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 RU2204761

СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ І ВИКОРИСТАННЯ ВІДХОДІВ ВУГЛЕВОДНІВ

Ім'я винахідника: Філіппов І.А .; Смолянов В.М.
Ім'я патентовласника: Філіппов Ігор Анатолійович; Смолянов Володимир Михайлович
Адреса для листування: 193015, Санкт-Петербург, а / я 108, В.М.Шаркову
Дата початку дії патенту: 2001.05.16

Винахід відноситься до галузі утилізації промислових відходів і може знайти застосування для переробки відходів рідких і загусли вуглеводнів з метою їх застосування в якості добавки до рідкого важкого палива. Спосіб переробки та використання відходів вуглеводнів включає розігрів відходів вуглеводнів, додавання води, змішування відходів вуглеводнів з важким рідким паливом, диспергирование одержуваної суміші для освіти водопаливної емульсії і подачу водопаливної емульсії на спалювання. Розігрів відходів вуглеводнів здійснюють до температури 20-90 ^o С з додаванням або без додавання води. Змішування відходів вуглеводнів з паливом і диспергування цієї суміші виконують одночасно в роторно-пульсаційному змішувачі-гомогенизаторе з робочим зазором 50-250 мкм і швидкістю зсуву не менше 10 м / с, забезпечуючи подачу відходів вуглеводнів і палива в змішувач-гомогенізатор в співвідношенні 1:15 -1: 1,5. Процес гомогенізації контролюють або за допомогою вимірювального мікроскопа по пробам водопаливної емульсії, або візуально по виду факела горіння. При розмірі часток дисперсної фази в пробах водопаливної емульсії більше 10 мкм або при зменшенні яскравості та прозорості факела горіння і при появі кіптяви в хвостовій частині факела горіння підвищують число обертів двигуна змішувача-гомогенізатора або подають частина водопаливної емульсії з виходу змішувача-гомогенізатора на його вхід, або збільшують подачу палива в змішувач-гомогенізатор, або зменшують подачу на його вхід відходів вуглеводнів. Технічний результат: забезпечення можливості переробки і використання відходів рідких і загусли вуглеводнів практично будь-якого класу, підвищення продуктивності переробки відходів, можливість оперативного корегування процесу, економія палива і ресурсів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі утилізації промислових відходів і може знайти застосування для переробки та використання відходів рідких і загусли вуглеводнів (нафта, мазут, дизельне паливо, рослинні і мінеральні масла, нафтошламу, шлами мазуту, парафіни, асфальтени і т.п.).

Утилізація відходів вуглеводнів залишається актуальною екологічної та технічної проблемою. Відходи загустіли вуглеводнів зазвичай накопичують і потім відправляють на смітник, забруднюючи тим самим навколишнє середовище. Відходи рідких вуглеводнів (наприклад, таких як мазут) зливають, як правило, в відстійні споруди. Відстоялися (підтоварної) води, що містять мазут, проходять очистку і зливаються в каналізацію, що і завдає значної шкоди навколишньому середовищу. Так, при експлуатації тільки однієї котельні, витрачає за опалювальний сезон до 14000 тонн мазуту, в очисних спорудах за рік накопичується 90-100 тонн забрудненого мазуту. Як відомо, в залежності від складності системи очищення (кількості ступенів) ефективність очищення становить 78,5-94,3% [1]. Тобто навіть при наявності очисних споруд при роботі однієї котельні в каналізацію з водою, що пройшла очищення, потрапляє від 5 до 20 тонн мазуту на рік.

Таким чином, прямі втрати мазуту при існуючій системі утилізації відходів складають для однієї котельні від 95 до 120 тонн в рік.

Існуючі способи і установки для переробки і використання відходів вуглеводнів не забезпечують ефективного вирішення проблеми їх утилізації. Одна з головних причин цього - нестабільність і невизначеність складу відходів і співвідношення входять до них компонентів.

Відомий спосіб переробки нафтової шламу шляхом його термічної обробки під обертається барабанної печі [2]. Цей спосіб вимагає значних енергетичних витрат, але в результаті не забезпечує повної переробки відходів.

