UA30347U

UA30347U - Hydrodynamic reactor

Info

Publication number: UA30347U
Application number: UAU200711506U
Authority: UA
Inventors: Евгений Ефимович Доманов; Василий Николаевич Кавчук
Original assignee: Научно-Производственное Предприятие "Новые Технологии И Инвестиции"
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-02-25

Abstract

Hydrodynamic reactor has body with partition, inlet and outlet openings for liquid, rotor and stator as discs with radial grooves, slots and lugs. Rotor has enlarged continuous outer lug, recess, openings.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до пристроїв для створення інтенсивних гідродинамічних коливань у рідких 2 середовищах з метою використання виникаючих кавітаційних ефектів для інтенсифікації різних фізико-хімічних процесів, зокрема каталітичного риформінгу й крекінгу нафтової сировини.The useful model refers to devices for creating intense hydrodynamic oscillations in liquid 2 environments in order to use the emerging cavitation effects to intensify various physical and chemical processes, in particular, catalytic reforming and cracking of crude oil.

Риформінг нафтової сировини являє собою процес підвищення вмісту ароматичних сполук за рахунок модифікації вуглецевих складових, в основному парафінового ряду. У промислових умовах процеси риформінгу здійснюються при температурі 470 -5409С і тиску 1,5-3,5МПа (15-35атм.). Як правило, цей процес то супроводжується підвищення октанового числа продуктів прямої перегонки нафти.Reforming of petroleum raw materials is a process of increasing the content of aromatic compounds due to the modification of carbon components, mainly paraffin series. In industrial conditions, reforming processes are carried out at a temperature of 470-5409C and a pressure of 1.5-3.5 MPa (15-35 atm). As a rule, this process is accompanied by an increase in the octane number of products of direct distillation of oil.

Крекінг нафтової сировини являє собою процес деструкції високомолекулярних складових нафти з утворенням легких фракцій переважно ароматичного ряду, що також приводить до підвищення октанового числа. Параметри процесу - температура 410-4602С, тиск 5.20МПа (50-200атм.).Cracking of petroleum raw materials is a process of destruction of high-molecular components of oil with the formation of light fractions of mainly aromatic series, which also leads to an increase in the octane number. Process parameters - temperature 410-4602C, pressure 5.20 MPa (50-200 atm).

Інтенсивні гідродинамічні коливання, здатні викликати кавітацію, і виникаючі при утворенні та руйнуванні т кавітаційних бульбашок ефекти, каталізують на границях фазових переходів хімічні реакції. При цьому локальна температура може досягати 3000 2С, а тиск - до 3107 Па (З0батм.), що цілком достатньо для здійснення процесів риформінгу й крекінгу нафтової сировини.Intense hydrodynamic oscillations capable of causing cavitation, and the effects arising during the formation and destruction of cavitation bubbles, catalyze chemical reactions at the boundaries of phase transitions. At the same time, the local temperature can reach 3000 2C, and the pressure - up to 3107 Pa (30 bar), which is quite sufficient for the reforming and cracking of petroleum raw materials.

Гідродинамічна обробка нафтової сировини коливаннями високої інтенсивності приводить до зниження молекулярної ваги й збільшення вмісту легких ароматичних сполук, тому кінцевий продукт має більше октанове число й меншу густину, ніж вихідний.Hydrodynamic processing of petroleum raw materials with high-intensity oscillations leads to a decrease in molecular weight and an increase in the content of light aromatic compounds, so the final product has a higher octane number and a lower density than the original.

Є відомі пристрої, які використовують інтенсивні гідродинамічні коливання для каталізу процесів нафтопереробки |див. Лихтерова 14.М., Лунин В.В. Нетрадиционнье методьі переработки нефтяного сьірья.There are known devices that use intensive hydrodynamic oscillations to catalyze oil refining processes | see Lykhterova 14.M., Lunin V.V. Non-traditional methods of oil sulfur processing.

