Способ подготовки к сжиганию отвержденных жидких углеводородных топлив и установка для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C10L1/04 B01D19/00 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам подготовки к применению и сжиганию отвержден- ных жидкого углеводородного топлива, углеводородного газа, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, автомобильной отраслях промышленности и других областях техники, где применяются углеводородные топлива.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных свойств топлива и сохранение окружающей среды.

Цель достигается способом подготовки к сжиганию отвержденных жидких углеводородных топлив, включающим их регенерацию в первоначальное жидкое состояние путем механического раздавливания брикетов, отжатие жидкого топлива с последующей подачей его в технологическую емкость, при этом полученное жидкое топливо подвергают дегазации, ступенчатому обезвоживанию с определением после каждой ступени количества растворенной в нем воды и сравнением результатов обезвоживания каждых двух последовательных ступеней до соблюдения условия , где Ci и Ся - количество растворенной в топливе воды после каждых двух последовательных ступеней, и насыщают дегазированное, обезвоженное топливо регенерированным отвержденным углеводородом парафинового ряда или их смесью путем его подачи под избыточным давлением из дозатора под слой жидкого топлива при постоянном перемешивании или распылением жидкого топлива под давлением в дозатор с углеводородом .

Способ осуществляется на установке, включающей устройство для раздавливания брикетов и отжатия жидкого топлива, насос и технологическую емкость, которая дополнительно снабжена устройством для регенерации отвержденного углеводорода парафинового ряда Сз-Сз или их смеси в первоначальное газообразное состояние, емкостью для его хранения, дегазатором непрерывного действия с барботажной колонкой, дозатором с распылителем и сливными магистралями с центробежными насосами, причем сливная магистраль технологической емкости соединена с барботажной колонкой, сливная магистраль дегазатора - с распылителем дозатора и патрубком, установленным тангенциально в нижней части дозатора, технологическая емкость, дегазатор и дозатор соединены с вакуумной системой, технологическая емкость и дегазатор снабжены магистралями наддува, верхнее и нижнее днища дозатора оборудованы системой подачи парафинового углеводорода на насыщение жидкого топлива. При этом дегазатор установлен соосно внутри дозатора на его днище и снабжен кольцевой перфорированной тарелкой, размещенной между дегазатором и стенками дозатора, а барботажная колонка представляет собой диффузор с набивкой, помещенной между сеточными рассекателями, установленными по высоте диффузора,

снабженного сферическим отбойником. На чертеже представлена принципиальная схема установки для подготовки к сжиганию отвержденных жидких углеводородных топлив,

5 Установка для подготовки к сжиганию отвержденных жидких углеводородных топлив содержит устройство 1 для раздавливания брикетов и отжатия жидкого топлива, насос 2, технологическую емкость 3, дегаза0 тор 4 непрерывного действия, дозатор 5, центробежные насосы 2, распылитель 6 (например, сопла Вентури, идеальные сопла), систему подачи газа на насыщение 7, вакуумную систему 8, систему наддува 9, систе5 Му подачи газа на барботаж(магистраль 10) устройство для регенерации отвержденного углеводородного газа 11, емкость 12 для хранения углеводородного газа, Внутри дозатора 5 на его днище соосно установлен

0 дегазатор 4. Внутри дегазатора 4 помещена барботажная колонка 13 в виде диффузора. По высоте барботажной колонки установлены сеточные рассекатели 14, между которыми помещена набивка 15. Барботажная

5 колонка 13 снабжена сферическим отбойником 16. Между верхним днищем дегазатора 4 и стенками дозатора 5 установлена кольцевая перфорированная тарелка 17, Вакуумная система 8 снабжена влагоотделите0 лем 18.

Кроме того, схема обеспечивает заколь- цовку агрегатов 1-5 по жидкостной фазе и агрегатов 3-5 - по газовой фазе.

Способ подготовки к сжиганию отверж5 денных жидких углеводородных топлив осуществляется на установке для подготовки к сжиганию отвержденных жидких углеводородных топлив следующим образом.

Работа установки на примере подготов0 ки к сжиганию отвержденного жидкого углеводородного топлива с низким давлением насыщенных паров, например дизельного топлива.

