RU2228791C2 - Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization - Google Patents

Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2228791C2
RU2228791C2 RU2002105404/15A RU2002105404A RU2228791C2 RU 2228791 C2 RU2228791 C2 RU 2228791C2 RU 2002105404/15 A RU2002105404/15 A RU 2002105404/15A RU 2002105404 A RU2002105404 A RU 2002105404A RU 2228791 C2 RU2228791 C2 RU 2228791C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
gas
liquid
feedstock
laval nozzle
Prior art date
Application number
RU2002105404/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002105404A (en
Inventor
Владимир Николаевич Рыжков (KZ)
Владимир Николаевич Рыжков
Original Assignee
Владимир Николаевич Рыжков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Рыжков filed Critical Владимир Николаевич Рыжков
Publication of RU2002105404A publication Critical patent/RU2002105404A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2228791C2 publication Critical patent/RU2228791C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemical and petrochemical industries; pulp and paper industry; foodprocessing and other industries. SUBSTANCE: the invention presents a method of hydrodynamic activation of the raw material (variants) and an installation for its realizations (variants), that maybe used in chemical, petrochemical, pulp and paper, food-processing and other industries. The technical result consists in expansion of their technological capabilities at the expense of the opportunity of application in many industries and to increase a degree of activation of the raw materials processing and synthesis of new products. The method provides for a dispersion of a mixture of a feed stock with a gas or with a liquid and a gas in a dispersion installation the supplied with Laval's nozzle, in which the gas is fed, admix the gas coming out of Laval's nozzle with a torrent of a feed stock or with a mixture of the feed stock with a liquid, speed up the traffic of the torrent of the produced mixture up to a supersonic speed and realize an impact type and supersonic effect on it. Then the dispersed mixture is directed for the cavitational treatment. The installation contains: Laval's nozzle; a cavitation reactor; a dispersion device, that has a cyclone separator; a chamber for hypersonic treatment and a mixing chamber, in which the exit end of laval nozzle is installed; the second cyclone separator for delivery of the dispersed mixture; an additional Laval's nozzle placed coaxially to the second cyclone separator; a contraction and a hydrodynamic pipe, the inlet end of which is connected to the contraction, and its outlet end is connected to the cavitation reactor. EFFECT: expansion of technological capabilities, opportunity for application in many industries, increased degree of activation of the raw materials processing, synthesis of new products. 6 cl, 1 dwg, 4 ex _

Description

Изобретение относится к активации сырья путем гидродинамического воздействия и может быть использовано в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, пищевой и других отраслях промышленности с целью получения любых видов дисперсных систем, насыщения жидкостей газами, получения дисперсий труднорастворимых, плохо совмещающихся и слипающихся веществ, а также для синтеза новых продуктов.The invention relates to the activation of raw materials by hydrodynamic effects and can be used in chemical, petrochemical, pulp and paper, food and other industries with the aim of obtaining any kind of dispersed systems, saturating liquids with gases, obtaining dispersions of sparingly soluble, poorly compatible and stick together substances, and for the synthesis of new products.

Известен способ получения жидких продуктов из угля путем смешения угля с растворителем и катализатором, последующей гидрогенизации полученной суспензии, разделения полученных продуктов гидрирования в горячем сепараторе на парогазовый поток и жидкотвердую фазу, подачи парогазового потока на каталитическое гидрирование с последующим выделением из продуктов гидрирования в виде жидкой фазы растворителя, рециркулируемого на смешение с углем, и парогазовой фазы целевых продуктов с последующим выделением из нее конденсацией целевых продуктов и циркуляционного газа, выделения из жидкотвердой фазы вакуумным испарением дистиллята и рециркуляции его в процесс. Парогазовую фазу перед выделением из нее целевых продуктов подвергают дополнительному каталитическому гидрированию (патент СССР №1468427, кл. С 10 G 1/06, 1989).A known method of producing liquid products from coal by mixing coal with a solvent and catalyst, subsequent hydrogenation of the resulting suspension, separation of the obtained hydrogenation products in a hot separator into a gas-vapor stream and a liquid-solid phase, supplying a gas-vapor stream to catalytic hydrogenation, followed by separation from the hydrogenation products in the form of a liquid phase solvent recycled for mixing with coal, and the vapor-gas phase of the target products, followed by isolation from it by condensation of the target products uktov and circulating gas, separation from the liquid-solid phase by vacuum evaporation of the distillate and its recycling to the process. The vapor-gas phase is subjected to additional catalytic hydrogenation before isolation of the desired products from it (USSR patent No. 1468427, class C 10 G 1/06, 1989).

Недостатком данного способа являются высокие энергозатраты за счет необходимости гидрирования в горячем сепараторе.The disadvantage of this method is the high energy consumption due to the need for hydrogenation in a hot separator.

