СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR PROCESSING RAW MATERIALS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к химической, нефтехимической, пищевой отраслях промышленности, а также в процессах переработки высокомолекулярных соединений углерода и дисперсного минерального сырья.
Известен способ переработки древесной щепы в варочном котле, выполненном в виде турбулизатора, который выполнен в виде параллельных пластин, объединенных в блоки, распределенные по всему поперечному сечению котла, при этом часть пластин выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью электромагнитного двигателя (RU, С2, № 2472579, 2012).
Недостатком известного решения является низкая производительность.
Наиболее близким к заявленному способу является способ обработки сырья (песка) в потоке воды посредством циклического формирования определенного объема гремучего газа в потоке, воспламенение с созданием процесса кавитации (RU, С1, № 2397015, 2010).
Недостатками известного решения являются низкая пожаровзрывобезопасность процесса, связанная с использованием объемного воспламенения (взрыва) смеси водорода и кислорода, его цикличность, обусловленная необходимостью формирования необходимого объема этой смеси, а также низкая его надежность за счет выхода из строя фильтра, препятствующего проникновению пузырьков смеси газов в насос, создающий поток воды в камере кавитации.
Заявленное изобретение направлено на повышение производительности, надежности и безопасности, также стабилизацию процесса обработки сырья.
В части «способа» указанные результаты достигаются тем, что в способе переработки сырья, предусматривающим подачу воздуха и газа в камеру сгорания ударно детонационного генератора с формированием ударной детонации смеси в газодинамическом тракте генератора и созданием знакопеременной ударной волны, направляют ударно детонационную волну в проточный реактор, куда подают водный поток с подлежащим переработке сырьем, вызывают в нем кавитацию, перемешивающую и дробящую сырье с расщеплением его молекул, после чего направляют полученный продукт расщепления в отстойник.
Подачу воздуха и газа в камеру сгорания осуществляют по каналам, выполненным в корпусе детонационного генератора, выполненного из набора стальных листов, при этом воздухо  и газоподающие каналы снабжены газодинамическими успокоительными карманами.
В части «устройства» указанные результаты достигаются тем, что в устройство для переработки сырья, содержащем детонационный генератор, корпус которого собран из набора стальных листов, при этом в нем выполнены смеситель с камерой сгорания, воздухоподающие и газоподающий каналы переменного поперечного сечения, а также газодинамический тракт, который связан с реактором с проточной смесью воды с обрабатываемым сырьем.
Поскольку заявленные изобретения отличаются от известных, они соответствуют условию патентоспособности «новизна».
Заявленные решения не противоречат известным законам материального мира, что позволяет утверждать о его соответствии условию патентоспособности «промышленная применимость».
Поскольку из уровня техники не известен прием формирования устойчивой ударной детонации во внешнем канале и последующая обработка обводненного сырья, заявленные изобретения соответствуют условию «изобретательский уровень».
На фиг.1 представлен принципиальная схема установки, вид спереди; на фиг. 2 – установка с однонаправленными потоками детонационной волны и обрабатываемого обводненного сырья; на фиг. 3 – разрез ударно детонационного генератора, вид сбоку.
Заявленный способ реализуется на установке, состоящей из детонационного генератора 1, плоский корпус которого выполнен из набора стальных листов, скрепленных между собой, например, посредством заклепок, и аэродинамически связанного с ним проточного генератора 2 с успокоителем газожидкостной смеси 3.
В корпусе детонационного генератора 1 выполнена камера горения 4 со свечой зажигания (не показана), к которой подведены каналы переменного сечения подачи воздуха 5 и горючего газа 6. По всей своей длине каналы 5 и 6 снабжены глухими газодинамическими успокоительными карманами 7 и 8, наиболее узкая часть которых ориентирована в сторону подвода каналов 5 и 6 к камере горения 4.
Выходное отверстие камеры горения 4 сопряжена с газодинамическим трактом 9 переменного поперечного сечения, по всей длине которого выполнены уширенные участки 10, при этом наиболее узкие участки уширений ориентированы в сторону камеры горения 4.
Газодинамический тракт 9 связан с внутренней полостью проточного генератора 2, в которую подают водный раствор подлежащего переработке материала, в качестве которого могут быть высокомолекулярные соединения углерода, например торф, обводненные нефтепродукты или же минеральные дисперсные материалы (песок, шлам и т.д.).
В результате сгорания газа в камере 4 в газодинамическом тракте 9 формируется детонационная ударная волна, которая, попадая в проточный реактор 2 в потоке обрабатываемого сырья вызывает процесс кавитации, и гидроударов в смеси, которые приводят к дроблению и перемешиванию дисперсного сырья с расщеплением его молекул.
Обработанный продукт направляют в емкость (отстойник), где происходит дегазация смеси и далее смесь подается на очередной цикл обработки до получения необходимых свойств обрабатываемой смеси.
Излишки продуктов горения газов отводят через успокоитель 3 в отстойник для последующей дегазации и отдачи тепла обрабатываемой смеси.
Успокоительные карманы (газодинамические обратные клапана) 7 и 8 каналов 5 и 6 позволяют нейтрализовать обратную детонационную волну в случае ее отражения от корпуса проточного реактора 2 и смеси, а также позволяют охлаждать газодинамический канал и активируют газ и окислитель для эффективного сгорания в газодинамическом канале.
Во внутреннем корпусе проточного реактора 2 установлены гасящие пластины 11 с отверстиями, нейтрализующие обратную детонационную волну и активирующую кавитацию в проточном реакторе.
Детонационный генератор 1 с проточным генератором 2 и успокоителем 3 газов подвешены на пружинах12 и 13 подвешены на раме 14.
В случае совпадения направления ударной волны из газодинамического тракта 9 детонационного генератора 1 с направлением подачи водного потока с перерабатываемым сырьем в проточном реакторе снижается интенсивность отраженной детонационной волны.
В случае обработки минерального сырья, например, кварцевого песка, получают чистый материал необходимой сферической формы и размеров для оптической продукции.
При переработке различных высокомолекулярных соединений углерода могут получать обводненные удобрения или топливные смеси, производится утилизация обводненных нефтепродуктов. При обработке обводненных стоков или удобрений происходит их обеззараживание.