RU85478U1

RU85478U1 - PLANT FOR PROCESSING RAW MATERIALS

Info

Publication number: RU85478U1
Application number: RU2009107553/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович СТЕПАНОВ; Евгений Викторович Бурлаков; Михаил Андреевич Павлов
Original assignee: Николай Викторович СТЕПАНОВ
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-08-10

Abstract

1. Установка для обработки сырья, включающая загрузочный бункер, реакционную камеру, связанную с источником питания и с входным и выходным патрубками, причем реакционная камера выполнена в виде корпуса, в котором установлены электроды, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для сбора газообразных оксидов и гидридов с барбатером, а загружающий бункер снабжен ультразвуковым диспергатором, при этом корпус реакционной камеры выполнен в виде плоской емкости, в нижней части которой размещен электрод, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды, а верхняя часть емкости, имеющая на внутренней поверхности материал - источник позитронов, использована в качестве второго электрода. ! 2. Установка для обработки по п.1, отличающаяся тем, что электрод, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды выполнен из композиционного материала на основе нитрида бора (В11N15), армированного ультрадисперсным карбидом кремния SiC и углеродного волокна. ! 3. Установка для обработки по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала-источника позитронов используют или Zn65, или Mn54 или Fe55.1. Installation for processing raw materials, including a loading hopper, a reaction chamber associated with a power source and with inlet and outlet pipes, the reaction chamber is made in the form of a housing in which electrodes are installed, characterized in that it is equipped with a device for collecting gaseous oxides and hydrides with a bubbler, and the loading hopper is equipped with an ultrasonic disperser, while the reaction chamber body is made in the form of a flat container, in the lower part of which there is an electrode designed to accelerate ECCA dissociation of water, and the upper part of the vessel having the inner surface material - positron source, used as a second electrode. ! 2. Installation for processing according to claim 1, characterized in that the electrode designed to accelerate the process of dissociation of water is made of a composite material based on boron nitride (B11N15) reinforced with ultrafine silicon carbide SiC and carbon fiber. ! 3. Installation for processing according to claim 1, characterized in that as the source material of the positrons use either Zn65, or Mn54 or Fe55.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к установкам для обработки сырья, в частности, тяжелого нефтяного сырья, и предназначено для получения легких фракций: дизельного топлива, керосина, бензина, газа, и может быть использована при утилизации и переработке природного газа, биогаза, продуктов неполного сжигания каменного угля и отходов, а также для очистки воды.The proposed utility model relates to installations for processing raw materials, in particular, heavy petroleum feedstocks, and is intended for producing light fractions: diesel fuel, kerosene, gasoline, gas, and can be used in the utilization and processing of natural gas, biogas, incomplete stone products coal and waste, as well as for water treatment.

Известны установки термомеханического крекинга и гидрогенизации углеводородов в жидкой или твердой форме, карбонатов, извести, нефтеносных сланцев и песков, маслянистых остатков нефтеперерабатывающих заводов и т.п.Known installations for thermomechanical cracking and hydrogenation of hydrocarbons in liquid or solid form, carbonates, lime, oil shale and sand, oily residues of oil refineries, etc.

Известна установка, использованная в способе термомеханического крекинга и гидрогенизации углеводородов (см. патент РФ 2131903, по кл. C10G 1/06, 1994 г)A known installation used in the method of thermomechanical cracking and hydrogenation of hydrocarbons (see RF patent 2131903, according to class C10G 1/06, 1994)

Известное устройство включает бункер исходного материала и реактор, соединенный с питающим блоком.A known device includes a feed hopper and a reactor connected to a feed unit.

Однако, КПД указанной установки недостаточен.However, the efficiency of this installation is insufficient.

Наиболее близким по технической сущности является устройство неполного окисления низших углеводородов в электрическом разряде, включающее загружающий бункер, реакционную камеру, связанную с источником питания и с входным и выходным патрубками, причем реакционная камера выполнена в виде корпуса, в котором установлены электроды (см. патент РФ №2088565, по кл. С07С 27/14, 1995 г)The closest in technical essence is a device for the partial oxidation of lower hydrocarbons in an electric discharge, including a loading hopper, a reaction chamber associated with a power source and with inlet and outlet nozzles, the reaction chamber being made in the form of a housing in which electrodes are installed (see RF patent No. 2088565, according to class С07С 27/14, 1995)

В известном устройстве используют плазмохимический реактор с электрическим разрядом, который может создавать низкотемпературную неравновесную плазму, где газ имеет температуру близкую к комнатной, а электроны в плазме обладают энергией (2-5эВ), достаточной для химической активации молекул природного газа и кислорода, или воздуха.The known device uses a plasma-chemical reactor with an electric discharge, which can create a low-temperature nonequilibrium plasma, where the gas has a temperature close to room temperature and the electrons in the plasma have an energy (2-5 eV) sufficient for the chemical activation of molecules of natural gas and oxygen, or air.

