UA64911A

UA64911A - Apparatus for oil and alcohol refining

Info

Publication number: UA64911A
Application number: UA2003010700A
Authority: UA
Inventors: Володимир Якович Шафоростов
Original assignee: Володимир Якович Шафоростов
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-03-15

Abstract

Apparatus for oil and alcohol refining is arranges on the principle of a percolator.

Description

Пропонований винахід відноситься до хімічної техніки і до тепло електро енергетики, зокрема до установок перегонки і крекінгу нафти і відходів, перегонки спирту, одержання пари для котелень і ТЗЦ, водню, сажі, а також одночасно для прямого відновлення і загрубки матеріалів.The proposed invention relates to chemical engineering and heat and power engineering, in particular to installations for distillation and cracking of oil and waste, distillation of alcohol, production of steam for boiler houses and thermal power plants, hydrogen, soot, and simultaneously for direct recovery and roughening of materials.

Відома кавоварка корпус якої до половини висоти заповнений водою, в який встановлена тарілка з трубою виступаючою над водою, причому відношення діаметра тарілки і труби більше 5, зверху труби встановлено конус під яким установлено чашку з кавою. Унизу корпуса встановлений нагрівач. |Дж. Уокер, Фізичний феєрверк, М. "Світ", 1989, с.68, 200, паспорт на кавоварку ,Кожмепіа", Німеччина).A well-known coffee maker whose body is half-filled with water, in which a plate with a pipe protruding above the water is installed, and the ratio of the diameter of the plate and pipe is greater than 5, a cone is installed on top of the pipe, under which a cup of coffee is installed. A heater is installed at the bottom of the case. |J. Walker, Physical fireworks, M. "Svit", 1989, p. 68, 200, passport for the Kozhmepia coffee maker, Germany).

Відома установка перегонки і крекінгу нафти і відходів, що включає реактор у вигляді печі з форсунками і трубчастими радіаторами, реактори очищення від сірки, і холодильники. ІК. Зсммер, Акумулятор знань по хімії,A well-known installation for distillation and cracking of oil and waste, which includes a reactor in the form of a furnace with nozzles and tubular radiators, reactors for purification from sulfur, and refrigerators. IR. Zsmmer, Accumulator of knowledge in chemistry,

М., Світ, 1977, с.255)|.M., Svit, 1977, p. 255).

Відомі установки перегонки і крекінгу нафти, і відходів що містять проміжний теплоносій Заявка на патент мМе2002064586 від 4 червня 2002р.Known installations for distillation and cracking of oil and waste containing an intermediate coolant. Patent application mme2002064586 dated June 4, 2002.

Найбільш близьким технічним рішенням, є установка вакуумної перегонки і крекінгу нафти, що включає реактор у вигляді печі з форсунками и трубчастими радіаторами, реактори очищення від сірки і холодильникиThe closest technical solution is a vacuum oil distillation and cracking installation, which includes a reactor in the form of a furnace with nozzles and tubular radiators, sulfur removal reactors and refrigerators

ІДовідник, Захист атмосфери від промислових забруднень, М., Металургія, 1988, с.2551І.Handbook, Protection of the atmosphere from industrial pollution, M., Metallurgy, 1988, p. 2551I.

У відомих установках відбувається повільне і нерівномірне конвекційне нагрівання-нафти відкритим вогнем і великі втрати тепла. Тільки 2595 тепла безпосередньо використовується на нагрівання. Застосування для нагрівання радіаторів відкритого вогню приводить до великої небезпеки вибухів. При температурах нафти по обсязі трубчастого радіатора від 100 до 900"7С і наявності сірки утворюється багато меркаптанів і випаровується багато низько летучих фракцій, що важко розділити. Утворюється багато отрутних смол - відходів. Швидко засмічуються тверді каталізатори. Тому вартість і маса очисних споруджень і ректифікаційних колон більше чим установки. Для підвищення ефективності роботи і к.п.д установок, знижують чи підвищують тиск і температуру.In known installations, there is a slow and uneven convection heating of oil with an open fire and large heat losses. Only 2595 heat is directly used for heating. The use of open fire for heating radiators leads to a great danger of explosions. At oil temperatures in the volume of the tubular radiator from 100 to 900"7C and the presence of sulfur, a lot of mercaptans are formed and a lot of low-volatile fractions evaporate, which are difficult to separate. A lot of poisonous tars - wastes are formed. Solid catalysts are quickly clogged. Therefore, the cost and mass of treatment facilities and rectification facilities there are more columns than installations. To increase the efficiency and efficiency of installations, pressure and temperature are lowered or raised.

