RU2600950C1

RU2600950C1 - Method for preparation of third generation composite mineral-organic biofuel

Info

Publication number: RU2600950C1
Application number: RU2015119177/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Чирков; Юрий Александрович Кожевников; Юрий Михайлович Щекочихин; Сергей Владимирович Чирков; Дмитрий Александрович Кожевников; Александр Григорьевич Чижиков
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2016-10-27

Abstract

FIELD: fuel.

SUBSTANCE: invention relates to production of biofuel based on renewable organic material and may be used for purpose of transportation industry and power engineering. Method for preparation of third generation composite mineral-organic biofuel is provided by homogenisation of two-component mineral-organic mixture by ultrasonic cavitation processing of biomass of microalgae. Organic component of biofuel is condensed part of vapour-gas fraction of fast pyrolysis products, which include molecules in amount of more than 5 atoms of carbon and oxygen, biomass of microalgae. Condensation of organic component is carried out continuously during homogenisation of two-component mixture by cooling in contact with mineral component and ultrasonic cavitation treatment in a stream, enclosed in narrow channel adjacent to an ultrasonic emitter. Size of cross section of channel in direction perpendicular to active planes of emitter is 2/4 to 3/4 of its size in direction parallel with its active planes. Thermal energy released as a result of cooling and condensation of vapour-gas fraction is extracted through heat-conducting walls of reservoir with help of external heat carrier flow.

EFFECT: technical result is improved efficiency of using organic algae mass in production of third generation composite mineral of organic biofuel on basis of ultrafine emulsions.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области производства биотоплив на основе возобновляемого органического сырья и может быть использовано для целей транспортной отрасли и в энергетике.The invention relates to the field of production of biofuels based on renewable organic raw materials and can be used for transport industry and energy.

Биотоплива из возобновляемого растительного сырья используют в энергетике для улучшения экологических показателей и снижения влияния техногенных факторов на изменение климата. Известны различные методы и соответствующие технологии приготовления моторных и котельных биотоплив. В частности, при пиролизе органических веществ осуществляют нагрев исходного сырья, в результате которого происходят химические процессы, приводящие к образованию разнообразных продуктов, основная часть которых, как правило, находится в реакторе пиролиза в виде газопарогазовой смеси сложного состава. Разделение жидких и газообразных продуктов осуществляют путем охлаждения, для чего используют конденсаторы.Biofuels from renewable plant materials are used in the energy sector to improve environmental performance and reduce the impact of technological factors on climate change. Various methods and corresponding technologies for the preparation of motor and boiler biofuels are known. In particular, during the pyrolysis of organic substances, the feedstock is heated, which results in chemical processes leading to the formation of various products, the bulk of which, as a rule, is in the pyrolysis reactor in the form of a gas-vapor mixture of complex composition. The separation of liquid and gaseous products is carried out by cooling, for which condensers are used.

Широкое применение получили конденсаторы с жидкостным (в частности, водяным) охлаждением, обеспечивающие высокую эффективность теплообмена при относительно небольших габаритах.Condensers with liquid (in particular, water) cooling are widely used, which provide high heat transfer efficiency with relatively small dimensions.

Известна установке для пиролиза углеводородных отходов выделение конденсируемых компонентов газопаровой фракции пиролиза осуществляется в холодильнике с водяным охлаждением, снабженным отстойником для жидких продуктов (патент РФ №2168676, опубл. 10.06.2001 г.).Known installation for the pyrolysis of hydrocarbon waste, the condensation of the components of the gas-vapor fraction of the pyrolysis is carried out in a water-cooled refrigerator equipped with a sump for liquid products (RF patent No. 2168676, publ. 10.06.2001).

К существенным недостаткам известного устройства конденсации и очистки следует отнести недостаточную степень отделения жидкой фракции продуктов пиролиза в конденсаторе. Для устранения этого недостатка схема установки, помимо конденсатора с водяным охлаждением, включает два гидрозатвора, что приводит к усложнению ее конструкции.Significant disadvantages of the known condensation and purification device include an insufficient degree of separation of the liquid fraction of the pyrolysis products in the condenser. To eliminate this drawback, the installation scheme, in addition to a water-cooled condenser, includes two hydraulic locks, which complicates its design.