При этом плазмохимический реактор снабжен системой газового питания, содержащей баллон с природным газом и баллон с кислородом, запорными вентилями и тройником для получения смеси газов.In this case, the plasma chemical reactor is equipped with a gas supply system containing a cylinder with natural gas and a cylinder with oxygen, shut-off valves and a tee to obtain a mixture of gases.

Недостатком известной конструкции являются:A disadvantage of the known design are:

- сложность конструкции из-за наличия дополнительных устройств, необходимых для введения веществ, и получения атомарных водорода и кислорода;- the complexity of the design due to the presence of additional devices necessary for the introduction of substances and the production of atomic hydrogen and oxygen;

- высокая энергоемкость установки из-за проведения в ней плазмохимического процесса;- high energy consumption of the installation due to the plasma-chemical process;

- нет возможности подготовки исходного сырья по химическому составу к процессу гидрогенизации;- there is no possibility of preparing the feedstock in chemical composition for the hydrogenation process;

- низкая производительность;- low productivity;

- ни один из электродов не может быть использован в качестве производителя атомарного водорода.- None of the electrodes can be used as a manufacturer of atomic hydrogen.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание установки для обработки сырья, позволяющей повысить производительность установки за счет получения атомарных водорода и кислорода непосредственно в установке, при этом значительно упростить саму конструкцию установки.The problem solved by the proposed utility model is the creation of a plant for processing raw materials, which allows to increase the productivity of the plant by producing atomic hydrogen and oxygen directly in the plant, while significantly simplifying the design of the plant itself.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием установки для обработки сырья, включающей загрузочный бункер, реакционную камеру, связанную с источником питания и с входным и выходным патрубками, причем реакционная камера выполнена в виде корпуса, в котором установлены электроды, которая согласно полезной модели, снабжена устройством для сбора газообразных оксидов и гидридов с барбатером, а загружающий бункер снабжен ультразвуковым диспергатором, при этом корпус реакционной камеры выполнен в виде плоской емкости, в нижней части которой размещен электрод, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды, а верхняя часть емкости, имеющая на внутренней поверхности материал - источник позитронов, использована в качестве второго электрода.The technical result in the proposed utility model is achieved by creating a plant for processing raw materials, including a feed hopper, a reaction chamber associated with a power source and with inlet and outlet nozzles, the reaction chamber being made in the form of a housing in which electrodes are installed, which, according to the utility model, is equipped with a device for collecting gaseous oxides and hydrides with a bubbler, and the loading hopper is equipped with an ultrasonic disperser, while the reaction chamber body is made in the form of a flat tank spine, in the lower part of which there is an electrode designed to accelerate the process of dissociation of water, and the upper part of the tank, which has a positron source on the inner surface, is used as the second electrode.

Использование электрода, предназначенного для ускорения процесса диссоциации воды из композиционного материала на основе нитрида бора (В¹¹N¹⁵), армированного ультрадисперсным карбидом кремния SiC и углеродного волокна позволяет производить атомарный водород, который необходим для улучшения качества сырья.The use of an electrode designed to accelerate the process of dissociation of water from a composite material based on boron nitride (B ¹¹ N ¹⁵ ) reinforced with ultrafine silicon carbide SiC and carbon fiber allows the production of atomic hydrogen, which is necessary to improve the quality of raw materials.

Использование в качестве материала-источника позитронов или Zn⁶⁵, или Мn⁵⁴ или Fe⁵⁵ позволяет ослабить С-Н связь в сырье для насыщения его атомарным водородом.The use of either Zn ⁶⁵ , or Mn ⁵⁴ or Fe ⁵⁵ as the source material of positrons makes it possible to weaken the CH bond in the feed to saturate it with atomic hydrogen.

Предлагаемая конструкция имеет низкую энергоемкость, т.к. в ней происходит гальванический электролиз воды.The proposed design has a low energy intensity, because it is the galvanic electrolysis of water.

Конструкция обеспечивает безопасный экологический процесс, т.к. за счет использования устройства для сбора газообразных оксидов и гидридов не происходит опасных выбросов в атмосферу.The design provides a safe environmental process, as through the use of a device for collecting gaseous oxides and hydrides, no hazardous emissions to the atmosphere occur.

Предлагаемую конструкцию можно использовать для производства водорода, ацетилена и т.д.The proposed design can be used for the production of hydrogen, acetylene, etc.

Легкая замена загружаемого в бункер сырья (сырая нефть, мазут, асфальтиты, сточные воды, экологически опасные жидкие отходы и т.д.) расширяет функциональные возможности предлагаемой установки.Easy replacement of the raw materials loaded into the hopper (crude oil, fuel oil, asphaltites, wastewater, environmentally hazardous liquid waste, etc.) expands the functionality of the proposed installation.