Відомий і спосіб переробки і утилізації промислових відходів мастильних матеріалів, що містять мінеральні масла [3]. Відповідно до цього способом згадані відходи змішують з нафтопродуктами (зокрема, з відпрацьованою мастильно-охолоджувальної водно-масляної емульсією) при температурі 40-60 ^o С і диспергируют при температурі 70-80 ^o С за допомогою введення ПАР, в якості яких використовують відходи виробництва синтетичних жирних кислот. Після диспергування отриману суміш перемішують при кімнатній температурі з рідким вуглеводнем, які мають в'язкість 43-60 сСт, і направляють на спалювання.

До недоліків даного способу слід віднести: обмежену сферу застосування - лише відходи мастильних матеріалів; низьку продуктивність процесу, яка визначається як великою тривалістю виконання операції диспергування, яка становить кілька годин навіть при використанні гідродинамічного акустичного апарату ГАРТ-ПР, так і великим числом необхідних операцій; необхідність використання ПАР і дорогого низковязкую (менше 60 сСт) вуглеводню.

За сукупністю суттєвих ознак найбільш близьким до заявляється способу є спосіб переробки мазутного шламу по винаходу [4], прийнятий як прототип. Відповідно до цього способу, який передбачає спалювання мазутного шламу в складі водопаливної емульсії, в мазутовий шлам вводять діспергірующе-стабілізуючу або поліфункціональні присадку до палива, потім шлам підігрівають до 90-100 ^o С і змішують в співвідношенні 1: 5 - 1:10 з підігрітим мазутом, отриману суміш пропускають 1-2 рази через модуль-диспергатор з додаванням 10-20% -ної прісної води.

Можливості застосування способу-прототипу обмежені переробкою тільки мазутного шламу. Крім того, через операції диспергування даний спосіб має низьку продуктивність. Інші його недоліки - необхідність використання присадок до палива, проблематичність забезпечення потрібного співвідношення в суміші відходів і палива і, отже, низька якість одержуваної в результаті переробки водопаливної емульсії, відсутність можливості оперативного корегування співвідношення відходів і палива, необхідність високої температури нагріву суміші через різке збільшення (20-50%) в'язкості по відношенню до вихідного мазуту. Підвищення ж температури мазуту призводить до збільшення закоксованность форсунок котлів.

Завданням винаходу є забезпечення можливості переробки промислових відходів практично будь-яких вуглеводнів, що знаходяться в рідкому або густому стані, і використання їх в якості добавок до важкого рідкого палива без погіршення його характеристик.

Це завдання вирішується тим, що в способі переробки та використання відходів вуглеводнів, що включає розігрів відходів, додавання води, змішування відходів з важким рідким паливом, диспергирование одержуваної суміші для освіти водопаливної емульсії і подачу водопаливної емульсії на спалювання, розігрів відходів вуглеводнів здійснюють до температури 20- 90 ^o с з додаванням або без додавання води, змішування відходів вуглеводнів з паливом і диспергування цієї суміші виконують одночасно в роторно-пульсаційному змішувачі-гомогенизаторе [5] з робочим зазором 50-250 мкм і швидкістю зсуву не менше 10 м / с, забезпечуючи подачу відходів вуглеводнів і палива в змішувач-гомогенізатор в співвідношенні 1: 15-1: 1,5, процес гомогенізації контролюють або за допомогою вимірювального мікроскопа по пробам водопаливної емульсії, або візуально по виду факела горіння при розмірі частинок дисперсної фази в пробах водопаливної емульсії більше 10 мкм або при зменшенні яскравості та прозорості світіння факела горіння і при появі кіптяви в хвостовій частині факела горіння підвищують число обертів двигуна змішувача-гомогенізатора, або подають частина водопаливної емульсії з виходу змішувача-гомогенізатора на його вхід, або збільшують подачу палива в змішувач-гомогенізатор, або зменшують подачу на його вхід відходів вуглеводнів. У відходи вуглеводнів перед їх подачею в змішувач-гомогенізатор можуть вводитися ПАР.