Известен комбинированный очиститель генераторного газа Висхо-Автогаз, в котором первая стадия очистки генераторного газа от твердых частиц и жидких продуктов пиролиза происходит в результате непосредственного контакта пузырьков газа с водой по мере его вытеснении из приемной полости очистителя (В.Я. Бохман. «Новые изобретения в области транспортных газогенераторных установок», Госпланиздат. - М. 1940 г.),. Однако, эффективность применения этого устройства в качестве конденсатора пиролизного газа в установках, предназначенных для получения преимущественно жидкой фракции продуктов пиролиза органического сырья, недостаточна из-за низкой интенсивности теплообмена между жидкостью и пузырьками газопаровой смеси ввиду малого времени непосредственного контакта.Known is a combined generator gas purifier Viskho-Avtogaz, in which the first stage of purification of the generator gas from solid particles and liquid pyrolysis products occurs as a result of direct contact of gas bubbles with water as it is displaced from the receiving cavity of the purifier (V.Ya. Bohman. “New inventions in the field of transport gas generating units ", Gosplanizdat. - M. 1940). However, the efficiency of using this device as a pyrolysis gas condenser in installations designed to obtain a predominantly liquid fraction of the products of pyrolysis of organic raw materials is insufficient due to the low heat exchange between the liquid and the bubbles of the gas-vapor mixture due to the short time of direct contact.

Недостатком известного способа и устройств является также то, что происходит отбор водорастворимых компонентов, являющихся горючими веществами. Кроме того, в известных способах не предусмотрена возможность контролирования химического состава и, следовательно теплотворной способности конденсата.A disadvantage of the known method and devices is that there is a selection of water-soluble components, which are combustible. In addition, the known methods do not provide for the possibility of controlling the chemical composition and, consequently, the calorific value of the condensate.

Также известна технология приготовления композитных минерально-органических биотоплив (КМОБТ), обеспечивающая получение стабильных во времени гомогенных ультрадисперсных эмульсий-суспензий из многокомпонентных многофазных смесей органических веществ со значительно различающимися физико-химическими свойствами, исключающими достаточную растворимость друг в друге (патент РФ №2539978, опубл. 27.01.2015 г., Бюлл. №3).Also known is the technology for the preparation of composite mineral-organic biofuels (KMOBT), which provides time-stable homogeneous ultrafine emulsion suspensions from multicomponent multiphase mixtures of organic substances with significantly different physicochemical properties, excluding sufficient solubility in each other (RF patent No. 2539978, publ. January 27, 2015, Bull. No. 3).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ приготовления моторного КМОБТ из масленого экстракта микроводоросли и стандартного дизельного топлива, в котором осуществляется гомогенизация указанной смеси в реакторе, содержащем ультразвуковой излучатель, позволяющий получать ультрадисперсные эмульсии в результате кавитационного воздействия на обрабатываемую двухкомпонентную среду (патент РФ №2391384, опубл. в Бюлл. №16, 2010).The closest in technical essence to the present invention is a method of preparing a motor KMOBT from an oil extract of microalgae and standard diesel fuel, in which the mixture is homogenized in a reactor containing an ultrasonic emitter, which allows to obtain ultrafine emulsions as a result of cavitation effects on the processed two-component medium (RF patent No. 2391384, published in Bull. No. 16, 2010).