После регенерации углеводородного

5 топлива в первоначальное жидкое состояние путем механического раздавливания брикетов и отжатия жидкого топлива в устройстве 1 топливо подают насосом 2 в технологическую емкость 3 в соответствии с технологическими нормами заполнения,

Включается вакуумная система 8 и емкость 3 вакуумируется по вакуумной магистрали через верхнее днище, одновременно по магистрали 10 подается газ на барботаж, Парциальное давление газа в наджидкостном пространстве поддерживается равным 0,01...0,001 МПа путем регулирования скорости вакуумирования и скорости подачи газа на барботаж. Глубина дегазирования и обезвоживания топлива в данном случае ограничена парциальным давлением в свободном объеме и величиной гидростатического давления. При этом достигается предельная концентрация растворенных воды и газа. Таким образом, в технологической емкости 3 достижение малых концентраций лимитируется гидростатическим давлением.

Перед подачей топлива в дегазатор 4 определяют количество растворенной воды в нем (Ci).

Перекачивающим насосом 2 топливо из технологической емкости 3 подают в предварительно отвакуумированный дегазатор 4 через барботажную колонку 13. При поступлении топлива в барботажную колонку 13 в нижнюю часть ее через коллектор подают газ на барботаж. Газовые пузыри в жидкости мгновенно расширяются, дробятся и образуют обширную поверхность массо- обмена. Для дробления газовых пузырей в топливе при прохождении его в барботаж- ной колонке 13 установлены сеточные рассекатели 14 с помещенной между ними набивкой 15, что дополнительно увеличивает поверхность массообмена, а следовательно, и интенсивность дегазирования и обезвоживания топлива. Для предотвращения выброса топлива в вакуумную магистраль установлены сферический отбойник 16 и влагоотделитель 18. Топливо из барботаж- ной колонки 13 переливается в пространство между колонкой 13 и корпусом дегазатора 4.

Минимально достижимая концентрация газа в топливе по сравнению с исходной при прохождении через дегазатор 4 ограничивается предельным значением давления в вакуумной полости аппарата и скоростью прохождения топлива чрез аппарат.

После дегазирования и обезвоживания топлива определяют количество растворенной воды в нем (Са). Если , то топливо подают в дозатор 5 на насыщение углеводородным газом парафинового ряда, преимущественно пропаном, бутаном или их смесью.

Одновременно с дегазированием и обезвоживанием топлива в технологической емкости 3 и дегазаторе 4 регенерируют

отвержденный углеводородный газ парафинового ряда, преимущественно пропан, бутан или их смесь, в первоначальное газообразное состояние в устройстве для

регенерации углеводородного газа 11 и подают его в емкость 12.

Если , то ступень (цикл) обезвоживания повторяют. Вакуумируют наджидко- стное пространство дегазатора 4 с

0 одновременной подачей газа на барботаж. Парциальное давление в наджидкостном пространстве поддерживается равным 0,01..,0,001 МПа путем регулирования скорости вакуумирования и скорости подачи

5 газа на барботаж.

Кроме того, в схеме установки предусмотрен вариант проведения цикла обезвоживания следующим образом. Вакуумируют наджидкостное пространство дозато0 ра 5. Затем с помощью центробежного насоса 2 и применением системы наддува 9 подают топливо в предварительно отвакуумированный дозатор 5 через распылитель 6. После проведения цикла обезвоживания оп5 ределяют количество растворенной воды в топливе (Сз). Если , то процесс обезвоживания заканчивают, а если , цикл обезвоживания повторяют до выполнения условия .

0 По окончанию обезвоживания углеводородного топлива из емкости 12 подают углеводородный газ, преимущественно пропан, бутан или их смесь, на насыщение дегазированного и обезвоженного топлива в

5 дозатор 5 под слой топлива при постоянном перемешивании последнего и поддержанием в дозаторе 5 избыточного давления за счет подачи части газа в наджидкостное пространство дозатора 5. В случае, если

0 окончательное обезвоживание топлива произошло в дегазаторе 4, насыщение можно проводить путем подачи углеводородного газа парафинового ряда, преимущественно пропана, бутана и их смеси, в дозатор 5

5 (предварительно удалив из него воздух вакуумной системой) с последующим рассеиванием части углеводородного топлива при его впрыскивании под давлением через распылитель 6 и подачи другой части топлива

0 через патрубок, установленный тангенциально в нижней части дозатора 5.

Указанные операции во время реализации способа можно совмещать. Кроме того, в случае необходимости в процессе насыще5 ния предусмотрена возможность перекачки топлива, подлежащего насыщению в дозаторе, на кольцо, подавая часть его через распылитель 6, а часть - через патрубок, установленный тангенциально в нижней части дозатора 5. Этим обеспечивается более

полное насыщение топлива углеводородным газом.