Це приводить до підвищення вартості переробки, але дає малий ефект.This leads to an increase in the cost of processing, but gives little effect.

В основу винаходу поставлена задача, підвищити ефективність і безпеку переробки нафти на бензин, солярку і мазут за рахунок утворення піни, спливання її у вузькій трубі і поділу на пару і рідину і миттєвого нагрівання в розплаві суміші солей і металів і почергового випару фракцій без відкритого вогню при послідовному підвищенні температури в реакторах від 50 до 8507С. Об'єднати всі ці складні пристрої ректифікаційну колону, реактори очищення від сірки в одному корпусі. Використовувати шкідливі смолисті відходи для одержання тепла, вуглеводу і водню для роботи установки.The invention is based on the task of increasing the efficiency and safety of processing oil into gasoline, diesel fuel and fuel oil due to the formation of foam, its floating in a narrow pipe and its separation into steam and liquid, and the instantaneous heating of a mixture of salts and metals in the melt and the alternate evaporation of fractions without an open flame with successive temperature increases in the reactors from 50 to 8507C. Combine all these complex devices, a rectification column, and sulfur purification reactors in one housing. Use harmful tarry waste to obtain heat, carbon and hydrogen for the operation of the installation.

Технічний результат, що може бути отриманий при здійсненні винаходу, полягає в підвищенні ефективності переробки і крекінгу нафти, надійності, безпеки. У зниженні шкідливих викидів, маса габаритних характеристик і вартості.The technical result that can be obtained during the implementation of the invention consists in increasing the efficiency of oil processing and cracking, reliability, and safety. In the reduction of harmful emissions, a lot of overall characteristics and cost.

Поставлену задачу вирішують тим, що в, кавоварці утримуючий корпус який до половини висоти заповнений рідиною, в якій установлена тарілка з трубою виступаючою над водою, причому відношення діаметра тарілки і труби більше 5, зверху установлено конус, під яким розташована чашка. Замість води застосована нафта, а для підвищення ефективності роботи і розплав суміші солей і металів.The task is solved by the fact that in the coffee maker, the holding body, which is half-filled with liquid, in which a plate with a pipe protruding above the water is installed, and the ratio of the diameter of the plate and pipe is greater than 5, a cone is installed on top, under which the cup is located. Instead of water, oil is used, and to increase the efficiency of work, a mixture of salts and metals is also melted.

Кавоварки можуть бути з'єднані послідовно через шар рідких легкоплавких, солей і металів, що містять гальванічні пари і каталізатори. Сутність винаходу пояснюється кресленням.Coffee machines can be connected in series through a layer of liquid fusible, salts and metals containing galvanic vapors and catalysts. The essence of the invention is explained by the drawing.

На фіг.1 представлений загальний вид пропонованого реактора установки.Fig. 1 shows a general view of the proposed reactor of the installation.

У корпусі реактора 1, заповненому до 0,5 висоти розплавленим теплоносієм 2 у розплаві встановлена, тарілка З с вертикальною трубою 4 і конус 5 з чашкою 6 під нею. Сопло введення нафти і водню 7 розташовано в глибині розплаву солей і металів, сопло висновку пара бензину зверху конуса 8, патрубок висновку низько летучих фракцій нафти 9 з'єднаний з чашкою, а попередні нагрівачі 10 розташовано в нижній частини корпуса.A plate C with a vertical pipe 4 and a cone 5 with a cup 6 below it are installed in the reactor body 1, filled to 0.5 of the height with molten coolant 2 in the melt. The oil and hydrogen injection nozzle 7 is located in the depth of the melt of salts and metals, the gasoline vapor output nozzle is on top of the cone 8, the output nozzle of low-volatile oil fractions 9 is connected to the cup, and the pre-heaters 10 are located in the lower part of the housing.