Об экономической целесообразности использования известного способа можно говорить лишь при наличии сырья с высоким (порядка 80%) содержанием жиров. Производство такого сырья в регионах с умеренным климатом может осуществляться только в искусственных условиях, что сопряжено с неоправданно высокими энергетическими и материальными затратами, в то время как существуют аборигенные штаммы водорослей, такие как Chlorella Vulgaris и ее производные, показывающие наивысшую продуктивность при температуре воды чуть выше 20°C. Однако, эти штаммы содержат лишь около 10% жиров, в результате чего при производстве из них биодизеля и моторных КМОБТ в качестве побочного продукта остаются органические вещества (белки, клетчатка), составляющие около 85% от общей массы (по сухому веществу).The economic feasibility of using the known method can only be said in the presence of raw materials with a high (about 80%) fat content. The production of such raw materials in regions with a temperate climate can only be carried out under artificial conditions, which is associated with unreasonably high energy and material costs, while there are native strains of algae, such as Chlorella Vulgaris and its derivatives, showing the highest productivity at a slightly higher water temperature 20 ° C. However, these strains contain only about 10% fat, as a result of which organic substances (proteins, fiber), which make up about 85% of the total mass (dry matter), remain as a by-product in the production of biodiesel and motor KMOBT.

Общим недостатком известных способов и соответствующих устройств является то, что в них не предусмотрена возможность получения моторного КМОБТ непосредственно из газопаровой фракции «быстрого» пиролиза биомассы микроводорослей (В.Г. СИСТЕР, Е.М. ИВАННИКОВА, В.Г. ЧИРКОВ, Ю.А. КОЖЕВНИКОВ, «Приготовление композитных котельных и моторных биотоплив из альгамассы", 2013/1 журнал «Альтернативная энергетика и экология» - ISJAEE, Том 2, Номер 01).A common drawback of the known methods and corresponding devices is that they do not provide for the possibility of producing a motor CMVT directly from the gas-vapor fraction of the “fast” pyrolysis of microalgae biomass (V.G. SISTER, E.M. IVANNIKOVA, V.G. CHIRKOV, Yu. A. KOZHEVNIKOV, “Preparation of composite boiler houses and motor biofuels from algamass”, 2013/1 journal “Alternative Energy and Ecology” - ISJAEE, Volume 2, Number 01).

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение эффективности использования органической массы водорослей при производстве композитного минерально-органического биотоплива третьего поколения на основе ультрадисперсных эмульсий.The task of the invention is to increase the efficiency of using the organic mass of algae in the production of composite mineral-organic biofuels of the third generation based on ultrafine emulsions.

В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается полнота переработки органической массы водорослей путем разделения методом быстрого пиролиза газообразной и конденсируемой фракций с последующим включением конденсируемой фракции в состав композитного минерально-органического топлива методом ультразвуковой обработки в узком зазоре посредством устройства, содержащего ультразвуковой излучатель.As a result of using the present invention, the completeness of processing of the organic mass of algae increases by separation of the gaseous and condensable fractions by the method of rapid pyrolysis, followed by the inclusion of the condensed fraction in the composition of the composite mineral-organic fuel by the ultrasonic treatment method in a narrow gap by means of a device containing an ultrasonic emitter.

Применяют технологию приготовления котельных КМОБТ с использованием всей органической массы водорослей в качестве добавки к тяжелым (низкосортным) фракциям нефтеперегонки (в частности, мазута).They use the technology for the preparation of KMOBT boiler houses using the entire organic mass of algae as an additive to heavy (low-grade) fractions of oil distillation (in particular, fuel oil).

Предлагаемый способ и устройство обеспечивают полную конверсию биомассы водорослей в КМОБТ, поскольку, термохимическая обработка, при соответствующих условиях, позволяет перевести до 85% органического вещества в жидкое состояние (Ю.А. КОЖЕВНИКОВ, Ю.М. ЩЕКОЧТТХИН, М.Ю. РОСС, Ю.М. ЕГОРОВ «Каталитическая переработка растительной биомассы микроводорослей в синтетическую нефть» 2013/3, У11 московский международный конгресс "БИОТЕХНОЛОГИЯ: состояние и перспективы развития" 19-22 марта 2013, Москва, том 2 стр. 115, М.: ЗАО "ЭКО-биохим-технология", 2013).The proposed method and device provide a complete conversion of algae biomass to CMBT, since thermochemical treatment, under appropriate conditions, allows to transfer up to 85% of organic matter to a liquid state (Yu.A. KOZHEVNIKOV, Yu.M. SCHECHOCHTTHIN, M.Yu. ROSS, Yu.M. EGOROV “Catalytic Processing of Plant Biomass of Microalgae into Synthetic Oil” 2013/3, U11 Moscow International Congress “BIOTECHNOLOGY: State and Development Prospects” March 19-22, 2013, Moscow, Volume 2, p. 115, Moscow: ZAO ECO-biochemical technology ", 2013).