Известна установка для получения углеводородов из угля, включающая загрузочную воронку, подготовительную камеру с фрикционными элементами, установленными на валу, и камеру гидрогенизации с соплами для подачи водорода, соединенными с источником давления. Подготовительная камера подсоединена непосредственно к камере гидрогенизации и расположена с ней в одном корпусе, камера гидрогенизации снабжена ротором с лопастями, расположенным по ее оси, запирающим клапаном, расположенным на ее выходном конце, и теплообменной рубашкой, сопла для подачи водорода снабжены обратными клапанами и расположены радиально и аксиально между лопастями ротора (патент СССР №1058508, кл. С 10 G 1/06, 1983).A known installation for producing hydrocarbons from coal, including a loading funnel, a preparation chamber with friction elements mounted on the shaft, and a hydrogenation chamber with nozzles for supplying hydrogen connected to a pressure source. The preparatory chamber is connected directly to the hydrogenation chamber and is located in the same housing with it, the hydrogenation chamber is equipped with a rotor with blades located along its axis, a shut-off valve located at its outlet end, and a heat exchange jacket, nozzles for supplying hydrogen are equipped with check valves and are arranged radially and axially between the rotor blades (USSR patent No. 10558508, class C 10 G 1/06, 1983).

Необходимость снабжения установки источником давления усложняет ее конструкцию. Кроме того, указанная установка не может быть использована для активации сырья и синтеза новых продуктов в других отраслях промышленности.The need to supply the installation with a pressure source complicates its design. In addition, this installation cannot be used to activate raw materials and the synthesis of new products in other industries.

Известен кавитационный реактор для обработки потока материалов, содержащий цилиндрический корпус, расположенный соосно внутри него, вращающийся кавитатор, технологические патрубки, установленную перед кавитатором крыльчатку с втулкой и лопастями, при этом лопасти крыльчатки укреплены на втулке с возможностью вращения вокруг своих продольных осей (а.с. СССР №1200967, кл. В 01 J 19/00, 1985).Known cavitation reactor for processing the flow of materials, containing a cylindrical body located coaxially inside it, a rotating cavitator, technological pipes, an impeller with a sleeve and blades installed in front of the cavitator, while the impeller blades are mounted on the sleeve with the possibility of rotation around their longitudinal axes (a.c USSR No. 1200967, class B 01 J 19/00, 1985).

Указанный кавитационный реактор не обеспечивает эффективной активации сырья и синтеза новых продуктов.The specified cavitation reactor does not provide effective activation of raw materials and the synthesis of new products.

Известен способ получения жидких углеводородов из угля, включающий гидрогенизацию угля в присутствии водорододонорного растворителя. Процесс проводят при 400-450°С в присутствии гидрида кальция, в качестве водорододонорного растворителя используют углеводородную фракцию смолы полукоксования бурого угля, предварительно активированного ультразвуковой обработкой в течение 7 ч при мощности 5-7 Вт/см2 (патент РФ №2110553, кл. С 10 G 1/06, 1998).A known method of producing liquid hydrocarbons from coal, including the hydrogenation of coal in the presence of a hydrogen donor solvent. The process is carried out at 400-450 ° C in the presence of calcium hydride, as the hydrogen donor solvent, the hydrocarbon fraction of the brown coal semi-coking resin is used, previously activated by ultrasonic treatment for 7 hours at a power of 5-7 W / cm 2 (RF patent No. 2110553, cl. C 10 G 1/06, 1998).

Выдержка продукта в автоклаве при 400-450°С в течение 60 мин и активирование углеводородной фракции смолы полукоксования бурого угля ультразвуковой обработкой в течение 7 ч усложняет способ и снижает его производительность.Exposure of the product in an autoclave at 400-450 ° C for 60 minutes and activation of the hydrocarbon fraction of the brown coal semi-coking resin by ultrasonic treatment for 7 hours complicates the method and reduces its productivity.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ гидродинамической активации сырья, включающий диспергирование смеси измельченного исходного сырья с жидкостью и газом, ускорение движения потока смеси до сверхзвуковой скорости, ударное воздействие на смесь и кавитационную обработку диспергированной смеси (а.с. СССР №1316690, кл. В 01 F 3/22, 1987).Closest to the proposed invention is a method of hydrodynamic activation of raw materials, comprising dispersing a mixture of ground raw materials with liquid and gas, accelerating the flow of the mixture to supersonic speed, impact on the mixture and cavitation treatment of the dispersed mixture (as USSR No. 1316690, cl. B 01 F 3/22, 1987).

