Перспективы применения энергосберегающей кавитационной обработки. Кавитационная обработка нефти


Обработка и очистка дизельного топлива, методом механоактивации.

Данные проверки Т на приборе Шаток 150, обработанного диз. топлива Л в Самаре.

                       Контрольная                        Опытная 1.                         Опытная 2.

Т продукта           20,8                                        20,8                                    20,8

Цетан                    53,8                                        52,2                                    52,0

Т помутнения      -5,5                                       -17,4                                  -19,8

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КАВИТАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

  Одним их эффективных методов интенсификации химико-технологических процессов (ХТП) в жидкостях является кавитационное воздействие на обрабатываемую среду. Кавитация представляет собой средство локальной концентрации энергии низкой плотности в высокую плотность энергии, связанную с пульсациями и захлопыванием кавитационных пузырьков. В фазе разрежения акустической волны или за счет местного понижения давления при обтекании твердого тела, в жидкости образуются каверны (кавитационные пузырьки), которые заполняются насыщенным паром данной жидкости. В фазе сжатия под действием повышенного давления и сил поверхностного натяжения каверна захлопывается, а пар конденсируется на границе раздела фаз. Через стены каверны в нее диффундирует растворенный в жидкости газ, который затем подвергается сильному адиабатическому сжатию. Чтобы избежать захлопывания кавитационных пузырьков, надо подать в область пониженного давления какой-нибудь газ, например воздух.

  В момент схлопывания кавитационной каверны, давление и температура газа локально могут достичь значительных величин (по расчетным данным до 100 МПа и до 10000 К соответственно). После схлопывания каверны в окружающей жидкости распространяется сферическая ударная волна, быстро затухающая в пространстве. При генерировании импульсных растягивающих напряжений в жидкости, присутствующие в ней зародыши кавитации (устойчивые паровые и газовые пузырьки малых размеров) начинают расти, образуя кавитационный кластер, форма и размеры которого определяются начальным спектром размеров кавитационных зародышей, характером прикладываемого напряжения и граничными условиями.

  В кавитационную каверну могут проникать пары жидкости, растворенные газы, а также вещества с высокой упругостью пара и не могут проникать ионы или молекулы нелетучих растворенных веществ. Выделяющейся в процессе схлопывания каверны энергии достаточно для возбуждения, ионизации и диссоциации молекул воды, газов и веществ с высокой упругостью пара внутри кавитационной каверны. Длинные молекулярные цепи преобразовываются в легкие углеводородные радикалы газовых, дистиллятных топливных фракций.

  Кавитационное воздействие на нефть и нефтепродукты позволяет увеличить выход легколетучих фракций при атмосферной перегонке. Кавитация ускоряет диффузию нефти в полости парафина, интенсифицирует процесс его разрушения.

  Кавитация разрывает непрерывную цепочку, разрушая связи между отдельными частями молекул, влияет на изменение структурной вязкости, то есть на временный разрыв ван-дер-ваальсовых связей. Под воздействием кавитации большой интенсивности на протяжении длительного времени нарушаются С–С-связи в молекулах парафина, вследствие чего происходят изменения физико-химического состава (уменьшение молекулярного веса, температуры кристаллизации и др.) и свойств нефтепродуктов (вязкости, плотности, температуры вспышки и др.).

  При разрыве связи С–Н от углеводородной молекулы отрывается водород, при разрыве связи С–С углеводородная молекула разрывается на две неравные части.

  При кавитационной обработке углеводородного сырья происходит деструкция молекул, вызванная микрокрекингом молекул и процессами ионизации. В результате протекания этих процессов в системе накапливаются «активированные» частицы: радикалы, ионы, ионно-радикальные образования. Кавитационная обработка воды изменяет ее физико-химические свойства, увеличивает рН воды, способствует ее активации. Теоретическая прочность воды на разрыв равна 1500 кг/см. Максимальная прочность на разрыв тщательно очищенной воды, достигнутая при растяжении воды при 10 град. составляет 260 кг/см.  В результате кавитационного воздействия вода временно становится активным растворителем труднорастворимых веществ без введения химических реагентов. Применение водных растворов, мы видим на примере обработки дизельного топлива Л.в механоактиваторе.   

Анализ разгонки дизельного топлива летнее, обработанное на оборудовании ООО «ЛАВР» от 23 июля 2010 г.

16 марта 2011 г.

 

Дизельное топливо.

Дизельное топливо, обработанное в механоактиваторе от 23 июля 2010 г.

В колбе слева, контрольное дизельное топливо, плотность 0,831, при 28 гр. С.

В бутылках справа, дизельное топливо, обработанное и в смеси со структурированным водяным раствором, плотность 0,826, при 29 гр. С.

1.      Справа бутылка обработанное дизельное топливо без осадка.

2.      Вторая бутылка справа: смесь дизельного топлива 98,75 % и водный р-р 2,5 % или 0,5 литра в 40 литрах смеси.  Выпал осадок светлого цвета.

3.      Третья бутылка справа: смесь дизельного топлива 96,5 % и водный р-р 3,5 %. Выпал осадок светлого цвета.

4.      Четвертая бутылка справа: смеси дизельного топлива 85 % и водный р-р 5 %. Выпал осадок светлого цвета.

С увеличением ввода водного р-ра на структурированной воде с 2,5 % до 5 % осадок остается одинаковым  до 16 марта 2011 года. Обработанное топливо чище, цвет ярче, чем не обработанное топливо.

 Данные по состоянию на 10 марта 2011 г. обработанного дизельного топлива от 23 июля 2010 г.

Проверки на приборе Шаток-150.

Продукт.

Т продукта.

Цетановое число.

Т помутнения.

Плотность.

Наличие водного р-ра %.

Исходное диз. топливо.

+5,6

49,7

-11,8

0,843

Отс.

Образец № 1.

+5,1

49,7

-12,2

0,839

Отс.

Образец № 2.

+5,5

49,8

-11,6

0,845

2,5

Образец № 3.

+5,6

49,6

-12,3

0,845

3,5

Образец № 4.

+5,8

49,6

-12,4

0,845

5,0

№ п/п

Дизельное топливо Л. (исходное).

Дизельное топливо Л. (обработанное) 60.

%

Т гр. С.

%

Т гр. С.

1

ТНК

37,9

ТНК

48,4

2

10

87,9

10

58,7

3

20

112,3

20

72,8

4

30

137,5

30

97,6

5

40

158,6

40

146,0

6

50

179,0

50

184,8

7

60

204,3

60

215,8

8

70

223,0

70

233,4

9

80

228,2

78

239,0

10

85

213,0

80

236,0

11

90

194,5

90

170,0

11

93

170,5

КК

170,0

КК

170,5

Р-0,843

 парафин есть

Р-0,839

 парафин есть

№ п/п

Дизельное топливо Л. (обработанное 2,5 %)70.

Дизельное топливо Л. (обработанное 3,5 %) 70.

%

Т гр. С.

%

Т гр. С.

1

ТНК

49,8

ТНК

43,0

2

10

77,3

10

55,4

3

20

97,2

20

73,8

4

30

112,5

30

91,8

5

40

126,8

40

123,9

6

50

143,4

50

159,9

7

60

164,2

60

175,8

8

70

180,8

70

189,0

9

80

188,6

80

190,3

10

90

192,5

88

191,8

11

92

192,6

90

191,2

12

96

180,0

95

170,0

КК

180,0

КК

170,0

Р-0,845

 парафин есть

Р-0,845

 Парафина меньше, продукт светлее.

№ п/п

Дизельное топливо Л. (обработанное 5%) 80.

%

Т гр. С.

1

ТНК

42,8

2

10

69,3

3

20

72,2

4

30

107,5

5

40

118,3

6

50

127,0

7

60

134,6

8

70

142,8

9

80

154,0

10

90

171,3

11

95

176,9

12

98

160,0

КК

160,0

Р-0,845

 парафин есть

Разгонка 16 марта 2011 г. дизельного топлива обработанного 23 июля 2010 г. в лаборатории НХТИ показала, что при обработке топлива на оборудовании методом механоактивации, меняются следующие параметры:

·         Плотность от 0,831 до 0,826 при 28-29 гр. С и в марте 2011 г. от 0,839 до 0,845 разница, составляет 6 ед.