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе приготовления композитного минерально-органического биотоплива третьего поколения путем гомогенизации двухкомпонентной минерально-органической смеси за счет ультразвуковой кавитационной обработки биомассы микроводоросли, в качестве органического компонента биотоплива используют конденсируемую часть газопаровой фракции продуктов быстрого пиролиза, молекулы которых содержат в сумме более 5 атомов углерода и кислорода, биомассы микроводорослей, причем конденсацию органического компонента осуществляют непрерывно в процессе гомогенизации двухкомпонентной смеси путем охлаждения при контакте с минеральным компонентом и ультразвуковой кавитационной обработки в потоке, заключенном в узкий канал, примыкающий к ультразвуковому излучателю, при этом размер поперечного сечения канала в направлении, перпендикулярном активным плоскостям излучателя, составляет от 2/4 до 3/4 от его размера в направлении, параллельном его активным плоскостям, тепловую энергию, выделяющуюся в результате охлаждения и конденсации газопаровой фракции, отбирают через теплопроводящие стенки резервуара с помощью внешнего потока теплоносителя.The above technical result is achieved in that in the proposed method for preparing a composite third-generation mineral-organic biofuel by homogenizing a two-component mineral-organic mixture by ultrasonic cavitation treatment of microalgae biomass, the condensed part of the gas-vapor fraction of fast pyrolysis products, the molecules of which contain in total more than 5 carbon and oxygen atoms, microalgae biomass, m condensation of the organic component is carried out continuously during the homogenization of the two-component mixture by cooling in contact with the mineral component and ultrasonic cavitation treatment in a stream enclosed in a narrow channel adjacent to the ultrasonic emitter, while the cross-sectional dimension of the channel in the direction perpendicular to the active planes of the emitter is from 2/4 to 3/4 of its size in a direction parallel to its active planes, thermal energy released as a result of cooling the formation and condensation of the gas-vapor fraction are taken through the heat-conducting walls of the tank using an external flow of coolant.

Технический результат достигается также тем, что в качестве минерального компонента используют продукты нефтепереработки.The technical result is also achieved by the fact that oil products are used as a mineral component.

Технический результат достигается также тем, что в качестве минерального компонента используют дизельное топливо в расчете 0,75-0,90 кг на 1 кг произведенного композитного минерально-органического биотоплива.The technical result is also achieved by the fact that diesel fuel is used as a mineral component in the calculation of 0.75-0.90 kg per 1 kg of produced composite mineral-organic biofuel.

Технический результат достигается также тем, что в качестве минерального компонента используют водомазутную эмульсию с содержанием воды 5-15% масс.The technical result is also achieved by the fact that as a mineral component using a water-oil emulsion with a water content of 5-15% of the mass.

