СПОСОБ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРНОЙ ПЫЛИ ОТ ПОТОКА ТОПЛИВНОГО МАСЛА Российский патент 2017 года по МПК C10M175/02 C10G31/10 G01N24/08 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу для отделения катализаторной пыли от потока масла и к системе, содержащей центробежный сепаратор для отделения катализаторной пыли от потока масла.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Топливное масло для дизельных двигателей на борту кораблей и в энергетических станциях содержит частицы кремнийсодержащих и алюминийсодержащих соединений (например, микропористых силикатов алюминия или алюмосиликатов, известных как цеолиты), называемых катализаторной пылью. Катализаторная пыль представляет собой остатки от процесса очистки сырой нефти, известного как каталитический крекинг, в котором длинные молекулы углеводорода преобразуются в более короткие молекулы. Эти частицы являются нежелательными в топливном масле, поскольку они являются абразивами и могут вызвать износ двигателя и вспомогательного оборудования. Концентрация катализаторной пыли в топливном масле обычно колеблется от 0 до 60 частиц на миллион. Катализаторная пыль имеет размер в диапазоне 0,1-100 микрон (микрометров). При стандартной очистке в центробежных сепараторах катализаторная пыль размером примерно до 3 микрон может быть удалена. Если распределение по размеру для частиц катализаторной пыли в топливном масле будет таково, что она будет содержать много мелких частиц, ее может быть сложно очистить стандартными способами. Топливное масло (например, тяжелое топливное масло, heavy fuel oil, HFO) обычно хранят в больших бункерах в портах и т.п. Количество и распределение по размеру катализаторной пыли в топливном масле может разниться от одного бункера к другому и в пределах одного бункера, поскольку частицы имеют тенденцию к оседанию. Благодаря оседанию также может происходить долговременное накопление катализаторной пыли на дне бункеров для топливного масла. Количество и распределение по размеру для катализаторной пыли также может разниться в зависимости от содержимого топливного бака, имеющего прямое сообщение с двигателем.

Предел, указанный в стандарте ISO 8217-2010 для суммы алюминийсодержащих и кремнийсодержащих элементов в бункерном масле, составляет 60 частиц на миллион. На входе в двигатель является желательным достижение суммы, составляющей менее 15 частиц на миллион.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является достижение возможности справиться с вышеупомянутыми изменениями в количестве топливного масла и в возможности минимизации количества катализаторной пыли в топливном масле для снижения риска повреждения двигателя.

Следовательно, первый аспект изобретения относится к способу для отделения катализаторной пыли от потока масла, содержащему этапы:

- отделения катализаторной пыли от входящего потока масла в центробежном сепараторе для генерирования потока очищенного масла,

- получения сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла,

- инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока масла.

В вариантах воплощения изобретения сигнал NMR-отклика измеряют только во входящем потоке масла. В других вариантах воплощения сигнал NMR-отклика измеряют только в потоке очищенного масла. Однако сигнал NMR-отклика также можно измерять как во входящем потоке масла, так и в потоке очищенного масла. NMR-сигналы могут быть измерены одним и тем же NMR-устройством или другими NMR-устройствами. Например, первое NMR-устройство может быть использовано для измерения сигнала NMR-отклика во входящем масле, а второе NMR-устройство может быть использовано для измерения сигнала NMR-отклика в очищенном масле.

В более общем виде способ может содержать этапы:

- в центробежном сепараторе - этап отделения катализаторной пыли от входящего потока масла, генерирования потока очищенного масла,

- получения сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного масла,

- когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного масла, - этап настройки, по меньшей мере, одного параметра процесса разделения в центробежном сепараторе, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока масла.

По меньшей мере, один параметр может представлять собой, например, добавление сепарационной добавки к входящему потоку масла.

