройства - недостаточная эффективность обработки топлива и невозможность получения топлива с заданным качеством. A disadvantage of the known method for the modification of hydrocarbon fuel is the inability to obtain a finished product with a given quality, including insufficiently high quality of the fuel received, and the device is insufficient fuel processing efficiency and the inability to obtain fuel with a given quality.
Технической задачей изобретений является создание способа и устройства модификации углеводородного топлива, которые позволят улучшить физико-химические характеристики и товарное качество топлива, а также повысить эффективность его получения. An object of the invention is to provide a method and device for modifying hydrocarbon fuel, which will improve the physicochemical characteristics and commercial quality of the fuel, as well as increase the efficiency of its production.
Задача изобретения решается путем создания способа модификации углеводородного топлива, при котором осуществляют подачу топлива и озоносодержащего газа в проточную камеру-реактор, их перемешивание с получением двухфазной смеси, которую подвергают воздействию электрических полей с зарядкой смеси, образованием аэрозолей и разделением их на фракции углеводородов сепарацией, который отличается тем, что создают систему радиальных импульсных электрических полей, характеризуемых зоной сильного электрического поля с максимальной электрической напряженностью, близкой к пробивной, в центральной области, зоной электростатических полей, чередующихся по знаку вектора напряженности с уменьшением электрической напряженности к периферии и нулевыми эквипотенциалями на оси системы и ее периферии, подают смесь в центральную область, инициируют в этой области импульсный коронный разряд и осуществляют центрифугирование смеси с диспергированием и зарядкой и образованием смеси аэрозолей, которые транспортируют воздействием электростатических полей к периферии одновременно с разделением на фракции углеводородов сепарацией. The objective of the invention is solved by creating a method for modifying hydrocarbon fuel, in which fuel and ozone-containing gas are supplied to the flow chamber-reactor, mixing them to produce a two-phase mixture, which is subjected to electric fields with charging the mixture, forming aerosols and separating them into hydrocarbon fractions by separation, which differs in that they create a system of radial pulsed electric fields characterized by a zone of a strong electric field with a maximum electric In the central region, the zone of electrostatic fields, alternating along the sign of the intensity vector with a decrease in the electric intensity to the periphery and zero equipotentials on the axis of the system and its periphery, feeds the mixture into the central region, initiates a pulsed corona discharge in this region, and carry out centrifugation of the mixture with dispersion and charging and the formation of a mixture of aerosols, which are transported by the action of electrostatic fields to the periphery simultaneously with p Thousands separator for separation of hydrocarbon fractions.
Задача решается и тем, что систему создают с неоднородными электрическими полями по высоте. The problem is also solved by the fact that the system is created with inhomogeneous electric fields in height.
Задача решается также тем, что частоту следования импульсов системы электрических полей выбирают из условия резонанса межмолекулярных связей получаемого углеводородного соединения. The problem is also solved by the fact that the pulse repetition rate of the system of electric fields is selected from the resonance condition of the intermolecular bonds of the resulting hydrocarbon compound.
Задача решается также тем, что параметры центрифугирования выбирают из условия отделения от смеси тяжелых углеводородов и металлических примесей и удаления их самотеком из центральной области. The problem is also solved by the fact that the centrifugation parameters are selected from the condition of separation of heavy hydrocarbons and metal impurities from the mixture and their removal by gravity from the central region.
Задача решается также тем, что степень разделения смеси аэрозолей на фракции определяют количеством чередования электростатических полей по знаку вектора напряженности. The problem is also solved by the fact that the degree of separation of the aerosol mixture into fractions is determined by the number of alternating electrostatic fields according to the sign of the intensity vector.
Задача решается и тем, что разделение смеси аэрозолей на фракции осуществляют изменением параметров электрической системы по меньшей мере в одной из зон. The problem is solved by the fact that the separation of the aerosol mixture into fractions is carried out by changing the parameters of the electrical system in at least one of the zones.
Задача решается и тем, что изменение параметров электрической системы осуществляют раздельно по зонам. The problem is solved by the fact that the change in the parameters of the electrical system is carried out separately by zones.