·         Температура разгонки изменяется, на всех анализах: НК от 37,9 до 49,8;   Т макс. от 239,0 гр. С до 176,9, разница составляет 62,1 гр. С.  КК от 180 до 160 гр. С.

·         Выход светлых продуктов, составляет от 93 % до 98 %, разница составляет 5 %.

Анализ разгонки дизельного топлива летнее, обработанное на оборудовании ООО «ЛАВР».

17.11.2010 г.

№ п/п

Диз. топливо Л. (исходное).

Диз. топливо Л. (обработанное) 50.

%

Т гр. С.

%

Т гр. С.

1

ТНК

49,5

ТНК

54,9

2

10

88,7

10

82,5

3

20

112,0

20

99,8

4

30

129,7

30

125,5

5

40

148,3

40

150,2

6

50

175,3

50

175,0

7

60

202,1

60

225,0

8

70

249,5

70

253,9

9

80

249,4

80

275,0

10

90

229,0

90

247,5

11

94

185,0

95

219,2

КК

185,0

КК

219,2

Р-0,825

 парафина немного

 парафина много

;

№ п/п

Дизельное топливо Л.

(обработанное, очищенное) 50.

Дизельное топливо Л.

(обработанное с 2,5 % вод. р-ром) 50.

%

Т гр. С.

%

Т гр. С.

1

ТНК

53,6

ТНК

44,8

2

10

94,2

10

71,0

3

20

111,8

20

83,1

4

30

132,2

30

104,0

5

40

154,2

40

113,3

6

50

182,7

50

126,3

7

60

226,4

60

135,3

8

70

252,4

70

144,3

9

80

243,0

80

147,2

10

90

229,0

90

155,7

11

98

170,0

95

155,5

КК

170,0

97

142,8

Р-0,829

 парафина нет

КК

142,8

Р-0,825

парафина немного

№ п/п

Дизельное топливо Л.

(обработанное с 5,0 водным р-ром) 50.

Дизельное топливо Л. (обработанное с 5,0 водным р-ром, очищенное) 50.

%

Т гр. С.

%

Т гр. С.

1

ТНК

65,5

ТНК

65,6

2

10

84,4

10

83,2

3

20

108,1

20

132,1

4

30

130,5

30

166,2

5

40

146,8

40

186,7

6

50

162,9

50

209,3

7

60

177,8

60

237,0

8

70

180,3

70

258,4

9

80

182,9

80

262,0

10

90

198,1

90

251,4

11

95

197,6

95

230,0

96

180,0

98

184,0

КК

180,0

КК

184,0

Р-0,828

парафина немного

Р-0,828

 парафина немного

№ п/п

Дизельное топливо Л. (обработанное с  5% водным р-ром, очищенное) 70.

%

Т гр. С.

1

ТНК

47,8

2

10

57,4

3

20

72,0

4

30

87,3

5

40

111,1

6

50

139,1

7

60

171,6

8

70

196,1

9

80

193,8

10

90

183,6

11

suvorovaleksey.blogspot.com

Установка для струйно-кавитационной обработки нефти природным газом

 

Полезная модель относится к нефтехимии и предназначена для обработки тяжелой нефти природным (попутным) газом с помощью струйно-кавитационного способа с целью улучшения потребительских свойств нефти перед ее транспортировкой по трубопроводам, в первую очередь для снижения вязкости и плотности нефти. Установка для струйно-кавитационной обработки нефти природным газом, включающая линию обработки, байпасные линии, линию подачи газа и линию циркуляции, а также запорно-регулирующую арматуру. На линии обработки последовательно расположены: насосная группа, блок подогрева нефти, блоки смешения, гомогенизации и сепарации-рекуперации природного газа, связанные с байпасными линиями, и блок измерения параметров нефти. Вход линии обработки связан с трубопроводом подачи исходной нефти, а выход - с транспортным трубопроводом. На линии подачи газа последовательно расположены блок измерения расхода газа и блок подогрева газа. Вход линиподачи соединен с трубопроводом подвода природного газа, а выход - со вторым входом блока смешения. Второй выход блока сепарации-рекуперации соединен с линией подачи газа перед блоком подогрева газа. Линия циркуляции соединяет выход и вход линии обработки. Полезная модель позволяет улучшить потребительские свойства нефти для транспортировки по трубопроводам.

Полезная модель относится к нефтехимии и предназначена для обработки тяжелой нефти природным (попутным) газом с помощью струйно-кавитационного способа с целью улучшения потребительских свойств нефти перед ее транспортировкой по трубопроводам, в первую очередь для снижения вязкости и плотности нефти.

Известна установка для струйно-кавитационной обработки нефти природным газом, включающая линию обработки и линию подачи газа, содержащие насосную группу, блок подогрева нефти, блок смешения и блок измерения параметров нефти, а также запорно-регулирующую арматуру (см. патент RU 2376340, опубл. 20.12.2009). Недостатком известной установки является относительно низкое качество обработки нефти.

Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка и разработка эффективной и экономичной промышленной установки для обработки тяжелой нефти с помощью природного газа. Технический результат заключается в улучшении потребительских свойств нефти до приемлемых для транспортировки по трубопроводам. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что установка для струйно-кавитационной обработки нефти природным газом включает линию обработки, байпасные линии, линию подачи газа и линию циркуляции, а также запорно-регулирующую арматуру, при этом на линии обработки последовательно расположены: насосная группа, блок подогрева нефти, блоки смешения, гомогенизации и сепарации-рекуперации природного газа, связанные с байпасными линиями, и блок измерения параметров нефти, ее вход связан с трубопроводом подачи исходной нефти, а выход - с транспортным трубопроводом, на линии подачи газа последовательно расположены блок измерения расхода газа и блок подогрева газа, ее вход соединен с трубопроводом подвода природного газа, а выход - со вторым входом блока смешения, второй выход блока сепарации-рекуперации соединен с линией подачи газа перед блоком подогрева газа, а линия циркуляции соединяет выход и вход линии обработки.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемой установки.

Установка включает линию обработки 1, байпасные линии 2, линию подачи газа 3 и линию циркуляции 4, а также запорно-регулирующую арматуру (стандартное обозначение, без нумерованной позиции). На линии обработки 1 последовательно расположены: насосная группа 5, блок подогрева нефти 6, блоки смешения 7, гомогенизации 8 и сепарации-рекуперации природного газа 9, а также блок измерения параметров нефти 10. Блоки 6-9 связаны с байпасными линиями. Вход линии обработки 1 связан с трубопроводом подачи исходной нефти, а выход - с транспортным трубопроводом. На линии подачи газа 3 последовательно расположены блок измерения 11 расхода газа и блок подогрева газа 12. Вход линии 3 соединен с трубопроводом подвода природного газа, а выход - со вторым входом блока смешения 7. Второй выход блока сепарации-рекуперации 9 соединен с линией подачи газа 3 перед блоком подогрева газа 12. Линия циркуляции 4 соединяет выход и вход линии обработки 1.

В основу предлагаемой технологической установки обработки нефти положены высокоэффективные гидродинамические струйно-кавитационные процессы, позволяющие при минимальных энергозатратах создать условия, необходимые для такого воздействия на молекулярную структуру нефти, при котором происходит механодеструкция крупноразмерных частиц в потоке нефти, модифицируется химический и корпускулярный состав нефти в части уменьшения содержания высокомолекулярных соединений, высших парафинов, смол и асфальтенов. Также изменяется структура межмолекулярных связей, определяющая вязкостные свойства нефти.

В предлагаемой установке обработки нефти реализовано последовательное струйно-кавитационное воздействие путем насыщения нефти природным газом в струйно-смесительном аппарате первой ступени и кавитационная обработка смеси в кавитаторе-гомогенизаторе (аппарате второй ступени), а также сепарация с направлением избыточного газа на повторную обработку. После струйно-кавитационной обработки производится контроль плотности, вязкости, температуры и давления в режиме он-лайн перед подачей нефти на транспортировку.

