СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2008 года по МПК F02M31/16 F02M29/06 F02M47/00 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приготовления дизельного топлива с улучшенными свойствами.

Известен способ обработки жидкости в активаторе вихревращательного типа [1], в котором вращающееся электромагнитное поле, создаваемое электромагнитным индуктором в трубе, расположенной внутри индуктора, вращает массу рабочих тел - биметаллических ферротитановых стержней. Недостатком такого способа является то, что металл титан оказывает сильное катализирующее действие только в одном ограниченном атомо-молекулярном спектре, присущем для какого-либо состава дизельного топлива. Однако дизельные топлива имеют широкий диапазон, как по химическому составу, так и по механическим характеристикам (вязкость, содержание серы, ванадия и других вредных для дизелей компонентов).

За прототип принимаем способ комплексной обработки дизельного топлива и вихревой аппарат [2], включающий подогрев дизельного топлива, гомогенизацию и сепарацию в поле центробежных сил в роторно-дисковом аппарате и тонкую фильтрацию на фильтровальной пористой перегородке из гидрофобного материала, причем подогрев дизельного топлива производят в процессе циркуляции его по замкнутому контуру, включающему теплообменник и роторно-дисковый вихревой аппарат открытого типа, и осуществляют дополнительную фильтрацию посредством многослойного фильтра-реактора, который состоит из гранул полифункционального катализатора, алкирующего ароматические соединения, и слоя засыпки из порошка переходных металлов или их окислов.

Кроме того, после тонкой фильтрации на фильтровальной пористой перегородке из гидрофобного материала и на многослойном фильтре-реакторе подогреваемое топливо стабилизируют вводом присадок на основе поверхностно-активных веществ. В вихревом аппарате роторно-дискового типа конические тарелки выполнены с деструктирующей кромкой в виде отбортовки с прорезями и отгибами с соблюдением заданных соотношений геометрических параметров.

Однако способ по прототипу имеет недостаточную эффективность, установка сложна конструктивно, дорога в изготовлении и в обслуживании.

Это объясняется двумя факторами.

Во-первых, введение в этот способ функции обезвоживания дизельного топлива ограничивает его применение для водотопливных эмульсий, которые существенно могли бы улучшить экологические параметры. Вывод избыточной воды, при необходимости, решается простыми известными путями, например обычным сепаратором или отстойником.

Во-вторых, активация топлива путем пропускания его через порошковый слой каталитически активных металлов (Ti, Ni, Cu, Cr, Ag, Mo, V, W) или их окислов приводит к быстрому засорению этих слоев и дополнительному сопротивлению движению топлива. При этом требуется частая замена этих дорогостоящих порошковых слоев и активирующая способность металлов используется лишь частично.

Предлагаемое изобретение устраняет эти недостатки.

Исходя из первоначально замеренного содержания воды в исходном топливе, во входную емкость дозированно добавляют воду, доводя ее процентное содержание до заданного значения, которое определяется исходя из возможностей гомогенизации в вихревращательном аппарате.

Стабилизирующие присадки поверхностно-активных веществ вводят там же перед вихревращательным аппаратом.

Каталитическое воздействие на топливо активных металлов (Ti, Ni, Cu, Cr, Ag, Mo, V, W) или их окислов осуществляется путем многократного контакта топлива с рабочими телами, имеющими вихревращательное движение внутри трубы аппарата, через которую проходит топливо. Рабочие тела имеют ферромагнитные сердечники и оболочку, состоящую из активных металлов. В результате воздействие активных металлов происходит до полного их механического износа в течение длительного времени. Отсутствует дополнительное сопротивление движению топлива.

Технический результат достигается за счет того, что в способе подготовки дизельного топлива, включающем теплоподготовку, гомогенизацию в поле центробежных сил в вихревращательном активаторе, тонкую фильтрацию посредством фильтра-реактора, который состоит из гранул полифункционального катализатора, алкирующего ароматические соединения, согласно заявленному изобретению каталитическая активация топлива или водотопливной эмульсии осуществляется в вихревращательном активаторе с одновременным вводом на его вход поверхностно-активных веществ.

В вихревращательном активаторе рабочие тела, вращающиеся внутри трубы с электромагнитным наружным индуктором, могут быть выполнены в виде ферромагнитных стержней и оболочек, состоящих из смеси активных металлов из ряда Ti, Ni, Cu, Cr, Ag, Mo, V, W или их окислов.

Оболочка каждого рабочего тела может быть выполнена из одного какого-либо активного металла, но внутри размещается смесь рабочих тел с различными оболочками.

Емкость с дозирующей подачей воды может быть подключена до вихревращательного активатора.

На чертеже представлена схема установки для подготовки дизельного топлива и конструкция вихревращательного аппарата.