При подготовке к сжиганию отвержден- ного жидкого углеводородного топлива с высоким давлением насыщенных паров, например автомобильного бензина, в работе установки имеются следующие особенности.

После регенерации отвержденного углеводородного топлива в первоначальное жидкое состояние путем механического раздавливания брикетов и отжатия жидкого топлива в устройстве 1 топливо подают насосом 2 в технологическую емкость 3. После подачи топлива в технологическую емкость 3 через него барботируют сухой инертный газ.

Перед подачей топлива в дегазатор 4 определяют количество растворенной воды в нем (Ci). Затем включается вакуумная система 8 и вакуумируется дегазатор 4 до остаточного давления , где Ps - давление насыщенных паров углеводородного топлива. После этого топливо из емкости 3 подается в нижнюю часть барботажной колонки 13 с одновременной подачей газа на барботаж. После второго цикла дегазирования и обезвоживания определяют количество растворенной воды в нем. Если , то топливо подают в дозатор 5 на насыщение газом. Если , то цикл обезвоживания повторяют до выполнения условия .

Перед подачей дегазированного и обезвоженного топлива в дозатор 5 из последнего с помощью вакуумной системы 8 удаляют воздух. Затем в дозатор 5 подают углеводородный газ парафинового ряда, преимущественно пропан, бутан или их смесь, из емкости 12 для газа по магистрали 7. После этого топливо с помощью насоса 2 подается под давлением и рассеивается в дозаторе 5 (в среде, образованной газообразными углеводородами парафинового ряда, преимущественно пропаном, бутаном или их смесью, которые предназначены для растворения в углеводородном топливе). Этим и обеспечивается насыщение топлива углеводородным газом.

Так как практически нет насосов, перекачивающих жидкость из отвакуумирован- ной емкости без предварительного наддува, то наличие магистрали наддува обеспечивает нормальную работу насосов или просто позволяет передавливать дегазированное и обезвоженное топливо.

Кроме того, использование в качестве газа наддува углеводородного газа парафинового ряда, преимущественно пропана, бутана или их смеси, приводит к более полному насыщению топлива газом.

Технико-экономический эффект предлагаемого способа подготовки к сжиганию отвержденных жидких углеводородных топлив и установки для его осуществления заключается в улучшении эксплуатационных свойств углеводородных топлив и сохранении окружающей среды. Полученное в

0 соответствии с изобретением топливо обеспечивает улучшение широкого спектра эксплуатационных характеристик, в частности: высокую термостабильность и фильтруе- мость (за счет обескислороживания топлив);

5 улучшает характеристики низкотемпературной прокачиваемости (за счет удаления растворенной воды и снижения вязкости при насыщении легкорастворимыми газами); снижает нагарообразование (за счет повы0 шения полноты сгорания, обусловленной улучшенным распылом газонасыщенного топлива в камере); улучшает экологическую обстановку (за счет повышения полноты сгорания и отказа от токсичных искусственных

5 присадок типа тетраэтилсвинца); повышает коррозионную стойкость и износоустойчивость сопряженных поверхностей (за счет обезвоживания и обескислороживания топлив); значительно снижает температуру за0 стывания топлив. Учитывая определенную взаимосвязь эксплуатационных свойств, этот перечень может быть существенно расширен.

Детонационная стойкость бензинов

5 (без их этилирования), подготовленных к применению предлагаемым способом, достигает 90...92 единиц. Это позволяет получать из нефти неэтилированные бензин, полуфабрикат бензина или широкой фрак0 ции легколетучих углеводородов (с октановым числом 60 единиц и выше) переводить их в (утвержденное состояние и хранить, а после перевода в первоначальное жидкое состояние дегазировать их, обезвоживать,

5 насыщать пропаном, бутаном или их смесью и применять на всей существующей технике.

Кроме того, предлагаемый способ открывает перспективу снижения требований

0 к химическому составу углеводородных топлив и обеспечивает значительное расширение сырьевой базы для получения топлив с улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами, применяющихся во

5 всех типах существующих двигателей (карбюраторных, дизельных, газотурбинных и других).

Формула изобретения 1. Способ подготовки к сжиганию отвер- жденных жидких углеводородных топлив,

включающий их регенерацию в первоначальное жидкое состояние механическим раздавливанием брикетов, отжатие жидкого топлива с последующей подачей его в технологическую емкость, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств топлива и сохранения окружающей среды, полученное жидкое топливо подвергают дегазации, ступенчатому обезвоживанию с определением после каждой ступени количества растворенной в нем воды и сравнении результатов обезвоживания каждых двух последовательных ступеней до соблюдения условия , где Ci и С2 - количество растворенной в топли- ве воды после каждых двух последовательных ступеней, и насыщают дегазированное обезвоженное топливо регенерированным отвержденным углеводородом парафинового ряда или их смесь путем его подачи под избыточным давлением из дозатора под слой жидкого топлива при постоянном перемешивании или распылением жидкого топлива под давлением в дозатор с углеводородом Сз-С4.

