УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА
LIQUID HYDROCARBON FUEL PROCESSING UNIT

Изобретение относится к технологии обработки жидких углеводородных топлив и может использоваться в энергетике, машиностроении, судостроении и нефтехимической промышленности.
При обычном смешении жидкого углеводородного топлива и воды, получить однородный раствор не представляется возможным, другими словами, невозможно получить высокодисперсную длительно устойчивую эмульсию, так как они - жидкости с разными физическими свойствами. Следует учесть, что стабильность эмульсии и показатели работы двигателя улучшаются при увеличении дисперсности эмульсий. С этой точки зрения интерес представляет коллоидное состояние вещества - это такое состояние, в котором вещество находится в высокодисперсном виде. Известно, что в отличие от истинных растворов, судовые маловязкие топлива имеют сложный групповой состав. Они склонны со временем изменять свои физико-химические свойства и образовывать осадки. Это дает основание рассматривать судовые маловязкие топлива, как высокодисперсную гетерогенную коллоидную систему. Для получения устойчивой дисперсии в жидком топливе используют различные способы и методы физико-химической модификации: в топливо добавляют эмульгирующие вещества, повышают температуру экстрагирующих веществ, воздействие на процесс диспергирования с помощью кавитации. Однако, для достижения необходимых результатов установка должна включать такие устройства и последовательность их воздействия на жидкое углеводородное топливо, к которым относится механическое диспергирование.
Известно устройство «Роторно-пульсационный аппарат» [Патент RU 2152819 С1 от 28.10.1999 г. опубл. 20.07.2000 г.], содержащее привод и установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин.
Однако, модифицированное топливо, получаемое при помощи этого роторно-пульсационного аппарата, обладает низкими физико-химическими свойствами, низкой однородностью углеводородного топлива и крайне низким сроком хранения полученного топлива.
Кроме того, известен роторный диспергатор [Патент RU 2156648 С1 от 30.11.1999 г. опубл. 27.09.2000 г.], состоящий из статора, имеющего входное отверстие, цилиндры с прорезями и ротора, выполненного в виде диска с лопатками, образованными прорезями в цилиндре и приводимого во вращение с помощью вала, отличающийся тем, что статор имеет дополнительно внешний концентрический ряд спрямляющих лопаток, охватывающий ротор снаружи, причем ширина радиальных прорезей между спрямляющими лопатками статора в несколько раз меньше их длины.
Однако, недостатком данной установки является низкая дисперсность получаемого в результате обработки жидкого продукта.
Известно устройство для получения водомазутной эмульсии путем механического смешивания мазута, воды и эмульгатора [Патент RU 61709 от 02.10.2006 г. опубл. 10.03.2007 г.], являющееся прототипом предлагаемого изобретения, содержащее запорную и регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы, насос консольный, насос-диспергатор, предварительный смеситель, кавитационный модуль.
Однако, указанное устройство имеет недостаток: крайне низкая однородность полученного модифицированного топлива.
Задачей заявляемого изобретения является получение модифицированного однородного углеводородного топлива способами применения механического диспергирования и кавитации.
Техническим результатом является получение модифицированного однородного углеводородного топлива с длительным хранением, с однородностью полученного высокодисперсного углеводородного топлива, повышение его физико-химических свойств.
Технический результат достигается тем, что в установке для обработки жидкого углеводородного топлива, содержащей корпус, на входе которого расположен клапан-смеситель, в основании корпуса расположен диспергатор механический, противоположная часть корпуса представляет собой газовую камеру, к выходу которой через контрольно-измерительные приборы присоединен один конец трубопровода, второй конец трубопровода через клапан-смеситель соединен со входом диспергатора механического, образуя контур циркуляции, при этом между диспергатором механическим и газовой камерой, посредством жесткого соединения, установлен распылитель.
На чертеже приведена схема устройства.
Установка для обработки жидкого углеводородного топлива (см. чертеж) содержит корпус 1, на входе которого расположен клапан-смеситель 2, в основании корпуса расположен диспергатор механический 3, противоположная часть корпуса представляет собой газовую камеру 4, на входе которой жестко закреплен распылитель 5, к выходу газовой камеры через контрольно-измерительные приборы 6, присоединен один конец трубопровода 7, второй конец трубопровода 7 через клапан-смеситель 2 соединен со входом диспергатора механического 2, образуя контур циркуляции.
Устройство работает следующим образом: жидкое углеводородное топливо через вход клапана-смесителя 2 попадает в корпус 1, обрабатывается в диспергаторе механическом 3, после чего подается в распылитель 5, расположенный в части корпуса, которая представляет собой газовую камеру 4. В газовой камере 4 происходит его распыливание. На выходе газовой камеры расположена контрольно-измерительная аппаратура 6, в состав которой входит датчик давления и датчик температуры, которые осуществляют измерение параметров модифицированного топлива. После распыления в газовой камере топливо поступает в трубопровод 7, присоединенный к выходу газовой камеры 4 и прокачивается до второго конца трубопровода, при этом второй конец трубопровода через клапан-смеситель 2 соединен со входом диспергатора механического 3, образуя контур циркуляции. Если измеренные параметры модифицированного топлива не соответствуют заданным значениям, топливо продолжает циркулировать по контуру циркуляции. При достижении заданных значений температуры топливо посредством клапана-смесителя 7 поступает на выход устройства.
4
4
Техническим результатом является то, что при распыливании топлива, с увеличением скорости потока жидкости в распылителе происходит падение давления, в результате чего внутри капель топлива образуется множество парогазовых кавитационных пузырьков, которые являются зародышами кавитации. Попадая в газовую камеру, в которой поддерживается повышенное давление, парогазовые пузырьки захлопываются. Известно, что при адиабатном сжатии парогазового кавитационного пузырька температура внутри него достигает 10 градуса, давление 15 МПа и более. Напряженность электрического поля в момент схлопывания составляет 10в/м. Образующиеся при схлопывании радиальные и кольцевые кумулятивные струи разрушают находящиеся в топливе высокомолекулярные соединения. В результате топливо становится более однородным. Пузырьки пара, переносимые жидким топливом в область более высокого давления, быстро конденсируется. Жидкое топливо мгновенно проникает в пустоты, образующиеся при конденсации пузырьков, что приводит к многочисленным гидравлическим ударам, с помощью которых получается однородное гомогенизированное топливо с улучшенными физико-химическими свойствами, с улучшенным сроком хранения, а также с размерами диспергированных капель менее 1 мкм.
Таким образом, в результате использования предлагаемой установки с применением механического диспергирования с последующим распыливанием в газовой камере уменьшаются энергетические затраты, повышается качество модифицированного топлива, повышаются физико-химические свойства, увеличиваются сроки его хранения за счет увеличения дисперсности капель и равномерности распределения в топливе, а также однородностью полученного модифицированного топлива.