Катализаторная пыль может иметь гидрофильную природу, и было обнаружено, что катализаторная пыль может быть извлечена из топливного масла жидкой сепарационной добавкой, содержащей водный или другой подходящий полярный растворитель. Сепарационная добавка может быть выбрана из группы, состоящей из воды, водосодержащего электролита, такого как неорганическая или органическая кислота, жидкая полимерная сепарационная добавка или их сочетания. Является предпочтительным, чтобы сепарационная добавка обладала плохой растворимостью или была нерастворимой в масле. Является предпочтительным, чтобы сепарационная добавка была более плотной, чем масло (т.е. имела плотность большую, чем плотность масла). Сепарационная добавка может быть диспергирована, т.е. тонко измельчена во входящем потоке масла, выше по потоку относительно центробежного сепаратора, с экстрагированием тонких частиц катализатора и со сращиванием их в более крупные капли, образующие крупную фазу, более плотную, чем масло (тяжелая фаза). Сепарационная добавка также может быть смешана с маслом, например, для обеспечения по существу гомогенной смеси масла и сепарационной добавки.

Топливное масло из бункера или топливного бака может уже содержать воду в небольших количествах, таких как менее 0,5% масс. (масса/масса).

Сепарационная добавка может быть введена в поток масла в количествах до 5% масс., если используется особо эффективная сепарационная добавка, такая как полиэтиленгликоль, причем сепарационная добавка может быть введена в количествах до 100 массовых частиц на миллион.

В вариантах воплощения первого аспекта изобретения сепарационную добавку выбирают из группы, состоящей из воды, водосодержащего электролита, такого как неорганическая или органическая кислота, жидкая полимерная сепарационная добавка или их сочетания. Органическая кислота может представлять собой карбоновую кислоту, предпочтительно, монокарбоновую кислоту. Органическая кислота может представлять собой муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, щавелевую кислоту, 2-этилгексановую кислоту или лимонную кислоту. Неорганическая кислота может представлять собой фосфорную, хлороводородную, серную, уксусную, бензолсульфоновую или хлороуксусную кислоту.

Жидкая полимерная сепарационная добавка может содержать полимер или смесь полимеров, который представляет собой жидкость при комнатной температуре и является более плотным, чем масло. Полимер или смесь полимеров может содержать полимер, выбранный из алкиленгликолей или полиалкиленгликолей на основе этилена или пропилена, или сополимеров этиленоксида и пропиленоксида. Сепарационная добавка может, например, включать в себя или содержать полиэтиленгликоль (ПЭГ).

В качестве примера, сепарационная добавка может включать в себя или содержать полиэтиленгликоль, имеющий молекулярную массу примерно 100-300 Дальтонов. Молекулярная масса может представлять собой средневзвешенную молекулярную массу (Mw) или среднечисловую молекулярную массу (Mn).

Таким образом, сепарационная добавка может представлять собой полиэтиленгликоль, имеющий молекулярную массу примерно 100-300 Да, или она может представлять собой состав, содержащий полиэтиленгликоль, имеющий молекулярную массу примерно 100-300 Да.

Жидкий полимер может содержать амфифильные полимеры, имеющие гидрофильные и гидрофобные части. Таким образом, гидрофобный полимер может быть модифицирован для обеспечения гидрофильных свойств.

Авторы изобретения обнаружили, что такая сепарационная добавка выгодна для связывания катализаторной пыли и что ее комбинирование с NMR-измерениями для выявления количества катализаторной пыли является удобным путем для регулирования процесса разделения.

Способ может включать в себя этап добавления сепарационной добавки к входящему потоку масла, т.е. выше по потоку относительно сепаратора.

Посредством NMR-устройства частицы катализаторной пыли могут быть выявлены в потоке масла, даже если они малы. Таким образом, центробежная обработка может быть надлежащим образом отрегулирована, чтобы можно было справиться с повышением количества катализаторной пыли меньшего размера.

Существуют другие различные способы повышения производительности разделения для усиления удаления меньших частиц в потоке масла. В частности, параметр процесса разделения может быть отрегулирован за счет понижения расхода масла через сепаратор, путем повышения температуры масла или путем инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку масла.