Робота установки здійснюється таким способом.The operation of the installation is carried out in this way.

Нафта, газолін чи відходи нафти и водень з бункера беззупинно самопливом чи через насос (не показані), завантажуються через сопло із сіткою 7 герметичного корпуса реактора 1 у розплав при температурі 100-1507С, і її краплі барботують через розплав 2. При цьому фракції бензину миттєво і цілком перетворюються в парі, утворять з важкими піну, збираються нижньою тарілкою 3, спливають як у гейзері по трубі 4 і вдаряються у верхній конус. При цьому пари бензину випаровуються і виводяться через патрубок 8, а низько летучі фракції згущаються краплі і стікають в чашку 6 з речовинами, що очищають, розташовану під тарілкою і через патрубок 9 надходять у сопло іншого реактора чи бак (не показані).Oil, gasoline, or waste oil and hydrogen from the bunker are continuously fed by gravity or through a pump (not shown) through a nozzle with a mesh 7 of the hermetic body of the reactor 1 into the melt at a temperature of 100-1507C, and its drops bubble through the melt 2. At the same time, gasoline fractions instantly and completely turn into steam, form with heavy foam, are collected by the lower plate 3, float like in a geyser through the pipe 4 and hit the upper cone. At the same time, gasoline vapors evaporate and are removed through the nozzle 8, and low-volatile fractions condense into drops and flow into the cup 6 with cleaning substances located under the plate and through the nozzle 9 enter the nozzle of another reactor or tank (not shown).

У другому реакторі при 2507"С виділяються пари солярки. У третьому реакторі (не показано) при 85070 відбувається розкладання в розплаві смол на вуглець і водень. Вуглець окисляється без вогню з виділенням тепла, що підтримує роботу установки, а гарячий водень надходить на вхід установки, барботує через мазут, нафту, солярку, бензин і очищає їх від сірки і меркаптанів і збільшує до 2 разів вихід бензину і солярки.In the second reactor at 2507"С, diesel fuel vapors are released. In the third reactor (not shown) at 85070, decomposition of resins in the melt into carbon and hydrogen occurs. Carbon is oxidized without fire with the release of heat, which supports the operation of the installation, and hot hydrogen enters the inlet of the installation , bubbles through fuel oil, oil, diesel fuel, gasoline and cleans them of sulfur and mercaptans and increases the yield of gasoline and diesel fuel up to 2 times.

Розігрів установки роблять нагрівачами, чи спалюванням палива. Надалі установка працює автономно.The installation is heated by heaters or by burning fuel. In the future, the installation works autonomously.

Нагрівання реакторів виробляється теплопровідністю металу, солей і теплом водню. Нагрівання нафти виробляється в розплаві без прямого контакту з високотемпературними нагрівачами.The reactors are heated by the thermal conductivity of metal, salts and the heat of hydrogen. Oil is heated in the melt without direct contact with high-temperature heaters.

Температурний режим підтримується за рахунок внутрішнього окислювання повітрям, у розплаві солей нижнього реактора, частини, водню, газу і коксу, що виділяється при піролізу. При повному окислюванні вуглецю в розплаві 9595 хімічної енергії палива використовується на нагрівання розплаву, нафти і водню. Усе це тепло відбирається теплопровідністю на нагрівання сусідніх камер, а передача тепла теплопровідністю солі в сотні разів вище, ніж конвекційним нагріванням повітрям. Нагрівання виробляється також гарячим воднем. Тобто ефективність випару фракцій в установці підвищується в десятки разів. Відповідно зменшуються маса, габаритні характеристики і вартість установок.The temperature regime is maintained due to internal oxidation by air, in the molten salts of the lower reactor, part of hydrogen, gas and coke released during pyrolysis. With complete oxidation of carbon in the melt, 9595 of the chemical energy of the fuel is used to heat the melt, oil and hydrogen. All this heat is taken away by thermal conductivity to heat the neighboring chambers, and the heat transfer by thermal conductivity of salt is hundreds of times higher than by convection heating with air. Heating is also produced by hot hydrogen. That is, the efficiency of evaporation of fractions in the installation increases tenfold. Accordingly, the mass, overall characteristics and cost of the installations are reduced.