Задача решается и тем, что разделение смеси аэрозолей на фракции осуществляют изменением параметров электрической системы: величины амплитуды импульса напряжения и/или тока, и/или длительности фронта импульса, и/или частоты следования импульсов. The problem is also solved by the fact that the separation of the aerosol mixture into fractions is carried out by changing the parameters of the electrical system: the amplitude of the voltage pulse and / or current, and / or the duration of the pulse front, and / or the pulse repetition rate.
Задача решается созданием способа, в котором зону сильного электрического поля в центральной области создают высоковольтными униполярными импульсами. The problem is solved by creating a method in which a zone of a strong electric field in the central region is created by high-voltage unipolar pulses.
Задача решается также созданием устройства, которое содержит камеру с каналами подвода исходного топлива и отвода углеводородного топлива, систему коаксиальных электродов, один из которых заземлен и связан с механизмом вращения, и источник подачи электрического потенциала к электродам, и отличается тем, что механизм вращения выполнен в виде центрифуги с введенным в камеру заземленным центральным валом и закрепленным на нем по меньшей мере одним коронирующим электродом в форме диска, вокруг которого размещены остальные коаксиальные электроды, выполненные перфорированными, причем к электроду, ближайшему к валу, приложен самый высокий потенциал, обеспечивающий создание коронного разряда в промежутке центральный вал - электрод, а к каждому последующему - более низкий потенциал противоположного знака, камера заземлена, а источник подачи электрического потенциала выполнен импульсным. The problem is also solved by creating a device that contains a camera with channels for supplying the initial fuel and removal of hydrocarbon fuel, a system of coaxial electrodes, one of which is grounded and connected to the rotation mechanism, and a source of supply of electric potential to the electrodes, and is characterized in that the rotation mechanism is made in in the form of a centrifuge with a grounded central shaft inserted into the chamber and mounted on it by at least one corona electrode in the form of a disk around which the remaining coaxial electric The electrodes made are perforated, and the highest potential is applied to the electrode closest to the shaft, which ensures the creation of a corona discharge in the gap between the central shaft and the electrode, and each subsequent potential has a lower potential of the opposite sign, the chamber is grounded, and the electric potential supply source is pulsed .
Задача решается также тем, что ближайший к стенке камеры электрод выполнен цилиндрическим, а остальные коническими. The problem is also solved by the fact that the electrode closest to the chamber wall is cylindrical, and the rest are conical.
Задача решается также тем, что угол конусности электрода с более высоким потенциалом превышает угол конусности каждого последующего. The problem is also solved by the fact that the cone angle of the electrode with a higher potential exceeds the cone angle of each subsequent one.
Задача решается также тем, что диск снабжен по периферии острыми зубцами. The problem is also solved by the fact that the disk is equipped on the periphery with sharp teeth.
Задача решается также тем, что соседние зубцы верхнего диска отогнуты от его плоскости в разные стороны, а каждого последующего - вниз под острым утлом. The problem is also solved by the fact that the adjacent teeth of the upper disk are bent from its plane in different directions, and each subsequent one is down under a sharp ridge.
Задача решается также тем, что диски выполнены с уменьшением высоты зубцов каждого последующего диска вниз по высоте. The problem is also solved by the fact that the disks are made with decreasing the height of the teeth of each subsequent disk down in height.
Задача решается также тем, что канал подвода исходного топлива расположен в верхней части камеры под острым углом к ее оси. The problem is also solved by the fact that the feed channel for supplying initial fuel is located in the upper part of the chamber at an acute angle to its axis.
Задача решается также тем, что днище выполнено коническим и разделено на секции по числу полостей, образованных электродами и стенкой камеры, каждая из которых соединена с каналом для отвода углеводородного топлива. The problem is also solved by the fact that the bottom is conical and divided into sections according to the number of cavities formed by the electrodes and the chamber wall, each of which is connected to the channel for removing hydrocarbon fuel.
Задача решается также тем, что камера в верхней части снабжена электроизоляционными экранами, размещенными между электродами. The problem is also solved by the fact that the chamber in the upper part is equipped with electrical insulating screens placed between the electrodes.
