початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2277119

СПОСІБ І СОНЯЧНА УСТАНОВКА ДЛЯ ОТРИМАННЯ ШТУЧНОГО
Рідкого ПАЛИВА З вуглець матеріалів

Ім'я винахідника: Іванчевская Емілія Сергіївна (RU); Раббімов Рахім Тешаевіч (RU); Стребков Дмитро Семенович (RU); Трушевський Станіслав Миколайович (RU)
Ім'я патентовласника: Державна наукова установа Всеросійський науково-дослідний інститут електрифікації сільського господарства (ГНУ ВІЕСХ) (RU)
Адреса для листування: 109456, Москва, 1-й Вишняківська пр-д, 2, ГНУ ВІЕСХ, О.В. Голубєвої
Дата початку дії патенту: 2005.03.15

Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до способів переробки та отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів рослинних відходів (деревної маси, рослинних сільськогосподарських відходів, наприклад, соняшникового лушпиння та ін.) Фототермолизом в установках, які концентрують сонячне випромінювання. Спосіб отримання штучного рідкого палива полягає в підготовці шихти шляхом подрібнення рослинних відходів, сушіння до вологості 10%, калібрування, обробки шламом углистого речовини, в піролізі шихти, зневодненні та зріджуванні парогазообразной суміші, в светотерміческом впливі - фототермоліз (фотоактивації і фотодиссоциации) піролізних газоподібних продуктів при температурі 200 ÷ 240 ° с і атмосферному тиску з подальшим пропусканням хімічно активних продуктів - газів CH _4, C ₂ H _4,C n H m, СО, Н _2, СО ₂ і ін. через парафіновий шар з каталізатором Fe при температурі 240 ° С і атмосферному тиску. Описана і установка для здійснення способу. Винахід дозволяє розширити сировинну базу для отримання рідких палив.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до способів переробки та отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів рослинних відходів (деревної маси, рослинних сільськогосподарських відходів, наприклад, соняшникового лушпиння та ін.) Фототермолизом в установках, які концентрують сонячне випромінювання.

Відома сонячна установка і спосіб крекінгу нафтових вуглеводнів. Для переробки важких нафтопродуктів типу парафінів використовувалася сонячна піч в одей (Франція) потужністю 6 кВт з вертикальним розташуванням оптичної осі концентратора. Вона зібрана з 306 дзеркальних фацет гексагональної форми, у яких відбиває поверхня має сферичну форму. Фокусна відстань концентратора 7.6 м. Сонячна радіація прямує на дзеркало концентратора геліостат 4.5 · 6 м, зібраним з 12 плоских дзеркал і розташованим під дзеркалом концентратора. У фокальній площині концентратора розміщується реактор, виконаний у вигляді кварцового судини циліндричної форми. Потужність променистого потоку, що опромінює поверхню реактора, регулювалися за допомогою обтюратора, розташованого між концентратором і реактором і керованого системою, що включає датчики температур у вигляді термопар, розташованих в різних місцях реактора. Вихідні продукти подаються в реактор знизу. Як приклад наводиться склад газів, отриманих в результаті нагрівання реактора сонячною радіацією до температури 873 ° С, в (%): Н ₂ - 5.4; СН ₄ - 26.24; З ₂ Н ₄ - 47.36; З ₂ Н ₆ - 2.56; З ₂ Н ₂ - 1.5; C ₃ H ₈ - 15.76; З ₄ Н ₆ - 1.13. Результати випробувань кварцового реактора дозволили розробити схему металевого реактора промислового типу для піролізу парафінів з концентратором сонячної радіації і з концентрує дзеркалом з вертикальним розташованим оптичної осі (Use of concentration energy for cracking of petroleum bones. Blouri В., Depeyre D., Sol. Therm, centre Receiver, Syst .: Proc 3 - Int. Workshop, Kanastas. June 23-27, 1986, "vol 2", Berlin ea, 1986, 703-717).

Недоліком є ​​складність конструкції для отримання піролізних продуктів і висока вартість установки.