У нижньому реакторі (не показаний) унизу сопла в розплаві, відбувається піроліз відходів нафти, тобто відбувається руйнування структури і розкладання на вуглець і водень, за рахунок впливу на кожну молекулу по всьому обсязі речовини температури 850"С, і підвищення температури в центрі розплаву за рахунок прискорення реакцій окислювання вуглецю електрохімічними каталізаторами. За рахунок рівномірного нагрівання крапля нафти і відходів по їхньому обсязі в розплаві при температурі 850-3000"С, практично не утворюються шкідливі речовини - двооксині. Для додаткового очищення до складу легкоплавкої речовини введені обпилювання активних речовин і каталізаторів, наприклад, заліза й окислів, що утворять хлориди і сульфіди металів. Уводяться також боксит, крейда і вапняк.In the lower reactor (not shown) at the bottom of the nozzle in the melt, pyrolysis of waste oil occurs, that is, the destruction of the structure and decomposition into carbon and hydrogen occurs due to the effect on each molecule throughout the volume of the substance at a temperature of 850 "C, and the temperature in the center of the melt increases by due to the acceleration of carbon oxidation reactions by electrochemical catalysts. Due to the uniform heating of a drop of oil and waste by their volume in the melt at a temperature of 850-3000 "С, harmful substances - dioxins - are practically not formed. For additional purification, dusting of active substances and catalysts, for example, iron and oxides, which form metal chlorides and sulfides, are added to the composition of the low-melting substance. Bauxite, chalk and limestone are also introduced.

Водень барботує через розплав, очищається, проходячи через гранули бокситу, крейди і карбонату кальцію і надходить в ізольоване розплавом сопло 7.Hydrogen bubbles through the melt, is purified by passing through granules of bauxite, chalk and calcium carbonate and enters the melt-insulated nozzle 7.

Після окислювання нафтопродуктів у піддоні нижнього реактора залишаються кокс, порошки неорганічного матеріалу, шлак, скло, метали, що періодично зливаються в герметичні бункери і форми.After oxidation of petroleum products, coke, powders of inorganic material, slag, glass, and metals remain in the tray of the lower reactor, which are periodically poured into sealed hoppers and molds.

Солі й окисли прискорюють розкладання нафти за рахунок упровадження Ма, Са в міжбазисні грати, зменшують енергію зв'язку і служать каталізатором горіння вуглецю. Наприклад, СаСОз прискорює швидкість їхнього горіння в 7 разів, МасСі у З рази. Пари води також служать каталізатором горіння. Без пар води оксид вуглецю не горить. За таких умов у зоні окислювання розвиваються високі температури і тиски. Швидкістю окислювання легко керувати. Наприклад, уведення 195 чи йоду його солей зменшує швидкість окислювання в 100 разів.Salts and oxides accelerate the decomposition of oil due to the introduction of Ma, Ca into the interbasic lattices, reduce the bond energy and serve as a catalyst for carbon combustion. For example, CaCO3 accelerates their burning rate by 7 times, MaSi by 3 times. Water vapor also serves as a combustion catalyst. Without water vapor, carbon monoxide does not burn. Under such conditions, high temperatures and pressures develop in the oxidation zone. The rate of oxidation is easy to control. For example, the introduction of 195 or iodine of its salts reduces the rate of oxidation by 100 times.