Указанный способ реализуется с помощью установки для гидродинамической активации сырья, содержащей сопло Лаваля для ускорения смеси исходного сырья с жидкостью и газом до сверхзвуковой скорости и кавитационный реактор (а.с. СССР №1316690, кл. В 01 F 3/22, 1987).The specified method is implemented using the installation for the hydrodynamic activation of raw materials containing a Laval nozzle to accelerate the mixture of feedstock with liquid and gas to a supersonic speed and a cavitation reactor (AS USSR No. 1316690, class 01 F 3/22, 1987).

Подача трехфазной смеси в сопло Лаваля не обеспечивает эффективной активации смеси, так как среднее время пребывания смеси в зоне обработки ударными волнами не превышает 0,2 с.The supply of a three-phase mixture to the Laval nozzle does not provide effective activation of the mixture, since the average residence time of the mixture in the shock-wave treatment zone does not exceed 0.2 s.

Указанные способ для гидродинамической активации сырья и установка для его осуществления могут быть использованы только для активации извести, имеют невысокую степень активации и не позволяют изменять структуру обрабатываемого вещества и синтезировать новые продукты, что сужает технологические возможности данного способа и установки.The indicated method for the hydrodynamic activation of raw materials and the installation for its implementation can only be used for lime activation, have a low degree of activation and do not allow changing the structure of the processed substance and synthesizing new products, which narrows the technological capabilities of this method and installation.

Задачей изобретения является разработка способа активации сырья и установки для его осуществления, позволяющих изменить структуру и свойства веществ, входящих в состав сырья, с возможностью образования новых продуктов.The objective of the invention is to develop a method of activation of raw materials and installation for its implementation, allowing you to change the structure and properties of the substances that make up the raw materials, with the possibility of the formation of new products.

Технический результат - расширение технологических возможностей за счет применения в любых отраслях промышленности, повышение степени активации сырья и синтез новых продуктов.The technical result is the expansion of technological capabilities through application in any industries, increasing the degree of activation of raw materials and the synthesis of new products.

Для этого в способе гидродинамической активации сырья, включающем диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом путем ускорения движения потока смеси до сверхзвуковой скорости, ударное воздействие на смесь и кавитационную обработку диспергированной смеси, согласно изобретению диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом осуществляют в диспергирующем устройстве, снабженным соплом Лаваля, в которое подают газ, смешивают газ, выходящий из сопла Лаваля, с потоком исходного сырья или смеси исходного сырья с жидкостью, ускоряют движение потока полученной смеси до сверхзвуковой скорости и осуществляют ударное и ультразвуковое воздействие, после чего диспергированную смесь направляют на кавитационную обработку.To this end, in a method of hydrodynamic activation of a feedstock, comprising dispersing a feed mixture with gas or with liquid and gas by accelerating the flow of the mixture to supersonic speed, impact on the mixture and cavitation treatment of the dispersed mixture, according to the invention, dispersing the feed mixture with gas or liquid and the gas is carried out in a dispersing device provided with a Laval nozzle into which gas is supplied, the gas exiting the Laval nozzle is mixed with the feed stream or mixture and similar raw materials with liquid, accelerate the flow of the mixture to a supersonic speed and carry out shock and ultrasonic action, after which the dispersed mixture is sent to cavitation treatment.

При диспергировании смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом добавляют катализатор и поверхностно-активное вещество.When dispersing a mixture of feedstock with gas or with liquid and gas, a catalyst and a surfactant are added.

Во втором варианте способа гидродинамической активации сырья, включающем диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом путем ускорения движения потока смеси до сверхзвуковой скорости, ударное воздействие на смесь и кавитационную обработку диспергированной смеси, согласно изобретению диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом осуществляют в диспергирующем устройстве, снабженным соплом Лаваля, в которое подают газ, смешивают газ, выходящий из сопла Лаваля с потоком исходного сырья или смеси исходного сырья с жидкостью, ускоряют движение потока полученной смеси до сверхзвуковой скорости и осуществляют ударное и ультразвуковое воздействие, после чего диспергированную смесь подают тангенциально во второй циклон и при выходе из него смешивают с газом, подаваемым через дополнительное сопло Лаваля, ускоряют движение смеси до сверхзвуковой скорости и осуществляют ударное воздействие в гидродинамической трубе, после чего подвергают смесь кавитационной обработке.In a second embodiment of the method of hydrodynamic activation of a feedstock, comprising dispersing a feed mixture with gas or liquid and gas by accelerating the flow of the mixture to supersonic speed, impact on the mixture and cavitation treatment of the dispersed feed mixture, according to the invention, dispersing the feed feed mixture with gas or liquid and the gas is carried out in a dispersing device provided with a Laval nozzle into which gas is supplied, the gas leaving the Laval nozzle is mixed with the feed stream or mixtures of the feedstock with a liquid, accelerate the flow of the resulting mixture to supersonic speed and perform impact and ultrasound, after which the dispersed mixture is fed tangentially into the second cyclone and, when exiting, it is mixed with the gas supplied through an additional Laval nozzle, and the mixture is accelerated to supersonic speed and carry out the impact in the hydrodynamic pipe, after which the mixture is subjected to cavitation treatment.

