Способ получения топливных смесей

Данное изобретение относится к области получения топливных смесей и может быть использовано в топливной промышленности при получении как топливных эмульсий, так и топлив, представляющих собой смесь различных углеводородных фракций и отходов, содержащих углеводородные компоненты. Способ осуществляют путем подачи топлива в устройство, представляющее собой корпус, состоящий из расширяющейся полой конусообразной части для ввода исходного сырья и сужающейся конусообразной части для вывода полученного продукта с углом раскрытия конусов, равным 30-120°, и цилиндрической частью между ними, внутри которой перпендикулярно потоку исходного сырья размещены пластины с отверстиями, в которых эквивалентный диаметр отверстий в каждой последующей по ходу потока пластине меньше, чем в предыдущей. Расстояние между каждыми двумя соседними пластинами меньше, чем эквивалентный диаметр отверстий, предыдущей по ходу потока пластины, и больше, чем эквивалентный диаметр отверстий последующей пластины. Диаметр конуса (D_кон) ввода дополнительного компонента определяют из соотношения D_кон=k·D_см, где: k - коэффициент, определяющий объемное соотношение смешиваемых компонентов при k<1, а D_см - диаметр цилиндрической части смесителя. Предпочтительно использовать 2-10 пластин с углом между осями отверстий в них, равным 0-70°. Диспергирование проводят при соотношении, равным: L>π·d, где: L - длина капли, “вытянутой” в цилиндр, d - диаметр капли, “вытянутой” в цилиндр, π=3,14. Изобретение позволяет получать топливные эмульсии высокой степени дисперсности и, следовательно, высокой устойчивости. 3 з.п.ф-лы.

 

Данное изобретение относится к области получения топливных смесей и может быть использовано в топливной промышленности при получении как топливных эмульсий, так и топлив, представляющих собой смесь различных углеводородных фракций и отходов, содержащих углеводородные и другие компоненты.

Известен способ получения топливных эмульсий путем смешивания топлива, воды и эмульгатора в узле эмульгирования, причем смешивание ведут в зазоре между статором и вращающимся ротором при значении градиента скорости (2,3-6,9)·10⁵ мм/(с·мм) [RU 2208043, 10.07.2003, C 10 L 1/32].

Наиболее близким к данному изобретению по сущности и достигаемому результату является способ, описанный в авт. свид. СССР №1260014, 30.09.1986. Этот способ заключается в подаче исходного обводненного топлива в устройство, представляющего собой корпус, внутри которого перпендикулярно потоку исходного сырья размещены пластины с отверстиями, в которых эквивалентный диаметр отверстий в каждой последующей по ходу потока пластине меньше, чем в предыдущей. Расстояние между каждыми двумя соседними пластинами меньше, чем эквивалентный диаметр отверстий, предыдущей по ходу потока пластины, и больше, чем эквивалентный диаметр отверстий последующей пластины.

Однако этот способ не позволяет получать топливные эмульсии высокой степени дисперсности и, следовательно, высокой устойчивости.

Задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка, т.е. получение тонкодиспергированных топливных смесей с равномерно распределенными каплями дисперсной фазы во всем объеме топлива, обеспечивающих высокое качество сжигания топлив, или равномерное распределение компонентов топлив во всем его объеме.

Задача изобретения решается способом получения топливных смесей путем подачи топлива в устройство, представляющее собой корпус, состоящий из расширяющейся полой конусообразной части для ввода исходного сырья и сужающейся конусообразной части для вывода полученного продукта с углом раскрытия конусов, равным 30-120°, и цилиндрической частью между ними, внутри которой перпендикулярно потоку исходного сырья размещены пластины с отверстиями, в которых эквивалентный диаметр отверстий в каждой последующей по ходу потока пластине меньше, чем в предыдущей, при расстоянии между каждыми двумя соседними пластинами меньше, чем эквивалентный диаметр отверстий, предыдущей по ходу потока пластины, и больше, чем эквивалентный диаметр отверстий последующей пластины, причем диаметр конуса (D_кон) ввода дополнительного компонента определяют из соотношения

D_кон=k·D_см

где:

k - коэффициент, определяющий объемное соотношение смешиваемых компонентов при k<1

D_см - диаметр цилиндрической части смесителя.

Предпочтительно использовать 2-10 пластин с углом между осями отверстий в них, равным 0-70°.

Кроме этого, предпочтительно диспергирование проводить при условие дробления капли в жидкости на более мелкие при ее “вытягивании”, равным: L>π·d, где:

L - длина капли, “вытянутой” в цилиндр,

d - диаметр капли, “вытянутой” в цилиндр,

π=3,14.

В случае необходимости дополнительного ввода компонентов (например, воды, сточных вод, углеводородов, присадок и др.) способ можно осуществлять в устройстве, снабженном также распределителем этих компонентов в виде полого конуса.