Виділення Н, тепла і прискорення реакцій виробляється також електрохімічними реакціями. При введенні в розплав часток металу виходить маса гальванічних елементів - електродами є метали і кокс, а електролітом розплавлені солі. Ці елементи є електрохімічними каталізаторами синтезу речовин. У них відбувається електроліз речовин з утворенням і з'єднанням атомарного кисню, водню, Ма, СІ, метало термія, електричні розряди зі швидкостями близькими до світлових, могутня кавітація. При цьому величезна електрична енергія подвійних електричних шарів на поверхні часток металів заряджає паливо.Release of H, heat and acceleration of reactions is also produced by electrochemical reactions. When metal particles are introduced into the melt, a mass of galvanic elements is obtained - the electrodes are metals and coke, and the electrolyte is molten salts. These elements are electrochemical catalysts for the synthesis of substances. In them, the electrolysis of substances occurs with the formation and combination of atomic oxygen, hydrogen, Ma, SI, metallothermia, electric discharges with speeds close to light, powerful cavitation. At the same time, the huge electrical energy of the electric double layers on the surface of the metal particles charges the fuel.

Установки можуть установлюватися безпосередньо на борті транспорту, а їхні двигуни при цьому працюють від будь-якого виду палива і при цьому додатково можуть виробляти бензин і метанол. Установка ПК 1, розміром з цебро дозволяє одержати з відходів нафти, водень і метан у кількості достатній для роботи легкового автомобіля. При застосуванні ПК для забезпечення паливом двигунів автомобілів, тракторів, літаків вони стають пожежобезпечними, тому що щосекунди з нафти виділяються грами водню і вуглецю, що при вибуху не можуть заподіяти шкоди транспортному засобу. Реактор не чуттєвий до хімічного і тепло фізичного складу сировини.The units can be installed directly on board the vehicle, and their engines can run on any type of fuel and can additionally produce gasoline and methanol. The installation of PC 1, the size of a zebra, allows you to obtain oil, hydrogen and methane from waste in an amount sufficient for the operation of a passenger car. When PC is used to fuel the engines of cars, tractors, and airplanes, they become fireproof, because every second, grams of hydrogen and carbon are released from the oil, which cannot harm the vehicle in the event of an explosion. The reactor is not sensitive to the chemical and thermal physical composition of the raw material.

Очищення не потрібне. Працює і на отрутохімікатах і на сланцях і на токсичному паливі. Одночасно при роботі може відновлювати метали, миттєво плавити алюміній, плавити, гартувати і нагрівати для вигину скло, запікати кераміку, виробляти до 5095 по масі коксу чи активованого вуглецю, вапно і цемент, одержувати пару з температурою 1000"С, одержувати недосяжні для хімічних палив температури і тиски. Кокс служить екологічно чистим і пожежобезпечним паливом замість бензину і солярки.No cleaning required. It works on toxic chemicals and on shale and on toxic fuel. At the same time, when working, it can restore metals, instantly melt aluminum, melt, temper and heat glass for bending, bake ceramics, produce up to 5095 by mass of coke or activated carbon, lime and cement, obtain steam with a temperature of 1000 "С, obtain unattainable for chemical fuels temperatures and pressures.Coke serves as an ecologically clean and fire-safe fuel instead of gasoline and diesel fuel.

Енергії одна тонна відходів нафти виділяє 10000кВт/г. із кпд 9095, а для запуску установки потрібно 10кВт/г, після чого вона працює автономно, тому строк окупності установки ПК близько З місяців.One ton of waste oil releases 10,000 kW/h of energy. with an efficiency of 9095, and 10 kW/h is required to start the installation, after which it works autonomously, so the payback period of the PC installation is about 3 months.

Застосування відомої кавоварки як установки переробки нафтопродуктів і спирту стало можливим завдяки виявленому автором фізичному ефекту утворення піни рідин і її швидкому спливанню по трубі без насоса.The use of the well-known coffee maker as a plant for processing oil products and alcohol became possible thanks to the physical effect of liquid foam formation and its rapid floating through a pipe without a pump, discovered by the author.