Кроме того, в вариантах воплощения первого аспекта изобретения этапу инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку масла предшествует понижение расхода масла через сепаратор, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла.

Кроме того, в вариантах воплощения первого аспекта изобретения, этапу инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку масла предшествует повышение температуры входящего потока масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла. Повышение температуры может быть выполнено, например, после того, как расход был понижен.

В качестве примера, температуру повышают до 90-98°C. Кроме того, температура может быть дополнительно повышена примерно до 110-120°C перед добавлением сепарационной добавки.

Температура масла может быть повышена до определенного оптимального температурного предела, такого как 98°C, как задано процессом разделения. Таким образом, один этап может быть выполнен для обеспечения того, чтобы процесс разделения был выполнен при определении оптимальной температуры. Для минимизации потребления сепарационной добавки является выгодным, в качестве первого этапа, понизить расход масла через сепаратор, повысить температуру масла, а затем, если этого не достаточно, понизить количество катализаторной пыли в потоке масла, в качестве второго или другого этапа, для добавления или повышения количества сепарационной добавки.

Таким образом, в вариантах воплощения изобретения способ содержит этапы:

- отделения катализаторной пыли от входящего потока масла в центробежном сепараторе для генерирования потока очищенного масла,

- получения первого сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла, и если упомянутый первый сигнал NMR-отклика указывает на то, что концентрация катализаторной пыли выше первого порогового значения, то - понижения расхода масла через сепаратор, и, кроме того,

- получения второго сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла, и если упомянутый второй сигнал NMR-отклика указывает на то, что концентрация катализаторной пыли находится выше второго порогового значения, то - повышения температуры входящего масла примерно до 90-98°C; и, кроме того,

- получения третьего сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла, и если упомянутый третий сигнал NMR-отклика указывает на то, что концентрация катализаторной пыли находится выше первого порогового значения, то - инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку масла, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока масла.

Этап получения второго сигнала NMR-отклика может дополнительно включать в себя повышение температуры входящего масла примерно до 110-120°C, если сигнал NMR-отклика дополнительно указывает на то, что концентрация катализаторной пыли находится выше второго порогового значения после повышения температуры до 90-98°C.

Сначала, второй и третий сигналы NMR-отклика могут быть получены с помощью одного и того же NMR-устройства или различных NMR-устройств. Кроме того, первое, второе и третье пороговые значения NMR могут быть одинаковыми или различными.

Поток масла, от которого катализаторная пыль может быть отделена, может содержать топливное масло для дизельного двигателя. Например, входящее масло может представлять собой тяжелое топливное масло (heavy fuel oil, HFO).

Катализаторная пыль может быть отделена от потока масла путем подачи смеси масла, содержащего частицы катализаторной пыли, и жидкой сепарационной добавки в сепараторное пространство вращающегося ротора центробежного сепаратора; отделения в сепараторном пространстве катализаторной пыли и жидкой сепарационной добавки от масла под действием центробежной силы; выпуска очищенного масла из сепараторного пространства через его центральный выпуск для светлой фазы; и выпуска отделенных меньших частиц наряду с отделенной жидкой сепарационной добавкой из сепараторной камеры через выпуск для тяжелой фазы сепараторной камеры, расположенный радиально снаружи от упомянутого центрального выхода для светлой фазы. Способ очистки масла в центробежном сепараторе раскрыт в EP 1570036 B1. В дополнение, более плотные и/или более крупные частицы могут быть отделены от потока масла и собраны на радиальной внешней части сепараторного пространства, образующего фазу грязи. Фазу грязи можно выпускать периодически из сепараторного пространства посредством выпускного механизма.

Таким образом, в процессе разделения от масла или от смеси масло - сепарационная добавка могут быть отделены следующие компоненты:

- светлый жидкий компонент, в основном содержащий очищенное масло,

- тяжелый жидкий компонент, содержащий воду, любую добавленную сепарационную добавку и более мелкую катализаторную пыль, и

- компонент грязи, содержащий более крупные и более плотные частицы (например, катализаторная пыль, песок, частицы износа и т.д.), и часть тяжелой фазы.