Установка, в зависимости от параметров исходной нефти, работает либо в режиме однократной обработки, либо (для особо тяжелых и высокопарафинистых нефтей) в режиме многократной обработки (работает линия циркуляции 4). Установка укомплектована запорно-регулирующей арматурой и контрольно-измерительными приборами. Технологические контуры в схеме скомпонованы таким образом, что позволяют оперативно поддерживать различные режимы обработки нефти в зависимости от возможного изменения ее свойств.

Давление и расход нефти поддерживает насосная группа 5 (шестеренные насосы). Блоки смешения 7 и гомогенизации 8 установлены в трубопроводе на напоре насоса последовательно.

Блок смешения 7 выполнен на основе струйно-кавитационного трансзвукового смесителя, на один вход которого поступает нефть с напора насоса, а на второй подается природный газ. Оба компонента предварительно подогреваются до температур, необходимых для возникновения интенсивной паро-газовой кавитации в смеси, получаемой на выходе смесителя. Природный газ поступает в камеру смешения после прохождения через расширяющееся сопло Лаваля, благодаря чему его скорость возрастает до 600 м/с и более. Поток нефти ускоряется в сужающемся сопловом канале конической формы и поступает в камеру смешения со скоростью более 30 м/с, образуя в камере смешения объемную вакуумную кавитационную каверну, при этом поток нефти в значительной мере диспергируется. Расширяющийся диффузорный профилированный канал на выходе блока смешения 7 обеспечивает снижение скорости нефте-газового потока с переходом в дозвуковую область, при этом возникает скачок уплотнения, в основном завершается схлопывание паро-газовых кавитационных пузырьков.

Выход блока смешения 7 связан с входом блока гомогенизации 8, выполненного на основе струйно-кавитационного устройства Т-КЭМ с внутренними профилированными сопловыми каналами. Т-КЭМ обеспечивает равномерную по сечению потока кавитационную обработку на множественных кавитационных кавернах, гомогенизируя нефте-газовый поток и создавая условия для дополнительного насыщения нефти легкими копонентами.

Блок сепарации-рекуперации 9 обеспечивает отделение избыточного природного газа. Отделение газа происходит в газо-жидкостном сепараторе циклонного типа с последующим отделителем капельной фазы. Возврат отделенного газа на вход блока смешения 7 для повторной обработки нефти осуществляется через автоматический газоотводчик поплавкового типа, за счет избыточного давления, возникающего в результате сжатия газовой среды в блоке смешения 7. После прохождения бока сепарации-рекуперации обработанная нефть поступает в транспортный трубопровод.

В трубопроводы подачи нефти и газа установлены подогреватели 6 и 12 (электро-тэновые подогреватели и паро-жидкостные рекуперативные теплообменники) смешиваемых сред для получения оптимальной температуры, при которой процесс насыщения и модификации внутренней структуры нефти будет происходить наиболее эффективно.

Для контроля над процессом обработки нефти схема укомплектована блоком измерения параметров нефти с приборами контроля плотности, вязкости, температуры и давления в режиме он-лайн.

Обработка нефти природным газом на предлагаемой установке позволяет достигнуть путем применения статических струйно-кавитационных устройств гидродинамического типа максимально возможного улучшения технологических характеристик исходной нефти (снижение плотности и вязкости) при минимальных энергозатратах, безвозвратная часть которых не превышает 1,5 кВт*час на 1 м3 обрабатываемой нефти. В зависимости от состава исходной нефти вязкость ее после обработки снижается на 30% и более, а плотность уменьшается на 2-3%.

Установка размещается на открытой площадке непосредственно на месте добычи нефти.

Установка для струйно-кавитационной обработки нефти природным газом, включающая линию обработки, байпасные линии, линию подачи газа и линию циркуляции, а также запорно-регулирующую арматуру, при этом на линии обработки последовательно расположены: насосная группа, блок подогрева нефти, блоки смешения, гомогенизации и сепарации-рекуперации природного газа, связанные с байпасными линиями, и блок измерения параметров нефти, ее вход связан с трубопроводом подачи исходной нефти, а выход - с транспортным трубопроводом, на линии подачи газа последовательно расположены блок измерения расхода газа и блок подогрева газа, ее вход соединен с трубопроводом подвода природного газа, а выход - со вторым входом блока смешения, второй выход блока сепарации-рекуперации соединен с линией подачи газа перед блоком подогрева газа, а линия циркуляции соединяет выход и вход линии обработки.

poleznayamodel.ru

Перспективы применения энергосберегающей кавитационной обработки

Перспективы применения энергосберегающей кавитационной обработки материалов в технологических процессах АПК

Докт. техн. наук Л.П. Карташов, канд. техн. наук  А.В. Колпаков (Отдел биотехнических систем ГУ Оренбургский НЦ УрО РАН)

 

В настоящее время кавитационная технология обработки широчайшего ряда материалов интенсивно внедряется и начинает применяться во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства развитых экономик стран мира. Это объясняется существенной энергоэффективностью всех технологических процессов, которые включают в себя кавитационную обработку. В результате повышается качество (рациональные конструктивно-режимные параметры и технологические способы воздействия), ресурсосбережение (энергосбережение, оптимальные структурно-реологические свойства материалов) и масштабы (производительность отраслевой технологии, мощность производства) технологических процессов. Для кавитационного воздействия на материалы используются гидродинамические, электродинамические, пьезоэлектрические, магнитострикционные и механические генераторы кавитации [1-5].

Основная сложность (проблема) при разработке технологических комплексов и получении новых качественных эффектов заключается в выборе технологических способов воздействия и определении конструктивно-режимных параметров при обработке конкретного материала.

Технологические процессы кавитационной обработки материалов эффективно используются в следующих перспективных направлениях:

1. Кавитационная технология обеззараживания и дистиллирования загрязненной воды. Обеззараживание воды происходит при одновременном воздействии высоковольтного разряда между двумя электродами в воде и мельчайших кумулятивных струй жидкости при схлопывании кавитационных микропузырьков. Бактерицидное действие ударных волн на бактерии типа Сальмонеллы и E-coli уменьшает их численность в тысячи раз [6]. Затраты на обеззараживание воды составляют: кавитационная очистка – 162 у.е., УФ-обработка – 261 у.е., хлорирование – 482 у.е., озонирование – 1600 у.е. [7].

Технология дистиллирования основана на кавитационном эффекте активации и нагрева воды, не требующая ее предварительной подготовки, т.е. очистки и хим. обработки. Генератором тепла в установке служит роторно-импульсный аппарат. Нагрев жидкости происходит за счет преобразования кинетической и акустической энергии в тепловую энергию. Многофакторное интенсивное воздействие на жидкость приводит к изменению ее физико-химических свойств: повышению PH, изменению химического состава, поверхностного натяжения, вязкости, плотности, диалектрической проводимости, электрической проницаемости и др. Эти эффекты повышают теплообмен, относительный коэффициент теплоотдачи, уменьшают солеотложение и накипеобразование в гидравлической системе. Удельный расход энергии в модульно-пилотной установке (34 л/ч), разработанной в Тамбовском ГТУ, составляет 0,68 кВт/л дистиллята, что ниже, чем для электрических дистилляторов [5].

2. Кавитационная технология очистки внутренних поверхностей технологического оборудования и трубопроводов от накипеобразования, различных отложений и загрязнений изменяет физико-химические свойства жидкостей (происходит активация и увеличивается PH воды) [8, 9], в результате чего вода временно становится активным растворителем прочных адгезивных отложений без введения хим. реагентов [10].  

3. Кавитационная технология консервации пищевых и биологически активных эмульсий и суспензий (овощные и фруктовые соки, пюре, пасты, майонезы, молоко, йогурты, мази кремы, системы содержащие биологически активные вещества). Под термином «консервация» нами понимаются такие технологические операции как пастеризация, гомогенизация, диспергирование, дегазация эмульсий и суспензий.

Использование испарительно-конденсационного режима (паровая кавитация) обработки молока, путем многократного вакуумирования при температуре 70оС позволяет повысить срок хранения пастеризованного молока до 10 суток (при 4оС), снизить кислотность до 2-4оТ, сохранить природные качества (незначительное снижение концентрации витамина С), повысить питательность (средний размер жировых шариков 1 мкм) и снизить общее микробное число в 103 – 105 раз [11]. При этом происходит полное уничтожение вегетативных форм дрожжей и плесени, а также патогенных микроорганизмов группы кишечной палочки и нейтрализация фосфатазы.

