Установка для обработки сырья

Предлагаемая установка для обработки сырья, позволяет повысить производительность установки за счет получения атомарных водорода и кислорода непосредственно в установке, при этом значительно упростить саму конструкцию установки.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием установки для обработки сырья, 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.

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.

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.

Известна установка, использованная в способе термомеханического крекинга и гидрогенизации углеводородов (см. патент РФ 2131903, по кл. C10G 1/06, 1994 г)

Известное устройство включает бункер исходного материала и реактор, соединенный с питающим блоком.

Однако, КПД указанной установки недостаточен.

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)

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.

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.

Недостатком известной конструкции являются:

- сложность конструкции из-за наличия дополнительных устройств, необходимых для введения веществ, и получения атомарных водорода и кислорода;

- высокая энергоемкость установки из-за проведения в ней плазмохимического процесса;

- нет возможности подготовки исходного сырья по химическому составу к процессу гидрогенизации;

- низкая производительность;

- ни один из электродов не может быть использован в качестве производителя атомарного водорода.

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.

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.

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.

Использование в качестве материала-источника позитронов или Zn⁶⁵, или Мn⁵⁴ или Fe⁵⁵ позволяет ослабить С-Н связь в сырье для насыщения его атомарным водородом.

Предлагаемая конструкция имеет низкую энергоемкость, т.к. в ней происходит гальванический электролиз воды.

Конструкция обеспечивает безопасный экологический процесс, т.к. за счет использования устройства для сбора газообразных оксидов и гидридов не происходит опасных выбросов в атмосферу.

Предлагаемую конструкцию можно использовать для производства водорода, ацетилена и т.д.

Легкая замена загружаемого в бункер сырья (сырая нефть, мазут, асфальтиты, сточные воды, экологически опасные жидкие отходы и т.д.) расширяет функциональные возможности предлагаемой установки.

Предлагаемая полезная модель позволяет адсорбировать воду из сырья, например, нефти.

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».

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Предлагаемая установка для обработки сырья, поясняется нижеследующим описанием конструкции и чертежом, где показана схема расположения оборудования установки.

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 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.

Верхняя часть емкости использована в качестве второго электрода. В качестве материала-источника позитронов 11 могут использовать или Zn⁶⁵, или Мл ⁵⁴ или Fe⁵⁵.

При этом электрод 9, предназначенный для ускорения процесса диссоциации воды выполнен из композиционного материала на основе нитрида бора (В¹¹ N¹⁵), 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)

Рассмотрим работу предлагаемой установки для обработки сырья, на примере обработки тяжелого нефтяного сырья.

Загрузочный бункер 1 заполняют нефтью, дополнительно в него вводят воду, щелочь, затем включают ультразвуковой диспергатор 2 и подвергают содержимое бункера ультразвуковому диспергированию.

Подготовленный таким образом объем нефти подают по впускному патрубку 4 в реакционную камеру.

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).

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.

Одновременно с этим, происходит облучение позитронами находящейся в реакционной камере нефти.

В зависимости от технологических возможностей в качестве материала могут быть или Zn⁶⁵ , или Мn⁵⁴ или Fe⁵⁵

Это позволяет ослабить С-Н связь в нефти для насыщения его атомарным водородом.

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.

Избыточный водород в атомарной форме связывается с избыточным углеродом нефти, образуя легкие углеводороды, осветляя нефть, и увеличивая ее объем.

Были проведены опытные испытания предлагаемой полезной модели.

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 электрода

Сосуд герметично закрывали, помещали в полиэтиленовый пакет и включали электропитание.

Через 30 минут внутри пакета накопился кислород, а снаружи пакета поджигали факел выделяемого водорода.

Убедившись в том, что наноструктурный электрод разлагает воду, опыт по гидрогенизации мазута был продолжен.

Мазут предварительно насыщали щелочной водой в ультразвуковом поле, и подавали в реакционную камеру самотеком.

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.

В течение 1-3 минут протекающий через реакционную камеру мазут осветлялся.

Анализ получаемого продукта показал, что образуется дизельное топливо С5 с низким содержанием серы.

Газовый анализ подтвердил, что газообразными продуктами явились SO₃, H₂ S, СО, СO₂.

Опыт повторяли несколько раз, что привело к сильному осветлению продукта, иногда доходящего по газоконденсата по результатам химанализа.

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 (В¹¹ N¹⁵), 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 Fe ⁵⁵.