Реферат: Гидродинамическое оборудование для интенсификации технологических процессов нефтепереработки

Технологическая схема процесса приготовления водотопливной эмульсии

Способ получения водотопливных эмульсий осуществляется с помощью установки (фиг. 1), включающей емкость 1 для жидкого топлива (углеводородного сырья, такого как нефть, солярка, бензин, мазута, отходы нефтепереработки и т. п. ) и емкость 2 для дополнительной жидкости или воды. Из емкости 1 загрязненное топливо через насос-дозатор 3 и кран 4 поступает на вход в статическое кавитационное устройство 5, в которое на другой вход поступает дополнительная (промывочная) жидкость или вода из емкости 2. В устройстве 5 осуществляется смешение поданных компонентов и их начальная кавитационная обработка - эмульгирование. Полученная эмульсия через кран 6 поступает в циркуляционную емкость 7, в которой происходит отделение очищенной эмульсии в циркуляционном потоке, при этом осаждающаяся часть неочищенной эмульсии из средней части емкости 7 поступает на повторную обработку, возвращаясь в емкость 1 через кран 8, а очищенная эмульсия из верхней части емкости 7 через кран 9 поступает в центробежный сепаратор 10, окончательно отделяющий примесные компоненты. Очищенная эмульсия через кран 11 поступает в смеситель 12, в который из емкостей 13 и 14 через дозаторы 15 и 16 соответственно подаются такие необходимые добавки и присадки, как стабилизаторы, антифризы и др. Из смесителя 12 промежуточная эмульсия с необходимыми добавками и присадками через кран 17 поступает на окончательную обработку - гомогенизацию в гидродинамическое многосекционное кавитационное устройство 18, в котором осуществляется смешение эмульсии с добавками, активация, нагрев до 50-60oС, диспеграция и усреднение всех компонентов и окончательная гомогенизация эмульсии.(4)

Необходимая степень гомогенизации и требуемое качество эмульсии достигается рециркуляцией обрабатываемой эмульсии в смесителе 12 через линию с краном 19. Готовая водотопливная эмульсия через кран 20 и теплообменник 21 поступает на выход готового продукта либо непосредственно на потребление, либо в накопительную емкость. При этом исходное композиционное сырье может подаваться в емкость 1 через теплообменник 21 (для предварительного подогрева) по отводящей линии 22.

Осевой разрез статического кавитационного устройства

Статическое кавитационное устройство 5 (фиг.2) включает в себя: входной патрубок 23 для подачи жидкого топлива, цилиндрический корпус 24 вихревой камеры, помещенный в месте ввода входного патрубка 23, имеющий в одной торцевой стенке кольцевую прорезь 25, корпус 26 устройства в виде трубы, причем корпус 24 закреплен на торце корпуса 26; цилиндрическую перегородку 27, введенную в корпус 26 устройства соосно, внешний кавитатор 28, образованный пластинами, скрепленными звездообразно и вставленными в пространство между корпусом 26 устройства и цилиндрической перегородкой 27 с образованием каналов для прохода жидкой смеси в одном направлении; внутренний кавитатор 29, также образованный звездообразно скрепленными пластинами, вставленными внутрь и закрепленными на внутренней окружности (стенке) цилиндрической перегородки 27 с образованием каналов прохода жидкой смеси в обратном направлении; отражатель 30 потока с конусообразным выступом, установленный в торце корпуса 26 напротив кавитаторов. По оси отражателя 30 установлен вводной патрубок 31, служащий отдельным вводом для подачи дополнительной жидкости или воды на смешение с топливом и совместную кавитационную обработку. В части цилиндрической перегородки 27, выходящей в корпус вихревой камеры, выполнены по окружности циркуляционные отверстия 32, связывающие вихревую камеру с внутренним пространством цилиндрической перегородки 27. Выходной патрубок 33, являющийся частью цилиндрической перегородки 27, выступает наружу из корпуса 24 вихревой камеры. Направление потоков жидкой смеси в устройстве показано стрелками.(5)

Торцевой разрез по А-А статического устройства

Торцевой разрез по Б-Б статического устройства

Статическое кавитационное устройство работает следующим образом.

Под действием разрежения в центральной части отражателя, создаваемого вихревым потоком, через ввод - патрубок 31 вводится дополнительная жидкость или вода.

