способ модификации моторного топлива и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ модификации моторного топлива, включающий ввод озоновоздушной смеси в топливо с последующим их перемешиванием, отличающийся тем, что ввод и перемешивание озоновоздушной смеси с топливом осуществляют в процессе эжекции топлива, далее в полученной смеси при перемещении ее по камере смешивания создают дополнительные турбулентные потоки посредством пропускания тока по части объема потока смеси, подают полученную смесь в объем со стабильным уровнем давления и фильтруют от пены, твердых включений и водных растворов гидроокислов примесей топлива, после чего процесс повторяют не менее одного раза.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на начальном участке камеры смещения осуществляют закручивание потока смеси озона с топливом вдоль оси данной камеры.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что эжекцию осуществляют при отношении расходов объемов потока топлива и потока озоновоздушной смеси как 1,5 - 4.

4. Устройство для модификации моторного топлива, включающее генератор озона, емкость для топлива, в верхней и нижней частях которой имеются подводящий и отводящий патрубки и соответствующие узлы фильтрации пены и нерастворимых включений, в верхней части, кроме того, размещен обратный воздушный клапан, причем отводящий патрубок сообщен с помпой, отличающееся тем, что оно снабжено установленными в последовательную технологическую линию емкостью для исходного продукта, насосом, эжектором, камерой смешивания, в середине которой размещен электрогидродинамический преобразователь течений, диффузором, проточным химическим реактором, выход которого сообщен с входным патрубком емкости для топлива, выход помпы сообщен с емкостью для исходного продукта, при этом выход генератора озона сообщен с патрубком всасывания эжектора, а электрогидродинамический преобразователь течений выполнен в виде проточной камеры с электродами, установленными внутри ее и подключенными к соответствующему источнику импульсного униполярного тока.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оси сопла эжектора и входной части камеры смешивания имеют рассогласование.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в верхней части емкости для исходного продукта имеется обратный воздушный клапан.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внешней поверхности камеры смешивания и диффузора расположены электромагнитные флотаторы.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проточный химический реактор имеет фильтр на основе ионнообменных смол.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для топлива и/или емкость для исходного продукта имеют соответствующую арматуру для слива топлива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии обработки моторных топлив для повышения их качества.

Известны технологии отработки различного вида топлив, включающие воздействие на исходный продукт кислородом воздуха в присутствии катализатора, которые осуществляются на устройствах, включающих емкость для топлива, в которой расположены каталитические элементы и патрубки подачи кислородсодержащего газа (см., например, патент РФ N 2110555 C1, опубл. 10.05.98). Аналогичные технологии, реализуемые на указанном выше устройстве, кроме того, требуют введение в объем топлива специальных химических добавок (см., например, патент РФ N 2109033 C1, опубл. 20.04.98).

Процесс обработки топлива при этом происходит при существенных затратах на катализатор и химические добавки и зачастую при значительных экспозициях. Повышение октанового числа обуславливается за счет выделений солей серы и свинца из топлива и переходом ряда составляющих в более легкие фракции, что также обуславливает значительные, зачастую до 50-60%, потери от общего первоначального объема моторного топлива.

Такая низкая эффективность обработки при значительных расходах не позволяет применять данные способы и устройство на практике для самых различных видов моторного топлива.

Наиболее близким к заявленному является способ модификации моторного топлива, включающий ввод озоновоздушной смеси в топливо с последующим их перемешиванием (патент РФ N 2063600, опубл. 10.07.96). В данном случае существенно использование озона, получаемого из атмосферного воздуха, поскольку только озон, а не кислородосодержащая смесь позволяет с приемлемыми затратами реализовать способ на практике.

Соответственно с этим наиболее близким к заявленному в части устройства является устройство для модификации моторного топлива, включающее генератор озона, емкость для топлива, в верхней и нижней частях которой имеются подводящий и отводящий патрубки и соответствующие узлы фильтрации пены и нерастворимых включений, а в верхней части, кроме того, размещен обратный воздушный клапан, причем отводящий патрубок сообщен с помпой (патент РФ N 2063600, опубл. 10.07.96). При работе данного устройства в результате воздействия озона происходит выделение из моторного топлива сернистых и свинцовых соединений, увеличивается количество легколетучих соединений и повышается октановое число.

Но недостатком данного устройства также является его невысокая эффективность и невозможность обработки низкосортных видов топлива (от легкой нефти до мазута).

Техническим результатом данного изобретения как в части способа, так и устройства является повышение эффективности устройства и расширение диапазона используемого первоначального сырья-топлива при одновременном снижении затрат на модифицирование.

