Установка для получения эмульсии из несмешивающихся жидкостей

Предложена установка для получения топливной смеси мазут-вода, содержащая входной и выходной краны, насосный агрегат, три смесительных устройства и датчики давления, где смесительные устройства выполнены в виде гидродинамических кавитационных реакторов проточного типа, при этом первый кавитационный реактор установлен перед насосным агрегатом, второй кавитационный реактор установлен после насосного агрегата и соединен с выходным краном, а также, через байпасную линию, со входом в насосный агрегат, а третий кавитационный реактор установлен на байпасной линии. Технический результат - создание установки для получения эмульсии из несмешивающихся жидкостей, в частности топливной смеси мазута и воды, которая обеспечивает получение качественной и стабильной топливной смеси мазут-вода с дисперсностью 10^-6-10^-7, счет обеспечения условий достижения максимальной интенсивности кавитационного воздействия для получения гомогенного микродисперсного состава эмульсии без необходимости синхронизации работы нескольких насосов, что повышает надежность работы установки и снижает ее энергопотребление. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для получения эмульсий из несмешивающихся жидкостей, в частности при подготовке мазута или водомазутной смеси к сжиганию в теплоэнергетических установках, и может использоваться в топливной, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Известна установка подготовки топливной смеси мазута и воды, содержащая три смесителя: статический и два смесителя-диспергатора, два электроприводных насоса, датчики температуры, датчики давления и контроллер управления, который обрабатывает данные о температуре воды, мазута, смеси и давлении до и после первого смесителя-диспергатора и в соответствии с ними осуществляет управление электроприводными насосами, автоматически синхронизируя их работу.

Недостатком известной установки является наличие в ней двух насосов, работа которых должна быть синхронизирована. Необходимость постоянной синхронизации работы насосов требует наличия в ней дополнительного автоматического устройства-контроллера, что существенно снижает надежность работы установки и повышает ее энергопотребление.

Кроме того, известное установка не может обеспечить получения коллоидной системы с дисперсностью менее 10^-6.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание установки для получения топливной смеси мазут-вода, которая обеспечивает получение качественной и стабильной смеси с дисперсностью 10^-6-10^-7, за счет обеспечения условий достижения максимальной интенсивности кавитационного воздействия для получения гомогенного микродисперсного состава без необходимости синхронизации работы нескольких насосов, что повышает надежность работы установки и снижает ее энергопотребление.

Технический результат достигается тем, что в установке для получения топливной смеси мазут-вода, содержащей входной и выходной краны, насосный агрегат, три смесительных устройства и датчики давления, смесительные устройства выполнены в виде гидродинамических кавитационных реакторов проточного типа, первый из которых установлен перед насосным агрегатом, а второй кавитационный реактор установлен после насосного агрегата и соединен с выходным краном, а также, через байпасную линию, со входом в насосный агрегат, при этом третий кавитационный реактор установлен на байпасной линии.

Выполнение смесительных устройств в виде гидродинамических кавитационных реакторов проточного типа, первый из которых выполняет функцию смесителя-диспергатора, осуществляя обработку смеси с входным давлением, второй реактор установлен после насосного агрегата и выполняет функцию гомогенизатора, а третий реактор установлен на байпасной линии и выполняет функцию рециркуляции -интенсификации процесса обработки, позволяет осуществить подготовку качественной и стабильной топливной смеси мазут-вода, с дисперсностью 10^-6-10^-7. При это получение топливной смеси ведется без применения каких-либо автоматических устройств, синхронизирующих процессы обработки входной смеси на разных устройствах установки.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлена схема установки для получения топливной смеси мазут-вода.

Установка содержит входной кран 1 для обрабатываемой топливной смеси мазута и воды, дозатор 2, соединенный со входом в первый гидродинамический кавитационный реактор 3, выход которого соединен со входом в электроприводной насосный агрегат 4. В свою очередь, выход насосного агрегата 4 соединен со входом во второй гидродинамический кавитационный реактор 5. Выход реактора 5 соединен через байпасную линию 6 с краном 7 со входом в третий гидродинамический кавитационный реактор 8, выход которого связан со входом в насосный агрегат 4. Выход реактора 5 также связан с линией 9 выхода готовой эмульсии выходным краном 10. На выходе из реактора 1, насосного агрегата 4 и на выходной линии 9 установлены датчики давления 11, 12 и 13, соответственно.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Обрабатываемая смесь мазута и воды подается через входной кран 1 и далее через дозатор 2 поступает на вход первого гидродинамического кавитационного реактора 3, где происходит первичная кавитационное воздействие на смесь, при которой фаза (мазут) и среда (вода) смешиваются с образованием дисперсной системы. Интенсификация кавитационной обработки в первом реакторе 3 обеспечивается разрежением на выходе из него. После реактора 3 смесь через насосный агрегат 4 поступает на вход второго кавитационного реактора 5, где происходит гомогенизация и стабилизация продукта. Из реактора 5 продукт поступает на выходную линию 9.

Для интенсификации физико-химических процессов и глубины обработки водомазутной смеси кран 10 на выход продукции из установки закрывают, а кран 7 выхода в байпасную линию открывают. При этом смесь из реактора 5 поступает на вход третьего реактора 8, где производится дополнительная кавитационная обработка, являющаяся наиболее интенсивной, ввиду наибольшего перепада давления на входе и выходе из реактора. С выхода из реактора 5 обрабатываемая смесь вновь поступает на вход насосного агрегата 4.

В предлагаемой установке последовательная обработка сырья в трех гидродинамических кавитационных реакторах способствует проявлению дополнительного синергетического эффекта В «тяжелом» топливе (мазуте) после кавитационной обработки образуются мицелы размером водной глобулы 10^-7 м. Такое топливо обладает стабильной микроструктурой, не проявляющей тенденции к коалесценции и седиментации и позволяет работать на малых избытках воздуха, близких к стехиометрическим.

Рециркуляционный режим работы установки позволяет достигнуть режима аналогичных режимов гидрокрекинга, в результате которого в кавитационном поле, где в качестве источника водорода служит вода, продукты диссоциации воды радикалы Н⁺-ОН^- присоединяются к разрушенным в результате кавитационной обработки высокомолекулярным смолисто-асфальтеновым фракциям, тем самым удаляя из сырья сернистые и азотсодержащие соединения и насыщая водородом непредельные углеводороды и, как следствие, качественно улучшая структуру жидких углеводородов.

Предлагаемая установка, обладая высокой производительностью и надежностью эксплуатации, обеспечивает в проточном режиме и в промышленных масштабах получение высококачественных водотопливных эмульсий с требуемой глубиной переработки.

Также данная установка может быть использована для получения, например, многокомпонентных масел, смазок, различных присадок (химических компонентов). При этом применение данной установки позволяет в несколько раз сократить время производственного процесса (более чем в 4,5-12 раз), повысить качество продукции (стабильность и дисперсность эмульсии), за счет гомогенизации компонентов на уровне 0,3-0,5 мкм, увеличения степени коллоидной стабильности масла (близкой к 100%).

Установка для получения топливной смеси мазут-вода, содержащая входной и выходной краны, насосный агрегат, три смесительных устройства и датчики давления, отличающаяся тем, что смесительные устройства выполнены в виде гидродинамических кавитационных реакторов проточного типа, при этом первый кавитационный реактор установлен перед насосным агрегатом, второй кавитационный реактор установлен после насосного агрегата и соединен с выходным краном, а также, через байпасную линию, со входом в насосный агрегат, а третий кавитационный реактор установлен на байпасной линии.