Отражатель 30 направляет поток всех компонентов во внутренний кавитатор 29, пройдя через каналы звездообразных пластин которого, смешанная, диспергированная и эмульгированная жидкость направляется в выходной патрубок 33, которым служит выступающая из корпуса 24 часть цилиндрической перегородки 27. При движении на выход часть жидкости перетекает через циркуляционные отверстия 32 в корпус 24 вихревой камеры, что дает возможность направлять ее на повторную обработку для более тщательной диспергации.(6)

Осевой разрез гидродинамического кавитационного устройства с фрагментом бокового вида центральной секции

Устройство 18 гомогенизации эмульсии (фиг.5) содержит корпус 34, включающий торцевые крышки 35 и наружные элементы 36 секций, соединенных друг с другом (стянутых) болтами 37. Корпус 34 имеет два входных патрубка 38, 39 с двух сторон, один из которых (патрубок 38) соединен со свободной полостью, служащей входной камерой 40, а другой - (патрубок 39) соединен с входной камерой 41. Многосекционный корпус помещен в кожух 42, в котором размещены пары секций встречно-направленно к одной центральной секции, при этом встречно-направленных секций может быть несколько пар. Секции включают в себя наружные элементы 36, на которых установлены статоры 43 секций одной стороны и статоры 44 секций другой стороны устройства, при этом статоры установлены с возможностью радиального смещения (для самоцентрирования роторов и статоров). Внутри статоров 43 секций одной стороны размещены вращающиеся на валу 45 роторы 46 и внутри статоров 44 секций другой стороны размещены роторы 47. Статоры 43 секций одной стороны и 44 - другой стороны имеют конфузоры 48, а роторы 46 - одной стороны и 44 - другой стороны имеют диффузоры 49, причем число диффузоров роторов равно числу конфузоров статоров. Центральная секция имеет статор 50 с конфузором 51 и с двухсторонним входом ротор 52 с диффузором 53. Сбоку центральной секции из нее через отверстие в корпусе 34 и кожух 42 выведен боковой выходной патрубок 54, служащий выходным патрубком устройства 18 гомогенизации. Входные патрубки 38 и 39 соединены трубопроводом 55, имеющим регулировочный кран 56.(7)

Торцевой разрез по А-А гидродинамического устройства

Гидродинамическое устройство гомогенизации эмульсии работает следующим образом.

Обрабатываемая эмульсия подается в один из входных патрубков и поступает через входные патрубки 38 и 39 в свободные полости - входные камеры 40 и 41 с двух сторон устройства, где приобретает вращательное движение и засасывается центробежными колесами - роторами 46 и 47, ускоряется и после кавитационной обработки в системах диффузоров 49 роторов и конфузоров 48 статоров встречно-направленных секций подается во входы с двух сторон центрального ротора 52, в котором эмульсия, в очередной раз ускоряясь, проходит через систему диффузор 53 - конфузор 51 центральной секции и поступает в боковой выходной патрубок 54 устройства. Кавитационная обработка в одной или нескольких (для усиления обработки) встречно-направленных парах секций и в центральной секции производит тонкую гомогенизацию топливной эмульсии, нагрев до 50-60oС и активацию, обеспечивающую длительное хранение эмульсии без расслоения.(8)

Например, предлагаемым способом с помощью описанных устройств была получена эмульсия летнего дизельного топлива с содержанием воды 24% и с эмульгатором ОП-7 (концентрация 0,2 вес.%), имеющая следующие свойства:

ü  тип эмульсий - прямой;

ü  плотность, г/см3 - 0,875;

ü  поверхностное натяжение, эрг/см2 - 6;

ü  размер капель, мкм - 1,02,570%;

ü  устойчивость, ч (по ГОСТ 6243-64) - 240 (расслоения не обнаружено); - 420 (расслоение 5%);

ü  температурная устойчивость, oС - до 95oС;

ü  вязкость эмульсии - 8-12.

ü  Полученная эмульсия позволяет сократить расход топлива до 15% при применении в качестве эмульгатора мазута М 100 (5-10%).

Заключение

Для решения стратегических задач по развитию нефтепереработки России необходимо усиление роли государства, прежде всего в части жесткого контроля за реализацией основных положений техрегламента на нефтепродукты; совершенствование таможенного и налогового регулирования нефтепереработки с целью стимулирования производства нефтепродуктов с высокими потребительскими свойствами и углубления переработки нефти; а также обеспечение производства высокотехнологичной продукцией за счет внедрения новых инновационно-направленных российских разработок.

Список литературы

1.Пат. 2202406. Способ приготовления водотопливной эмульсии. Баев Владимир Сергеевич, Нецветаев Александр Глебович. - Опубл. 12.01.2001; Бюл. № 20.

2. <http://www.mngz.ru/russia-world-sensation/12892-osnovnye-problemy-neftepererabotki-vzglyad-neftyanikov.html>

. <http://vortexfuel.com.ua/cracking.html>

. Пат. 93047039 А МПК 6 F17D1/16 Способ уменьшения вязкости нефтей и нефтепродуктов // Петросян Ф.Н., Друян Ю.И., Потраков