В вариантах воплощения изобретения катализаторная пыль содержит соединения кремния и/или алюминия. Например, катализаторная пыль может содержать частицы в диапазоне примерно 0,1-100 микрон. Таким образом, сигнал NMR-отклика может быть выведен из спектров ²⁹Si и/или ²⁷Al, полученных посредством NMR-устройства.

Второй сигнал NMR-отклика, относящегося к количеству катализаторной пыли во входящем потоке масла, может быть получен от NMR-устройства, которое может представлять собой либо отдельное NMR-устройство или то же NMR-устройство, что и ранее описанное. Когда второй сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли во входящем потоке масла, можно отрегулировать, по меньшей мере, один параметр процесса разделения в центробежном сепараторе, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока масла, как было описано ранее. Таким образом, система может воспринять процесс разделения для больших количеств катализаторной пыли во входящем потоке масла. Количества катализаторной пыли во входящем потоке масла и в потоке очищенного масла также могут быть сопоставимы с оценочной эффективностью разделения и с параметрами настройки процесса разделения, исходя из эффективности разделения катализаторной пыли.

Изобретение дополнительно относится к системе, содержащей:

- центробежный сепаратор для отделения катализаторной пыли от входящего потока масла и для генерирования потока очищенного масла,

- по меньшей мере, одно NMR-устройство, установленное для генерирования сигнала NMR-отклика, относящееся к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла, и

- блок управления для инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного масла.

Блок управления может быть установлен для приема входных сигналов от NMR-устройства, связанных с количеством катализаторной пыли в потоке масла. Блок управления также может быть установлен для отправки сигнала на другие блоки, такие как блок дозировки, который добавляет сепарационную добавку к входящему потоку масла, нагреватель, который нагревает входящий поток масла, и/или насос или блок регулировки потока, который регулирует входящий поток масла в сепаратор. Кроме того, блок управления может содержать логические операторы, которые сопоставляют величину, относящуюся к количеству катализаторной пыли, с заданными пороговыми значениями. Таким образом, блок управления может содержать память и множество логических функциональных блоков.

Логические функциональные блоки также могут быть использованы для конечного определения и активирования количества сепарационной добавки, которую добавляют к входящему маслу. Следовательно, система может содержать блок дозировки для подачи сепарационной добавки к потоку масла на входной стороне центробежного сепаратора, т.е. во входящий поток масла. Таким образом, блок управления может быть адаптирован для регулирования блока дозировки.

Таким образом, в вариантах воплощения изобретения может быть установлено средство для настройки, для настройки, по меньшей мере, одного параметра, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного масла и/или во входящем потоке масла и, кроме того, по меньшей мере, один параметр может быть отрегулирован для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока масла.

Является предпочтительным, чтобы центробежный сепаратор представлял собой сепаратор в виде пакета дисков, который содержит ротор, окружающий сепараторное пространство, в котором установлен пакет сепарационных дисков, впуск для масла, подлежащего разделению, простирающийся в сепараторное пространство, и выпуск для светлой фазы, предназначенный для очищенного масла, простирающийся от сепараторного пространства. Центробежный сепаратор может дополнительно содержать выпуск для тяжелой фазы, простирающийся в сепараторное пространство, предназначенный для жидкой фазы, более плотной, чем масло. Центробежный сепаратор может дополнительно содержать выпускные каналы для фазы из более плотных твердых частиц и фазы грязи, простирающийся радиально от внешней части сепараторного пространства. Является предпочтительным, чтобы сепаратор был сконфигурирован таким образом, чтобы эти выпускные каналы можно было периодически открывать для выпуска любой грязи во время процесса разделения.

