УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ

Предлагаемая полезная модель относится к установкам для обработки сырья, в частности, тяжелого нефтяного сырья, и предназначено для получения легких фракций: дизельного топлива, керосина, бензина, газа, и может быть использована при утилизации и переработке природного газа, биогаза, продуктов неполного сжигания каменного угля и отходов, а также для очистки воды.
Известны установки термомеханического крекинга и гидрогенизации углеводородов в жидкой или твердой форме, карбонатов, извести, нефтеносных сланцев и песков, маслянистых остатков нефтеперерабатывающих заводов и т.п.
Известна установка, использованная в способе термомеханического крекинга и гидрогенизации углеводородов (см. патент РФ 2131903, по кл. C10G 1/06, 1994 г)
Известное устройство включает бункер исходного материала и реактор, соединенный с питающим блоком.
Однако, КПД указанной установки недостаточен.
Наиболее близким по технической сущности является устройство неполного окисления низших углеводородов в электрическом разряде, включающее загружающий бункер, реакционную камеру, связанную с источником питания и с входным и выходным патрубками, причем реакционная камера выполнена в виде корпуса, в котором установлены электроды (см. патент РФ №2088565, по кл. С07С 27/14, 1995 г)
В известном устройстве используют плазмохимический реактор с электрическим разрядом, который может создавать низкотемпературную неравновесную плазму, где газ имеет температуру близкую к комнатной, а электроны в плазме обладают энергией (2-5эВ), достаточной для химической активации молекул природного газа и кислорода, или воздуха.
При этом плазмохимический реактор снабжен системой газового питания, содержащей баллон с природным газом и баллон с кислородом, запорными вентилями и тройником для получения смеси газов.
Недостатком известной конструкции являются:
- сложность конструкции из-за наличия дополнительных устройств, необходимых для введения веществ, и получения атомарных водорода и кислорода;
- высокая энергоемкость установки из-за проведения в ней плазмохимического процесса;
- нет возможности подготовки исходного сырья по химическому составу к процессу гидрогенизации;
- низкая производительность;
- ни один из электродов не может быть использован в качестве производителя атомарного водорода.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание установки для обработки сырья, позволяющей повысить производительность установки за счет получения атомарных водорода и кислорода непосредственно в установке, при этом значительно упростить саму конструкцию установки.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием установки для обработки сырья, включающей загрузочный бункер, реакционную камеру, связанную с источником питания и с входным и выходным патрубками, причем реакционная камера выполнена в виде корпуса, в котором установлены электроды, которая согласно полезной модели, снабжена устройством для сбора газообразных оксидов и гидридов с барбатером, а загружающий бункер снабжен ультразвуковым диспергатором, при этом корпус реакционной камеры выполнен в виде плоской емкости, в нижней части которой размещен электрод, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды, а верхняя часть емкости, имеющая на внутренней поверхности материал - источник позитронов, использована в качестве второго электрода.
11
15
Использование электрода, предназначенного для ускорения процесса диссоциации воды из композиционного материала на основе нитрида бора (ВN), армированного ультрадисперсным карбидом кремния SiC и углеродного волокна позволяет производить атомарный водород, который необходим для улучшения качества сырья.
65
54
55
Использование в качестве материала-источника позитронов или Zn, или Мn или Fe позволяет ослабить С-Н связь в сырье для насыщения его атомарным водородом.
Предлагаемая конструкция имеет низкую энергоемкость, т.к. в ней происходит гальванический электролиз воды.
Конструкция обеспечивает безопасный экологический процесс, т.к. за счет использования устройства для сбора газообразных оксидов и гидридов не происходит опасных выбросов в атмосферу.
Предлагаемую конструкцию можно использовать для производства водорода, ацетилена и т.д.
Легкая замена загружаемого в бункер сырья (сырая нефть, мазут, асфальтиты, сточные воды, экологически опасные жидкие отходы и т.д.) расширяет функциональные возможности предлагаемой установки.
Предлагаемая полезная модель позволяет адсорбировать воду из сырья, например, нефти.
Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных конструкциях установок для обработки жидкого или газообразного сырья, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Предлагаемая установка для обработки сырья, поясняется нижеследующим описанием конструкции и чертежом, где показана схема расположения оборудования установки.