Технический результат достигается так же тем, что в предлагаемом устройстве для приготовления композитного минерально-органического биотоплива третьего поколения, содержащем снабженный рубашкой охлаждения герметичный резервуар с входным и выходным патрубками, и ультразвуковой излучателель, резервуар выполнен в форме горизонтального короба прямоугольного сечения, размер которого по вертикали h в 24-3 раза больше размера по горизонтали, в осевом направлении короб ограничен торцевыми стенками, в одну из торцевых стенок на расстоянии h/4, равном одной четвертой высоты от нижней стенки короба, установлен входной патрубок ввода жидкого минерального компонента, в противоположную торцевую стенку, в ее центре симметрии, установлен выходной патрубок вывода минерально-органического биотоплива, сквозь верхнюю стенку короба со стороны патрубка ввода жидкого минерального компонента вертикально вставлена труба подачи газопаровой фракции пиролиза органического сырья, нижний обрез которой расположен на равных расстояниях от верхней и нижней стенок короба, на верхней стенке короба, со стороны патрубка вывода минерально-органического биотоплива, вертикально установлена приемная труба для отвода пиролизного газа, ультразвуковой излучатель прямоугольного сечения вертикально установлен в среднюю часть короба сквозь его нижнюю стенку и имеет герметичное уплотнение на стыке с боковыми и нижней стенками короба, верхний торец излучателя находится на уровне оси выходного патрубка, в верхней части короба, перпендикулярно его продольной оси, установлены две прямоугольные перегородки, одна из которых расположена между трубой подачи газопаровой фракции и излучателем и имеет нижний край на уровне оси входного патрубка, а вторая перегородка расположена между излучателем и приемной трубой и имеет нижний край на уровне горизонтальной оси симметрии короба, зазор между излучателем и каждой из перегородок составляет h/4.The technical result is also achieved by the fact that in the proposed device for preparing a composite third-generation mineral-organic biofuel containing a sealed reservoir equipped with a cooling jacket with inlet and outlet nozzles, and an ultrasonic emitter, the reservoir is made in the form of a horizontal box of rectangular cross section, the size of which is vertical h is 24-3 times larger than the horizontal, in the axial direction the box is bounded by the end walls, into one of the end walls at a distance h / 4, At one fourth height from the bottom wall of the box, an inlet pipe for inputting a liquid mineral component is installed in the opposite end wall, in its center of symmetry, an outlet pipe for outputting mineral-organic biofuels is installed, a pipe is vertically inserted through the top wall of the box on the side of the pipe for introducing liquid mineral component supply of a gas-vapor fraction of pyrolysis of organic raw materials, the lower edge of which is located at equal distances from the upper and lower walls of the box, on the upper wall of the box and, on the side of the outlet pipe for mineral-organic biofuels, a receiving pipe for removing pyrolysis gas is vertically installed, an ultrasonic emitter of rectangular cross section is vertically installed in the middle part of the box through its lower wall and has a tight seal at the junction with the side and lower walls of the box, the upper end of the emitter is located at the level of the axis of the outlet pipe, in the upper part of the box, perpendicular to its longitudinal axis, two rectangular partitions are installed, one of which is located between the gas-vapor fraction supply pipe and the radiator and has a lower edge at the level of the axis of the inlet pipe, and the second partition is located between the radiator and the receiving pipe and has a lower edge at the level of the horizontal axis of symmetry of the box, the gap between the radiator and each of the partitions is h / 4.