При диспергировании смеси исходного сырья с жидкостью и газом добавляют катализатор и поверхностно-активное вещество.When dispersing a mixture of feedstock with liquid and gas, a catalyst and a surfactant are added.

Установка для гидродинамической активации сырья, содержащая сопло Лаваля и кавитационный реактор, согласно изобретению снабжена диспергирующим устройством, имеющим циклон, камеру ультразвуковой обработки и камеру смешения, в которую установлен выходной конец сопла Лаваля, выпускной конец камеры смешения соединен с циклоном, а камера ультразвуковой обработки размещена между циклоном и кавитационным реактором.An apparatus for hydrodynamic activation of a feedstock comprising a Laval nozzle and a cavitation reactor according to the invention is equipped with a dispersing device having a cyclone, an ultrasonic treatment chamber and a mixing chamber, in which an output end of the Laval nozzle is installed, the exhaust end of the mixing chamber is connected to the cyclone, and the ultrasonic processing chamber is placed between the cyclone and the cavitation reactor.

Установка для гидродинамической активации сырья в соответствии со вторым вариантом содержит сопло Лаваля и кавитационный реактор, согласно изобретению она снабжена диспергирующим устройством, имеющим циклон, камеру ультразвуковой обработки и камеру смешения, в которую установлен выходной конец сопла Лаваля, вторым циклоном для подачи диспергированной смеси, дополнительным соплом Лаваля, размещенным коаксиально второму циклону, конфузором и гидродинамической трубой, входной конец которой связан с конфузором, а выходной - с кавитационным реактором, при этом длина гидродинамической трубы составляет не менее 2 D, где D - диаметр трубы.The apparatus for hydrodynamic activation of raw materials in accordance with the second embodiment comprises a Laval nozzle and a cavitation reactor, according to the invention it is equipped with a dispersing device having a cyclone, an ultrasonic treatment chamber and a mixing chamber, in which the output end of the Laval nozzle is installed, a second cyclone for feeding the dispersed mixture, additional Laval nozzle placed coaxially to the second cyclone, confuser and hydrodynamic pipe, the inlet end of which is connected to the confuser, and the outlet end to the cavitation nym reactor, the hydrodynamic length pipe is not less than 2 D, where D - diameter of the pipe.

Длина трубы должна быть не менее двух диаметров трубы для обеспечения требуемой степени активации сырья. Максимальная длина трубы не ограничена и зависит от вида обрабатываемого сырья и необходимой степени активации.The length of the pipe must be at least two pipe diameters to ensure the required degree of activation of the feedstock. The maximum pipe length is not limited and depends on the type of processed raw materials and the required degree of activation.

На чертеже представлена схема установки для гидродинамической активации сырья.The drawing shows a diagram of an installation for hydrodynamic activation of raw materials.

Установка для гидродинамической активации сырья согласно первому варианту изобретения содержит измельчающее устройство 1 для твердого сырья, узел 2 смешивания исходного сырья с жидкой фазой, например с растворителем, диспергирующее устройство 3, имеющее циклон 4, камеру ультразвуковой обработки 5 и камеру смешения 6, в которую установлен выходной конец сопла Лаваля 7, выпускной конец камеры смешения 6 соединен с циклоном 4, а камера ультразвуковой обработки 5 размещена между циклоном 4 и кавитационным реактором 8.The apparatus for the hydrodynamic activation of raw materials according to the first embodiment of the invention comprises a grinding device 1 for solid raw materials, a unit 2 for mixing the raw materials with a liquid phase, for example, a solvent, a dispersing device 3 having a cyclone 4, an ultrasonic treatment chamber 5 and a mixing chamber 6, in which the outlet end of the Laval nozzle 7, the outlet end of the mixing chamber 6 is connected to the cyclone 4, and the ultrasonic treatment chamber 5 is placed between the cyclone 4 and the cavitation reactor 8.