Установка для обработки сырья состоит из загрузочного бункера 1, с ультразвуковым диспергатором 2, реакционной камеры, связанной с источником питания 3 и с входным 4. и выходным 5 патрубками, устройства для сбора газообразных оксидов и гидридов 6 с барбатером 7
Реакционная камера состоит из корпуса в виде плоской емкости 8, в нижней части которой размещен электрод 9, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды, а верхняя 10 часть на внутренней поверхности имеет материал - источник позитронов 11.
65
54
55
Верхняя часть емкости использована в качестве второго электрода. В качестве материала-источника позитронов 11 могут использовать или Zn, или Мл или Fe.
11
15
При этом электрод 9, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды выполнен из композиционного материала на основе нитрида бора (ВN), армированного ультрадисперсным карбидом кремния SiC и углеродного волокна на новизну которого авторы не претентуют, т.к. он известен (см. см. пол. решение по з-ке №2006129186, С04В 35/00, 2006 г)
Рассмотрим работу предлагаемой установки для обработки сырья, на примере обработки тяжелого нефтяного сырья.
Загрузочный бункер 1 заполняют нефтью, дополнительно в него вводят воду, щелочь, затем включают ультразвуковой диспергатор 2 и подвергают содержимое бункера ультразвуковому диспергированию.
Подготовленный таким образом объем нефти подают по впускному патрубку 4 в реакционную камеру.
Электрод 8, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды олеофилен и гидрофобен, то есть а это означает, что он поглощает нефтепродукты в первую очередь и удерживает их, вне зависимости от того, в какой среде это происходит (вода, газ).
Между электродами, а именно, электродом 8 и вторым электродом 9 подают переменное напряжение, что вызывает в микропорах, заполненных водой и щелочью, электрода 9 микродуговые разряды, приводящие к диссоциации воды и образованию атомарных водорода и кислорода.
Одновременно с этим, происходит облучение позитронами находящейся в реакционной камере нефти.
65
54
55
В зависимости от технологических возможностей в качестве материала могут быть или Zn, или Мn или Fe
Это позволяет ослабить С-Н связь в нефти для насыщения его атомарным водородом.
Образовавшиеся атомарный водород и кислород газируют нефтяной слой, что приводит к образованию сероводорода, сернистого газа, окислов углерода, которые на выходе из реакционной камеры пропускают через барбатер 7 и собирают в устройстве для сбора газообразных оксидов и гидридов 6.
Избыточный водород в атомарной форме связывается с избыточным углеродом нефти, образуя легкие углеводороды, осветляя нефть, и увеличивая ее объем.
Были проведены опытные испытания предлагаемой полезной модели.
Так как основным источником водорода и кислорода в предлагаемой полезной модели является вода, то первой задачей было убедиться в том, что наноструктурный электрод легко разлагает воду за счет микродугового разряда в микрообъемах материалах, заполненных водой. В стеклянный сосуд заливали воду с 1,5% щелочью, а затем в сосуд помещали электрод и фольгу в качестве второго электрода
Сосуд герметично закрывали, помещали в полиэтиленовый пакет и включали электропитание.
Через 30 минут внутри пакета накопился кислород, а снаружи пакета поджигали факел выделяемого водорода.
Убедившись в том, что наноструктурный электрод разлагает воду, опыт по гидрогенизации мазута был продолжен.
Мазут предварительно насыщали щелочной водой в ультразвуковом поле, и подавали в реакционную камеру самотеком.
Под воздействием электрического напряжения между электродами (электродом и корпусом, который является вторым электродом и источником позитронов) возникал микродуговой разряд и образовались атомарные водород и кислород.
В течение 1-3 минут протекающий через реакционную камеру мазут осветлялся.
Анализ получаемого продукта показал, что образуется дизельное топливо С5 с низким содержанием серы.
3
2
2
Газовый анализ подтвердил, что газообразными продуктами явились SO, HS, СО, СO.
Опыт повторяли несколько раз, что привело к сильному осветлению продукта, иногда доходящего по газоконденсата по результатам химанализа.