Задача решается также тем, что электрод, ближайший к центральному валу, выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр, а диски размещены внутри конуса. The problem is also solved by the fact that the electrode closest to the central shaft is made in the form of a cone passing into the cylinder, and the disks are placed inside the cone.
Заявляемые способ и устройство для модификации углеводородного топлива позволяют модифицировать углеводородное топливо с получением высоких показателей качества, а также достичь высокой эффективности и экономичности процесса. The inventive method and device for modifying hydrocarbon fuels allows you to modify hydrocarbon fuels to obtain high quality indicators, as well as to achieve high efficiency and economy of the process.
На фиг. 1 изображен схематически общий цикл модификации углеводородного топлива; на фиг.2 - общий вид устройства модификации в разрезе. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a general hydrocarbon fuel modification cycle; figure 2 is a General view of the device modification in section.
Согласно схеме (фиг. 1) бак 1 с исходным топливом соединен через бак 2 подогрева исходного топлива и насос 3 с эжектором 4. Эжектор 4 своим вторым входом соединен с генератором 5 озона. Выход эжектора 4 соединен с камерой 6 смешивания, соединенной с блоком 7 ионизированной воды. Выход камеры 6 смешивания соединен с устройством 8 модификации углеводородного топлива, который своими выходами соединен со сборником 9 готового продукта, пеноудалителем 10, баком 2 подогрева исходного топлива. Высоковольтный источник 11 питания соединен своими выходами с генератором 5 озона, блоком 7 ионизированной воды и с устройством 8 модификации углеводородного топлива. According to the diagram (Fig. 1), the
Устройство 8 модификации углеводородного топлива согласно изобретению содержит камеру 12 с каналом 13 подвода топлива в ее верхней части, механизм 14 вращения, выполненный в виде введенного в камеру 12 заземленного центрального вала 15 с закрепленными на нем коронирующими электродами - дисками 16, имеющими по периферии отогнутые зубцы. Центральный вал 15 соединен с двигателем 17. Внутри камеры 12 размещена система коаксиальных сетчатых электродов 18, 19, 20. На верхней крышке 21 закреплены электроизоляционные кольцевые экраны 22, расположенные между электродами 18-20. Днище 23 выполнено коническим и разделено на секции 24, 25, 26 по числу полостей, образованных электродами 18-20. Электрод 20 и внутренняя стенка камеры 27 образуют цилиндрическую полость. Каждая секция 24-26 соединена с каналами 28-30 для отвода топлива. Полость, образованная электродом 20 и внутренней стенкой 27 камеры 12, соединена с каналом 31 для отвода топлива. Электроды 18-20 закреплены на электроизолированных цилиндрических опорах 32-34. Электрод 18 выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр, и подсоединен к потенциалу -25 кВ, соседние электроды 19 и 20 подсоединены к более низкому потенциалу с чередованием полярности, а именно к +12 кВ и -6,2 кВ соответственно. Камера 12 заземлена. В стенке камеры 12 предусмотрены штуцеры 35 и 36 для установки датчиков давления и обратных клапанов (на чертежах не показаны) и штуцер 37 для подачи озона. Ввод 38 обеспечивает импульсную подачу высокого потенциала к электродам 18-20. The hydrocarbon
Заявляемый способ модификации углеводородного топлива реализуется в устройстве, представленном на фиг.1 и 2. Согласно способу исходное углеводородное топливо из бака 1 подается в бак 2, где осуществляется его подогрев, и насосом 3 перекачивается в эжектор 4, в который подают озоносодержащий газ. Из эжектора 4 топливо и озоносодержащий газ направляют в камеру 6, куда также подают ионизированную воду из блока 7. После перемешивания и выравнивания термодинамических и аэродинамических параметров преобразованную двухфазную смесь подвергают воздействию электрических полей в устройстве 8 модификации углеводородного топлива с зарядкой смеси, образованием аэрозолей и разделением их на фракции сепарацией и удалением разделенных потоков. После разделения аэрозолей готовой продукт направляют в бак 9 готового продукта, часть потока, не прошедшую модификацию за время экспозиции, возвращают в бак 2 на повторную обработку, а остальную часть подают в пеноудалитель 10 и после удаления пены и загрязнений снова направляют на доработку в эжектор 4. The inventive method for the modification of hydrocarbon fuel is implemented in the device shown in Figs. 1 and 2. According to the method, the initial hydrocarbon fuel from the
Модификация углеводородного топлива заключается в преобразовании двухфазной смеси из углеводородного топлива и озоно-содержащего газа с добавлением ионизированной воды и воздействии на нее электрических полей. Modification of hydrocarbon fuel consists in the conversion of a two-phase mixture of hydrocarbon fuel and ozone-containing gas with the addition of ionized water and the effect of electric fields on it.