NMR-устройство может содержать средство для генерирования основного магнитного поля, пространство в пределах упомянутого основного магнитного поля для приема образца в форме части потока масла, средство для возбуждения измеряемой РЧ-намагниченности образца при рабочей частоте, заданной упомянутым основным магнитным полем, средство для измерения РЧ-сигнала, генерируемого возбужденным образцом, и средство для анализа РЧ-сигнала для определения наличия или количества катализаторной пыли в образце, для чего прибор сконфигурирован для выпуска сигнала NMR-отклика, относящегося к наличию или количеству катализаторной пыли в потоке масла.

Система может содержать средство для контроля, т.е. измерения и/или регулирования расхода масла через сепаратор, например, посредством блока регулятора потока, содержащего насос и/или клапан регулирования расхода, для чего рабочий параметр центробежного сепаратора настраивают путем понижения расхода масла через сепаратор. Таким образом, блок управления может быть дополнительно адаптирован для контроля расхода масла через сепаратор. Например, блок управления может быть адаптирован для контроля блока регулятора потока.

Система может содержать нагреватель масла, установленный для нагрева входящего потока масла, для чего рабочий параметр настраивают путем повышения температуры масла, понижая, таким образом, вязкость масла, для повышения производительности разделения. Таким образом, блок управления может быть адаптирован для повышения температуры масла.

Система может содержать средство для генерирования меньшего обходного или отводного потока масла, и в котором NMR-устройство устанавливают для действия на обходном или отводном потоке масла.

В вариантах воплощения изобретения система содержит второе NMR-устройство, установленное для генерирования сигнала NMR-отклика, относящегося к количеству катализаторной пыли во входящем потоке масла, в котором система установлена для регулирования, по меньшей мере, одного параметра процесса разделения в центробежном сепараторе, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока масла, когда второй сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли во входящем потоке масла.

Является предпочтительным, чтобы NMR-устройство можно было устанавливать ниже по потоку относительно центробежного сепаратора, например, таким образом, чтобы он имел сообщение с масляным выходом центробежного сепаратора.

В качестве дополнительного аспекта изобретения обеспечено применение сепарационной добавки для связывания катализаторной пыли в потоке масла, причем сепарационная добавка содержит полиэтиленгликоль (ПЭГ). Полиэтиленгликоль может иметь молекулярную массу примерно 100-300 Да. Авторы изобретения обнаружили, что такие ПЭГ применимы для связывания катализаторной пыли в потоке масла.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ для связывания катализаторной пыли в потоке масла, содержащий:

- добавление сепарационной добавки, содержащей полиэтиленгликоль, к упомянутому потоку масла.

Как обсуждалось выше, полиэтиленгликоль может иметь молекулярную массу примерно 100-300 Да.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет в дальнейшем дополнительно разъяснено с помощью описания варианта воплощения со ссылкой на прилагаемый чертеж.

Фиг. 1 показывает систему согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показана система, содержащая центробежный сепаратор 1 для разделения жидкой смеси компонентов, таких как топливное масло, загрязненное водой и катализаторной пылью. Центробежный сепаратор содержит ротор 2, опирающийся на шпиндель 4, который установлен с возможностью вращения на раме 3 вокруг оси вращения (x). Сепаратор содержит приводной двигатель 5, который может быть установлен для приведения в действие шпинделя в прямом сообщении, как показано, или опосредованно (косвенно), через передачу, такую как ремни или зубчатая передача. Ротор образует внутри себя сепараторную камеру 6, в которой расположен пакет (комплект) сепарационных дисков 7 усеченной конической формы. Впуск 8 проходит в сепараторное пространство для подачи жидкой смеси, подлежащей разделению, а выпуск 9 для светлой фазы для отделенного светлого жидкого компонента смеси (т.е. очищенное масло) проходит от центральной части сепараторной камеры. Выпуск 10 для тяжелой фазы для отделенного тяжелого жидкого компонента смеси (например, воды и сепарационной добавки) проходит от части сепараторной камеры, расположенной радиально снаружи от центрального выпуска для светлой фазы. Пространство для грязи образовано в виде радиально расположенной внешней части сепараторной камеры. Ротор снабжен выпускным механизмом, содержащим выпускные каналы 11 для грязи (шлама), от пространства для грязи для периодического выпуска грязевой фазы (например, более крупных твердых частиц, таких как катализаторная пыль) из сепараторной камеры.