Установка содержит вихревращательный аппарат 1, включенный в контур циркуляции совместно с емкостью (баком) 2, теплообменником 3, циркуляционным шестеренчатым насосом 4, перекачивающий насос 5, фильтр 6 с фильтровальной пористой перегородкой 7 из гидрофобного полимерного материала полифункционального катализатора 8, алкирующего ароматические соединения. Далее идет система стабилизации подготавливаемого дизельного топлива, состоящая из смесителей 9, бункера 10, присадки с дозатором 11, теплообменника-обогревателя 12 и теплообменника-охладителя 13. Для добавки воды в топливо имеется бункер 15 с дозатором 16. Установка снабжена запорно-регулирующей аппаратурой 17 и контрольно-измерительной аппаратурой 18 и 19.

Вихревращательный аппарат 1 состоит из электромагнитного индуктора 20, расположенного вокруг немагнитной трубы 21, внутри которой находятся рабочие тела 22 в форме цилиндров. Сердцевина цилиндров состоит из ферромагнитного материала на основе Fe, а наружная поверхность покрыта слоем активных металлов из группы Ti, Ni, Cu, Cr, Ag, Mo, V, W или их окислов.

Предусматривается возможность покрытия каждого стержня смесью всех перечисленных металлов, или каждый стержень будет иметь особую оболочку из единственного металла. В последнем случае в трубу помещается смесь стержней с различными оболочками.

Работает система следующим образом.

Подготавливаемое топливо поступает в емкость (бак) 2. В него добавляется в заданном процентном соотношении из бункера 15 через дозатор 16 вода. Шестеренчатый насос 4 осуществляет циркуляцию топлива по замкнутому контуру, включающему теплообменник 3 и вихревращательный аппарат 1. В нем происходят основные процессы механодиструкции и диспергации. Там же топливо, имея высокую скорость вращения при помощи вращающихся в электромагнитном поле рабочих тел, входит в многократный контакт с активными металлами оболочек этих рабочих тел. В итоге в единицу времени поверхность такого контакта превышает поверхность контакта при прохождении топлива через слой пористой структуры из порошка этих металлов, как предусмотрено в прототипе.

Поэтому в предлагаемом изобретении каталитическое воздействие на топливо со стороны этих металлов эффективнее.

Кроме того, пористая структура в прототипе быстро засоряется. Каталитическое действие уменьшается. Сопротивление движению топлива растет. Приходится менять весь фильтр-реактор 8, неся при этом материальные и трудовые потери.

В предлагаемом устройстве рабочие тела в вихревращательном аппарате полностью активны до их конечного износа. Для поддержания длительной работы требуется лишь эпизодическая добавка определенного количества новых рабочих тел. Кроме того, в период всей работы установки сопротивление движению топлива не возникает и это экономит электроэнергию на работу циркуляционного насоса.

В предложенном вихревращательном аппарате 1 водотопливная эмульсия получается мелкодисперсной и непосредственно в нем сепарация не нужна. В случаях избытка воды в исходном топливе она легко отделяется или обычным отстоем, или простейшим сепаратором, который, как правило, имеется на каждом дизельном объекте.

В вихревращательном аппарате 1 топливо приобретает стабильное состояние на некоторое время и может быть направлено сразу после теплообменника 12 к потреблению.

Если же предполагается неопределенно длительное хранение подготовленного топливо, то оно дополнительно проходит через систему стабилизации, включающую в себя бункер с присадками 10, дозатор 11, смесительную емкость 9 и теплообменник 13.

Таким образом, использование предлагаемого способа подготовки дизельного топлива повышает экономичность дизеля, снижает токсичность выпущенных газов, снижает первоначальные затраты на создание установки и текущие затраты в период эксплуатации.

Источники информации

1. Патент РФ №2224586 С1, опубл. 27.02.2004.

2. Патент РФ №2163979 С1, опубл. 10.03.2001.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для приготовления дизельного топлива и водотопливных эмульсий с улучшенными свойствами. Изобретение позволяет повысить экономичность двигателей и повысить их экологическую безопасность. Способ подготовки дизельного топлива включает в себя теплоподготовку, гомогенизацию в поле центробежных сил в вихревращательном активаторе, тонкую фильтрацию посредством фильтра-реактора, который состоит из гранул полифункционального катализатора, алкирующего ароматические соединения. Каталитическая активация топлива или водотопливной эмульсии осуществляется в вихревращательном активаторе с одновременным вводом на его вход поверхностно-активных веществ. Раскрыта конструкция активатора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ подготовки дизельного топлива, включающий в себя теплоподготовку, гомогенизацию в поле центробежных сил в вихревращательном активаторе, тонкую фильтрацию посредством фильтра-реактора, который состоит из гранул полифункционального катализатора, алкирующего ароматические соединения, отличающийся тем, что каталитическая активация топлива или водотопливной эмульсии осуществляется в вихревращательном активаторе с одновременным вводом на его вход поверхностно-активных веществ.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в вихревращательном активаторе рабочие тела, вращающиеся внутри трубы с электромагнитным наружным индуктором, выполнены в виде ферромагнитных стержней и оболочек, состоящих из смеси активных металлов из ряда Ti, Ni, Cu, Cr, Ag, Mo, V, W или их окислов.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что оболочка каждого рабочего тела выполнена из одного какого-либо активного металла, но внутри размещается смесь рабочих тел с различными оболочками.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что емкость с дозирующей подачей воды подключена до вихревращательного активатора.