Устройство для приготовления композитного минерально-органического биотоплива, содержащее снабженный рубашкой охлаждения герметичный резервуар в форме горизонтального короба прямоугольного сечения, размер которого по вертикали h в 2÷3 раза больше размера по горизонтали. В осевом направлении короб ограничен торцевыми стенками, в одну из которых на расстоянии h/4 от нижней стенки короба установлен входной патрубок ввода жидкого минерального компонента, а в противоположную торцевую стенку, в ее центре симметрии, установлен выходной патрубок вывода минерально-органического биотоплива. Сквозь верхнюю стенку короба со стороны патрубка ввода жидкого минерального компонента вертикально вставлена труба подачи газопаровой фракции пиролиза органического сырья, нижний обрез которой расположен на равных расстояниях от верхней и нижней стенок короба. На верхней стенке короба, со стороны патрубка вывода минерально-органического биотоплива, вертикально установлена приемная труба для отвода пиролизного газа. В среднюю часть короба сквозь его нижнюю стенку вертикально установлен ультразвуковой излучатель прямоугольного сечения, имеющий герметичное уплотнение на стыке с боковыми и нижней стенками короба. Верхний торец излучателя находится на уровне оси выходного патрубка. В верхней части короба, перпендикулярно его продольной оси, установлены две прямоугольные перегородки, одна из которых расположена между трубой подачи газопаровой фракции и излучателем и имеет нижний край на уровне оси входного патрубка, а вторая перегородка расположена между излучателем и приемной трубой и имеет нижний край на уровне горизонтальной оси симметрии короба. Зазор между излучателем и каждой из перегородок составляет h/4.A device for preparing a composite mineral-organic biofuel containing a sealed tank equipped with a cooling jacket in the form of a horizontal box of rectangular cross section, the vertical size of which h is 2 ÷ 3 times the horizontal size. In the axial direction, the box is bounded by end walls, in one of which at the distance h / 4 from the bottom wall of the box there is an inlet pipe for the input of a liquid mineral component, and an outlet pipe for the output of mineral-organic biofuel is installed in the opposite end wall at its center of symmetry. A pipe for supplying a gas-vapor fraction of pyrolysis of organic raw materials is vertically inserted through the upper wall of the box from the side of the inlet of the liquid mineral component, the lower edge of which is located at equal distances from the upper and lower walls of the box. On the upper wall of the box, on the side of the outlet pipe for mineral-organic biofuel, a receiving pipe is vertically mounted for the removal of pyrolysis gas. In the middle part of the box through its bottom wall is vertically mounted ultrasonic emitter of rectangular cross section, having a tight seal at the junction with the side and bottom walls of the box. The upper end of the emitter is located at the level of the axis of the outlet pipe. In the upper part of the box, perpendicular to its longitudinal axis, two rectangular partitions are installed, one of which is located between the gas-vapor fraction supply pipe and the emitter and has a lower edge at the level of the inlet pipe axis, and the second partition is located between the emitter and the receiving pipe and has a lower edge on level of the horizontal axis of symmetry of the box. The gap between the emitter and each of the partitions is h / 4.

Сущность предлагаемого изобретения поясняетя фиг. 1 и фиг. 2.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства для приготовления КМОБТ.In FIG. 1 shows a General diagram of a device for the preparation of KMOBT.

На фиг. 2 показан вид сечения устройства по оси ультразвукового излучателя.In FIG. 2 shows a sectional view of the device along the axis of the ultrasonic emitter.

В состав устройства входит снабженный рубашкой охлаждения 18 герметичный резервуар 1 в форме горизонтального короба прямоугольного сечения, размер которого по вертикали h в 2÷3 раза больше размера по горизонтали. В осевом направлении короб ограничен торцевыми стенками 2 и 3. В одну из торцевых стенок 2 на расстоянии h/4 от нижней стенки 16 короба установлен входной патрубок 4 для ввода жидкого минерального компонента, а в противоположную торцевую стенку 3, в ее центре симметрии, установлен выходной патрубок 5 для вывода готового жидкого минерально-органического биотоплива. Сквозь верхнюю стенку короба со стороны патрубка ввода жидкого минерального компонента вертикально вставлена труба 6 подачи газопаровой фракции пиролиза органического сырья, нижний обрез которой 19 расположен на равных расстояниях от верхней и нижней стенок короба, на верхней стенке короба, со стороны патрубка вывода минерально-органического биотоплива, вертикально установлена приемная труба 7 для отвода пиролизного газа, в среднюю часть короба сквозь его нижнюю стенку вертикально установлен ультразвуковой излучатель 8 прямоугольного сечения, имеющий герметичное уплотнение 9 на стыке с боковыми 10 и нижней 16 стенками короба. Верхний торец 15 излучателя находится на уровне оси выходного патрубка 5. В верхней части короба, перпендикулярно его продольной оси, установлены две прямоугольные перегородки 11 и 12, одна из которых 11 расположена между трубой подачи газопаровой фракции и излучателем и имеет нижний край 13 на уровне оси входного патрубка 4, а вторая перегородка 12 расположена между излучателем и приемной трубой 7 и имеет нижний край 14 на уровне горизонтальной оси симметрии короба, зазор между излучателем и каждой из перегородок составляет h/4.The structure of the device includes a sealed tank 1 equipped with a cooling jacket 18 in the form of a horizontal box of rectangular cross section, the vertical size of which h is 2 ÷ 3 times the horizontal size. In the axial direction, the box is bounded by the end walls 2 and 3. In one of the end walls 2 at a distance h / 4 from the bottom wall 16 of the box is installed an inlet pipe 4 for introducing a liquid mineral component, and is installed in the opposite end wall 3, in its center of symmetry, output pipe 5 for outputting the finished liquid mineral-organic biofuel. A pipe 6 for supplying a gas-vapor fraction of pyrolysis of organic raw materials is vertically inserted through the upper wall of the box from the side of the inlet of the liquid mineral component, the bottom edge of which 19 is located at equal distances from the upper and lower walls of the box, on the upper wall of the box, from the side of the outlet of the mineral-organic biofuel , a receiving pipe 7 is vertically mounted for removing pyrolysis gas, an ultrasonic emitter 8 of a rectangular is vertically mounted through the bottom wall through the bottom wall of the duct sections having a tight seal 9 at the junction with the side 10 and lower 16 walls of the box. The upper end 15 of the emitter is located at the level of the axis of the outlet 5. In the upper part of the box, perpendicular to its longitudinal axis, two rectangular partitions 11 and 12 are installed, one of which 11 is located between the gas-vapor fraction supply pipe and the emitter and has a lower edge 13 at the axis level the inlet pipe 4, and the second partition 12 is located between the emitter and the receiving pipe 7 and has a lower edge 14 at the level of the horizontal axis of symmetry of the box, the gap between the emitter and each of the partitions is h / 4.