Впуск 9 центробежного сепаратора соединен с подводящим трубопроводом 12 для входящего потока топливного масла, подлежащего разделению. Блок 13 кондиционирования температуры включает в себя средство для измерения температуры масла в подводящем трубопроводе и в нагревателе для нагрева масла. Блок дозировки 14 для сепарационной добавки соединен с входом 9 центробежного сепаратора. Блок 18 регулировки потока установлен для контроля (т.е. средство для измерения и/или регулирования) расхода масла в подводящем трубопроводе.

Выпуск 9 для светлой фазы центробежного сепаратора соединен с линией подачи 15 для подачи потока очищенного топливного масла в двигатель. Система дополнительно содержит NMR-устройство 16, установленное для получения потока небольшого образца топливного масла из линии подачи. NMR-устройство дополнительно описано ниже.

Система включает в себя блок 17 управления, установленный для приема данных от NMR-устройства и для установления связи с блоком 13 кондиционирования температуры, блоком 14 дозировки и блоком 18 регулировки потока.

В ходе эксплуатации системы поток очищаемого топливного масла подают на впуск 8 центробежного сепаратора через подводящий трубопровод 12. Предварительно заданное количество сепарационной добавки добавляют и диспергируют (т.е. тонко измельчают) и смешивают с потоком масла посредством блока 14 дозировки. Блок дозировки устанавливают таким образом, чтобы смесь масла и сепарационной добавки была оставлена для осуществления взаимодействия в течение периода времени перед центрифугированием для повышения экстракции катализаторной пыли из масла в сепарационную добавку. Поток масла и сепарационной добавки затем попадает в сепараторную камеру 6 центробежного ротора 2, вращающегося с высокой скоростью. Поток масла ускоряют во вращении и вводят в пакет сепарационных дисков 7, где под влиянием центробежных сил он разделяется на светлый жидкий компонент, в основном содержащий очищенное масло, тяжелый жидкий компонент, содержащий воду, любую добавленную сепарационную добавку и более мелкую катализаторную пыль и компонент грязи, содержащий более крупные и более плотные частицы (например, катализаторную пыль, песок, частицы износа и т.д.). Светлый жидкий компонент перемещается к центру сепараторного пространства, где его выпускают через выпуск 9 для светлой фазы. Тяжелый жидкий компонент перемещают радиально наружу в сепараторной камере и выпускают поверх диска и через выпуск 10 для тяжелой фазы. Компонент грязи накапливают в пространстве для грязи и периодически выпускают в пространство, находящееся снаружи от ротора, посредством выпускного механизма.

Из линии 15 подачи очищенного масла отводят небольшой образцовый поток масла и вводят в NMR-устройство 16. Пример NMR-устройства раскрыт в US 2012/0001636 A1. В ходе эксплуатации NMR-устройства поток образца вводят в область однородного магнитного поля. Катушка провода и электронные цепи обеспечены как для приложения радиочастотных (РЧ) импульсов к образцу (передачи), так и для выявления РЧ-сигналов, поступающих от образца (приема). Рабочая частота определяется по соответствующему ядру и величине основного поля. При типичном измерении атомное ядро при исследовании в образце сначала подвергают поляризации в магнитном поле. Затем, к образцу прикладывают один или более РЧ-импульсов, с частотами, равными или близкими к резонансной частоте, при которой ядро легко прецессирует в приложенном однородном магнитном поле. Передаваемые импульсы имеют эффект отклонения поляризации ядра относительно направления приложенного поля. После передачи импульса прецессия ядра завершается, а в катушке создается изменяющееся во времени магнитное поле. Изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение сигнала в катушке, который может быть усилен и записан. В NMR-устройстве ядерные спектры ²⁹Si и/или ²⁷Al получаются из образца под действием NMR-спектроскопии. Из этих спектров можно идентифицировать общие уровни содержания Al и Si в потоке масла. Цеолиты, используемые в качестве катализаторной пыли, обычно содержат 20-35% Si и 20-10% Al. Примерами цеолитов являются ZSM-5, раскрытый в US 3702886 и US 4067724, ZSM-11, раскрытый в US 3709979, ZSM-12, раскрытый в US 3832449, ZSM-23, раскрытый в US 4076842, ZSM-35, раскрытый в US 4016245, ZSM-38, раскрытый в US 4046859, и ZSM-48, раскрытый в EP 15132. Уровни одного из элементов Al и Si и, таким образом, общий уровень двух элементов может быть поочередно оценен, если уровень другого элемента известен из измерений.

