Устройство для обработки, регенерации мазутов с получением маловязких и судовых топлив

Устройство для обработки, регенерации мазутов с получением маловязких и /судовых топлив относится к области нефтепереработки и может быть использовано для приготовления судового  топлива из лежалых мазутов (далее-продукт), потерявших потребительские свойства.
Известно устройство для получения котельного топлива по патенту  «Способ получения котельного топлива и устройство для его осуществления» RU № 2139917 от 15.10.1998 г. опубл. 20.10.1999г., содержащее емкости для мазута, подключенные к насосу подачи мазута, выход которого соединен с приемным фланцем первого гидродинамического кавитационного смесителя, выполненного с байпасом, емкость для воды с насосом подачи воды и рециркуляционный насос, последовательно соединенный с вторым гидродинамическим кавитационным смесителем, отличающееся тем, что оно снабжено емкостями для легких фракций, которые через насос подачи легких фракций соединены с входом насоса подачи мазута, подключенным также к выходному фланцу второго гидродинамического кавитационного смесителя, входной фланец которого соединен с выходом устройства и выходом первого гидродинамического кавитационного смесителя.
Но данное устройство не позволяет подготавливать лежалые мазуты и получать судовые и маловязкие топлива.
Наиболее близким по технической сущности является «Форсунка для сгорания жидкого топлива» по патенту РФ №2336461 с приоритетом от 12.04.2007г. опубл. 20.10.2008 бюл. № 29, содержащая подводящий патрубок (трубопровод) с участком из диамагнитного материала с индуктором (обмоткой), подключенным к генератору импульсов,  при этом внутри участка трубопровода из диамагнитного материала размещена лампа с жестким ультрафиолетовым спектром частот типа ДРТ-1000.
Но данное устройство также не позволяет подготавливать лежалые мазуты   и получать судовые и маловязкие топлива.
Предлагаемое техническое решение  направлено  на расширение функциональных возможностей устройства для обработки, регенерации и получение из мазутов, маловязких судовых топлив.
Поставленная задача решается за счет устройства для обработки, регенерации, маловязких судовыхтоплив имазутов содержашего участок из диамагнитного материала с, подключенным к генератору импульсов, индуктором (обмоткой), внутри участка трубопровода из диамагнитного материала размещена лампа с жестким ультрафиолетовым спектром частот, при этом, устройство выполнено в виде горизонтально расположенного цилиндра переменного сечения, где перед участком из диамагнитного материала, расположен участок большего диаметра, гомогенизации, а за участком из диамагнитного материала, расположен, диаметром меньше, участок кавитации; устройство на входе и выходе снабжено фланцами для установки в трубопровод; участок гомогенизации снабжен встроенным шнековым питателем и гомогенезирующей головкой. Устройство для обработки, регенерации получениея мазутов выполненное в виде горизонтально расположенного цилиндра переменного сечения, позволяет изменять гидродинамический режим потока обрабатываемого материала от ламинарного на участке гомогенизации, большего диаметра, через промежуточный, на участке ионизации, и до турбулентного, на участке меньшего диаметра – кавитации, создавая условия для физического или механического воздействия, что позволяет труднообрабатываемым лежалым мазутам, потерявших потребительские свойства, придавать новые привлекательные потребительские свойства, создавать продукт, пригодный к употреблению.
На участке гомогенизации в ламинарном потоке происходит обработка продукта - тонкое  перемешивание и диспергирование с разрушением конгломератов, это позволяет снизить удельное содержание серы, механических примесей и температуры застывания и  и создать условия для перекачивания гомогенизированного продукта на участок ионизации, работа которого с труднообрабатываемым лежалым мазутам невозможна.
На участке ионизации меньшего диаметра, чем участок гомогенизации, охватываемого обмоткой, за счет создаваемого электромагнитного поля, возникают продольные и поперечные колебания широкого спектра частот и амплитуд, которые, воздействуя на поступающий продукт, одновременно с жестким ультрафиолетовым излучением, способствуют получению продукта еще более мелкодисперсионного состава, пригодного к дальнейшей обработке, а это в свою очередь уже позволяет за счет повышения удельной теплоты сгорания получить большую эффективность сгорания.
Но для придания новых свойств продукту и превращения лежалых мазутов в топливо, продукт подвергают дальнейшей обработке, в очередной раз меняя гидродинамический режим потока на турбулентный.