Відомі сонячна установка і спосіб газифікації методом піролізу таких матеріалів, як дерево, папір, кам'яне вугілля. В результаті виходить Н _2, СО і легкі вуглеводні. Описано проект реактора, в якому сонячна радіація підводиться за допомогою локальних світловодів. Реактор спроектований у вигляді двох коаксіально розташованих металевих коліс висотою 4 м, діаметри яких складають 4 м і 6 м. Простір між кільцями заповнене теплопоглинальних матеріалом, а внутрішня поверхня кільця меншого діаметра, що обмежує робочу камеру реактора, має дзеркальне покриття. Сонячна радіація вводиться всередину реактора за допомогою безлічі волоконних світловодів. Розглянуто два варіанти волоконного світловода: 1 мм і 2 мм. При коефіцієнті концентрації на вхідному торці волоконного світловода, що дорівнює 3000, потужність променевого потоку, переданого по кожному световоду, становить 400 Вт при діаметрі 2 мм. Кількість волоконних світловодів, що вводяться всередину реактора, так само відповідно 1.23 × 10 ⁸ або 3 × 10 ⁵ шт. Кожен вхідний торець волоконних світловодів суміщений з вихідним торцем монолітного Фоконье, оптична вісь якого спрямована на Сонце (Solar gasification of carbonaceous material. Anolujek JN, Romero N. "Sol. Therm. Cent. Receiver Syst: Proc. 3 Int. Workshop, June 23 -27, 1986, vol.2 ". Berlin ea 1986, 967-974).

Недоліком цієї конструкції і способу газифікації є мала ефективність, не враховано термодинамічна навантаження і дисперсність, складність конструкції і обслуговування, висока вартість установки.

Найбільш близькими до заявляється винаходу є спосіб отримання штучного нефтеподобного речовини з рослинної сировини і пристрій для його здійснення, спосіб включає в себе проведення гідрогенізації сировини при температурі 450 ° С і тиску 150 ат хімічно активними парогазообразнимі продуктами його піролізу. Піролізу піддають торф'яну шихту, яку готують з торфу шляхом сушки його до 15% вологості, подрібнення і подальшого калібрування на ситі з діаметром отворів 2 мм і змішування з залізним каталізатором - подрібненим залізом - при співвідношенні компонентів, мас.%: Торф 90, залізо 10 , зі швидкістю нагрівання 6 град / хв до виникнення в автоклаві (піролізаторе) температури 450 ° с і тиску 150 ат, а гідрогенізації піддають попередньо нагріту до 43 ° с торф'яну пасту, отриману шляхом змішування подрібненого торфу з гасом, мазутом і залізним каталізатором при співвідношенні компонентів, мас.%: торф 23,8, залізний каталізатор 4,8, гас 4,8, мазут 23,8, з подальшим нагріванням зі швидкістю 6 град / хв до виникнення в автоклаві температури 450 ° с і тиску 150 ат з подальшою витяжкою гідрогенізату без примусового охолодження протягом 25-30 хв. Процес отримання штучного нефтеподобного речовини повторюють неодноразово, при цьому кожний наступний процес здійснюють у присутності залишкових парогазових продуктів піролізу і гідрогенізації попереднього процесу, подачу яких виробляють при досягненні ними температури 150 ° С в попередньо нагріті в автоклавах до температури 47 ° С торф'яну шихту і торф'яну пасту . Використовують многоавтоклавний реактор, що включає, принаймні, три однакові пари автоклавів, кожна з яких містить пов'язані між собою за допомогою запірного пристрою піролізатор і гідрогенізатор з індивідуальними системами нагріву, причому кожен піролізатор і гіцрогенізатор кожної попередньої пари автоклавів зв'язані за допомогою запірних пристроїв зв'язку. Всі запірні пристрої многоавтоклавного реактора мають однакову конструкцію і виконані у вигляді кульових вентилів (Solar, gasification of carbonaceous material. Anolujek JN, Romero N. "Sol. Therm. Cent. Receiver. Syst .: Proc. 3 INT workshop, June 23-27 , 1986, vol.2 ". Berlin ea 1986, 967-974).

Недоліком такого способу і пристрою є великі енерговитрати і складність конструкції.