Когда общий уровень Al и Si в образце превышает предварительно установленное пороговое значение 5-15 частиц на миллион, блок управления устанавливают для настройки, по меньшей мере, одного параметра процесса разделения в центробежном сепараторе, например, для повышения производительности разделения. На первом этапе блок управления сверяется с блоком 13 кондиционирования температуры, который выполняет процесс разделения при заданной оптимальной температуре, такой как 98°C. На втором этапе блок регулировки потока получает команду на понижение расхода масла в подводящем трубопроводе. Таким образом, каждый элемент потока масла подвергается воздействию центробежных сил в сепараторном пространстве в течение более длительного периода времени, в результате чего производительность разделения повышается за счет облегчения отделения от потока масла меньших частиц. На дополнительном этапе обработки, если общий уровень содержания Al и Si в образце еще превышает предварительно установленное пороговое значение, количество сепарационной добавки из блока дозировки повышается с повышением производительности разделения. Когда сепарационную добавку, такую как вода или полиэтиленгликоль, добавляют к потоку масла посредством блока дозировки, является предпочтительным, чтобы она была диспергирована в виде небольших капель в потоке масла. Таким образом, общая площадь поверхности контакта между сепарационной добавкой и маслом повышается. Когда частицы катализаторной пыли в масле входят в контакт с сепарационной добавкой, их экстрагируют из масла в сепарационную добавку. В сепараторном пространстве сепаратора мелкие капельки сепарационной добавки, воды от потока масла и более мелкой катализаторной пыли слипаются с образованием более крупных капель и, в конце концов, образуют жидкую фазу, более плотную, чем масло (тяжелая фаза). Тяжелую фазу, включающую в себя более мелкую катализаторную пыль, выпускают через выпуск для тяжелой фазы, как было описано ранее. При повышении количества сепарационной добавки в потоке масла большее количество тонких частиц катализатора будет входить в контакт с капельками сепарационной добавки, и, таким образом, более крупная часть тонких частиц катализатора будет экстрагирована из потока масла в сепарационную добавку и отделена от потока масла в виде тяжелой фазы.

Настоящее изобретение относится к способу для отделения катализаторной пыли от потока топливного масла, содержащему этапы: отделения катализаторной пыли от входящего потока топливного масла в центробежном сепараторе для генерирования потока очищенного топливного масла; получения сигнала NMR-отклика из NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла и к началу добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку топливного масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока топливного масла. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ для отделения катализаторной пыли от потока топливного масла, содержащий этапы:

- отделения катализаторной пыли от входящего потока топливного масла в центробежном сепараторе для генерирования потока очищенного топливного масла,

- получения сигнала NMR-отклика из NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла,

- инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку топливного масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла, такой, чтобы повысить производительность отделения катализаторной пыли от потока топливного масла, причем сепарационную добавку выбирают из группы, состоящей из воды, водосодержащего электролита, такого как неорганическая или органическая кислота, жидкая полимерная сепарационная добавка или их сочетания.