Работа устройства на примере приготовления КМОБТ из мазута и конденсируемой фракции пиролиза биомассы микроводоросли Chlorella происходит следующим образом:The operation of the device on the example of the preparation of CMBT from fuel oil and the condensable fraction of the pyrolysis of the biomass of microalgae Chlorella occurs as follows:

В резервуар 1 через патрубок 4 подают водомазутную эмульсию с содержанием воды 5-15%. По трубе 6 подают прошедшую предварительную очистку от твердых частиц (например, в циклотроне) газопаровую фракцию пиролиза микроводоросли Chlorella, содержащую от 10 до 70% конденсируемых компонентов, в зависимости от технологического режима термохимического процесса (в частности, от максимальной температуры и времени термического воздействия). Через рубашку охлаждения 18 пропускают жидкий теплоноситель (например, воду с присадками, препятствующими образованию накипи и других отложений), циркулирующий по замкнутому контуру, обеспечивающему рассеяние тепловой энергии, поступающей в устройство с газопаровой фракцией пиролиза и передаваемой теплоносителю через стенки резервуара. Для уменьшения теплового сопротивления обрабатываемой двухкомпонентной смеси в направлении боковых (охлаждаемых внешним теплоносителем) стенок резервуара, расстояние между боковым стенками в 2-3 раза меньше высоты резервуара.In the tank 1 through the pipe 4 serves a water-oil emulsion with a water content of 5-15%. The preliminarily cleared solid particles (for example, in a cyclotron) feed the gas-vapor fraction of the pyrolysis of the Chlorella microalga containing 10 to 70% of the condensed components, depending on the technological regime of the thermochemical process (in particular, on the maximum temperature and time of thermal exposure) . Liquid coolant (for example, water with additives that prevent the formation of scale and other deposits) is circulated through the cooling jacket 18, circulating in a closed circuit, which dissipates the thermal energy entering the device with the gas-vapor pyrolysis fraction and transferred to the coolant through the walls of the tank. To reduce the thermal resistance of the processed two-component mixture in the direction of the side walls of the tank (cooled by an external coolant), the distance between the side walls is 2-3 times less than the height of the tank.