Указанный технический результат относительно способа достигается за счет того, что он включает ввод озоновоздушной смеси в топливо с последующим их перемешиванием, причем ввод и перемешивание озона с топливом осуществляют в процессе эжекции топлива, далее в полученной смеси при перемещении ее по камере смешивания создают дополнительные турбулентные потоки посредством пропускания тока по части объема потока смеси, подают полученную смесь в камеру со стабильным уровнем давления и фильтруют от пены, твердых включений и водных растворов гидроокислов примесей топлива, после чего процесс повторяет не менее одного раза.

При этом на начальном участке камеры смешения осуществляют закручивание потока смеси озона с топливом вдоль оси данной камеры.

А эжекцию осуществляют при отношении расходов объемов потока топлива и потока озоновоздушной смеси как 1,5-4.

Технический результат относительно предлагаемого устройства достигается за счет того, что устройство для модификации моторного топлива включает генератор озона, емкость для топлива, в верхней и нижней частях которой имеются подводящий и отводящий патрубки и соответствующие узлы фильтрации пены и нерастворимых включений, в верхней части, кроме того, размещен обратный воздушный клапан, причем отводящий патрубок сообщен с помпой, при этом оно снабжено установленными в последовательную технологическую линию емкостью для исходного продукта, насосом, эжектором, камерой смешивания, в середине которой размещен электрогидродинамический преобразователь течений, диффузором, проточным химическим реактором, выход которого сообщен с входным патрубком емкости для топлива, выход помпы сообщен с емкостью для исходного продукта, при этом выход генератора озона сообщен с патрубком всасывания эжектора, а электрогидродинамический преобразователь течений выполнен в виде проточной камеры с электродами, установленными внутри нее и подключенными к соответствующему источнику тока.

При этом оси сопла эжектора и входной части камеры смешивания имеют рассогласование.

А в верхней части емкости для исходного продукта имеется обратный воздушный клапан.

Кроме того, на внешней поверхности камеры смешивания и диффузора расположены электромагнитные флотаторы.

Проточный химический реактор имеет фильтр на основе ионнообменных смол.

А емкость для топлива и/или емкость для исходного продукта имеют соответствующую арматуру для слива топлива.

На фиг. 1 схематично представлено устройство для модификации моторного топлива, на фиг. 2 - электрогидродинамический преобразователь течений.

Устройство для модификации моторного топлива включает генератор озона 1, емкость 2 для топлива, в верхней и нижней частях которой имеются подводящий 3 и отводящий патрубки 4 и соответствующие узлы 5 (типа ФЭ-500) и 6 (типа ПА-2) фильтрации нерастворимых включений, в верхней части, кроме того, размещен обратный воздушный клапан 7 (типа АТФ), причем отводящий патрубок 4 сообщен с помпой (насосом) 8. Устройство также имеет установленные в последовательную технологическую линию емкость 9 для исходного продукта с фильтром 10 в нижней части и обратным воздушным клапаном 11 в верхней, насос 12, эжектор 13, камеру 14 смешивания, в середине которой размещен электрогидродинамический преобразователь течений (ЭГПТ) 15, регулирующий турбулентность среды, диффузор 16, проточный химический реактор 17, выход которого сообщен с входным патрубком 2 емкости 2 для топлива, а выход помпы 8 сообщен трубопроводом 18 с емкостью 9 для исходного продукта, т.е. все устройство представляет собой замкнутую технологическую линию. При этом выход генератора озона 1 сообщен с патрубком 19 всасывания эжектора 12. На внешней поверхности камеры 14 смешивания и диффузора 16 могут быть расположены электромагнитные флотаторы 20. Проточный химический реактор 17 имеет фильтр на основе ионнообменных смол (не показан). Следует отметить, что оси сопла эжектора 12 и входной части камеры 14 смешивания имеют рассогласование. Емкость 2 для топлива и/или емкость 9 для исходного продукта имеют соответствующую арматуру для слива топлива (не показана), ЭГПТ 15 может быть выполнен в соответствии с фиг. 2 и включать входные 21 и выходные 22 каналы, оси которых могут не совпадать, держатель 23 электродов 24, связанных с соответствующим источником тока (не показан), в данном случае применяется высоковольтный источник питания. Генератор озона включает самостоятельный источник электропитания 25. Следует отметить, что емкость 9 имеет средство для заполнения ее исходным топливом (не показано).

Способ модификации моторного топлива реализуется в процессе работы устройства для модификации моторного топлива.