2. Способ по п. 1, в котором сепарационная добавка содержит полиэтиленгликоль, имеющий молекулярную массу примерно 100-300 Да.

3. Способ по п. 1, в котором этапу инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку топливного масла предшествует снижение расхода топливного масла через сепаратор, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла.

4. Способ по п. 1, в котором этапу инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входному потоку топливного масла предшествует повышение температуры входящего потока топливного масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла.

5. Способ по п. 4, в котором температура повышается до 90-98°C.

6. Способ по п. 5, в котором температура дополнительно повышается примерно до 110-120°C.

7. Способ по п. 1, содержащий:

- отделение катализаторной пыли от входящего потока топливного масла в центробежном сепараторе для генерирования потока очищенного топливного масла,

- получение первого сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла, и если упомянутый первый сигнал NMR-отклика указывает на то, что концентрация катализаторной пыли находится выше первого порогового значения, то - понижение расхода топливного масла через сепаратор, и дополнительно

- получение второго сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла, и если упомянутый второй сигнал NMR-отклика указывает на то, что концентрация катализаторной пыли находится выше второго порогового значения, то - повышение температуры входящего топливного масла примерно до 90-98°C; и дополнительно

- получение третьего сигнала NMR-отклика от NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла, и если упомянутый третий сигнал NMR-отклика указывает на то, что концентрация катализаторной пыли выше первого порогового значения, то - инициирование добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку топливного масла, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока топливного масла.

8. Способ по п. 1, в котором сигнал NMR-отклика получают из спектров ²⁹Si и/или ²⁷Al, полученных NMR-устройством.

9. Способ по п. 1, в котором поток топливного масла содержит топливное масло для дизельного двигателя.

10. Способ по п. 1, в котором катализаторная пыль содержит соединения кремния и/или алюминия.

11. Способ по п. 1, в котором катализаторная пыль содержит частицы в диапазоне примерно 0,1-100 мкм.

12. Система для отделения катализаторной пыли от потока топливного масла, содержащая:

- центробежный сепаратор для отделения катализаторной пыли от входящего потока топливного масла и для генерирования потока очищенного топливного масла,

- по меньшей мере одно NMR-устройство, установленное для генерирования сигнала NMR-отклика, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла, и

- блок управления для инициирования добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку топливного масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла.

13. Система по п. 12, в которой блок управления дополнительно адаптирован для регулирования расхода топливного масла через сепаратор.

14. Система по любому из пп. 12, 13, в которой система содержит нагреватель топливного масла, установленный для нагрева входящего потока топливного масла, и причем блок управления выполнен с возможностью повышения температуры топливного масла.

15. Система по п. 12, в которой система содержит средство для генерирования меньшего обходного или отводного потока очищенного топливного масла и причем NMR-устройство установлено для генерирования сигнала NMR-отклика, относящегося к количеству катализаторной пыли в обходном потоке очищенного топливного масла.

16. Система по п. 12, в которой система содержит второе NMR-устройство, установленное для генерирования сигнала NMR-отклика, относящегося к количеству катализаторной пыли во входящем потоке топливного масла, причем система выполнена с возможностью регулирования по меньшей мере одного параметра процесса разделения в центробежном сепараторе, так чтобы повышать производительность отделения катализаторной пыли от потока топливного масла, когда второй сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли во входящем потоке топливного масла.

17. Система по п. 12, в которой NMR-устройство содержит средство для создания основного магнитного поля, пространство в пределах упомянутого основного магнитного поля, для приема образца в форме части потока топливного масла, средство для возбуждения измеряемой РЧ-намагниченности для образца при рабочей частоте, заданной упомянутым основным магнитным полем, средство для измерения РЧ-сигнала, генерируемого возбужденным образцом, и средство для анализа РЧ-сигнала для определения наличия или количества катализаторной пыли в образце, для чего устройство выполнено с возможностью вывода сигнала NMR-отклика, связанного с наличием или количеством катализаторной пыли в потоке топливного масла.