Технічний результат винаходу полягає в забезпеченні можливості переробки відходів рідких і загусли вуглеводнів практично будь-якого класу і їх використання в якості добавки до важкого рідкого палива (в тому числі дизельного моторного палива) без погіршення його характеристик, в підвищенні точності дотримання співвідношення відходів вуглеводнів і палива і можливості оперативного корегування цього співвідношення, в більш високій продуктивності переробки відходів вуглеводнів, в забезпеченні можливості тривалого (до 1 року) зберігання одержуваної водопаливної емульсії, в забезпеченні можливості використання водопаливних емульсій з вмістом води до 40%, в зниженні температури нагріву відходів до 20-90 ^o С.

Пропоноване технічне рішення стало результатом тривалих експериментів і досліджень процесу гомогенізації сумішей відходів вуглеводнів різного класу з мазутом і іншими важкими рідкими паливами, а й досліджень властивостей таких сумішей і процесу їх горіння. В ході цих експериментів і досліджень встановлено, що при відносно відходів рідких і загусли вуглеводнів до палива в межах 1: 15-1: 1,5 (в залежності від класу вуглеводнів) може бути знайдений такий режим роботи роторно-пульсаційного змішувача-гомогенізатора, при якому досягається створення монодисперсної водопаливної емульсії з розміром частинок дисперсної фази в діапазоні 5-10 мкм. При такому розмірі частинок факел горіння має високу яскравість і прозорість. У хвостовій частині факела горіння практично відсутня кіптява, а значить і сажисті частинки, що говорить про повному згорянні компонентів водопаливної емульсії. У такому разі не потрібно переналагодження обладнання та запобігає закоксованность форсунок.

Важливими умовами досягнення технічного результату є забезпечення роторно-пульсаційним змішувачем-гомогенізатором швидкості зсуву не менше 10 м / с при робочому зазорі 50-250 мкм (оптимум 150 мкм) і дотримання співвідношення відходів вуглеводнів і палива.

При швидкості зсуву менше 10 м / з не досягається потрібна ступінь гомогенізації, розмір часток дисперсної фази водопаливної емульсії перевищує 10 мкм. Причиною цього є та обставина, що подрібнення і гомогенізація здійснюються в роторно-пульсаційному змішувачі-гомогенизаторе завдяки кавітаційним процесам, інтенсивність яких різко падає при швидкості зсуву менше 10 м / с. Якщо величина робочого зазору змішувача-гомогенізатора перевищує 250 мкм, знижується подрібнююче вплив на оброблювану середу. У випадках, коли величина робочого зазору менше 50 мкм, має місце суттєве збільшення споживаної потужності і зниження продуктивності. Якщо відношення відходів вуглеводнів до основного палива перевищує значення 1: 1,5, має місце зменшення яскравості та прозорості факела горіння, поява кіптяви в хвостовій частині. Ці явища, як показали експерименти, пов'язані зі збільшенням розміру часток дисперсної фази водопаливної емульсії до 20-50 мкм і більше. Якщо відношення відходів вуглеводнів до основного палива менше значення 1:15, факел горіння відповідає всім нормам, а розмір часток дисперсної фази водопаливної емульсії знаходиться в межах 5-10 мкм. При цьому, однак, збільшується витрата основного палива, погіршуються економічні показники.

Відповідно до пропонованого способом коригування процесу гомогенізації суміші відходів вуглеводнів і основного палива можна здійснити виконанням одного з наступних дій: підвищенням числа оборотів двигуна змішувача-гомогенізатора, або подачею частини водопаливної емульсії з виходу змішувача-гомогенізатора на його вхід, або збільшенням подачі палива в змішувач -гомогенізатор, або зменшенням подачі на його вхід відходів вуглеводнів. Ці операції проводять, якщо розмір часток дисперсної фази в пробах водопаливної емульсії перевищує 10 мкм, або, якщо погіршуються характеристики факела горіння (зменшення яскравості та прозорості світіння, поява кіптяви в хвостовій частині факела горіння).