ПХимия и технология топлив и масел. Моб, 1998. С.3-6.1. Ці пристрої складаються з камери, яка заповнюється ов рідиною, у яку поміщений ротор із частотою обертання 3З00Охв", й амплітудою коливань Змм. Вони дозволяють шляхом впливу на оброблювану рідину інтенсивними коливаннями підвищити вихід світлих нафтопродуктів. -Chemistry and technology of fuels and oils. Mob, 1998. P.3-6.1. These devices consist of a chamber that is filled with liquid, in which a rotor with a rotation frequency of 3300 Ohv" and an amplitude of oscillations of Змм is placed. They allow to increase the output of light oil products by influencing the processed liquid with intense oscillations. -

Однак подібні пристрої можуть працювати тільки з невеликими об'ємами рідини, і не придатні для промислового використання через малу продуктивність.However, such devices can work only with small volumes of liquid, and are not suitable for industrial use due to low productivity.

Для того, щоб збільшити продуктивність, необхідно щоб гідродинамічній реактор працював у проточному чн зо режимі.In order to increase productivity, it is necessary for the hydrodynamic reactor to operate in the flow-through mode.

Найбільш близьким до пропонованого технічного рішення, за технічною сутністю і ефектом, який досягається, «І є гідродинамічний апарат роторного типу ГАРТ |див. Ультразвуковая химико-технологическая аппаратура. сThe closest to the proposed technical solution, in terms of its technical essence and the effect achieved, is the hydrodynamic apparatus of the rotor type HART | see Ultrasonic chemical and technological equipment. with

Каталог-справочник. -М.: ЦНИИХИМНЕФТЕМАШ, 1970. -28с.|.Directory directory. - M.: TsNIIKHIMNEFTEMASH, 1970. -28 p.|.

Гідродинамічний апарат роторного типу містить циліндричний корпус, вхідний і вихідний отвори для о протікання рідини, у корпусі розташовані ротор і спряжений з ним статор у вигляді дисків, кожний з яких має с кругові пази й радіальні канавки для протікання рідини. Хімічні процеси каталізуються кавітацією, яка виникає в рідині, що заповнює пази й канавки між ротором і статором при обертанні одного диска відносно іншого.The hydrodynamic apparatus of the rotor type contains a cylindrical body, inlet and outlet holes for the flow of liquid, in the body there are a rotor and a stator coupled to it in the form of disks, each of which has circular grooves and radial grooves for the flow of liquid. Chemical processes are catalyzed by cavitation, which occurs in the liquid that fills the grooves and grooves between the rotor and the stator when one disk rotates relative to the other.

Використання даного апарату для процесів нафтопереробки, не дозволяє одержати на виході продукти заданого фракційного складу, які є основою для виробництва моторного палива, а тільки суміш кінцевого « 470 продукту та сировини, яка не прореагувала. З отриманої суміші на інших пристроях фізичними або хімічними з с методами виділяють потрібні фракції, а частину, що залишилася, або використовують для інших цілей, або направляють на повторну переробку. з В основу корисної моделі поставлене завдання створення такого гідродинамічного реактора, в якому ротор має збільшений суцільний зовнішній виступ, у основі якого із внутрішньої сторони виконана вибірка, на дніThe use of this device for oil refining processes does not allow to obtain at the output products of a given fractional composition, which are the basis for the production of motor fuel, but only a mixture of the final product and raw materials that did not react. The required fractions are separated from the resulting mixture on other devices using physical or chemical methods, and the remaining part is either used for other purposes or sent for reprocessing. The basis of a useful model is the task of creating such a hydrodynamic reactor, in which the rotor has an enlarged continuous external protrusion, at the base of which a sample is made from the inside, at the bottom

ЯКОЇ крізь диск по колу виконані отвори, а корпус містить внутрішню перегородку, розташовану напроти со зовнішнього виступу ротора.WHICH holes are made through the disc in a circle, and the body contains an internal partition located opposite the outer protrusion of the rotor.