Поскольку для создания турбулентного гидродинамического режима требуется заужение на участке кавитации еще меньшего диаметра, чем участок ионизации, происходит регенерация - изменение физико-химического состава,  разрушение  С-С связей в молекулах парафина и изменение свойств продукта, вязкости, плотности и температуры вспышки, что позволяет создать продукт с необходимыми свойствами.
Устройство для обработки, регенерации мазутов  получение маловязких и судовых топлив показано на чертежах, где на фиг.1 расположение участков, на фиг.2   схема участка гомогенизации, на фиг.3 схема участка ионизации, и на фиг.4 схема участка кавитации.
На фиг.1, 2, 3, 4 изображены: участок 1 гомогенизации, участок 2 ионизации, участок 3 кавитации, шнековый питатель 4, гомогенизирующая головка 5, насос 6, стенка 7 участка 2 из диамагнитного материала,  индуктор (обмотка) 8, лампа 9 с ультрафиолетовым излучением, генератор 10 импульсов, обтекаемое тело 11, завихрители 12, крыльчатка 13, фланец 14 входной, фланец 15 выходной,
Устройство для обработки, регенерации мазутов с получением маловязких и судовых топлив  выполнено следующим образом.
Устройство выполнено в виде горизонтально расположенного цилиндра переменного сечения, и содержит, расположенные последовательно, шнековый питатель 4, участок 1 гомогенизации, участок 2 ионизации  и участок 3 кавитации, с уменьщением диаметра участков от большего участка 1 гомогенизации, для создания ламинарного потока, до меньшего участка 3 кавитации, где для создания турбулентного потока требуется заужение.
Устройство на входе и выходе снабжено фланцами 14 и 15,  для установки в  любой трубопровод, что позволяет встраивать устройство в существующие схемы обработки и переработки продукта.
Участок 1 гомогенизации выполнен большего диаметра, для размещения встроенного оборудования, необходимого для создания ламинарного гидродинамического режима и воздействия на поток.
Участок 1 гомогенизации снабжен встроенным шнековым питателем 4 с гомогенезирующей головкой 5 и насосом 6 гомогенизатором-диспергатором (например серии НГД). Гомогенезирующая головка 5 с насосами-гемогенизаторами 6 серии НГД (диспергаторы), предназначена для тонкого перемешивания и диспергинизирования эмульсий или суспензий (битумные эмульсии, топливные композиции и т.д.) с одновременным перекачиванием гомогенизированного продукта.  Встроенный шнековый питатель 4 в носке насоса 6 облегчает загрузку гомогенизирующей головки 5, особенно при работе с вязкими, густыми и неоднородными суспензиями, разрушает конгломераты сухих веществ, находящихся в обрабатываемой среде, а самовсасывающая способность головки 5, за счет встроенного на выходе насоса 6, не требует установки на входе дополнительного насоса.
Участок 2 ионизации выполнен в виде патрубка меньшего диаметра, чем участок 1 гомогенизации.
Участок 2 ионизации содержит патрубок с участком 7 из диамагнитного материала (например, из нержавеющей стали), с расположенной на участке 7 обмоткой –индуктором 8, подключенным к генератору  импульсов 10.
Внутри участка 7 трубопровода из диамагнитного материала размещена лампа 9 с жестким ультрафиолетовым спектром частот.
Для  создания турбулентного гидродинамического режима требуется заужение потока, поэтому участок 3 кавитации выполнен меньшим диаметром, чем участок ионизации.
Участок 3 кавитации снабжен, дополнительно заужающим поток обтекаемым телом 11, расположенном перед заужением завихрителей 12, которые расположены по обеим сторонам от заужения. Крыльчатка 13, расположена после расширение участка, что позволяет создать разряжение и регенерировать продукт, изменяя его физико-химический состав,  разрушая  С-С связи в молекулах парафина и изменяя свойства продукта: вязкость, плотность и температуру вспышки, что позволяет создать продукт с необходимыми свойствами.
Импульсное энергетическое воздействие за счет акустических волн и дальнейшее воздействие кавитации, вносят изменения в гидродинамику и дисперсионную стабильность жидких сред, что влияет на разные механизмы процесса – заметно интенсифицирует деструкцию и резко замедляет коксообразование,  происходят изменения физико-химического состава (уменьшение молекулярного веса, температуры кристализации и др.) и свойства нефтепродуктов (вязкости, плотности, температуры вспышки).