Способ позволяет получить пастеризованное молоко продленного срока хранения (в неасептической упаковке при температуре 9-12оС не менее 5 суток без признаков скисания), за счет глубокой дегазации, дезодорации и удаления продуктов жизнедеятельности микроорганизмов [9, 12].

4. Кавитационная технология интенсификации процессов растворения и экстрагирования ценных биологических веществ (пектин, каротин, танин и др.) из сырья растительного происхождения. Кавитация изменяет свойства водных растворов и гидрогелей полисахаридов (крахмал, амилопектин, альгинат натрия, хитозан, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы и т.д.) [5]. Кроме того, применение кавитационных технологий позволяет повысить качество мягких лекарственных форм суспензионного и эмульсионного типов [2, 4].

5. Кавитационная технология импульсной обработки растительных масел (рапсового, подсолнечного) в лабораторной установке РИА-150 [5] показали, что обработанное масло имеет отличные от исходного новые качественные физико-химические характеристики (пониженная вязкость и плотность) и по своим параметрам может быть приближено к дизельному топливу, для получения которого проводится реакция этерификации с использованием вредных и опасных катализаторов.

Использование биологического топлива вместо или в смеси с минеральным дизельным топливом позволит улучшить экологические параметры дизельных двигателей, получить энергоноситель на основе возобновляемых источников.

6. Кавитационная технология обработки отходов растениеводства в кормопроизводстве  позволяет получить высокопитательные кормовые смеси из бросовых отходов растениеводства (пшеничная солома, шелуха гречихи и т.д.). При этом дисперсность биологического сырья значительно увеличивается, а его частицы уменьшаются до 0,1-8 мкм. Высокая степень измельчения и гомогенизации повышает кормовую ценность биомассы на 20-30% [13].

7. Кавитационная технология получения органоминераль-ных удобрений из растительных отходов дешевого сырья: сельского хозяйства (лузга подсолнечника, гречихи, костра льна) и лесоперерабатывающей отрасли (опилки), торфа и сульфата аммония [14].

8. Кавитационная технология переработки жидких отходов во всем диапазоне человеческой деятельности, в том числе сельхозотходов животноводческих комплексов КРС, птицефабрик и свиноферм (навоза КРС, птичьего помета и свиного навоза) в белковые добавки в комбикорм, органические удобрения, биологически активные добавки, СОЖ, закалочные среды, буровые промывочные жидкости.

Экспериментальные исследования на ультразвуковой установке гидродинамического генератора звука роторного типа подтверждают возможность осуществления кавитационной деструкции материи в широком диапазоне, вплоть до полного превращения материи в энергию (полевая форма материи) [15].

Компоненты сельхозотходов подвергаются на установке воздействиям гидравлических ударов и кавитационной обработки. Вследствие этого происходит растворение, эмульгирование и диспергирование вещества. Конечными этапами являются синтезирование, разделение и извлечение полезных веществ (азот общий и аммиачный, фосфор PO, калий KO, органическое вещество и микроэлементы) [13]. Предлагаемая технология приготовления органоминеральных удобрений и получаемые свойства не имеют аналогов в мире.

9. Кавитационная технология производства биогаза в деструкторах биомассы, на основе исходного органического сырья (органические отходы, остатки продуктов питания и т.д.) измельчаемого до однородной и гомогенной консистенции. В органическом сырье рвутся сложные связи волокон на молекулярном уровне (лигнин, целлюлоза). Дисперсность увеличивается так, что частицы уменьшаются в размерах до 0,1 мкм. Поэтому штаммам бактерий, участвующих в процессах образования биогаза легче разлагать биогенные материалы. Это позволяет увеличить и интенсифицировать производство биогаза на 30-50%. В  итоге, процентное содержание метана в биогазе увеличивается до 70-75% (соответствует содержанию метана в природном газе) [16].

10. Кавитационная технология обогрева помещений. В настоящее время создается новое поколение тепловых машин, преобразующих гидроакустическое воздействие на жидкость в тепловую энергию нагревающую жидкость. Такие кавитационные насосы-теплогенераторы (КНТГ) обладают следующими достоинствами: энергосбережение (эффективность преобразования электрической энергии в тепловую достигает 1,5 и более раз), высокая безопасность и экологичность работы, надежность, простота в обслуживании и компактность.

При схлопывании кавитационных пузырьков в рабочей камере КНТГ, между поверхностями ротора и статора происходит выброс энергии в жидкость. В результате жидкость нагревается и перекачивается по системе горячего водоснабжения [5, 17]. Энергосберегающие КНТГ должны быть использованы для обогрева жилых, производственных и складских помещений, теплиц и др. построек сельского хозяйства страны.

11. Кавитационная технология помола твердых механических частиц в биотехнических установках. При течении жидкости через сопла Вернури, вихревые трубки, кавитаторы происходит схлопывание кавитационных полостей (кумулятивный эффект). Локально возникают огромные давления, достигающие 100 МПа и тела высокой прочности (например, механические частицы мела, песка и даже кварца), попавшие в зону кавитации, дробятся, разрушаются, достигая тонкодисперсного состояния (1-100 мкм) в зависимости от времени обработки [8]. Применение таких биотехнических объектов позволяет: снизить себестоимость помола механических частиц (в сравнении с технологией помола в шаровых мельницах), отказаться от химических реагентов, применяемых при очистке (промывке) трубопроводов [9].

12. Кавитационная технология получения цементно-водной суспензии для бетонной смеси. Использование кавитации для получения устойчивых и высокодисперсных эмульсий и паст, вводимых в бетон, позволяет увеличить прочность бетона на 15-20% [5]. Для получения железобетона с высокими эксплуатационными свойствами проводят химизацию бетона комплексными добавками смесей из гидрофобилизирующих ПАВ, применяют коллоидную парафиновую пасту. При этом объемная гидрофобилизация бетона частицами парафина снижает водопоглощение на 40-50%, повышает его коррозионную стойкость и долговечность в условиях воздействия жидких агрессивных сред (например, жидкий навоз на животноводческих комплексах КРС и свинофермах).

13. Кавитационная технология обработки дисперсионных водотопливных систем является эффективным способом получения альтернативных видов топлив. А именно, использование качественных угле-мазутных и водо-угольных суспензий позволяет уменьшить расход мазута на 20-25%, снизить вредные выбросы (COx, NOx), утилизировать угольный шлам, снизить себестоимость тепловой и электрической энергии [18].

Приготовление водотопливных эмульсий (ВТЭ) на основе мазута, дизельного топлива, бензина и угольной пыли позволяет добиться достаточно стабильного процесса сгорания ВТЭ при достаточно высоком содержании воды (40-50%), в зависимости от вида топлива. При сжигании ВТЭ открывается возможность уничтожения (огневого обезвреживания) жидких стоков производства, достигается существенный экономический эффект, повышается к.п.д. на 3-5%, снижается эмиссия загрязняющих веществ (СО, сажи, окислов азота, бензапирена и др. канцерогенных полициклических ароматических углеводородов) в атмосферу [19].

14. Кавитационная технология импульсной многофакторной обработки нефти и нефтепродуктов в роторно-импульсных аппаратах (РИА) позволяет получить из тяжелой нефти 20-30% бензина, 40-50% дизельного топлива, 20-30% мазута, битума и др. тяжелых товарных продуктов [9]. Воздействие РИА-150 на мазут позволяет снизить вязкость на 20-30%, увеличить температуру вспышки на 5-10% [20].

Кавитационное воздействие на смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) способствует повышению их качества, снижает затраты на производство. Размер частиц дисперсной фазы СОЖ достигает 1 мкм, что позволяет уменьшить расход режущего аппарата, повысить качество обработки поверхности, уменьшить коррозию станочного оборудования. Кавитационная обработка силикатного масла в пульсационных аппаратах роторного типа позволяет получить масла с высокими эксплуатационными свойствами применяющиеся в редукторных механизмах транспортных энергетических средств [5].