Поставлене завдання досягається таким чином: у відомому гідродинамічному кавітаційному реакторі, що о містить циліндричний корпус із вхідним і вихідним отворами для протікання рідини, у якому розташовані сз спряжені ротор і статор у вигляді дисків з виконаними в них круговими пазами й радіальними канавками,The task is achieved as follows: in a well-known hydrodynamic cavitation reactor, which contains a cylindrical body with inlet and outlet holes for the flow of liquid, in which a coupled rotor and stator are located in the form of disks with circular grooves and radial grooves made in them,

Відповідно до корисної моделі, ротор має збільшений суцільний зовнішній виступ, у основі якого із внутрішньої г» сторони виконана вибірка, на дні якої крізь диск по колу виконані отвори, а корпус містить внутрішню «м перегородку, розташовану напроти зовнішнього виступу ротора.According to a useful model, the rotor has an enlarged continuous outer protrusion, at the base of which a sample is made from the inner g" side, at the bottom of which holes are made through the disc in a circle, and the housing contains an internal partition "m" located opposite the outer protrusion of the rotor.

Використання в заявленому гідродинамічному реакторі збільшеного суцільного зовнішнього виступу з вибіркою у основі й наскрізними отворами в сукупності з перегородкою в корпусі, дозволяє відокремити кінцевий ов продукт від сировини, яка не прореагувала, за рахунок відцентрової сепарації, що дозволяє підвищити ефективність роботи гідродинамічного реактора. с На Фіг.1 зображений загальний вигляд гідродинамічного реактора, на Фіг.2 - розріз А-А на Фіг.1.The use in the declared hydrodynamic reactor of an enlarged continuous external protrusion with a sample at the base and through holes in combination with a partition in the body allows to separate the final product from raw materials that have not reacted, due to centrifugal separation, which allows to increase the efficiency of the hydrodynamic reactor. c Fig. 1 shows the general view of the hydrodynamic reactor, Fig. 2 shows the section A-A in Fig. 1.

Гідродинамічний реактор містить корпус 1 циліндричної форми, у якому є вхідний 2 і вихідний З отвори для протікання рідини. У корпусі 1 розташований ротор 4 і спряжений з ним статор 5, виконані у вигляді дисків. бо Рідина надходить у простір між ротором і статором через отвори в роторі 6. По колу диска ротора 4 і статора 5 виконані відповідно пази 7, 8, радіальні канавки 9, 10, які формують виступи 11, 12. Ротор 4 має збільшений суцільний зовнішній виступ 13, що має вибірку 14, з отворами 15 крізь диск. Корпус розділений перегородкою 16, що розташована напроти зовнішнього виступу 13 ротора 4 і розділяє корпус 1 на вхідну частину 17 і вихідну частину 18. Ротор приводиться в обертання електродвигуном (на кресленні не показаний). 65 Гідродинамічний реактор працює таким чином: оброблювана рідина через вхідний отвір 2 надходить у вхідну частину 17 корпуса 1 і далі через отвори 6 у роторі 4 направляється в простір між ротором 4 і статором 5, де піддається кавітаційному впливу. При цьому здійснюється ароматизація парафінової складової нафтової сировини та деструкція високомолекулярних складових.The hydrodynamic reactor contains a body 1 of a cylindrical shape, which has inlet 2 and outlet C openings for the flow of liquid. In the case 1, there is a rotor 4 and a stator 5 coupled to it, made in the form of discs. because the liquid enters the space between the rotor and the stator through the holes in the rotor 6. Along the circumference of the disk of the rotor 4 and the stator 5, grooves 7, 8, radial grooves 9, 10 are made, respectively, which form protrusions 11, 12. The rotor 4 has an enlarged solid outer protrusion 13 having a sample 14 with holes 15 through the disk. The body is divided by a partition 16, which is located opposite the outer protrusion 13 of the rotor 4 and divides the body 1 into the input part 17 and the output part 18. The rotor is driven by an electric motor (not shown in the drawing). 65 The hydrodynamic reactor works as follows: the processed liquid enters the inlet part 17 of the housing 1 through the inlet 2, and then through the holes 6 in the rotor 4 is directed into the space between the rotor 4 and the stator 5, where it is subjected to cavitation. At the same time, aromatization of the paraffinic component of petroleum raw materials and destruction of high-molecular components is carried out.