Предлагаемая полезная модель позволяет адсорбировать воду из сырья, например, нефти.The proposed utility model allows adsorption of water from raw materials, for example, oil.

Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных конструкциях установок для обработки жидкого или газообразного сырья, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна».The conducted patent studies showed that technical solutions with the indicated set of essential features are not known in similar designs of installations for processing liquid or gaseous raw materials, i.e. the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.We believe that the information set forth in the application materials is sufficient for the practical implementation of the invention.

Предлагаемая установка для обработки сырья, поясняется нижеследующим описанием конструкции и чертежом, где показана схема расположения оборудования установки.The proposed installation for processing raw materials is illustrated by the following description of the design and the drawing, which shows the layout of the installation equipment.

Установка для обработки сырья состоит из загрузочного бункера 1, с ультразвуковым диспергатором 2, реакционной камеры, связанной с источником питания 3 и с входным 4. и выходным 5 патрубками, устройства для сбора газообразных оксидов и гидридов 6 с барбатером 7The installation for processing raw materials consists of a loading hopper 1, with an ultrasonic dispersant 2, a reaction chamber connected to a power source 3 and an input 4. and output 5 pipes, a device for collecting gaseous oxides and hydrides 6 with a barbator 7

Реакционная камера состоит из корпуса в виде плоской емкости 8, в нижней части которой размещен электрод 9, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды, а верхняя 10 часть на внутренней поверхности имеет материал - источник позитронов 11.The reaction chamber consists of a body in the form of a flat container 8, in the lower part of which an electrode 9 is placed, designed to accelerate the process of dissociation of water, and the upper 10 part on the inner surface has a material - a source of positrons 11.

Верхняя часть емкости использована в качестве второго электрода. В качестве материала-источника позитронов 11 могут использовать или Zn⁶⁵, или Мл⁵⁴ или Fe⁵⁵.The upper part of the container is used as the second electrode. As the source material of the positrons 11 can use either Zn ⁶⁵ , or ML ⁵⁴ or Fe ⁵⁵ .

При этом электрод 9, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды выполнен из композиционного материала на основе нитрида бора (В¹¹N¹⁵), армированного ультрадисперсным карбидом кремния SiC и углеродного волокна на новизну которого авторы не претентуют, т.к. он известен (см. см. пол. решение по з-ке №2006129186, С04В 35/00, 2006 г)In this case, the electrode 9, designed to accelerate the process of water dissociation, is made of a composite material based on boron nitride (B ¹¹ N ¹⁵ ) reinforced with ultrafine silicon carbide SiC and carbon fiber, the authors of which do not claim novelty, because He is known (see. See. Pol. Decision on z-ke No. 2006129186, С04В 35/00, 2006)

Рассмотрим работу предлагаемой установки для обработки сырья, на примере обработки тяжелого нефтяного сырья.Consider the work of the proposed installation for processing raw materials, for example, the processing of heavy oil raw materials.

Загрузочный бункер 1 заполняют нефтью, дополнительно в него вводят воду, щелочь, затем включают ультразвуковой диспергатор 2 и подвергают содержимое бункера ультразвуковому диспергированию.The loading hopper 1 is filled with oil, additionally water and alkali are introduced into it, then the ultrasonic dispersant 2 is turned on and the contents of the hopper are subjected to ultrasonic dispersion.

Подготовленный таким образом объем нефти подают по впускному патрубку 4 в реакционную камеру.The volume of oil thus prepared is fed through the inlet pipe 4 into the reaction chamber.

Электрод 8, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды олеофилен и гидрофобен, то есть а это означает, что он поглощает нефтепродукты в первую очередь и удерживает их, вне зависимости от того, в какой среде это происходит (вода, газ).The electrode 8, designed to accelerate the process of dissociation of water, is oleophilene and hydrophobic, that is, which means that it absorbs petroleum products in the first place and holds them, regardless of the medium in which it occurs (water, gas).

Между электродами, а именно, электродом 8 и вторым электродом 9 подают переменное напряжение, что вызывает в микропорах, заполненных водой и щелочью, электрода 9 микродуговые разряды, приводящие к диссоциации воды и образованию атомарных водорода и кислорода.An alternating voltage is applied between the electrodes, namely, the electrode 8 and the second electrode 9, which causes microarc discharges in the micropores filled with water and alkali of the electrode 9, leading to the dissociation of water and the formation of atomic hydrogen and oxygen.

Одновременно с этим, происходит облучение позитронами находящейся в реакционной камере нефти.At the same time, the positrons are irradiated with oil located in the reaction chamber.