Для достижения требуемых энергосберегающих эффектов от применения кавитационных технологий нами выбраны в качестве объектов исследования гидродинамические кавитационные генераторы, а также устройства для создания кумулятивных эффектов в  потоке многофазных сред (сопла Вентури, вихревые трубки, кавитаторы и пр.). При этом выбор в пользу гидродинамического оборудования объясняется преимуществами по сравнению с другими видами акустических излучателей: унифицированность, простота конструкций и невысокая материалоемкость; высокая производительность оборудования и скорость технологического процесса обработки материалов; высокое качество обрабатываемого материала; низкие удельные энергозатраты; экологическая безопасность.

Нашей конечной целью научных исследований является внедрение биотехнических объектов кавитационной обработки материалов в отрасли сельского хозяйства, разработанных и созданных на основе фундаментальных исследований кавитационных и кумулятивных эффектов в многофазных средах. Нами выбран эффективный метод достижения цели исследований – структурно-параметрический синтез биотехнических объектов на основе системного подхода и математического моделирования.

 

Таким образом, проводимый синтез биотехнических объектов кавитационной обработки материалов в технологических линиях АПК позволит значительно повысить ресурсо- и энергосбережение, качество и масштабы выполняемых операций. 

shidnaftapostach.ru

Открытое акционерное общество КАВИТАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ЖИДКИХ СРЕД

Транскрипт

1 Открытое акционерное общество КАВИТАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ЖИДКИХ СРЕД

2 2 Применение эмульсий в производственных процессах является одним из современных путей повышения экономической эффективности и экологической безопасности технологий обработки, транспортировки, переработки и утилизации жидких сред. Перспективным способом получения эмульсий, в том числе топливных, является кавитационная обработка эмульсионной среды, построенная на физике волновых процессов с мгновенными локальными давлениями в десятки тысяч атмосфер и температурой в тысячи градусов. Коллективом учёных и инженеров ОАО «ВИКор», АНО «Секция инженерные проблемы стабильности и конверсии» Российской инженерной академии» и АНО «Научный инновационно-инжиниринговый центр перспективных технологий» Международной инженерной академии» разработаны мало затратные технологии кавитационной обработки жидкостей для решения широкого спектра задач, от получения прямых или обратных эмульсий до изменения физико-химического состава среды. Предлагаемые технологии основываются на использовании защищенного отечественными и зарубежными патентами гидродинамического кавитационного диспергатора пассивного типа собственной разработки. Диспергатор не содержит движущихся частей, не требует дополнительных источников энергии, не нуждается в обслуживании в процессе длительной эксплуатации. Предлагаемые технологии успешно внедрены на более чем 150 объектах с подтверждением технологического, экономического и экологического эффектов.

3 Содержание Патенты, дипломы и сертификаты Технология восстановления мазута Ресурсосберегающая технология приёма и хранения мазута Ресурсосберегающая технология сжигания мазута Ресурсосберегающая технология замещения мазута Снижение экологической нагрузки Технология предкрекинговой обработки нефти География внедрения Опыт внедрения технологий энерго-ресурсосбережения Технология обработки нефти при трубопроводной транспортировке Энергосберегающая технология получения ПБВ Физика процесса кавитации Используемое оборудование Схемы подключения Инжиниринг

4 4 Патенты, дипломы и сертификаты

5 5

6 Технология восстановления мазута Процесс хранения мазута в качестве резервного топлива зачастую заканчивается тем, что потребность в нём наступает позже, чем истекает регламентированный срок хранения. В результате испарения лёгких фракций мазут теряет свои кондиции вплоть до полной потери способности к горению. Предлагается технология кавитационной обработки некондиционного мазута с преобразованием его в гомогенную, стойкую мелкодисперсную эмульсию с полным восстановлением необходимых физических характеристик. Полученная эмульсия может быть вновь заложена на хранение. Через год обработку рекомендуется повторить. В результате не только экономятся ресурсы, затрачиваемые на обновление резервного топлива, но и снимается проблема утилизации некондиционного мазута. 6

7 Ресурсосберегающая технология приёма и хранения мазута Процесс слива мазута из ж-д цистерн в холодное время года характерен применением пара в качестве теплоносителя для его разогрева. В результате обводнённость мазута значительно повышается и для её снижения до нормативных величин в дальнейшем применяются энергозатратные технологии термического отстаивания с последующим дренированием замазученных вод. Предлагается технология создания водо-мазутной эмульсии (ВМЭ), гарантирующая надёжную работу теплоагрегата при обводнённости топлива до 30% и исключающая операцию термического отстаивания обводнённого мазута. В результате не только экономятся ресурсы, затрачиваемые на прогрев мазута в процессе отстаивания, но и снимается проблема сбора, очистки и утилизации замазученных подтоварных вод. 7

8 Ресурсосберегающая технология сжигания мазута Процесс подготовки мазута к сжиганию в котлах и технологических печах жёстко регламентирован в части температуры подогрева топлива, поступающего в горелки. Предлагаемая технология подготовки и сжигания водо-мазутной эмульсии (ВМЭ) позволяет существенно (на С) снизить температуру топлива при подаче на горелки, обеспечивая необходимое качество факела вторичным распылом ВМЭ микровзрывами содержащихся в ней капелек воды, отказаться от использования пара для распыла мазута, обеспечить самоочищение поверхностей нагрева в котлах. Процесс горения ВМЭ характеризуется снижением тепловых потерь от химического и физического недожога, а также уменьшением потерь с уходящими газами вследствие снижения коэффициента избытка воздуха. Таким образом, использование технологии подготовки и сжигания ВМЭ снижает затраты энергоресурсов на подогрев подаваемого топлива, повышает КПД котельного оборудования и уменьшает удельный расход «сухого» мазута. 1,0 0,

9 Ресурсосберегающая технология замещения мазута Наличие на предприятии жидких углеводородных отходов или неликвидов позволит использовать их в качестве компонентов водо-топливной композиции (ВТК) на основе мазута. Предлагаемая технология подготовки и сжигания ВТК даст возможность заместить часть штатного мазута более дешёвым сырьём и, тем самым, снизить удельный расход штатного топлива и себестоимость продукции. 9

10 Снижение экологической нагрузки Предлагаемая технология подготовки и сжигания водомазутной эмульсии (ВМЭ) полностью снимает проблему сбора, очистки, хранения и утилизации подтоварных вод, загрязнённых нефтепродуктами. Процесс сжигания ВМЭ в топках котлов и технологических печах отличается от сжигания стандартных мазутов перестройкой факела, вытеснением из высокотемпературной зоны горения свободного азота воздуха и сжиганием избытков воздуха практически до стехиометрии. В целом это приводит к снижению эмиссии оксидов азота на 30-40%. Реализуемые при горении ВМЭ эффекты вторичного диспергирования снижают, практически до нуля, химический (выброс СО) и физический (сажеобразование и эмиссия бенз(а) пирена) недожог от топлива. 10

11 Технология предкрекинговой обработки нефти Основной задачей нефтеперерабатывающего комплекса является повышение эффективности переработки нефти, в т.ч. увеличение выхода светлых нефтепродуктов. На нефтеперерабатывающих заводах технологией выделения из нефти светлых фракций является крекинг (термический, каталитический или гидрокрекинг), в основе которого лежат фазовые переходы, характерные для нефтяных дисперсных систем. Воздействовать на кинетику фазовых переходов можно химическими веществами (поверхностно-активными веществами - ПАВ, присадками и т.д.) и физическими полями (тепловыми, электромагнитными, гидродинамическими и т.д.). В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционносольватной оболочки сложной структурной единицы, которая является элементом нефтяной дисперсной системы. Предлагаемая технология кавитационной обработки нефти перед крекингом ускоряет диффузию нефти в полости парафина, интенсифицируют процесс его разрушения. Ускорение растворения парафина идет за счет интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина. Активирование нефти кавитационным полем приводит к увеличению выхода светлых фракций на 5% 2 5%. 11