Способ осуществляют следующим образом:

Топливо подают во входной патрубок конусообразной части используемого устройства, имеющего угол раскрытия конуса 30-120°, под давлением 1-40 атм. Капли дисперсной фазы, проходя через отверстия в перфорированных пластинах, вытягиваются в цилиндры, которые, разрываясь, образуют капли с постепенно уменьшающимися размерами.

При необходимости дополнительного ввода компонентов или присадок следует соблюдать соответствие D_кон, и они подаются перед первой по ходу потока пластиной через полый конус, основание которого представляет собой также перфорированную пластину. Для лучшего перемешивания дополнительных компонентов с дисперсионной средой их лучше подавать под давлением, превышающим давление на входе в устройство. Полученную водотопливную эмульсию или топливную композицию выводят из противоположной конусообразной части, имеющей угол раскрытия конуса 30-120°, по выходному патрубку.

В качестве исходного сырья можно использовать любое углеводородное сырье, в том числе, бензин, керосин, мазут, отработанные жидкости, углеводородсодержащие отходы и др.

Пример 1.

В качестве сырья используют смесь мазута, содержащего 10% воды, с отработанным маслом и дополнительно вводят 10% воды.

Мазут, содержащий 10% воды, по входному патрубку подают в расширяющуюся часть корпуса, имеющего угол раскрытия конуса 75. Отработанное масло и 10% воды подают через полый конус перед первой по ходу потока пластиной.

Диаметр конусной части ввода дополнительных компонентов определяется по формуле, при условии, что k=0,1.

Количество перфорированных пластин равно 4, угол между осями отверстий в них 30°. Размер отверстий в пластинах соответственно равен 1,8; 1,6; 1,28; 1,02 мм при расстоянии между пластинами соответственно 1,8; 1,44; 1,15 мм. Полученную эмульсию средним размером капель воды около 35 мкм выводят из противоположной конусообразной части, имеющей угол раскрытия конуса 75°, по выходному патрубку.

Пример 2.

В качестве топлива берут мазут марки 100 с содержанием воды 20%. Мазут нагревают до 80°С и затем по входному патрубку подают в расширяющуюся часть корпуса, имеющего угол раскрытия конуса 45°.

Количество перфорированных пластин равно 5, угол между осями отверстий в них 0°. Размер отверстий в пластинах соответственно равен 2; 1,6; 1,28; 1,02; 0,82 и 0,73 мм при расстоянии между пластинами соответственно 1,8; 1,44; 1,15; 0,92 мм. Полученную эмульсию со средним размером капель воды около 35 мкм выводят из противоположной конусообразной части, имеющей угол раскрытия конуса 45°, по выходному патрубку.

Пример 3.

В качестве сырья используют прямогонный бензин с ОЧ 55, который по входному патрубку подают в расширяющуюся часть корпуса, имеющего угол раскрытия конуса 90°. Через полый конус перед первой по ходу потока пластиной подают 20 об.% бензол-толуол-ксилольной фракции (БТК).

Диаметр конусной части определяется по формуле, при условии, что k=0,25.

Количество перфорированных пластин равно 4, угол между осями отверстий в них 30°. Размер отверстий в пластинах соответственно равен 2; 1,6; 1,28; 1,04 мм при расстоянии между пластинами соответственно 1,8; 1,44; 1,15 мм. Полученный бензин марки АИ 80 из противоположной конусообразной части, имеющей угол раскрытия конуса 90°, по выходному патрубку.

Сжигание полученных во всех примерах топливных смесей обеспечивает снижение образования окислов азота и углерода по сравнению с прототипом в 1,5 раза. Стабильность эмульсий, полученных по примерам 1, 2, достигает 30 дней.

1. Способ получения топливных смесей путем подачи топлива в устройство, представляющее собой корпус, состоящий из расширяющейся полой конусообразной части для ввода исходного сырья и сужающейся конусообразной части для вывода полученного продукта и цилиндрической частью между ними, внутри которой перпендикулярно потоку исходного сырья размещены пластины с отверстиями, в которых эквивалентный диаметр отверстий в каждой последующей по ходу потока пластине меньше, чем в предыдущей, при расстоянии между каждыми двумя соседними пластинами меньше, чем эквивалентный диаметр отверстий предыдущей по ходу потока пластины, и больше, чем эквивалентный диаметр отверстий последующей пластины, отличающийся тем, что топливо подают в устройство, конусообразные части которого имеют угол раскрытия конусов, равный 30-120° и диаметром конуса D_кон ввода дополнительного компонента, определяемым из соотношения

D_кон=k·D_см,

где

k - коэффициент, определяющий объемное соотношение смешиваемых компонентов при k<1;

D_cм - диаметр цилиндрической части смесителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют устройство дополнительного ввода компонентов в виде полого конуса, основание которого представляет перфорированную пластину.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в используемом устройстве содержится 2-10 пластин с углом между осями отверстий в них, равным 0-70°.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергирование проводят при L>π·d,

где

L - длина капли, “вытянутой” в цилиндр,

d - диаметр капли, “вытянутой” в цилиндр,

π=3,14.