Установка для гидродинамической активации сырья в соответствии со вторым вариантом содержит измельчающее устройство 1 для твердого сырья, если исходное сырье жидкое, то измельчающее устройство не устанавливают, узел смешения 2 исходного сырья с жидкой фазой, диспергирующее устройство 3, имеющее циклон 4, камеру ультразвуковой обработки 5 и камеру смешения 6, в которую установлен выходной конец сопла Лаваля 7, второй циклон 9 для подачи диспергированной смеси, дополнительное сопло Лаваля 10, размещенное коаксиально второму циклону 9, конфузор 11 и гидродинамическую трубу 12, входной конец которой связан с конфузором 11, а выходной - с кавитационным реактором 8, при этом длина гидродинамической трубы 12 составляет не менее 2 D, где D - диаметр трубы.The apparatus for hydrodynamic activation of raw materials in accordance with the second embodiment contains a grinding device 1 for solid raw materials, if the feedstock is liquid, then the grinding device is not installed, a mixing unit 2 of the feedstock with a liquid phase, a dispersing device 3 having a cyclone 4, an ultrasonic treatment chamber 5 and a mixing chamber 6, in which the output end of the Laval nozzle 7 is mounted, a second cyclone 9 for supplying the dispersed mixture, an additional Laval nozzle 10 placed coaxially with the second cyclone 9, a confuser 11 and a hydrodynamic pipe 12, the inlet end of which is connected to the confuser 11, and the output end to a cavitation reactor 8, while the length of the hydrodynamic pipe 12 is at least 2 D, where D is the diameter of the pipe.

Перекачивание смеси в диспергирующем устройстве в каждом из вариантов установки осуществляется насосом 13. Для подачи смеси из гидродинамической трубы 12 в кавитационный реактор 8 служит насос 14. Камера ультразвуковой обработки содержит приспособление для торможения потока (не показано).The pumping of the mixture in the dispersing device in each installation option is carried out by the pump 13. To supply the mixture from the hydrodynamic pipe 12 to the cavitation reactor 8, the pump 14 is used. The ultrasonic treatment chamber contains a device for braking the flow (not shown).

Способ и работа заявленных вариантов изобретения осуществляется следующим образом.The method and operation of the claimed variants of the invention is as follows.

Пример 1. Для получения жидких продуктов из угля исходное сырье, например каменный уголь, измельчают, 100 кг измельченного угля смешивают с 150 кг воды или углеводородного растворителя. В полученную суспензию угля добавляют 5 кг катализатора на основе оксида железа и диспергируют, подавая смесь в камеру смешения 6. В сопло Лаваля 7 подают водород под давлением. Газ в сужающейся части сопла достигает дозвуковой скорости, а в расширяющейся части сопла сверхзвуковой. При выходе газа он смешивается с исходной смесью угля с растворителем, поток смеси сжимается, происходит скачек уплотнения смеси и она со сверхзвуковой скоростью поступает в циклон 4, где приобретает вращательное движение и затем перемещается в камеру ультразвуковой обработки 5. При ускорении потока до сверхзвуковой скорости происходит образование ударных волн. Образующиеся при преодолении потоком смеси звукового барьера ударные волны взаимодействуют с частицами угля и дополнительно разрушают и активизируют их. Кроме того, при переходе потока суспензии через фронт ударной волны происходит дробление кавитационных пузырьков, создаются условия для их схлопывания и дополнительного кавитационного воздействия на смесь, так как ударное давление кумулятивной струйки на фронте ударной волны значительно выше. В камере 5 при движении смеси образуются послойные кавитационные коверны (пузырьки газа), которые ударяясь друг о друга, создают местные микровзрывы, способствующие выделению тепла и генерированию ультразвуковых колебаний частотой 20-30 тыс. Гц. Это оказывает эффективное диспергирующее действие на суспензию и вызывает ее активацию и гидрирование. При необходимости исходную смесь пропускают через диспергирующее устройство несколько раз. Диспергированная и предварительно активированая смесь поступает тангенциально во второй циклон 9, совершает вращательное движение, которое приобретает характер вихревого потока, скорость потока возрастает. В дополнительное сопло Лаваля 10 подают пар, который выходит из сопла со сверхзвуковой скоростью. При смешении пара и вихревого потока среды в конфузоре 11 происходит скачок уплотнения среды и смесь перемещается в гидродинамическую трубу 12, где достигает скорости 10-28 м/с, которая для данной смеси является сверхзвуковой. При этом происходит дополнительная активация среды и ее гидрирование. Из гидродинамической трубы 12 поток среды насосом 14 перекачивается в кавитационный реактор 8, куда подают воздух. В результате воздействия кавитации происходит дополнительное разрушение структуры исходного сырья и гидродинамическая активация. Продукт из кавитационного реактора 8 при необходимости направляют на вакуумную дистилляцию для удаления избытка влаги, фильтруют и получают жидкое топливо.Example 1. To obtain liquid products from coal, the feedstock, for example coal, is crushed, 100 kg of crushed coal are mixed with 150 kg of water or a hydrocarbon solvent. 5 kg of iron oxide-based catalyst are added to the obtained coal suspension and dispersed, feeding the mixture into the mixing chamber 6. Hydrogen is fed into the Laval 7 nozzle 7 under pressure. The gas in the tapering part of the nozzle reaches a subsonic speed, and in the expanding part of the nozzle it is supersonic. When the gas escapes, it mixes with the initial coal mixture with the solvent, the mixture stream is compressed, the mixture leaps up and at a supersonic speed it enters cyclone 4, where it acquires rotational motion and then moves to the ultrasonic treatment chamber 5. When the flow accelerates to supersonic speed, the formation of shock waves. The shock waves formed during the overcoming of the sound barrier mixture by the stream interact with coal particles and further destroy and activate them. In addition, during the passage of the suspension flow through the front of the shock wave, cavitation bubbles are crushed, conditions are created for their collapse and additional cavitation impact on the mixture, since the shock pressure of the cumulative stream at the front of the shock wave is much higher. In the chamber 5, when the mixture moves, layer-by-layer cavitation carpets (gas bubbles) are formed, which, hitting each other, create local microexplosions that contribute to the generation of heat and the generation of ultrasonic vibrations with a frequency of 20-30 thousand Hz. This has an effective dispersing effect on the suspension and causes its activation and hydrogenation. If necessary, the initial mixture is passed through a dispersing device several times. The dispersed and preactivated mixture enters tangentially into the second cyclone 9, rotates, which acquires the character of a vortex flow, and the flow velocity increases. Steam is supplied to the additional Laval nozzle 10, which leaves the nozzle at a supersonic speed. When steam and a vortex flow of a medium are mixed in a confuser 11, a shock in the medium occurs and the mixture moves to a hydrodynamic pipe 12, where it reaches a speed of 10-28 m / s, which for this mixture is supersonic. In this case, additional activation of the medium and its hydrogenation occurs. From the hydrodynamic pipe 12, the medium flow is pumped by pump 14 to the cavitation reactor 8, where air is supplied. As a result of exposure to cavitation, an additional destruction of the structure of the feedstock and hydrodynamic activation occur. The product from the cavitation reactor 8, if necessary, is sent to vacuum distillation to remove excess moisture, filtered and liquid fuel is obtained.