По мере поступления с газопаровой фракции в резервуар, она заполняет верхнюю часть пространства между торцевой стенкой 2 и сплошной перегородкой 11 и вместе с водомазутной эмульсией поступает в пространство, ограниченное перегородками 11 и 12, в котором под действием ультразвукового поля, распространяемого излучателем 8, происходит интенсивный тепломассообмен в многофазной (жидкость-пар-газ) среде. При этом конденсируемые компоненты газопаровой фракции (органические вещества, молекулы которых содержат в сумме более 5 атомов углерода и кислорода) переходят в жидкую фазу и перемешиваются с водомазутной эмульсией, проходя вдоль канала, торцевой 15 и боковыми поверхностями излучателя, верхней стенкой 17 резервуара и перегородками 11 и 12. Таким образом, активное пространство резервуара (в котором действие ультразвукового поля наиболее эффективно) ограничено величиной зазора h/4, что обеспечивает интенсивный теплообмен и полную гомогенизацию смеси за время ее прохождения вдоль канала. Образующаяся при этом (за счет ультразвуковой кавитации) ультрадисперсная эмульсия представляет собой конечный продукт - КМОБТ, который выводят из устройства во внешний приемный бункер через патрубок 5.As it enters the reservoir from the gas-vapor fraction, it fills the upper part of the space between the end wall 2 and the solid partition 11 and, together with the water-oil emulsion, enters the space bounded by the partitions 11 and 12, in which an intense ultrasonic field propagated by the emitter 8 heat and mass transfer in a multiphase (liquid-vapor-gas) medium. In this case, the condensed components of the gas-vapor fraction (organic substances, the molecules of which contain more than 5 carbon and oxygen atoms in total) pass into the liquid phase and mix with the water-oil emulsion, passing along the channel, the front 15 and side surfaces of the emitter, the upper wall of the tank 17 and the walls 11 and 12. Thus, the active space of the tank (in which the action of the ultrasonic field is most effective) is limited by the size of the gap h / 4, which ensures intense heat transfer and complete homogenization iju mixture during its passage along the channel. The ultrafine emulsion resulting from this (due to ultrasonic cavitation) is the final product — CMBT, which is removed from the device into an external receiving hopper through pipe 5.

Неконденсируемые компоненты газопаровой фракции (пиролизный газ) выводят через приемную трубу 7 для закачки во внешний газгольдер или для подачи в тепловую установку в качестве газообразного топлива.Non-condensable components of the gas-vapor fraction (pyrolysis gas) are discharged through a receiving pipe 7 for injection into an external gas tank or for supplying it to a thermal installation as gaseous fuel.

Работа устройства при приготовлении КМОБТ из конденсируемой фракции пиролиза биомассы микроводоросли Chlorella и дизельного топлива происходит аналогичным образом. Отличие состоит в том, что вместо водомазутной эмульсии в резервуар 1 через патрубок 4 подают дизельное топливо в расчете 0,75-0,90 кг на 1 кг произведенного КМОБТ.The operation of the device in the preparation of CMBT from the condensed fraction of the pyrolysis of the biomass of the microalgae Chlorella and diesel fuel occurs in a similar way. The difference is that instead of a water-oil emulsion, diesel fuel is supplied to the tank 1 through the pipe 4 at the rate of 0.75-0.90 kg per 1 kg of produced CMBT.

Claims

1. A method of preparing a third-generation composite mineral-organic biofuel by homogenizing a two-component mineral-organic mixture by ultrasonic cavitation treatment of microalgae biomass, characterized in that the condensed part of the gas-vapor fraction of the fast pyrolysis products, the molecules of which contain more than 5 carbon and oxygen atoms, microalgae biomass, and the organic component was condensed continuously during homogenization of the two-component mixture by cooling upon contact with the mineral component and ultrasonic cavitation treatment in a stream enclosed in a narrow channel adjacent to the ultrasonic emitter, while the cross-sectional dimension of the channel in the direction perpendicular to the active planes of the emitter is from 2/4 up to 3/4 of its size in the direction parallel to its active planes, the thermal energy released as a result of cooling and condensation of the gas-vapor fraction is taken through es heat-conducting wall of the tank using an external heat medium flow.

2. The method according to p. 1, characterized in that as a mineral component using refined products.

3. The method according to p. 1, characterized in that as a mineral component use diesel fuel in the calculation of 0.75-0.90 kg per 1 kg of produced composite mineral-organic biofuels.

4. The method according to p. 1, characterized in that as a mineral component using a water-oil emulsion with a water content of 5-15 wt.%.