Можливість оперативного корегування співвідношення в паливній суміші відходів та основного палива є одним з істотних переваг запропонованого способу, що визначається тим, що змішування і диспергування суміші здійснюють одночасно в змішувачі-гомогенизаторе. На відміну від цього за способом-прототипу змішування відходів вуглеводнів і палива виконують у видатковому паливному резервуарі, а диспергування одержуваної суміші - в модулі-диспергаторі. З модуля-диспергатора водопаливної емульсія повертається в видатковий паливний резервуар і з нього ж подається на спалювання. Однак у видатковому паливному резервуарі крім водопаливної емульсії присутні неоднорідне розподілені за обсягом основне паливо і відходи вуглеводнів. Звідси очевидно, що відомий спосіб не в змозі забезпечити з прийнятною точністю потрібну пропорцію відходів вуглеводнів і основного палива, не кажучи вже про забезпечення можливості оперативного корегування цієї пропорції.

Підвищення продуктивності переробки відходів вуглеводнів в пропонованому способі досягнуто завдяки більш високій ефективності процесу гомогенізації (з зазначеними вище параметрами) в порівнянні з процесом диспергування в способі-прототипі, що вимагає значних витрат часу. Процес гомогенізації суміші важкого рідкого палива і відходів вуглеводнів, що виконується за допомогою роторно-пульсаційного змішувача-гомогенізатора, забезпечує разом з тим можливість отримання кондиційних водопаливних емульсій з вмістом води до 40%, що не відомо ні з науково-технічних публікацій, ні з практики приготування і використання водопаливних емульсій. Висока ефективність процесу гомогенізації дозволила, крім того, знизити температуру нагрівання відходів в порівнянні з прототипом до 20-90 ^o С і тим самим отримувати економію енергії.

Що стосується кількості води, що додається в переробляються відходи вуглеводнів, то це питання вирішується в кожному конкретному випадку в залежності від обводнення вихідного товарного палива. Товарні важкі, рідкі палива і відходи рідких вуглеводнів завжди містять деяку частку води. Тому часто немає необхідності спеціального введення води в відходи рідких вуглеводнів.

Водопаливної емульсії, одержувані за пропонованим способом, зберігають монодисперсні протягом тривалого часу (до 1 року). Це робить необов'язковим негайне використання палива, що містить перероблені відходи вуглеводнів, дозволяє створювати і зберігати запаси такого палива.

У тих випадках, коли одержувана водопаливної емульсія направляється на зберігання або в дизельний двигун (при змішуванні рідких відходів вуглеводнів з дизельним паливом), процес гомогенізації переважно контролювати за допомогою вимірювального мікроскопа по пробам водопаливної емульсії, в яких розмір часток дисперсної фази емульсії не повинен перевищувати 10 мкм.

В окремих випадках, зокрема при використанні відходів деяких сортів нізкообводненних нафтопродуктів з дуже високою в'язкістю, для поліпшення процесу гомогенізації в відходи вуглеводнів доцільно додавати відомі ПАР.

Що готуються за пропонованим способом водопаливної емульсії мають в'язкість, що не перевищує в'язкість вихідного, важкого рідкого палива.

Пропонований спосіб ілюструє такі приклади

Приклад 1. З витратного паливного резервуара в роторно-пульсаційний гомогенізатор ВКИ-3Б подавали за допомогою насоса паливний мазут марки М-100, а за допомогою другого насоса - підігріті до 80 ^o С рідкі обводнені нафтозалишки. Співвідношення відходів вуглеводнів і палива, яке становило 1: 5, витримувалося вибором режиму роботи насосів і перетину трубопроводів подачі відходів і палива. Одержану після гомогенізації водопаливних емульсію з вмістом води ~ 12% подавали насосом на спалювання в форсунки котла типу ДКВР. Розмір частинок дисперсної фази водопаливної емульсії, визначався по пробам за допомогою вимірювального мікроскопа, знаходився в межах 5-10 мкм. Факел горіння мав яскравий, прозорий колір. У хвості факела горіння наявності сажістих частинок візуально не відзначалося. Після 4-х годин роботи яскравість і прозорість факела горіння зменшилися. У пробах водопаливної емульсії розмір часток дисперсної фази перевищив 20 мкм. За допомогою подачі частини водопаливної емульсії з виходу змішувача-гомогенізатора на його вхід яскравість і прозорість факела горіння повернулися до першочергового стану. У пробах водопаливної емульсії частинок дисперсної фази не перевищував 9 мкм.