Пример 2. Для получения активированного угля способ осуществляют по примеру 1, но катализатор при диспергировании не добавляют, а в сопло Лаваля подают не водород, а воздух.Example 2. To obtain activated carbon, the method is carried out as in example 1, but the dispersion catalyst is not added, and not hydrogen, but air is supplied to the Laval nozzle.

В результате гидродинамической активации при воздействии на суспензию, состоящую из измельченного угля и воды, ударных волн, ультразвуковых колебаний и кавитации происходит изменение кристаллической структуры угля, значительно увеличивается удельная поверхность частиц угля, а значит их активность. После фильтрации получают готовый продукт - активированный уголь.As a result of hydrodynamic activation when exposed to a suspension consisting of crushed coal and water, shock waves, ultrasonic vibrations and cavitation, a change in the crystal structure of coal occurs, the specific surface area of coal particles increases significantly, which means their activity. After filtration, a finished product is obtained - activated carbon.

Пример 3. Осуществляют гидродинамическую активацию молока, которое подают насосом 13 в камеру смешения 6. В сопло Лаваля 7 подают пар, который выходит из сопла со сверхзвуковой скоростью и смешивается в камере 6 с молоком. С помощью подаваемого пара, изменяя его количество и температуру, можно регулировать температуру смеси, обеспечивая мгновенный нагрев молока. При кратковременной высокотемпературной (150°С) обработке молока в течение нескольких секунд происходит его стерилизация с наименьшими физико-химическими изменениями. В потоке смеси молока с паром происходит образование ударных волн. Образующиеся при преодолении потоком молока звукового барьера ударные волны взаимодействуют с частицами жира в молоке и разрушают их, активизируя продукт. После ультразвуковой обработки в камере 5 диспергированное молоко направляют в кавитационный реактор, на выходе из которого получают стерилизованное молоко, срок хранения которого даже в неблагоприятных условиях (при температуре до 50°С) составляет 1 год без ухудшения качества.Example 3. Hydrodynamic activation of milk is carried out, which is pumped 13 to the mixing chamber 6. Steam is supplied to the Laval 7 nozzle 7, which leaves the nozzle at a supersonic speed and is mixed in the chamber 6 with milk. Using the supplied steam, changing its amount and temperature, you can adjust the temperature of the mixture, providing instant heating of milk. During short-term high-temperature (150 ° C) processing of milk, milk is sterilized within a few seconds with the least physical and chemical changes. Shock waves form in the milk / steam mixture stream. The shock waves formed when the milk flows over the sound barrier interact with the particles of fat in the milk and destroy them, activating the product. After ultrasonic treatment in chamber 5, the dispersed milk is sent to a cavitation reactor, at the outlet of which sterilized milk is obtained, the shelf life of which, even under adverse conditions (at temperatures up to 50 ° C), is 1 year without deterioration.