В емкость 9 заливают продукт (топливо), подлежащий обработке. Поскольку все устройство работает в единой замкнутой технологической линии, то практически одновременно включают насос 12, генератор озона 1, ЭГПТ 15, флотаторы 20 и помпу 8. Модифицируемое топливо из емкости 9 подается насосом 12 в эжектор 12, в котором осуществляется всасывание через патрубок 19 газовой среды, содержащей озон, который вырабатывается генератором озона 1 (например, с разрядом факельного типа) непосредственно из атмосферного воздуха. Производительность генератора озона можно регулировать посредством изменения частоты и длительности высоковольтных импульсов, вырабатываемых источником электропитания 24, следует отметить, что в озоновоздушной смеси при применении озонатора с разрядом факельного типа не менее 90% озона. Эжекцию при этом осуществляют при отношении расходов объемов потоков топлива и потока озоновоздушной смеси как 1,5 - 4. Данное соотношение легко регулируется величиной потока топлива через сопло эжектора 13 и конструктивными особенностями эжектора 13. На начальном участке камеры смешения 14 осуществляют закручивание потока смеси озона с топливом вдоль оси данной камеры. Это осуществляют за счет того, что оси сопла эжектора 13 и входной части камеры смешивания 14 имеют рассогласование. Таким образом уже на входе в камеру смешивания 14 происходит не только ввод озоновоздушной смеси в обрабатываемое топливо, но и первоначальное перемешивание их, что и обуславливает начало взаимодействия озона с обрабатываемым топливом.

После этого полученная двухфазная смесь поступает в ЭГПТ 15, где осуществляется основное перемешивание и озонолиз обрабатываемого топлива в широком диапазоне скоростей перемещения среды. Входные 21 и выходные 22 каналы имеют при этом не совпадающие между собой оси, что обуславливает дополнительное закручивание потока обрабатываемой смеси. Кроме того, на держателе 23 закреплены электроды 24, форма которых также может дополнительно осуществлять закручивание потока, более того, они подключены к соответствующему (высоковольтному) источнику тока, в данном случае его величина может составлять порядка единиц или десятков киловольт и ток им создаваемый не превышает нескольких сотен микроампер. Такой ток, проходя между электродами и корпусом ЭГПТ 15, по объему обрабатываемой двухфазной смеси создает дополнительные турбулентные потоки, позволяет резко ускорить реакции взаимодействия озона и топлива и усвоить до 95% внедряемой в обрабатываемое топливо озоновоздушной среды, т. е. получить практически однофазную среду, имеющую нерастворимые включения и пену.

Смесь далее поступает во вторую часть камеры 14, оканчивающуюся диффузором 16, который играет роль объема со стабильным уровнем давления. В результате такого рода перемешивания и пропускания тока до 96-98% озона из полученной на выходе озонатора озоновоздушной смеси реагирует с исходным топливом в процессе обработки. Далее полученная смесь поступает через реактор 17, где происходит улавливание пены, твердых включений и водных растворов гидроокислов примесей топлива, в емкость 2, в которой осуществляется тонкая очистка топлива от включений фильтрами 5 и 6. После чего топливо по патрубку 4 перекачивается помпой 8 по трубопроводу 18 обратно в емкость 9 и при необходимости цикл обработки повторяют. Следует отметить, что цикл обработки можно осуществлять как в непрерывном режиме работы помпы 8, так и при включении помпы 8 в цикле только после заполнения емкости 2. Слив обработанного топлива можно осуществлять либо из емкости 9 либо из емкости 2, либо из любой другой удобной части устройства (арматура для слива топлива не показана). Применение флотаторов 20 необходимо при использовании низкокачественного исходного продукта для исключения или существенного уменьшения налипания твердого осадка на стенки камеры 14 и диффузора 16.

Проведенные эксперименты показали, что преобразование бензина марки А-72 в АИ-92 осуществляется за 5-7 минут (5-6 циклов обработки) с потерей не более 10-15% исходного топлива, а в АИ-98 - не более чем за 25-35 минут (30-35 циклов обработки) с потерей не более чем 15-20% исходного топлива. Таким же образом дизельное топливо легко преобразовать в бензин, а нефть - в дизельное топливо с минимумом потерь. Энергозатраты при этом минимальны и определяются расходами на работу насоса 12, помпы 8, генератора озона 1, флотаторов 20 и ЭГПТ 15, что практически на 1-3 порядка меньше, чем расходы на модификацию топлива по любой другой технологии.

Применение данного способа и устройства позволяет с минимальными материальными затратами осуществлять получение моторного топлива заданного качества в минимальное время.