Фізико-хімічні процеси, що відбуваються в реакторі пропонованої установки дозволяють перетворити шкідливі речовини, наприклад, сірководень і хлор в екологічно безпечні з'єднання і чисту сірку і довести викиди в атмосферу до необхідних. Приклад:Physico-chemical processes taking place in the reactor of the proposed installation make it possible to transform harmful substances, for example, hydrogen sulfide and chlorine into environmentally safe compounds and pure sulfur and reduce emissions into the atmosphere to the required level. Example:

Токсичні речовини СІ, Е, 5 реагують у розплаві солей з металами і лугами з утворенням корисних речовин і тепла, наприклад: 2Са(юнзргнсСІіг-:СасСіьнСа(СІО»-ангоToxic substances SI, E, 5 react in molten salts with metals and alkalis with the formation of useful substances and heat, for example:

Склад бензину, газоподібних продуктів і коксу відповідає екологічним вимогам і припустимим концентраціям. 1. Технічний аналіз технічного вуглецю отриманого при газифікації відходів нафти, (90):The composition of gasoline, gaseous products and coke meets environmental requirements and permissible concentrations. 1. Technical analysis of technical carbon obtained during the gasification of oil waste, (90):

Волога аналітична 0,6Analytical moisture 0.6

Зольність 6,7Ash content 6.7

Зміст загальної сірки 0,93The total sulfur content is 0.93

Вихід летучих речовин 2,7.The yield of volatile substances is 2.7.

Елементний склад (на суху масу) 90:Elemental composition (per dry mass) 90:

Вуглець 90,7Carbon 90.7

Водень 0,62Hydrogen 0.62

Кисень «ж азот 0,05.Oxygen and nitrogen 0.05.

Теплота згоряння: Вища, 7 7бОккал/кг (32,47МДж/кг). Нижча, 7150ккал/кг (29,95МДж/кг).Heat of combustion: Higher, 77bOcal/kg (32.47MJ/kg). Lower, 7150 kcal/kg (29.95 MJ/kg).

Калорійний еквівалент (при питомій теплоті згоряння умовного палива О-7О00Оккал/кг) дорівнює 1,02.The caloric equivalent (with the specific heat of combustion of conventional fuel О-7О00Ocal/kg) is equal to 1.02.

Результати аналізу складу газу:Results of gas composition analysis:

Водень Або метан 4290Hydrogen or methane 4290

З 1595 азот 29р.Since 1595 nitrogen 29 years.

Гм мн МИ х ситу» банзин х її ' ї їHm mn WE x situ" banzin x her ' і і

Ж а І то с й і --я я | й 1 шт їх х рий йо пе їх ЧЕ по Тракції ї о: Дрю лАтлтжня тн нафти ер зZ a I to s y i --I I | and 1 pc of them hryy yo pe them CHE po Traction and o: Drew lAtltzhna tn nafti er z

КЕ ІН ї ЕК ЕKE IN and EK E

ІН х х к ї Е х і ЕІIN x x k i E x i EI

Е 1 В ї ї х ! !E 1 V i i x ! !

І ЕAnd E

НІ х ї Я ї ЗNO x y I y Z

НІ ВNO V

ЕIS

ГЕ у чи п ї ІН ї ї ї хх і нафта ї ши Е і: 21 :GE y chi p y IN y y y xx and nafta y sy E i: 21 :

К- р ТЕ їK- r TE i

Й ! Іі ! й в?дань ..54 Шан - лою я ся м) де ІЗ їAnd! Yay! and v?dan ..54 Shan - loyu i sia m) de IZ i

ПМішютянння В ди МИ де ь З дет ди ОСЦИИИИШИНИНК ИПИКнн ре вв роди о ДН - Б» о В а в ВО п г. Не у ж а а ННІ і Фіг. 1PMishyutyannia V di MY de' Z det di OSCIIIYISHYNYNK IPYKnn re rvv rodi o DN - B» o V a v VO p g. Not u zh a a NNI and Fig. 1

Claims

The use of a coffee maker as an installation for the processing of oil products and alcohol.