СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИИ

Система для приготовления эмульсии. Полезная модель относится к области получения и гомогенизации
дисперсных систем с жидкой средой с помощью кавитации и может быть использована для получения эмульсий с заданной концентрацией компонентов, например водотопливных.
В настоящее время известно множество методов производства жидкодисперсных систем, в частности, методы суспензии и эмульсии, использующие эффект кавитации. При данных методах процессы эмульгирования и дисперсии являются результатом воздействий кавитации, специально созданной при обработке потока гидродинамическим руслом в результате прохождения места после сужения потока. Воздействие кавитации на процессы смешения, эмульгирования и дисперсии оказывает большое влияние в результате мощных воздействий на обрабатываемые компоненты при охлопывании кавитационных пузырьков.
Известно и устройство для получения жидкого топлива, содержащее три кавитационных смесителя с тремя насосами и N подготовительными емкостями, (см. аналог - патент России № 2120471, МПК6 С 10 L 1/32, 1998г.)
Недостаток известного устройства состоит в сложности и громоздкости системы с наличием большого количества дополнительных емкостей, что свидетельствует об опасении получения эмульсии с недостаточно устойчивыми показателями.
2002117750
.jiiiniiinniiniiMi
I , у г. 02417750
В01F 3/08
Известна система приготовления эмульсии, содержащая магистраль одного компонента с дозирующим устройством, магистраль другого компонента и магистраль эмульсии с насосом и гидродинамическим диспергатором, образующую замкнутый контур рециркуляции, связанный с магистралью первого компонента через диспергатор, причем магистраль второго компонента снабжена установленными в ней последовательно насосом и гидродинамическим диспергатором и замкнута с образованием контура рециркуляции, а кавитационные полости гидродинамических диспергаторов сообщены с дозирующим устройством подачи первого компонента (см.патент РФ №2033851, МКИ6 B01F 3/08, 1995 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостатком указанного решения является то, что для повь1шения эффективности эмульгирования, дисперсии и гомогенизации необходимо, чтобы вторичной обработке подвергалась тонко дисперсная эмульсия, что не может быть обеспечено обработкой только одного из компонентов.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью - повышение эффективности эмульгирования, дисперсии и гомогенизации путем создания оптимальных режимов кавитации.
Поставленная задача достигается тем, что в системе для приготовления эмульсии, содержащей магистраль одного компонента; магистраль другого компонента, включающую фильтр, дозирующее устройство; магистраль эмульсии с первым гидродинамическим диспергатором; и дополнительный гидродинамический диспергатор.
причем магистраль одного компонента и магистраль другого компонента соединены с первым гидродинамическим диспергатором, в соответствии с полезной моделью, выход первого диспергатора связан со входом дополнительного диспергатора, причем первый диспергатор имеет резонансный диапазон частот 0,5-15 кГц, а дополнительный диспергатор имеет резонансный диапазон частот 15-365 кГц.
Система снабжена смесителем, установленным на входе первого диспергатора.
Магистраль одного компонента включает краны, счетчик, обратный клапан, датчик давления и датчик температуры.
Магистраль другого компонента включает краны, фильтр, счетчик, насос, обратный клапан, датчик давления.
Магистраль эмульсии состоит издвух параллельно
установленных веток, каждая из которых включает краны, насос для подачи эмульсии, обратный клапан, причем вход указанных веток подсоединен к выходу смесителя, а выход указанных веток через датчик давления подсоединен к входу первого диспергатора, последовательно с которым через датчик давления установлен дополнительный диспергатор, на выходе которого последовательно установлены датчик давления, датчик температуры и кран.
Система может содержать дополнительную параллельную ветку магистрали эмульсии с последовательно установленными первым и дополнительным диспергаторами.
Магистраль эмульсии снабжена каналом рециркуляции, соединяющим выход дополнительного диспегатора с входом двух параллельных веток и снабженным краном и обратным клапаном.
Фиг. 1 - система для приготовления эмульсии.
Система состоит из магистрали 1 одного компонента (подачи жидкого углеводородного топлива, например, мазута); магистрали 2 другого компонента (подачи воды), соединенных через смеситель 3, например, элеваторного типа с магистралью 4 эмульсии. Магистраль 4 включает первый гидродинамический диспергатор 5 и последовательно установленный дополнительный гидродинамический диспергатор 6.
Магистраль 1 одного компонента (подачи жидкого углеводородного топлива, например, мазута) включает краны 7, счетчик 8, обратный кпапан 9, датчик давления 10 и датчик температуры 11.
Магистраль 2 другого компонента (подачи воды) включает краны 12, фильтр 13, счетчик 14, насос 15, обратный кпапан 16, датчик давления 17.