Приклад 2. З витратного паливного резервуара котельні в роторно-пульсаційний змішувач-гомогенізатор типу ВКИ-3Б подавали за допомогою насоса паливний мазут марки М-100, а за допомогою другого насоса підігріту до 40 ^o С обводнену суміш рослинних масел (соєва, арахісова, соняшникова і т. п.), отриману шляхом обмивання миючим засобом "О-БІС" робочих поверхонь ліній кондитерського виробництва, і їх подальшого відділення від миючого розчину (відходи вуглеводнів). Відходи вуглеводнів мали обводненность близько 10%. Співвідношення відходів вуглеводнів і палива становило 1: 5. Розмір частинок дисперсної фази водопаливної емульсії після проходження роторно-пульсаційного гомогенізатора знаходився в межах 5-7 мкм. Котельне обладнання не піддавалося будь-якої регулювання і налаштування. Зміни довжини факела горіння, його яскравості і прозорості не спостерігалося. Сажисті частки в хвості полум'я були відсутні. Форсунки є не закоксовивается.

Через 5 годин зменшилися яскравість і прозорість факела горіння, в його хвостовій частині з'явилася кіптява. За допомогою зменшення подачі відходів в змішувач-гомогенізатор характеристики факела горіння були приведені в норму. Розмір частинок дисперсної фази в пробах водопаливної емульсії не перевищував 10 мкм.

Як видно з опису, пропонований спосіб забезпечує можливість переробки широкого класу відходів рідких і загусли вуглеводнів і використання їх в якості добавки до тяжких рідким видам палива без погіршення якості палива.

Наведені приклади свідчать про можливість промислової реалізації винаходу.

ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. В.А. Корягін. Спалювання водопаливних емульсій і зниження шкідливих викидів. Санкт-Петербург, Надра, 1995, 304 с.

2. А.с. СРСР 426109, МПК F 23 G 7/04, опуб. 30.04.74.

3. А.с. СРСР 1698579, МПК F 23 G 7/04, опуб. 15.12.91.

4. А.с. СРСР 1791673, MПK F 23 G 7/05, опуб. 03.01.93.

5. Патент РФ 2124935, МПК В 01 F 5/06, опуб. 20.01.99.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб переробки та використання відходів вуглеводнів, що включає розігрів відходів вуглеводнів, додавання води, змішування відходів вуглеводнів з важким рідким паливом, диспергирование одержуваної суміші для освіти водопаливної емульсії і подачу водопаливної емульсії на спалювання, що відрізняється тим, що розігрів відходів вуглеводнів здійснюють до температури 20 -90 ^{o C} з додаванням або без додавання води, змішування відходів вуглеводнів з паливом і диспергування цієї суміші виконують одночасно в роторно-пульсаційному змішувачі-гомогенизаторе з робочим зазором 50-250 мкм і швидкістю зсуву не менше 10 м / с, забезпечуючи подачу відходів вуглеводнів і палива в змішувач-гомогенізатор в співвідношенні 1: 15-1: 1,5, процес гомогенізації контролюють або за допомогою вимірювального мікроскопа по пробам водопаливної емульсії, або візуально по виду факела горіння, при розмірі частинок дисперсної фази в пробах водопаливної емульсії більше 10 мкм або при зменшенні яскравості та прозорості світіння факела горіння і при появі кіптяви в хвостовій частині факела горіння підвищують число обертів двигуна змішувача-гомогенізатора або подають частина водопаливної емульсії з виходу змішувача-гомогенізатора на його вхід, або збільшують подачу палива в змішувач-гомогенізатор, або зменшують подачу на його вхід відходів вуглеводнів.

2. Спосіб переробки та використання відходів вуглеводнів по п. 1, який відрізняється тим, що в відходи вуглеводнів, що подаються в змішувач-гомогенізатор, вводять ПАР.

Версія для друку
Дата публікації 19.02.2007гг

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