12 12 География внедрения

13 13

14 Опыт внедрения технологий энерго-ресурсосбережения МУП ЖКХ г. Юбилейный Моск. обл. Восстановление некондиционного мазута со сроком хранения более 15 лет. Красногорский з-д им. Зверева (Московская обл.) Переработка некондиционного мазута со сроками хранения более 10 лет и обводненностью выше 20%, повышение КПД котла на 7-8%. ФГУ «Красноармейский НИИ Механизации» (г. Красноармейск, Московская обл.) - Увеличение КПД котла на 8-10%, снижение температуры прогрева мазута до 70 С. ООО «Энергосервис» (г. С-Петербург, Петродворец) Решение экологических проблем работы мазутной котельной в историческом центре Петергофа. ОАО «Петростекло» (Ленинградская обл.) Повышение эффективности и стабильности работы стекловаренной печи, снижение удельных расходов мазута на 5-7%. ОАО «Лужский завод Белкозин» (г. Луга Ленинградской обл.) Повышение КПД котлов на 7-9 %. РАО ЕЭС, Конаковская ГРЭС (Тверская обл.) - Снижение расхода мазута на 1,2-1,5%, вывод котлов на проектную мощность 300 МВт с максимально реализованных до внедрения технологии МВт. МУП «Пушкиногорские теплосети» (п.г.т. Пушкины Горы Псковской обл.) Повышение КПД котлов на 5%, восстановление способности к горению 400 т мазутосодержащих отходов с обводненностью более 30%. Котельные МУП ЖКХ и спецучереждений ГУИН в Псковской обл. (7 объектов) Обеспечение устойчивой работы котлов на низкосортных высокообводненных мазутах, повышение КПД котлов на 7-10%, годовая экономия топлива более 10%, снижение экологических выбросов на 30-40%. ОАО «Монзенский ДОК» (пос. Монза Вологодской обл.) Снижение расхода мазута на 7-9%, обеспечение бессточного мазутного хозяйства, безостановочной работы котлов на высокообводненном мазуте. ТЦ 801 ЗАТО «Видяево» (Мурманская обл.) Повышение надежности работы котельной на обводненных мазутах, повышение КПД котла ДКВР 10/13 более чем на 10%, снижение удельных расходов топлива на обеспечение заданной тепловой нагрузки на 12%. ОАО РЭБ Флота (г. Архангельск) Обеспечение устойчивой работы котлов на ВМЭ из мазута и некондиционных нефтесодержащих отходов обводненностью 46%. Курская ТЭЦ-1 (г. Курск) Обеспечение устойчивой работы районных котельных области при обводненности мазута в 13%. (с ТЭЦ-1 топливо поставляется по всей области), повышение КПД котлов на 8%. ОАО Калужский завод ЖБИ» Восстановление способности к горению резервного мазута со сроком хранения 11 лет. ОАО «СУАЛ» «Волгоградский алюминиевый завод» (г. Волгоград) Повышение КПД котла более чем на 5%, с переходом на работу котла на мазуте с обводненностью 13,6% без газовой подсветки. ОАО «Ростовэнерго» ТЭЦ-2 (г. Ростов-на-Дону) Восстановление 5,5 тыс. т. некондиционного мазута с обводненностью 24 % со сроком хранения более 7 лет. Новочеркасская ГРЭС (Ростовская обл.) Обеспечение безаварийной работы пыле-угольных котлов с мазутной подсветкой при обводненности мазута более 20%. Повышение теплотворной способности топлива на 8,5%. 14

15 МУП «Лазаревские теплосети» (г. Сочи) Восстановление некондиционных мазутосодержащих отходов со сроками хранения более 10 лет, повышение КПД котла более чем на 10%. ФГУП «Санаторий «Магадан» (пос. Лоо, г. Сочи) Повышение КПД котла на 7%, создание бессточного мазутного хозяйства, решение экологических проблем функционирования мазутной котельной в курортной зоне. МУП «Адлеровские теплосети» (3 объекта) (г. Сочи) Повышение КПД котлов на 8-12%, восстановление свойств некондиционных мазутов с влагосодержанием более 40%. Отработка технологии переработки некондиционных темных печных топлив. Перевод котла на сжигание темного печного топлива взамен соляры и светлого печного топлива. ОАО «Братский ЦКК» (Иркутская обл.) Снижение удельных норм расхода мазута на сушку целлюлозы на 15-20%. ОАО «Бийский котельный завод» (Алтайский край) Восстановление некондиционного мазута со сроком хранения мазута более 7 лет с включениями отработанных масел и конденсата с компрессорной станции. ОАО «Амурский кабельный завод» (г. Хабаровск) Повышение КПД котлов на 20 %. ОАО «Базалит-ДВ» (г. Хабаровск) Повышение КПД котла более чем на 15%, отработка технологии сжигания мазута с обводненностью более 10% в печах плавки базальта. 18 ЦАРЗ МО РФ (г. Хабаровск) Повышение КПД котла на 8-10%, надежная работа котельной на высокообводненном мазуте (10-12%) МУП «ПТО ГХ» (г. Егорьевск М.О.) Обработка мазута, не имеющего способности к горению, сжигание ВМЭ при температуре 65 С. ООО «Паросиловой комплекс «Заводской» (г. Находка Приморского края) Снижение выбросов оксидов азота на 30%, повышение КПД паровых и водогрейных котлов более чем на 5%, обеспечение устойчивой работы оборудования при обводненности ВМЭ более 20%. ОАО «Находкинский морской торговый порт» (Приморский край) Обеспечение надежной работы котлов на ВМЭ с обводненностью более 10%, повышение КПД котлов более чем на 5%, снижение выбросов NOx, SOx более 30%. МУП «Тепловые сети» (г. Свободный, Амурской обл.) Обеспечение бесперебойной работы от базового склада мазута 6 котельных на высокообводненном мазуте. Курская ТЭЦ-1 (г. Курск) Обеспечение устойчивой работы районных котельных области при обводненности мазута в 13%. (с ТЭЦ-1 топливо поставляется по всей области), повышение КПД котлов на 8%. Карагандинский металлургический комбинат (Arselor Mittal) (г.темиртау, Республика Казахстан) Модернизация системы топливоподготовки ТЭЦ комбината, перевод пыле-угольных котлов на работу на ВМЭ с обводнением мазута до 25% в режиме подсветки факела (годовая экономия топлива более 15 тыс. тонн). АО «Карагандинская ГРЭС 2» (г.темиртау, Республика Казахстан) Обеспечение надежного розжига пылеугольных котлов на ВМЭ с влагосодержанием более 15%. И другие, всего более 150 объектов. 15

16 Технология обработки нефти при транспортировке по трубопроводу Проблема трубопроводной транспортировки парафиносодержащей нефти связана с её низкой текучестью и относительно высокой температурой застывания. Предлагается технология кавитационной обработки нефти на стадии её подготовки к транспортировке по нефтепроводу. Интенсивное кавитационное воздействие с помощью диспергатора на содержащиеся в нефти парафин и асфальто-смолистые компоненты приводит к их частичному разрушению и повышению степени дисперсности. В результате вязкость нефти уменьшается на 15-20%, температура застывания понижается на С, отложения парафина на стенки нефтепроводов становится менее интенсивным. Применение технологии позволяет улучшить условия и повысить производительность процесса трубопроводной транспортировки нефти, снизить удельный расход депрессорной присадки. 16

17 Энергосберегающая технология получения ПБВ Современные требования к качеству дорожного покрытия выводят на рынок новый вид битумного вяжущего для производства асфальто-бетонных смесей. Это полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) битум, модифицированный блоксополимерами бутадиена и стирола (СБС). Существующие технологии получения ПБВ, основанные на использовании в качестве реактора-смесителя коллоидных мельниц, являются малопроизводительными (5-8 м 3 /час), энергозатратными (до 160 КВт/час), требующими введения в битум дорогостоящего пластификатора индустриального масла. Совместно с белорусским предприятием ОАО «ДСТ 2 г. Гомель» нами отработана и внедрена новая технология производства ПБВ, в которой функцию смесителя-реактора исполняет пассивный гидродинамический диспергатор, питаемый от штатного насоса битумной станции. Производительность системы м3/час, энергопотребление 10 КВт/час, введения пластификатора не требуется. Получаемое ПБВ полностью соответствует предъявляемым требованиям. 17