Завданням запропонованого винаходу "Спосіб і сонячна установка для отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів" є розробка способу отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів і сировини за допомогою піролізу і фототермолиза, а й створення установки для його здійснення на основі концентраторів сонячного випромінювання з реактором-фототермолізатором , подрібнювачем, сушаркою і Калібрувач для светотерміческой обробки з високоефективним використанням сонячної енергії, розширення сировинної бази, підвищення виходу штучного рідкого палива і зниження собівартості продукції.

Технічним результатом пропонованого винаходу є розширення сировинної бази.

Технічний результат пропонованого винаходу досягається тим, що вибирають рослинні відходи - деревну масу або сільськогосподарські відходи рослинного походження, наприклад соняшникове лушпиння, солому, проводять очистку від механічних домішок і забруднень, подрібнюють в двухшнековом измельчителе до розміру 1 мм, калібрують на ситі з діаметром отворів 1 мм. Отриману рослинну масу сушать окремо сонячним повітронагрівачем або дублером-електронагрівачем при температурі 100 ÷ 120 ° С до вологості 10%. Висушену рослинну масу зберігають у сухому теплому приміщенні з відносною вологістю до 70% через гігроскопічності сухої маси. Проводять піроліз в автоклаві (або в піролізаторе у вигляді циліндричної посудини з нержавіючої сталі теплоізольованого, забезпеченого дозатором, електронагрівачем, вимірювачами температури і тиску, а й запірними пристроями у вигляді кульових вентилів для вивантаження парогазообразних сумішей і рідко-твердих шламів для подальшої обробки в конденсаторі) зі швидкістю 5 град. / хв до виникнення в автоклаві температури 450 ° С і тиску 150 ат, витримують при цих умовах протягом 25 ÷ 30 хв, далі протягом 20 хв хімічно активні парогазові продукти (CH _4, C ₂ H _4, С _n Н _m, СО, Н _2, СО ₂ і ін.), що становлять понад 60% від маси вихідного деревної сировини, направляють в конденсатор, охолоджують їх до температури 50 ° С, відділяють вологу, після чого газоподібні продукти піролізу піддають светотерміческому впливу - фототермоліз (фотоактивації і фотодиссоциации) при температурі 240 ° С і атмосферному тиску протягом 20 ÷ 25 хв в реакторі-фототермолізаторе (у вигляді теплоізольованого судини зі світлопрозорим вікном з кварцового скла) концентратора сонячного випромінювання, фототермолізованние газові суміші пропускають через шламовий реактор (реактор, заповнений парафіновим шаром на 1/3 його об'єму, в якому вміщено каталізатор Fe) з отриманням нефтеподобного рідкого палива. Питома вихід палива досягає 300 ± 60 г / м дзеркала парафіну протягом 2 хв.

Для підвищення ступеня конверсії газ рециркулируют 6 ÷ 8 разів протягом 30 хв. Утворені рідко-тверді шлами відправляють для обробки рослинної маси. Процес отримання палива повторюють безперервними циклами. У похмурі дні і при недостатньому сонячному випромінюванні енергопостачання установки виробляють від автономного джерела або центральної мережі. У разі електропостачання реактор забезпечений освітлювачем зі спектром випромінювання, близьким до сонячного (металогалогенні лампами). Автоклав, конденсатор, реактор-фототермолізатор сонячного концентратора і шламовий реактор з'єднуються за допомогою запірних пристроїв у вигляді кульових вентилів.