Устройство для обработки, регенерации мазутов с получением маловязких и судовых топлив  работает следующим образом.
Из приемной емкости (на чертеже не показана) разогретый продукт самотеком поступает на шнековый питатель 4 участка гомогенезации 1, с самовсасывающей за счет подключения на ее выходе насоса гомогенизатора 6 с гомогенизирующей головкой 5. Такое взаиморасположение узлов на участке гомогенизации 1 обеспечивает тонкое  перемешивание, диспергирование с разрушением конгломератов, что позволяет снизить удельное содержание серы, механических примесей и температуры застывания и   обеспечивает беспрепятственное перекачивание гомогенизированного продукта насосом 6 в меньший по диаметру ионизатор 2.
При поступлении гомогенизированного и диспергированного продукта в меньший по диаметру ионизатор 2 с участком 7 из диамагнитного материала, одновременно включается лампа 9 с ультрафиолетовым излучением и генератор 4 импульсов, с подключенным индуктором (обмоткой) 8, который создает электромагнитное поле в обмотке 8, что приводит к созданию импульса вихревого тока в участке 7, магнитное поле которого действует навстречу магнитному полю в обмотке 8 (индукторе), вследствие чего на участке 2 возникают продольные и поперечные колебания широкого спектра частот и амплитуд, которые воздействуя на поступающий продукт способствуют получению более мелкодисперсионного состава, а это в свою очередь позволяет получить большую эффективность сгорания.
Одновременно, обработка продукта жестким ультрафиолетовым излучением, создаваемым лампой 9, позволяет ионизировать и получить еще более мелкодисперсионную структуру под воздействием сил Лоренца, что способствует снижению выбросов вредных веществ - окислов азота, углекислого газа и др. в воздушное пространство при использовании продукта.
Далее мелкодисперсионный продукт поступает на участок 3 кавитации, для регенирации - изменения физико-химического состава и таких свойств продукта, как  вязкость, плотность и температура вспышки.
Для  разрушения  С-С связей в молекулах парафина создают кавитацию большой интенсивности, разделяя поток мелкодисперсионного продукта обтекаемым телом 11, расположенным перед заужением в кавитаторе завихрителем 12 для их сталкиванием перед крыльчаткой  13 и подачи в зону разрежения за крыльчаткой 13.
Таким образом, в горизонтально расположенном цилиндре переменного сечения создают непрерывный поток продукта, где на участке 1 гомогенизации, большего диаметра создают ламинарный гидродинамический режим, на участке ионизации 2 возникает переходный режим потока и на учаске 3 кавитации создают турбулентный гидродинамический режим, воздействуя на поток обрабатываемого продукта чередованием участков переменного сечения и различного на каждом из участков, физического или механического воздействия, что позволяет переработать лежалые ГСМ, потерявшие потребительские свойства  и регенерировать их, придавая
требуемые параметры. Процесс смоделирован в лабораторных условиях. Пробы отбирали и анализировали постадийно. Усредненные данные приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Наименование показателей, еденицы измерения
Значение показателей
Исходный продукт(мазут М-100 зольный 4вида)
Стадия 1
Стадия 2
Стадия 3
Вязкость при 100°С, кинематическая, сСт
59,0
47,0
36
30,0
Массовая доля механических примесей,%
0,5
0,1
Массовая доля серы,%
2,5
2,2
Температура вспышки в открытом тигле, °С
90
110
Температура застывания, °С
25
17
Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо, кДж/кг
39740
41000
Плотность при 20°С,кг/м<sup>3</sup>
983
960
Массовая доля воды,%
1,0
0,5
Значения показателей в таблице 1 после стадии 3 соответствуют нормам для маловязких и судовых топлив что подтверждает возможность их получения. Таблица 1
Технический результат заключается в воздействии на поток продукта чередованием участков переменного сечения и различного, на каждом из участков, физического или механического воздействия, за счет устройства выполненного в виде горизонтально расположенного цилиндра переменного сечения, в котором изменяют гидродинамический режим потока обрабатываемого материала от ламинарного на участке гомогенизации, большего диаметра, через промежуточный, на участке ионизации, и до турбулентного, на участке меньшего диаметра - кавитации, создавая условия для физического или механического воздействия, что позволяет труднообрабатываемым лежалым мазутам, потерявших потребительские свойства, придавать новые привлекательные потребительские свойства, создавать продукт, пригодный к употреблению, в виде маловязкого и судового  топлива.