2. Установка для подготовки к сжиганию отвержденных жидких углеводородных топ- лив, включающая устройство для раздавливания брикетов и отжатия жидкого топлива, насос и технологическую емкость, о т л и ч а- ю щ а я с я тем. что, с целью улучшения

эксплуатационных свойств топлива и сохранения окружающей среды, установка допол- нительно снабжена устройством для регенерации отвержденного углеводорода парафинового ряда или их смеси в первоначальное газообразное состояние, емкостью для его хранения, дегазатором непрерывного действия с барботажной колонкой, дозатором с распылителем и сливными магистралями с центробежными насосами, причем сливная магистраль технологической емкости соединена с барботажной колонкой, сливная магистраль дегазатора - с распылителем дозатора и патрубком, установленным тангенциально в нижней части дозатора, технологическая емкость, дегазатор и дозатор соединены с вакуумной системой, технологическая емкость и дегазатор снабжены магистралями наддува, верхнее и нижнее днища дозатора оборудованы системой подачи парафинового углеводорода на насыщение жидкого топлива, при этом дегазатор установлен соосно внутри дозатора на его днище и снабжен кольцевой перфорированной тарелкой, размещенной между дегазатором и стенками дозатора, а барботажная колонка представляет собой диффузор с набивкой, помещенной между сеточными рассекателями, установленными по высоте диффузора, снабженного сферическим отбойником.

на вакуум

Использование: в нефтеперерабатывающей промышленности и других областях техники, в которых используются углеводородные топлива, для получения топлив с улучшенными экологическими и эксплуатационными свойствами. Отвержденные жидкие углеводородные топлива регенерируют в первоначальное жидкое состояние путем механического раздавливания брикетов, от- жатия жидкого топлива, подают его в техно- логическую емкость, дегазируют и обезвоживают, после каждого цикла обезвоживания углеводородного топлива определяют количество растворенной воды в нем, сравнивают значения количества растворенной воды в топливе, при этом при , где Ci, C2 - количество растворенной воды в топливе после первого и второго цикла обезвоживания соответственно, процесс обезвоживания заканчивают, а при Ci С2 повторяют поочередно цикл обезвоживания и определение количества растворенной воды в топливе до выполнения условий , где Сп-1- Сп - количество растворенной воды в. топливе после предыдущего и очередного цикла обезвоживания соответственно. Одновременно с обезвоживанием регенерируют отвержден- ный газ парафинового ряда или их смесь в первоначальное газообразное состояние, насыщают им дегазированное и обезвоженное жидкое углеводородное топливо подачей газа под слой топлива при постоянном перемешивании последнего и поддерживанием в дозаторе избыточного давления или рассеиванием углеводородного топлива при его впрыскивании под давлением в дозатор с углеводородным газом. Способ реализуется на установке, включающей устройство для раздавливания брикетов и отжатия жидкого топлива, насос и технологическую емкость, устройство для регенерации отвержденного углеводородного газа в первоначальное газообразное состояние и емкость для его хранения, дегазатор непрерывного действия с барботаж- ной колонкой, дозатора с распылителем и сливными магистралями с центробежными насосами. Сливная магистраль технологической емкости соединена с барботажной колонкой, сливная магистраль дегазатора - с распылителем дозатора и патрубком, установленным тангенциально в нижней части дозатора, причем технологическая емкость, дегазатор и дозатор соединены с вакуумной системой, технологическая емкость и дегазатор снабжены магистралями наддува, а верхнее и нижнее днища дозатора оборудованы системой подачи газа на насыщение, при этом дегазатор установлен соосно внутри дозатора на его днище и снабжен коль- цевой перфорированной тарелкой, размещенной между дегазатором и стенками дозатора, а барботажная колонка представляет собой диффузор с набивкой, помещенной между сеточными рассекателями, установленными по высоте диффузора, снабженного сферическим отбойником. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. VJ Ч Ю Ю О СО |

Редактор З.Хорина

Составитель А.Литвиненко

Техред М.МоргенталКорректор Л.Филь

Заказ 1138Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5