Пример 4. Способ осуществляют по примеру 3, но в качестве исходного сырья используют сухое молоко в виде порошка, который смешивают с водой и подвергают ударному и ультразвуковому воздействию с последующей кавитационной обработкой. В результате гидродинамической активации получают продукт, сопоставимый по качеству с натуральным молоком.Example 4. The method is carried out as in example 3, but as the starting material, milk powder is used in the form of a powder, which is mixed with water and subjected to shock and ultrasonic treatment, followed by cavitation treatment. As a result of hydrodynamic activation, a product comparable in quality to natural milk is obtained.

Claims (6)

1. Способ гидродинамической активации сырья, включающий диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом путем ускорения движения потока смеси до сверхзвуковой скорости, ударное воздействие на смесь и кавитационную обработку диспергированной смеси, отличающийся тем, что диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом осуществляют в диспергирующем устройстве, снабженном соплом Лаваля, в которое подают газ, смешивают газ, выходящий из сопла Лаваля с потоком исходного сырья или смеси исходного сырья с жидкостью, ускоряют движение потока полученной смеси до сверхзвуковой скорости и осуществляют ударное и ультразвуковое воздействие, после чего диспергированную смесь направляют на кавитационную обработку.1. The method of hydrodynamic activation of raw materials, comprising dispersing a mixture of feedstock with gas or with liquid and gas by accelerating the flow of the mixture to supersonic speed, impact on the mixture and cavitation treatment of the dispersed mixture, characterized in that the dispersion of the mixture of feedstock with gas or liquid and gas are carried out in a dispersing device equipped with a Laval nozzle, into which gas is supplied, the gas exiting the Laval nozzle is mixed with the flow of feedstock or a mixture of feedstock rye with liquid, accelerate the flow of the resulting mixture to a supersonic speed and carry out shock and ultrasonic action, after which the dispersed mixture is sent to cavitation treatment. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при диспергировании смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом добавляют катализатор и поверхностно-активное вещество.2. The method according to claim 1, characterized in that when dispersing a mixture of feedstock with gas or with liquid and gas, a catalyst and a surfactant are added. 3. Способ гидродинамической активации сырья, включающий диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом путем ускорения движения потока смеси до сверхзвуковой скорости, ударное воздействие на смесь и кавитационную обработку диспергированной смеси, отличающийся тем, что диспергирование смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом осуществляют в диспергирующем устройстве, снабженном соплом Лаваля, в которое подают газ, смешивают газ, выходящий из сопла Лаваля с потоком исходного сырья или смеси исходного сырья с жидкостью, ускоряют движение потока полученной смеси до сверхзвуковой скорости и осуществляют ударное и ультразвуковое воздействие, после чего диспергированную смесь подают тангенциально во второй циклон и при выходе из него смешивают с газом, подаваемым через дополнительное сопло Лаваля, ускоряют движение смеси до сверхзвуковой скорости и осуществляют ударное воздействие в гидродинамической трубе, после чего подвергают смесь кавитационной обработке.3. A method of hydrodynamic activation of a feedstock, comprising dispersing a feed mixture with gas or with liquid and gas by accelerating the flow of the mixture to a supersonic speed, impact on the mixture and cavitation treatment of the dispersed mixture, characterized in that the dispersion of the feed mixture with gas or liquid and gas are carried out in a dispersing device equipped with a Laval nozzle, into which gas is supplied, the gas exiting the Laval nozzle is mixed with the flow of feedstock or a mixture of feedstock rye with a liquid accelerates the flow of the resulting mixture to supersonic speed and performs impact and ultrasound, after which the dispersed mixture is fed tangentially into the second cyclone and, when exiting, it is mixed with the gas supplied through an additional Laval nozzle, accelerate the movement of the mixture to supersonic speed and carry out the impact in the hydrodynamic pipe, and then subject the mixture to cavitation treatment. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при диспергировании смеси исходного сырья с газом или с жидкостью и газом добавляют катализатор и поверхностно-активное вещество.4. The method according to claim 1, characterized in that when dispersing a mixture of feedstock with gas or with liquid and gas, a catalyst and a surfactant are added. 5. Установка для гидродинамической активации сырья, содержащая сопло Лаваля и кавитационный реактор, отличающаяся тем, что она снабжена диспергирующим устройством, имеющим циклон, камеру ультразвуковой обработки и камеру смешения, в которую установлен выходной конец сопла Лаваля, выпускной конец камеры смешения соединен с циклоном, а камера ультразвуковой обработки размещена между циклоном и кавитационным реактором.5. Installation for hydrodynamic activation of raw materials containing a Laval nozzle and a cavitation reactor, characterized in that it is equipped with a dispersing device having a cyclone, an ultrasonic treatment chamber and a mixing chamber, in which the output end of the Laval nozzle is installed, the outlet end of the mixing chamber is connected to the cyclone, and an ultrasonic treatment chamber is placed between the cyclone and the cavitation reactor. 6. Установка для гидродинамической активации сырья, содержащая сопло Лаваля и кавитационный реактор, отличающаяся тем, что она снабжена диспергирующим устройством, имеющим циклон, камеру ультразвуковой обработки и камеру смешения, в которую установлен выходной конец сопла Лаваля, вторым циклоном для подачи диспергированной смеси, дополнительным соплом Лаваля, размещенным коаксиально второму циклону, конфузором и гидродинамической трубой, входной конец которой связан с конфузором, а выходной - с кавитационным реактором, при этом длина гидродинамической трубы составляет не менее 2D, где D - диаметр трубы.6. Installation for hydrodynamic activation of raw materials containing a Laval nozzle and a cavitation reactor, characterized in that it is equipped with a dispersing device having a cyclone, an ultrasonic treatment chamber and a mixing chamber, in which the output end of the Laval nozzle is installed, a second cyclone for feeding the dispersed mixture, additional Laval nozzle placed coaxially with the second cyclone, confuser and hydrodynamic pipe, the inlet end of which is connected to the confuser, and the outlet end to the cavitation reactor, the length of idrodynamic pipe is at least 2D, where D is the diameter of the pipe.
RU2002105404/15A 2001-05-30 2002-03-04 Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization RU2228791C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ2001/0723.1 2001-05-30
KZ20010723 2001-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002105404A RU2002105404A (en) 2004-04-20
RU2228791C2 true RU2228791C2 (en) 2004-05-20