Поскольку исходный продукт содержит различные химические соединения углеводородов, то после смешивания с озоносодержащим газом и распыленной заряженной водой под действием процессов озонолиза происходит:
- разрушение сложных конгломератов и соединений в простейшие из-за гидрирования под действием ионов Н+, Н2 + и ОН-;
- возникновение спиртов СООН и эфиров СО(ОН)2;
- появление озонидов;
- переход олефинов в амины и кетоны и т.д.Since the initial product contains various chemical compounds of hydrocarbons, after mixing with an ozone-containing gas and atomized charged water under the influence of ozonolysis processes, the following occurs:
- the destruction of complex conglomerates and compounds into protozoa due to hydrogenation under the action of ions H + , H 2 + and OH - ;
- the occurrence of COOH alcohols and CO (OH) 2 esters;
- the appearance of ozonides;
- the transition of olefins to amines and ketones, etc.
При этом изменяются характерные показатели продукта, преобразованного в двухфазное состояние со свойствами эмульсии: заметно понижается рН; повышаются гидроксильное, эфирное, бромное и иодное числа; резко сокращается ароматическое число; полностью конвертируется меркаптановая сера; сульфиды переводятся в сложные кислотные горючие соединения. In this case, the characteristic indicators of the product, converted into a two-phase state with the properties of the emulsion, change: the pH decreases markedly; hydroxyl, ether, bromine and iodine numbers increase; sharply reduced aromatic number; mercaptan sulfur is fully converted; sulfides are converted into complex acidic combustible compounds.
Для усиления этих эффектов и повышения качества получаемого продукта создают систему радиальных импульсных электрических полей, характеризуемых в центральной области зоной сильного электрического поля с максимальной электрической напряженностью, обеспечивающей условия для возникновения в этой зоне коронного разряда, и зонами электростатических полей, чередующимися по знаку вектора напряженности электрического поля с уменьшением ее величины к периферии. При этом на оси системы и на периферии создают нулевые эквипотенциали. To enhance these effects and improve the quality of the resulting product, a system of radial pulsed electric fields is created, characterized in the central region by a zone of a strong electric field with a maximum electric strength, providing conditions for the occurrence of a corona discharge in this zone, and zones of electrostatic fields alternating in the sign of the electric field vector fields with a decrease in its value to the periphery. At the same time, zero equipotentials are created on the axis of the system and on the periphery.