18 Физика процесса кавитации Процесс гидродинамической кавитационной обработки осуществляется в специальном устройстве - пассивном гидродинамическом диспергаторе за счет направленного и регулируемого преобразования потенциальной и кинетической энергии потока жидкости, принудительно прокачиваемой гидравлическим насосом через реакционную камеру диспергатора. В результате указанных преобразований энергии в специальных зонах гидродинамического диспергатора возникает и поддерживается процесс образования газовых, либо паро-газовых кавитационных пузырьков (каверн), которые в последующем при повышении местного гидростатического давления в жидкости закрываются (схлопываются). Закрытие кавитационных пузырьков сопровождается интенсивными ударными волновыми процессами с возникновением локальных зон сверхвысоких давлений и температур (десятки сотни тысяч атмосфер и градусов C, соответственно) и кумулятивного (остронаправленного) точечного ударного воздействия на близлежащие участки жидкости, окружающей зону схлопывания кавитационного пузырька. Кавитационный процесс в пассивном гидродинамическом диспергаторе реализован таким образом, что все ударно-волновые явления происходят непосредственно в потоке жидкости, не затрагивая материала корпуса и элементов кавитационной решетки реакционной камеры, чем обеспечивается отсутствие кавитационной эрозии и долговечность конструкции диспергатора. В процессе точечного ударно-волнового воздействия происходят структурные и молекулярные изменения в сложных молекулах, агломератах и глобулах, изначально присутствующих в перекачивамой жидкости, разрушение органических и минеральных примесей. Сопровождающие кавитацию процессы тепло- и массопереноса, а также возникающие далее по потоку жидкости струйные течения приводят к интенсивному перемешиванию и диспергированию многокомпонентных несмешиваемых жидкостей и твердых включений с образованием гомогенных и стойких во времени к расслоению тонкодисперсных эмульсий и суспензий. 18

19 Используемое оборудование Основным элементом предлагаемых ресурсосберегающих технологий является пассивный гидродинамический кавитационный диспергатор собственной разработки. Конструкция диспергатора непрерывно совершенствуется и последние достижения воплощены в серии изделий марки КЭМ, выпускаемые по ТУ Основные эксплуатационные характеристики Производительность Максимальное рабочее давление Температура рабочей среды Температура окружающей среды Рабочее гидродинамическое сопротивление Эксплуатационный ресурс Гарантийный срок 0,4 250 м 3 /час 2,5 МПа до +130 С от 40 С до +50 С 0,2 0,4 МПа часов 2 года 19

20 Схемы установки диспергатора К топке Типовая схема мазутного хозяйства с включенным в нее диспергатором 1. Резервуары для хранения мазута. 2. Запорная арматура. 3. Насосы подающие. 4. Насосы линии рециркуляции. 5. Фильтры грубой очистки. 6. Диспергатор. 7. Пароподогреватели мазута. 8. Фильтры тонкой очистки. 20

21 Организация рециркуляции мазута при обработке диспергатором Резервуары для хранения мазута. 2. Запорная арматура. 3. Насос подающий. 4. Диспергатор. 5. Фильтры тонкой очистки Возможны два варианта установки диспергатора: Первый вариант (вариант А) типовой. Диспергатор устанавливается на мазуто-насосной станции котельной, в линии рециркуляции (линии топливоподготовки) с возможностью проведения переключений системы для приготовления водо-мазутной эмульсии в любой из имеющихся емкостей. Второй вариант (вариант Б) отсутствие линии рециркуляции. В этом случае диспергатор устанавливается в линии подачи топлива в топки котлов. При этом необходимая для горения часть обработанного топлива поступает на горелки котлов, а оставшаяся часть по обратному мазутопроводу возвращается в расходную или любую другую емкость. Таким образом постепенно обрабатывается все имеющееся в емкости топливо. Как правило, все котельные имеют свои отличительные особенности, связанные с реконструкциями их в процессе эксплуатации. Поэтому представленные схемы являются принципиальными и требуют конкретизации на местах. Настройка и регулировка диспергатора производится в процессе пусконаладочных работ специалистами с учетом следующих параметров: производительность насоса, подающего водо-мазутную смесь в диспергатор,; рабочее давление подающего насоса, физико-химические характеристики исходного мазута. 21

22 Инжиниринг Для эффективного продвижения ресурсосберегающих технологий, решения задач информационного и оперативного характера непосредственно в регионах нами создана сеть полномочных представителей (агентов), которая постоянно расширяется. За многолетнюю практику работы в области ресурсосбережения у нас сложились партнёрские отношения с коллегами, предлагающими аналогичные технологии в смежных проблематиках. Несмотря на обладание всеми необходимыми ресурсами для внедрения ресурсосберегающих технологий, мы по-прежнему открыты для взаимовыгодного сотрудничества. «Протокол к Энергетической Хартии по вопросам энергетической эффективности и соответствующим экологическим аспектам (ПЭЭСЭА)» требует, чтобы договаривающиеся стороны развивали инновационные подходы к инвестициям в энергетическую эффективность. Однако финансирование энергетической эффективности является довольно сложной задачей. Поэтому особое внимание мы уделяем сотрудничеству с Энергосервисными компаниями в реализации федерального закона 261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». 22

23 Нами предлагается не только ресурсосберегающая технология, но и услуги по внедрению её в производство. Это очень важно. Поскольку проблемы внедрения наукоёмкой продукции лежат не только в технической, но и в организационной плоскостях, постольку для их решения требуется комплексный подход. С одной стороны внедряются технические средства, непосредственно снижающие ресурсо- и энергопотребление, с другой стороны внедряются средства учёта и контроля за ресурсо- и энергопотреблением, осуществляется обучение персонала оптимальным режимам работы, реализуются мероприятия, планирования и выработки управляющих воздействий. Процесс внедрения ресурсосберегающей технологии разделяется на четыре основных этапа. Этап 1. Обследование объекта, на котором предполагается внедрение ресурсосберегающей технологии. Этап 2. Выбор технических и технологических решений, разработка аванпроекта. Выработка техникокоммерческого предложения. Этап 3. Заключение договора. Реализация проекта. Этап 4. Сопровождение проекта, в том числе гарантийное и сервисное. 23

24 Московская область, г. Юбилейный, ул. Пионерская, д. 1/4, а/я 9 Телефон: (495) (многоканальный) Факс: (495) Электронная почта niicpt.inbox.ru Интернет

docplayer.ru

Transoil - Кавитационные технологии - Оборудование

Кавитаторы, блендеры, смесители, диспергаторы, гомогенизаторы изготовление, производство, продажа

Изготовление и продажа, производство светлых и темных нефтепродуктов. Изготовление и производство из товарных нефтепродуктов (высококачественных бензинов АИ-80, АИ-92, АИ-95, евродизель, печное топливо темное, мазут соответствующих евростандартам до Евро-4 EVRO-4), ЛКМ (лако краска), пищевая промышленность (молоко, патока, милясо и др.) энергосбережение, экспорт нефтепродуктов, биодизель изготовление и продажа цистерн полуприцепов, переоборудование, спецтехника.

ОБОРУДОВАНИЕ

Совместно с ведущими инженерами корпорации АТОММАШ разработано и введено в эксплуатацию оборудование на основе управляемой кавитации для производства светлых и темных нефтепродуктов, нефти (бензин, дизтопливо, мазут, печное топливо, темное и др.) соответствующих евростандарту Евро-4 EVRO-4 и выше. Установка используется как в стационарном, так и в мобильном варианте. Мобильные установки монтируются на автомобильных прицепах, железнодорождных платформах, контейнерах 5-тифутовых и больше, кораблях и других средствах странспорта.

Функции кавитационных смесителей серии СК, СКВ, СКМ
 и возможные области применения

а) Диспергирование (эмульгирование) - (глубокое измельчение и \или перемешивание среды или компонентов на молекулярном уровне с сохранением однородности смеси от 7-ми месяцев и более

б) Области применения – Для нефтяной, топливной, металлургической, пищевой, лакокрасочной промышленности, утилизация сложных хим.соединений, утилизация нефтешламов, химических токсичных отходов, пищевая промышленность (молоко, патока, милясо и др.).

~ Для введения всевозможных присадок (для снижения вязкости, зольности, серы,температуры застывания, экология).