Магистраль 4 эмульсии состоит из двух параллельно установленных веток 18, 19, каждая из которых включает краны 20, насос 21 для подачи эмульсии, обратный клапан 22. Наличие двух параллельных веток 18,19 обусловлено требованиями бесперебойной работы системы и позволяет предотвращать сбои в работе системы в случае отказа оборудования одной из них. Вход указанных веток 18,19 подсоединен к выходу смесителя 3, а выход указанных веток через датчик давления 23 подсоединен к входу первого диспергатора 5, последовательно с которым через датчик давления 24 установлен
дополнительный диспергатор 6. На выходе дополнительного диспергатора 6 последовательно установлены датчик давления 25, датчик температуры 26 и кран 27, соединенные с технологической линией 28 и/или емкостью (не показана).
Магистраль 4 эмульсии снабжена каналом рециркуляции 29, соединяющим выход дополнительного диспегатора 6 с входом двух параллельных веток 18, 19 и снабженным краном 30 и обратным клапаном 31. Наличие данной магистрали позволяет создавать дополнительное разрежение на выходе из диспергатора 6, улучшая, таким образом, работу как всей системы, так и дополнительного диспергатора 6.
Для обеспечения бесперебойного снабжения топливом в случае отказа оборудования, система снабжена обходной магистралью 32. Вход обходной магистрали 32 связан с магистралью 1 одного компонента, а ее выход через кран 33 связан с технологической линией.
Система может содержать дополнительную параллельную ветку магистрали эмульсии с последовательно установленными первым 34 и дополнительным 35 диспергаторами, аналогичными диспергаторам 5, 6 соответственно.
Работа системы происходит следующим образом.
Один из компонентов, например, жидкое углеводородное топливо - мазут, предварительно подогревают до температуры 60-70°С и очищают от крупных твердых примесей. Далее данный компонент с помощью насоса (или насосов, условно не показаны) поступает из магистрали 1 в смеситель 3 элеваторного типа, где он смешивается со
вторым компонентом, например, с водой, дозированно подаваемой из магистрали 2. Смесь, выходящаяиз смесителя 3, является
грубодисперсной, т.е. это смесь мазута с водой, частицы которой имеют средний размер от 25 до 60 мкм, не исключено присутствие твердых мелких включений. Из смесителя 3 предварительно обработанные компоненты по одной из веток 18 или 19 под давлением, создаваемым насосом 21, поступают на вход диспергатора 5, где смесь компонентов подвергают обработке в звуковом поле с частотой 0,5-15 кГц., при отсутствии смесителя 3 компоненты могут предварительно смешиваться непосредственно в насосе 21 , установленном на входе первого диспергатора 5.
При воздействии звукового поля на нефтяное топливо в диспергаторе 5 происходит разрыв углеводородных цепочек, в результате чего, свободные радикалы ОН и Н воды и разорванные углеводородные цепочки образуют в кавитационной области устойчивые ассоциаты водо-топливной эмульсии. Энергия связей молекул в ассоциатах значительная, поэтому они достаточно устойчивы и не разрушаются механическим путем и при повышении температуры, при отсутствии условий для горения.
Первый диспергатор 5 предназначен для получения стабильной коллоидной смеси, которую в дальнейшем подвергают обработке в высокочастотном дополнительном диспергаторе 6, причем величина давления на входе в диспергатор 5 такова, что позволяет полученную на выходе из диспергатора 5 коллоидную смесь подавать непосредственно в дополнительный диспергатор 6.
J oLinВысокочастотный гидродинамический диспергатор 6 создает звуковое поле с частотой звуков 15-365 кГц, 15-365 кГц, переменным звуковым давлением ориентировочно 0,2 -10,0 кГс/см. Это оптимальный диапазон в смысле технологического эффекта, экономичности процесса и техники безопасности. При этом работа диспергатора 6 и процессы, протекающие в нем, аналогичны низкочастотному диспергатору 5, при этом эмульсия находящаяся в диспергаторе 6 также продолжает подвергаться воздействию акустических колебаний различных частот идущих от диспергатора 5, что резко улучшает качество диспергирования и увеличивает производительность процесса.
Наличие в системе двух последовательно установленных гидродинамических диспергаторов, настроенных на разную звуковую частоту и последовательная обработка смеси компонентов в указанных диспергаторах позволяет получить высококачественную смесь устойчивых ассоциатов, которая не подвергается разложению на отдельные компоненты в течение более длительного периода, чем известные смеси, полученные при применении известных способов.
При одновременном введении в жидкость акустических колебаний различных частот возрастает эрозионная активность области кавитации, турбулентность и скорость акустических потоков, т.е. факторы, оказывающие наибольшее влияние на процесс образования эмульсий.
Испытания эмульсии, полученной в результате использования заявляемой системы показали, ее высокую эффективность горения и устойчивость к разделению на компоненты (не менее одного года).