В зависимости от технологических возможностей в качестве материала могут быть или Zn⁶⁵, или Мn⁵⁴ или Fe⁵⁵ Depending on technological capabilities, either Zn ⁶⁵ , or Mn ⁵⁴ or Fe ⁵⁵ can be used as a material

Это позволяет ослабить С-Н связь в нефти для насыщения его атомарным водородом.This allows you to weaken the CH bond in oil to saturate it with atomic hydrogen.

Образовавшиеся атомарный водород и кислород газируют нефтяной слой, что приводит к образованию сероводорода, сернистого газа, окислов углерода, которые на выходе из реакционной камеры пропускают через барбатер 7 и собирают в устройстве для сбора газообразных оксидов и гидридов 6.The resulting atomic hydrogen and oxygen gasify the oil layer, which leads to the formation of hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon oxides, which are passed through a bubbler 7 at the outlet of the reaction chamber and collected in a device for collecting gaseous oxides and hydrides 6.

Избыточный водород в атомарной форме связывается с избыточным углеродом нефти, образуя легкие углеводороды, осветляя нефть, и увеличивая ее объем.Excess hydrogen in atomic form binds to excess carbon of oil, forming light hydrocarbons, clarifying oil, and increasing its volume.

Были проведены опытные испытания предлагаемой полезной модели.Experimental tests of the proposed utility model were conducted.

Так как основным источником водорода и кислорода в предлагаемой полезной модели является вода, то первой задачей было убедиться в том, что наноструктурный электрод легко разлагает воду за счет микродугового разряда в микрообъемах материалах, заполненных водой. В стеклянный сосуд заливали воду с 1,5% щелочью, а затем в сосуд помещали электрод и фольгу в качестве второго электродаSince the main source of hydrogen and oxygen in the proposed utility model is water, the first task was to make sure that the nanostructured electrode easily decomposes water due to microarc discharge in microvolumes of materials filled with water. Water with 1.5% alkali was poured into a glass vessel, and then an electrode and foil were placed in the vessel as the second electrode

Сосуд герметично закрывали, помещали в полиэтиленовый пакет и включали электропитание.The vessel was hermetically sealed, placed in a plastic bag and turned on the power.

Через 30 минут внутри пакета накопился кислород, а снаружи пакета поджигали факел выделяемого водорода.After 30 minutes, oxygen accumulated inside the bag, and a torch of hydrogen was ignited outside the bag.

Убедившись в том, что наноструктурный электрод разлагает воду, опыт по гидрогенизации мазута был продолжен.Having ascertained that the nanostructured electrode decomposes water, the experiment on the hydrogenation of fuel oil was continued.

Мазут предварительно насыщали щелочной водой в ультразвуковом поле, и подавали в реакционную камеру самотеком.Fuel oil was preliminarily saturated with alkaline water in an ultrasonic field, and fed into the reaction chamber by gravity.

Под воздействием электрического напряжения между электродами (электродом и корпусом, который является вторым электродом и источником позитронов) возникал микродуговой разряд и образовались атомарные водород и кислород.Under the influence of electric voltage between the electrodes (the electrode and the body, which is the second electrode and the positron source), a microarc discharge arose and atomic hydrogen and oxygen formed.

В течение 1-3 минут протекающий через реакционную камеру мазут осветлялся.Within 1-3 minutes, the fuel oil flowing through the reaction chamber was clarified.

Анализ получаемого продукта показал, что образуется дизельное топливо С5 с низким содержанием серы.The analysis of the obtained product showed that C5 diesel fuel with a low sulfur content is formed.

Газовый анализ подтвердил, что газообразными продуктами явились SO₃, H₂S, СО, СO₂.Gas analysis confirmed that the gaseous products were SO ₃ , H ₂ S, CO, CO ₂ .

Опыт повторяли несколько раз, что привело к сильному осветлению продукта, иногда доходящего по газоконденсата по результатам химанализа.The experiment was repeated several times, which led to a strong clarification of the product, sometimes reaching gas condensate according to the results of chemical analysis.

Claims

1. Installation for processing raw materials, including a loading hopper, a reaction chamber associated with a power source and with inlet and outlet pipes, the reaction chamber is made in the form of a housing in which electrodes are installed, characterized in that it is equipped with a device for collecting gaseous oxides and hydrides with a bubbler, and the loading hopper is equipped with an ultrasonic disperser, while the reaction chamber body is made in the form of a flat container, in the lower part of which there is an electrode designed to accelerate ECCA dissociation of water, and the upper part of the vessel having the inner surface material - positron source, used as a second electrode.

2. Installation for processing according to claim 1, characterized in that the electrode designed to accelerate the process of dissociation of water is made of a composite material based on boron nitride (B ¹¹ N ¹⁵ ) reinforced with ultrafine silicon carbide SiC and carbon fiber.

3. Installation for processing according to claim 1, characterized in that as the source material of the positrons use either Zn ⁶⁵ , or Mn ⁵⁴ or Fe ⁵⁵ .