Після виходу із простору між ротором 4 і статором 5 рідина за рахунок відцентрового ефекту розділяється: легкі фракції (кінцевий продукт) викидаються у вихідну частину 18 корпуса 1, а більш важкі фракції (сировина, яка не прореагувала) концентруються в об'ємі вибірки 14 і через отвори 15 повертаються у вхідну частину 17 корпуса 1 для повторної переробки. Кінцевий продукт із вихідної частини 18 корпуса 1 виводиться через вихідний отвір 3. Частина рідини, що направляється на повторну переробку, визначається сумарною площею отворів 15. 70 Ефективність роботи гідродинамічного реактора оцінювалася за виходом світлих нафтопродуктів з обробленої сировини. Випробування здійснювалися за таких параметрів: надходження рідини на вхід -After leaving the space between the rotor 4 and the stator 5, the liquid is separated due to the centrifugal effect: light fractions (end product) are thrown into the output part 18 of the housing 1, and heavier fractions (raw material that did not react) are concentrated in the sampling volume 14 and through the holes 15 are returned to the input part 17 of the housing 1 for repeated processing. The final product from the output part 18 of the housing 1 is discharged through the output hole 3. The part of the liquid sent for reprocessing is determined by the total area of the holes 15. 70 The efficiency of the hydrodynamic reactor was evaluated by the yield of light petroleum products from the processed raw materials. The tests were carried out under the following parameters: liquid flow at the inlet -

Вм/год., діаметр ротора - ЗООмм, частота обертання З000Охв 7, сумарна площа отворів, що направляють сировину яка не прореагувала на повторну переробку - 4,7см7.Vm/h., rotor diameter - ZOOmm, rotation frequency З000Охв 7, total area of holes directing raw materials that did not react to reprocessing - 4.7cm7.

Обробці піддавалася рідина густиною 0,868г/см?, що являла собою суміш нафтового залишку після відгону 75 світлих нафтопродуктів з добавкою 1595 фракції 25-459С. Обробка здійснювалася у двох варіантах: без повернення кінцевого продукту на повторну переробку (базовий) і з поверненням важких фракцій на повторну переробку (пропонований). Після обробки суміш піддавалася розділенню за фракціями з метою відділення світлих нафтопродуктів. Результати обробки нафтопродуктів у гідродинамічному реакторі представлені в таблиці.A liquid with a density of 0.868 g/cm?, which was a mixture of oil residue after distillation of 75 light petroleum products with an additive of 1595 fraction 25-459C, was subjected to treatment. Processing was carried out in two variants: without returning the final product for reprocessing (basic) and with returning heavy fractions for reprocessing (proposed). After processing, the mixture was separated into fractions in order to separate light oil products. The results of the processing of petroleum products in a hydrodynamic reactor are presented in the table.

Варіант обробки! Густина, г/см |Загальний вихід світлих нафтопродуктів, 90 (Базовий Овевпсмзоватсмо 00000027Processing option! Density, g/cm | Total output of light petroleum products, 90 (Basic Ovevpsmzovatsmo 00000027

Пропонований (овевпемооленом3 58 щі зProposed (ovevpemoolenom3 58 schi z

Враховуючи те, що перед подачею на обробку в сировину було додано 1595 бензинових фракцій, чистий вихід світлих нафтопродуктів у базовому варіанті склав 1295, а в пропонованому варіанті - 4395. Таким чином, використання запропонованого гідродинамічного реактора дозволяє підвищити ефективність переробки нафтової сировини приблизно в 3,6 рази. - «гTaking into account the fact that 1595 gasoline fractions were added to the raw materials before being submitted for processing, the net yield of light petroleum products in the basic version was 1295, and in the proposed version - 4395. Thus, the use of the proposed hydrodynamic reactor allows to increase the efficiency of the processing of petroleum raw materials by approximately 3, 6 times. - "Mr

Claims

The formula of the invention is a hydrodynamic reactor containing a housing with inlet and outlet openings for liquid, in which a rotor and a stator in the form of disks with radial grooves, grooves and protrusions made in them are located at 35, which is distinguished by the fact that the rotor has an enlarged solid outer a protrusion, at the base of which a sample is made from the inside, at the bottom of which holes are made through the disk, and the body contains an internal partition, located opposite the outer protrusion of the rotor. "

-

. and? oh oh oh there are 50 or 60 of them b5