Family

ID=32677899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002105404/15A RU2228791C2 (en) 2001-05-30 2002-03-04 Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2228791C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2600353C2 (en) * 2014-11-25 2016-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Рембурводстрой" Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation
RU2726488C2 (en) * 2018-11-12 2020-07-14 Талатай Василий Алексеевич Hydro-stabilized fuel, method of production thereof and heat-exchanger reactor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2600353C2 (en) * 2014-11-25 2016-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Рембурводстрой" Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation
RU2726488C2 (en) * 2018-11-12 2020-07-14 Талатай Василий Алексеевич Hydro-stabilized fuel, method of production thereof and heat-exchanger reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0674538B1 (en) A method for injecting a first fluid into a second fluid and an apparatus for carrying out the method
US5492654A (en) Method of obtaining free disperse system and device for effecting same
US7111975B2 (en) Apparatus and methods for moving a working fluid by contact with a transport fluid
CA2674246C (en) Oil sands treatment system and process
JP5918294B2 (en) Vortex mixer and method for obtaining a supersaturated solution or slurry
US20090005552A1 (en) System and process for starch production
JPS607527B2 (en) Continuous homogenization or emulsification method of liquids and ultrasonic device for carrying out this method
WO2003006166A1 (en) Intense vortex dryer, comminutor and reactor
RU2202406C2 (en) Method of preparation of water-and-fuel emulsion, static cavitation unit for emulsification and hydrodynamic multi-section cavitation unit for homogenization of emulsion
US8685211B2 (en) Oil sands treatment system and process
US1842877A (en) Apparatus for the preparation of emulsions
RU2228791C2 (en) Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization
US3533567A (en) Apparatus for simultaneous oscillatory treatment of substances or mixtures thereof
RU2357791C1 (en) Rotor hydrodynamic cavitation apparatus
RU2433873C1 (en) Rotor universal cavitation generator-disperser
SU1549570A1 (en) Hydrodynamic homogenizer/mixer
RU2455341C1 (en) Method of cavitation treatment of liquid oil products
RU2457896C1 (en) Method of acoustic processing of multiphase product and device to this end
RU2783097C1 (en) Emulsion method and vortex device for its implementation
RU2636486C1 (en) Rotary pulsating machine
RU2359763C1 (en) Hydraulic cavitating device
RU2166155C2 (en) Hydrodynamic heat generator
RU2309789C2 (en) Method of dispersion of the liquid
RU2261621C2 (en) Method for preparing of feeds and apparatus for performing the same
RU2248847C1 (en) Apparatus for disintegrating hard materials and producing finely divided systems and emulsions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040305