Заявлений у винаході спосіб отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів здійснюють за допомогою використання в якості вуглець матеріалів рослинних відходів - деревної маси або сільськогосподарських відходів рослинного походження, наприклад соняшникового лушпиння, соломи, з яких після очищення від механічних домішок і забруднень готують шихту шляхом подрібнення до розмірів 1 мм, сушать при температурі 100-120 ° С до вологості 10%, калібрують на розмір 1 мм, обробляють шламом углистого речовини, нагрівають (піролізу) деревну шихту зі швидкістю 5 град / хв протягом 90 хв до температури 450 ° С і тиску 150 ат і при цих умовах витримують протягом 25-30 хв, парогазообразную суміш піролізних продуктів охолоджують до температури 50 ° С і атмосферного тиску, зневоднюють і зріджують. Піролізні газоподібні продукти піддають светотерміческому впливу - фототермоліз (фотоактивації і фотодиссоциации) при температурі 200 ÷ 240 ° C і атмосферному тиску. Після фототермолиза газоподібні суміші, що складаються з хімічно активних продуктів - газів _СН4, З ₂ Н _4,C n H m, CO, Н _2, СО ₂ і ін., Пропускають через парафіновий шар з каталізатором Fe при температурі 240 ° С і атмосферному тиску і отримують рідке паливо. Питома вихід палива досягає 300 ± 60 г / м ² дзеркала парафіну протягом 2 хв. Для підвищення ступеня конверсії газ рециркулируют 6 ÷ 8 разів протягом 30 хв. Одержуваний в технологічному процесі рідинно-твердий шлам направляють для обробки рослинної маси. Процес отримання палива повторюють безперервними циклами.

Заявлена ​​у винаході установка для здійснення способу отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів рослинних відходів - деревної маси або сільськогосподарських відходів рослинного походження, наприклад соняшникового лушпиння, соломи, складається з двухшнековом подрібнювача, сонячного (електро) повітронагрівача, автоклава (піролізатора), конденсатора, реактора -фототермолізатора, концентратора сонячного випромінювання (штучного випромінювача - метало-галогенних лампи), шламового реактора з сонячним (електро) нагріванням.

Заявлені спосіб і установка для отримання рідкого палива з вуглець матеріалів рослинних відходів - деревної маси або сільськогосподарських відходів рослинного походження, наприклад соняшникового лушпиння, соломи, ілюструється кресленнями, представленими на фіг.1 і 2. На фіг.1 - технологічна схема отримання рідкого палива з вуглець матеріалів - рослинної маси, на фіг.2 - загальний вигляд установки для отримання рідкого палива, що включає подрібнювач двухшнековий 1, сушилку 2 з сонячним (електричним) нагрівачем 5, Калібрувач 3, автоклав (піролізатор) 4 з сонячним (електричним) нагрівачем 5, конденсатор 6, фототермічна реактор 7 з концентратором сонячного випромінювання 8 (штучним - металогалогенні лампами) і шламовий реактор 9 з сонячним (електричним) нагрівачем 5 (дублюючі пристрої на фіг.2 не показані) у вигляді циліндричної посудини з нержавіючої сталі, заповненого парафіном на 0 , 3 його об'єму з каталізатором Fe, пов'язані запірними пристроями (на фіг.2 не показані) у вигляді кульових вентилів.

Працює установка для отримання рідкого палива з вуглець матеріалів рослинних відходів - деревної маси або сільськогосподарських відходів рослинного походження, наприклад, соняшникового лушпиння, соломи, в такий спосіб.