Подвергаемая модификации эмульсия из углеводородного топлива плотностью ρ и вязкостью σ, растворенного в потоке озоновоздушной смеси заданной концентрации озона О3 и его составляющих в виде отрицательных ионов в кислородосодержащих О-, O2 -, О3 - О3 2- и ОН- (ΣОi -) с распыленной заряженной из-за избытка ОН- водой, подается с заданными расходом и скоростью истечения по каналу 13 под углом к оси системы на коронирующие электроды - диски 16, которые приводятся во вращение вместе с заземленным центральным валом 15. Каналов 13 для подвода исходного топлива может быть несколько и, когда их, например, два, они расположены диаметрально от оси центрального вала 15, являющегося осью центрифуги и выполненного в виде гиперболоида. Центральный вал 15 приводится во вращение двигателем 17.Subject to modification, an emulsion of hydrocarbon fuel of density ρ and viscosity σ dissolved in a stream of an ozone-air mixture of a given concentration of ozone O 3 and its components in the form of negative ions in oxygen-containing O - , O 2 - , O 3 - O 3 2- and OH - (ΣО i - ) with atomized water charged due to excess OH - is supplied with the specified flow rate and flow rate through
Электрод 18 выполнен в виде перевернутого усеченного конуса - воронки, состыкованного с цилиндром. К электроду 18 подводится самый высокий отрицательный потенциал порядка 12-25 кВ. При вращении центрального вала 15 со скоростью порядка 6000 об/мин и подаче импульсами высокого потенциала к электроду 18 между дисками 16 или зубцами, выполненными на периферии дисков, и электродом 18 создается неравномерное электрическое поле и инициируется коронный разряд (лавинный разряд). Возникают электродинамические и аэродинамические силы, воздействующие на аэрозоли, частицы которых заряжают и определяют их движение. The
При этом электродинамическая сила Fэ зарядки частиц подбирается таким образом, чтобы превысить силу натяжения пленки получаемых распылением частиц радиуса ri, но быть заведомо меньше пробивной напряженности слабого звена рассматриваемого электрического поля при максимальной концентрации распыленных центрифугированием частиц.In this case, the electrodynamic force F e of the particle charge is selected so as to exceed the film tensile strength obtained by spraying particles of radius r i , but be knowingly less than the breakdown strength of the weak link of the electric field under consideration at a maximum concentration of particles sprayed by centrifugation.
Аэродинамическая сила Fa, определяемая скачком давления на фронте развивающейся электронной лавины, должна быть согласована по направлению с электродинамической силой Fэ, что определяется подбором электрических параметров системы (величиной тока, частотой следования импульсов), геометрией системы, скоростью вращения центрального вала 15 и т.п. Таким образом обеспечивается то, что более легкие и мелкие частицы будут успевать преодолевать межэлектродное пространство и проникать через ячейки сетчатого электрода 18 в зону электростатических полей. А тяжелые, главным образом, металлические вкрапления, порода, тяжелые парафиты и соли тяжелых металлов будут концентрироваться вблизи оси системы и самотеком удаляться в секцию 24 и через канал 27 - в пеноудалитель 10, где подвергаться фильтрации и возможной утилизации.The aerodynamic force F a , determined by the pressure jump at the front of a developing avalanche, should be coordinated in direction with the electrodynamic force F e , which is determined by the selection of the electrical parameters of the system (current value, pulse repetition rate), system geometry, central shaft rotation speed of 15, and t .P. Thus, it is ensured that lighter and smaller particles will have time to overcome the interelectrode space and penetrate through the cells of the
Следующий за электродом 18 к периферии электрод 19 имеет форму конуса с небольшим уклоном к основанию. В полости, образованной этими электродами, происходит разделение потоков частиц по их физико-химическим параметрам. Далее следует электрод 20, выполненный цилиндрическим, который разделяет рабочий объем между внутренней стенкой 27 корпуса 12 и электродом 19 на две полости, где осуществляется классическая сепарация частиц по геометрии (размерам) и массе. Following the
Воздействие электрических полей при сравнительно малых центробежных силах обеспечивает микронную дисперсность эмульсии, частицы при этом легко заряжаются, транспортируются, сепарируются и осаждаются на электродах. При этом число потоков определяется числом создаваемых полей. The influence of electric fields at relatively small centrifugal forces provides micron dispersion of the emulsion, while the particles are easily charged, transported, separated and deposited on the electrodes. The number of threads is determined by the number of fields created.
Благодаря такой конфигурации электродов, подбору электрических параметров с учетом аэродинамических и центробежных факторов и импульсной подаче потенциала к электродам преобразуемая двухфазная среда в рассматриваемом варианте устройства разделяется на четыре потока. По центру собираются тяжелые аэрозоли, в основе которых соли тяжелых металлов и гидроокислов серы. Далее поток представляет собой жидкость, по своему составу еще очень близкую к исходному состоянию, поскольку выбранная экспозиция при внедряемой концентрации озона не позволяет ей преобразоваться. Далее следуют по своему составу потоки, в которых топливо полностью преобразовано и очищено. Эти потоки отличаются по количеству легколетучих соединений (спиртов, эфиров и ацетилена) и соединений СnН2n+2 с n>8 и групп: карбонильных, этиленовых и бутиленовых. При этом легколетучие будут превалировать в потоке, находящемся в области, примыкающей к стенке камеры, а остальные - в соседнем потоке.Due to this configuration of the electrodes, the selection of electrical parameters taking into account aerodynamic and centrifugal factors and the pulsed potential supply to the electrodes, the transformed two-phase medium in the considered embodiment of the device is divided into four streams. Heavy aerosols are collected in the center, based on salts of heavy metals and sulfur hydroxides. Further, the stream is a liquid whose composition is still very close to the initial state, since the selected exposure at the introduced concentration of ozone does not allow it to transform. The composition of the flows in which the fuel is completely converted and cleaned follows. These streams differ in the number of volatile compounds (alcohols, esters and acetylene) and compounds With n H 2n + 2 with n> 8 and groups: carbonyl, ethylene and butylene. In this case, volatile will prevail in the stream located in the area adjacent to the wall of the chamber, and the rest in the adjacent stream.
Наличие коронирующих электродов - дисков, вращающихся вместе с центральным валом, их форма (наличие определенной формы зубцов) и количество являются одним из определяющих факторов, обеспечивающих получение мелкодисперсной смеси за счет импульсной подачи электропитания к электродам, центробежного эффекта и возникновения коронного разряда между электродом 18 и зубцами дисков. Чередование полярности на электродах обеспечивает транспорт образовавшихся частиц к периферии через поры сетки электродов. Часть частиц при транспорте оседает на электродах и стекает в соответствующий канал отвода готового продукта. Целесообразность выбора электрических параметров определяется конкретным конструктивным решением, связанным с объемом перерабатываемого топлива и заданным качеством готового продукта. The presence of corona electrodes - disks rotating together with the central shaft, their shape (the presence of a certain shape of the teeth) and the number are one of the determining factors for obtaining a finely dispersed mixture due to the pulsed power supply to the electrodes, centrifugal effect and the occurrence of corona discharge between
Ниже описаны примеры модификации углеводородного топлива разных составов на описанной выше установке. Для этого была изготовлена установка со следующими параметрами: производительность 250 л/час; концентрация озона - до 50 г/м3 исходного топлива; количество воды ~ 15% веса от исходного продукта; максимальное напряжение (центральный вал - электрод 18) -12 кВ, при этом на двух других электродах 19 и 20 соответственно +7,5 кВ и -4 кВ; амплитуда тока 2 А; длина фронта 25 нс; частота следования импульсов 1,3 кГц.The following are examples of modifications of hydrocarbon fuels of various compositions in the installation described above. For this, an installation was made with the following parameters: productivity 250 l / h; ozone concentration - up to 50 g / m 3 of the initial fuel; the amount of water ~ 15% of the weight of the original product; the maximum voltage (central shaft - electrode 18) is -12 kV, while on the other two
Поскольку большинство составляющих исходного топлива подобно этиловым эфирам обладает значительным дипольным моментом, находясь в электростатическом поле, то изменение полярностей высоковольтных источников различного знака позволяет найти оптимальный режим разрушения сложных водных конгломератов, растворенных в воде углеводородов. Для достижения поставленной задачи модификации существующего моторного топлива основным условием действия электрогидродинамических сил является превышение средней рабочей напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве силы поверхностного натяжения заряженной частицы жидкости. Since most of the components of the initial fuel, like ethyl esters, have a significant dipole moment, being in an electrostatic field, a change in the polarity of high voltage sources of different signs allows you to find the optimal mode of destruction of complex aqueous conglomerates dissolved in water hydrocarbons. To achieve the task of modifying the existing motor fuel, the main condition for the action of electrohydrodynamic forces is the excess of the average working electric field strength in the interelectrode space of the surface tension force of a charged liquid particle.
Для химически чистой воды сила поверхностного натяжения составляет F= σj j•Е= 7,275•10-2 Дж/м2= 12,15 моль/л, где Е - напряженность электрического поля. Для рассматриваемого коллоидного раствора, находящегося в двухфазном состоянии эта величина F может быть принята (для оценочных расчетов) того же порядка, памятуя, что в рассматриваемом межэлектродном заряде средний радиус жидкостной частицы ri~1 мкм=10-6 м.For chemically pure water, the surface tension force is F = σ j j • E = 7.275 • 10 -2 J / m 2 = 12.15 mol / l, where E is the electric field strength. For the colloidal solution under consideration, which is in a two-phase state, this value of F can be taken (for estimation calculations) of the same order, bearing in mind that in the considered interelectrode charge the average radius of the liquid particle is r i ~ 1 μm = 10 -6 m.
Тогда суммарная сила разрушения частицы при одновременном действии на нее всех сил, будет выполняться для напряженности Е(xt)=Еср≈10 кВ/см. Then the total fracture force of the particle under the simultaneous action of all forces on it will be satisfied for the strength E (xt) = Еср≈10 kV / cm.
Величина отходов и недопереработанной части продукции по сравнению с вновь получаемым топливом определяется следующими регулируемыми параметрами:
- удельным расходом внедряемого озона, растворяемого в исходном топливе;
- величиной экспозиции процессов оэонолиза;
- концентрацией внедряемой воды,
- гидродинамическими параметрами.The amount of waste and under-processed part of the product compared to the newly obtained fuel is determined by the following adjustable parameters:
- specific consumption of introduced ozone, soluble in the original fuel;
- the magnitude of the exposure processes of oeonolysis;
- concentration of introduced water,
- hydrodynamic parameters.
В предложенной системе эти параметры регулируются в весьма широких пределах. In the proposed system, these parameters are regulated over a very wide range.
Другим характерным параметром, определяющим качество обработки получаемых потоков, служит величина рабочей напряженности электрического поля в используемых электростатических полях. Но эта величина Е (xt) определяется исключительно конструктивными особенностями используемых электростатических полей. Another characteristic parameter that determines the quality of processing of the resulting streams is the magnitude of the working electric field strength in the used electrostatic fields. But this value E (xt) is determined solely by the design features of the used electrostatic fields.
Для подтверждения эффективности модификации топлива отмеченным способом рассмотрим примеры. To confirm the effectiveness of the modification of the fuel in this way, consider the examples.
Наиболее ярко эффект сепарации и классификации получаемых составляющих нового топлива проявляется для уже обработанного топлива. Эта проиллюстрировано в табл.1 для летнего дизельного топлива ДТ ЯНПК типа 1-02-62. The effect of separation and classification of the resulting components of the new fuel is most pronounced for the already processed fuel. This is illustrated in Table 1 for summer diesel fuel DT YaNPK type 1-02-62.
Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что обработка современного отечественного дизельного топлива типа 1-02-62 заявленным способом, обеспечивает ему очень высокое качество. The data given in table. 1, show that the processing of modern domestic diesel fuel type 1-02-62 of the claimed method, provides it with very high quality.
Следующий пример показывает использование заявляемого способа при обработке сырья для вышеуказанного топлива (прямогонный дизель) и изменения его фракционного состава и механических характеристик и получение возможности его использования в работающих ДВС. Эти данные приведены в табл.2. The following example shows the use of the proposed method in the processing of raw materials for the above fuel (straight-run diesel engine) and changes in its fractional composition and mechanical characteristics and the possibility of its use in working internal combustion engines. These data are given in table.2.
По аналогии с табл.1 в табл.2 приведены все характерные параметры дизельного топлива ДТ до и после обработки на заявленной установке. В данном случае приведены результаты анализов при внедрении в исходное ДТ 20% распыленной воды, рН 8,0. By analogy with Table 1, Table 2 shows all the characteristic parameters of diesel fuel DT before and after processing at the claimed installation. In this case, the results of analyzes are given when 20% atomized water, pH 8.0, is introduced into the initial diesel fuel.
Приведенные данные полностью подтверждают вывод, что предложенная технология не только улучшает качество и коллоидный параметр получаемого топлива, но и увеличивает активную массу или объем вновь получаемого топлива. The data presented fully confirm the conclusion that the proposed technology not only improves the quality and colloidal parameter of the resulting fuel, but also increases the active mass or volume of the newly obtained fuel.
Изобретение может широко использоваться для получения углеводородного топлива с различными заданными параметрами качества, в том числе и для получения водотопливных или водомазутных (котельных) топлив. The invention can be widely used to produce hydrocarbon fuels with various predetermined quality parameters, including the production of water-fuel or water-oil (boiler) fuels.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001119622/04A RU2201429C1 (en) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | Method of modifying hydrocarbon fuel and apparatus for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001119622/04A RU2201429C1 (en) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | Method of modifying hydrocarbon fuel and apparatus for implementation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201429C1 true RU2201429C1 (en) | 2003-03-27 |
Family
ID=20251711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001119622/04A RU2201429C1 (en) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | Method of modifying hydrocarbon fuel and apparatus for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201429C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114159990A (en) * | 2021-12-03 | 2022-03-11 | 河海大学 | Device and method for dispersing carbon fibers in material |
| RU2786974C1 (en) * | 2022-04-27 | 2022-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" | Method for pre-treatment of petroleum products in ozone-air mixture to reduce sulfur content |
-
2001
- 2001-07-17 RU RU2001119622/04A patent/RU2201429C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МАРТЫНЕНКО А.Г. и др. Очистка нефтепродуктов в электрическом поле постоянного тока. - М.: Химия, 1974, с.42. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114159990A (en) * | 2021-12-03 | 2022-03-11 | 河海大学 | Device and method for dispersing carbon fibers in material |
| RU2786974C1 (en) * | 2022-04-27 | 2022-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" | Method for pre-treatment of petroleum products in ozone-air mixture to reduce sulfur content |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4999271B2 (en) | Dual frequency electrostatic coalescence | |
| CA1098484A (en) | Method and apparatus for separation of fluids with an electric field and centrifuge | |
| CN101370911B (en) | Crude oil dehydration apparatus and system | |
| US11911715B2 (en) | Methods for the separation of at least one emulsion by applying an electrical field and device for carrying out said method | |
| CN102021018A (en) | Novel and efficient electrostatic pre-coalescence method and device applied to dehydration and desalt of crude oil | |
| US9751092B2 (en) | Electrostatic coalescer and method for electrostatic coalescence | |
| JP2011517425A (en) | Separation of multiple components in a stream | |
| RU2201429C1 (en) | Method of modifying hydrocarbon fuel and apparatus for implementation thereof | |
| CN102051201A (en) | Method and device for performing emulsion breaking on oil-water emulsion by ultrasonic wave | |
| US4661226A (en) | Separation of dispersed phase from phase mixture | |
| RU115679U1 (en) | DEVICE FOR DEWATERING AND SALTINATION OF WATER OIL AND WATER OIL EMULSIONS | |
| RU2698803C1 (en) | Technology of destruction of stable water-oil emulsions by ultrasonic method | |
| RU2380396C2 (en) | Method of modification of liquid hydro-carbon fuel and facility for implementation of this method | |
| RU2357931C2 (en) | Device for cold desalination, activation and treatment of water from any natural source | |
| US10786757B2 (en) | Compact electrocoalescer with conical frustum electrodes | |
| RU2032107C1 (en) | Method of electrical treating of liquid fuel and activator for liquid fuel | |
| US1034668A (en) | Apparatus for separating and collecting particles of one substance suspended in another substance. | |
| US10100263B2 (en) | Systems and processes for separating emulsified water from a fluid stream | |
| Mizoguchi et al. | Demulsification of oil-in-water emulsions by application of an electric field: relationship between droplet size distribution and demulsification efficiency | |
| RU2615618C1 (en) | Fuel jet of gas turbine engine | |
| RU2429277C2 (en) | Oil dehydration and demineralisation method | |
| RU2373421C1 (en) | Method of preparing hydrocarbon and mixed alternate fuels to be used, and modular plant for method realisation | |
| US2848412A (en) | Electric treater | |
| RU2005126340A (en) | METHOD OF COLD DRAINAGE AND CLEANING OF WATER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION "METHOD OF LYAPIN-KALINICHENKO" | |
| GB2377397A (en) | Separating components of liquid/liquid emulsion using electrostatic force |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040718 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20061017 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070718 |