 ~ Обработка нефти перед ее ретификацией на НПЗ. Установлено, что это увеличивает выход светлых нефтепродуктов на 5-10% ( в зависимости от качества нефти от легкой до тяжелой) снижает износ оборудования

~ Для обработки солярки (дизельного топлива) с целю его экономии, увеличения фильтруемости, снижения зольности, серы, температуры застывания.

~ В производстве спирта, увеличивает выход спирта до 10%.

~ Изготовление высококачественных бензинов А-76, Аи-80, Аи-92, Аи-95, непосредственно на АЗС, причем введение присадки через смеситель серии СКВ позволяет сэкономить вводимую присадку до 50%, благодаря высококачественному смешиванию и предотвращает дальнейшее расслаивание и убивает ароматические запахи (подробности по заявке Заказчика) очистка товарных нефтепродуктов до евростандарта.

 ~ Для смешивания и получения высокодисперсных красок

~ Для введения воды в виде эмульсий в подсолнечное масло

~ Пищевая гомогенизация. (молоко, патока, меляса).

 

~ На металлургических комбинатах для обжиговых печей. При этом, за счет снижения содержания серы, в продуктах сгорания факела, достигается более высокое качество конечной или промежуточной продукции (уменьшается содержание сернистого ангидрида в 10 раз).

 ~ Диспергирование машинного масла (введение присадок и создание новых свойств

 

~ Смешивание низкокачественного органического топлива (мазута) для обеспечения надежного горения в котлах (с отработанным маслом, угольной пылью, другими органическими добавками (отработанное автомобильное масло)).

~ Переработка отработанного машинного масла в топливо.

~ Утилизация жидких нефтешламов и превращения его в топливо (отходы НПЗ, портов, пром. предприятий). Создание стабильных топливных эмульсий из нефтешламов.

 ~ Возможность смешивания легких и тяжелых мазутов непосредственно на кораблях с борта на борт, снижения серы, вязкости, зольности

~ Изготовление нефти различных ГОСТов: газоконденсат + тяжелая нефть с параллельным введением диэмульгатора для очистки

~ Обезвоживание и очистка мазутов ТУ до ГОСТ

~ Микроустановки небольшой производительностью, мощностью до 5 кВт на АЗС нефтебазах, кораблях, доведение товарного топлива (бензин, дизтопливо, мазут, печное топливо до евростандарта)

Изготовление котельного топлива: 50% угольная пыль + 30% мазут + 20% вода.

transoil.ucoz.ru

Акт лабораторных исследований кавитационной обработки нефти

Приложение № 2Акт

лабораторных исследований

кавитационной обработки нефтиг. Харьков 23.06…24.06.2010г.Цель испытаний:

1. Определение влияния кавитационной обработки на изменения фракционного состава и плотности нефти.

2. Определение количества воды в нефти.Состав рабочей группы:

- Ромусь В.И. - к.х.н., доцент кафедры технологии топлива и углеродных материалов НТУ «ХПИ»;

- КовалюхР.В. – зам. ген. директора НПКП «Механика», к.т.н.Настоящий Акт составлен в том, что 23, 24 июня 2010г. рабочая группа провела работу по определению влияния кавитационной обработки на свойства и качество нефти.

Разгонка и анализ фракций нефти были проведены в лаборатории кафедры технологий топлива и углеродных материалов НТУ «ХПИ».

Результаты сведены в таблицу 1.

Наименование продукта – нефть, предположительно западно-украинского происхождения.

Табл.1

№ п/п Наименование показателей Исходный состав, мл ^ Плотность, кг/м3 Примечания
Исход. Обраб.
1 2 3 4 5 6 7
1. Кол. нефти, гр. 598,00 543,00 874,00 874,00 Кол-во нефти определялось взвешиванием
2. Фракц. состав
Бенз.

фракц.

Н.к. – 96оС - -
180 оС 21,00 37,00 763,00 760,00 Кол-во воды:

Исх.-14мл,

Обр.38мл.

Керос.

фракц.

240 оС 79,00 60,00 795,00 802,00
ДТ 360 оС 370,00 306,00 832,00 835,00
3. Содерж. воды, % 2,34 7,00 - -
4. Содерж. парафинов Отсутствуют Отсутствуют - -
5. Мазут, гр. 215,00 179,00 - -

^ .

Масса фракции определялась по формуле:. а) Исходный состав нефти:

Определим процент воды и бензиновой фракции в общем количестве нефти, за вычетом воды, т.е. на сухую массу. Количество воды у нас равно: ,Количество нефти без воды тогда получается:.Бензиновая фракция:,Керосиновая фракция:;Дизельная фракция:;Определим процент фракции мазута:Мисхфмаз = Мисхн - (Мисхфб + Мисхфк + Мисхфдт )Мисхфмаз = 100% - ( 2,74 + 10,75 + 52,71 )% = 33,8% .Определим процент фракции мазута по взвешенному остатку:;Тогда погрешность измерения равна:36,82 – 33,8 = 3,02%,или имеем среднее арифметическое:Мисхфмаз = (33,8 + 36,82) : 2 = 35,31%.б) Нефть после кавитационной обработки с добавлением воды:

Определим фракционный состав.

Процент содержания воды после отгонки бензиновой фракции составил:

,Количество нефти без воды тогда получается (сухая масса):Мкав/н = 543,0гр. – 38,0гр. = 505,0гр.Бензиновая фракция:,Керосиновая фракция:,Дизельная фракция:,Определим процент фракции мазута:Мкав/фмаз = Мкав/н - (Мкав/фб + Мкав/фк + Мкав/фдт )Мкав/фмаз = 100% - (5,57 + 9,53 + 50,6)% = 34,3% .Определим процент фракции мазута по взвешенному остатку:,Тогда погрешность измерения равна:35,45 – 34,3 = 1,15%,или имеем среднее арифметическое:Мисхфмаз = (34,3 + 35,45) : 2 = 34,88%.

в) Исходная нефть после кавитационной обработки без добавления воды.

Результаты этого анализа были выполнены в Исследовательской лаборатории нефтепродуктов и продуктов приравненных к ним (Свидетельство об аттестации №100-3337/2009 от 14.08.2009г.) и приведены в Результатах испытаний нефти (см. копию Результатов испытаний нефти от 21...22.06.2010г.).

На рис.1. приведены сравнительные диаграммы фракционных составов исходной нефти, нефти после кавитационной обработки (без воды) и нефти после кавитационной обработки с добавлением воды.Бензин 2,74% Бензин 2,0% Бензин 5,57%%

100,0

90,0

Керосин10,75%

ДТ

52,71%

Мазут

35,31%

Керосин 9%

ДТ

65%

Мазут

24%

Керосин

9,53%

ДТ

50,6%

Мазут

34,88%

80,0

70,0

60,0

50,0

40,0

30,0

20,0

10,0

0

Исходный состав Состав нефти после Состав нефти после

нефти кавитационной кавитационной

обработки обработки с водой

66,20 76,00 65,7_______________

Выход светлых нефтепродуктов, %Рис. 1. Диаграмма фракционных составов исходной нефти и нефти после кавитационной обработки

Выводы:

Сравнительный анализ полученных данных показывает:

  • Выход светлых нефтепродуктов после кавитационной обработки нефти без добавления воды увеличился практически на 10%. При этом, в исходной нефти (в отобранной пробе) присутствовало 2,34% воды. После кавитационной обработки остались только следы воды.
  • Содержание мазута после кавитационной обработки нефти без добавления воды уменьшилось на 11,31%. Дизельная фракция при этом увеличилась на 12,29%, а керосиновая и бензиновая фракции в сумме сократились на 2,5%. Эти цифры хорошо коррелируют с данными, полученными нами ранее в лабораторных условиях.
  • Фракционный состав нефти после ее кавитационной обработки с добавлением воды почти не изменился. Наблюдается только некоторый рост бензиновой фракции, практически в 2 раза, и сокращение керосиновой и дизельной фракций на 1…2%. Выход светлых нефтепродуктов сохранился на прежнем уровне.

_________________________ В.И. Ромась_____________________ Р.В.Ковалюх

/home/server5/uchebilka.ru/pars_docs/refs/176/175154/175154.doc

uchebilka.ru