З рослинної маси після очищення від механічних домішок і забруднень готують шихту шляхом подрібнення до розмірів 1 мм, сушать при температурі 1004-120 ° С до вологості 10% (на сонячному або електровоздухонагревателе), калібрують на ситах з діаметром отворів 1 мм, заповнюють автоклав деревної масою розміром 1 мм, обробленої шламом углистого речовини, і включають нагрів (сонячний або електричний), нагрівають деревну шихту зі швидкістю 5 град / хв протягом 90 хв до температури 450 ° С і тиску 150 ат і при цих умовах витримують протягом 25 ÷ 30 хв. Запірні пристрої автоклава відкривають і парогазообразная суміш, що перевищує 60% від маси вихідної сировини, надходить в конденсатор, де піролізні парогазообразние продукти охолоджують до температури 50 ° С і атмосферного тиску, відокремлюють вологу і зріджують. Одночасно закривають запірні пристрої автоклава і відкривають запірні пристрої конденсатора і піролізні газоподібні продукти надходять в реактор-фототермолізатор концентратора сонячного випромінювання (реактор у вигляді теплоізольованого судини, забезпеченого вікном з кварцового скла для концентрованого сонячного випромінювання, і датчиками температури і тиску). Газоподібні продукти піролізу піддають светотерміческому впливу - фототермоліз (фотоактивації і фотодиссоциации) концентрованими сонячним промінням (8 ÷ 10-кратної концентрації при сумарної сонячної радіації 600 ÷ 800 Вт / м ²⁾ або штучним випромінюванням зі спектром, близьким до сонячного (наприклад, металогалогенних ламп) , через вікно реактора-фототермолізатора при температурі 200-240 ° С і атмосферному тиску, після чого запірні пристрої реактора-фототермолізатора закривають, відкривають запірні пристрої шламового реактора і після фототермолиза газоподібні суміші надходять в шламовий реактор (реактор у вигляді судини, заповненого парафіном на 1 / 3 його об'єму, в якому вміщено каталізатор Fe), де при температурі 240 ° С і атмосферному тиску хімічно активні фототермолізованние продукти, що складаються з газів CH _4, C ₂ H _4, С _n Н _m, СО, Н _2, СО ₂ і ін., пропускають через шар парафіну з каталізатором Fe і отримують рідке паливо. Питома вихід палива досягає 300 ± 60 г / м ² дзеркала парафіну протягом 2 хв. Для підвищення ступеня конверсії газ рециркулируют 6 ÷ 8 разів. Утворені в технологічному процесі рідинно-тверді шлами відправляють для обробки рослинної маси. Процес отримання палива повторюють безперервними циклами. Запірні пристрої в кінці циклу отримання палива закривають в автоклаві, конденсаторі, реакторі-фототермолізаторе і шламовому реакторі. Для роботи в похмурі дні і вночі автоклав забезпечений електротеплонагревателем, сонячний повітронагрівач - електровоздухонагревателем, реактор-фототермолізатор - пристроєм штучного сонця (металогалогенні лампами), шламовий реактор - електротеплонагревателем.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів за допомогою використання в якості вуглець матеріалів рослинних відходів - деревної маси або сільськогосподарських відходів рослинного походження, наприклад соняшникового лушпиння, соломи та інших, що складається в тому, що деревну масу очищають від механічних домішок і забруднень, готують шихту шляхом подрібнення, сушіння при температурі 100-120 ° С до вологості 10%, калібрування на розмір 1 мм, піддають піролізу, що відрізняється тим, що після калібрування шихту обробляють шламом углистого речовини, нагрівають (піролізу) шихту зі швидкістю 5 град / хв в протягом 90 хв до температури 450 ° С і тиску 150 ат і при цих умовах витримують протягом 25 ÷ 30 хв, парогазообразную суміш піролізних продуктів охолоджують до температури 50 ° С і атмосферного тиску, зневоднюють і зріджують, газоподібні піролізні продукти піддають светотерміческому впливу - фототермоліз (фотоактивації і фотодиссоциации) при температурі 200 ÷ 240 ° С і атмосферному тиску, фототермолізованние газоподібні суміші, що складаються з хімічно активних продуктів - газів CH _4, С ₂ Н _4, С _n Н _m, СО, Н _2, СО ₂ і ін. , пропускають через парафіновий шар з каталізатором Fe при температурі 240 ° с і атмосферному тиску і отримують рідке паливо, а що утворюється в технологічному процесі рідинно-твердий шлам направляють для обробки рослинної маси, процес піролізу і фототермолиза отримання рідкого палива і рідко-твердого шламу повторюють циклічно безперервно.

2. Сонячна установка для отримання штучного рідкого палива з вуглець матеріалів - рослинних відходів деревної маси або сільськогосподарських відходів рослинного походження, наприклад соняшникового лушпиння, соломи та інших, що включає подрібнювач, сушилку, Калібрувач, піролізатор, конденсатор, запірні пристрої, що відрізняється тим, що вона містить реактор-фототермолізатор у вигляді теплоізольованого судини зі світлопрозорим вікном, концентратор сонячного випромінювання, штучний світловипромінювач, шламовий реактор з парафіновим шаром на 0,3 його об'єму і каталізатором Fe, сонячні нагрівачі.

3. Сонячна установка по п.2, що відрізняється тим, що реактор-фототермолізатор виконаний у вигляді циліндричної посудини з кварцового скла, концентратор сонячного випромінювання виконаний у вигляді параболоціліндра, а штучний випромінювач виконаний з металогалогенних ламп.

Версія для друку
Дата публікації 24.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів