Способ разработки углеводородного сырья и устройство для его осуществления

Способ разработки углеводородного сырья и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области обработки различного углеводородного сырья: нефтепродуктов, топлива, газовой среды в электростатическом или электромагнитном поле, и может быть использовано в различных технологических процессах, как при переработке углеводородного сырья с целью повышения выхода светлых нефтепродуктов, так и подготовке его при сжигании в различных энергетических установках с целью повышения технико-экономических показателей при работе машин, механизмов и других агрегатов, использующих реактивные, турбовинтовые, а также другие виды двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известно, что воздействие постоянным или переменным электрическим (электромагнитным) полем на углеводородное сырье значительно совершенствует его технико-эксплуатационные характеристики (Патент США №3804492, F02М 27/04, опубл. 1974 г.), (Патент Российской Федерации №2038506, F02М 27/04, опубл. 1995 г.), (Патент Российской Федерации №2153594, F02М 27/04, опубл. 2000 г.), (Патент Российской Федерации №2215172, F02М 27/04, опубл. 2003 г.). Это, прежде всего, вызвано тем, что под воздействием электрического поля на поток углеводородного сырья он дополнительно энергетизируется и дробится на более мелкие фракции. Однако улучшение технико-эксплуатационных характеристик углеводородного сырья при воздействии электрическим полем ограничено преимущественно мощностью источника электрического поля и, кроме того, при увеличении мощности источника электрического поля сверх некоторого порогового технико-эксплуатационные характеристики углеводородного сырья практически не улучшаются.

В настоящее время известно использование природного минерала - шунгита - в качестве присадки к маслам для снижения коэффициента трения и вязкости (Патенты РФ №2135638, 2149741, 2183661, 2201998, 2217481) или в качестве катализатора (SU №1414447). Использование шунгита при обработке углеводородного сырья до настоящего времени не исследовалось.

Настоящее изобретение посвящено дополнительному улучшению технико-эксплуатационных характеристик углеводородного сырья, что является решаемой изобретением задачей.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - повышение эффективности обработки углеводородного сырья, повышение его экономии при эксплуатации различных типов двигателей, уменьшение дымности отходящих газов при сжигании.

Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - повышение эффективности обработки углеводородного сырья, увеличение КПД, упрощение конструкции и уменьшение габаритов.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе обработки углеводородного сырья, заключающемся в том, что на поток углеводородного сырья воздействуют электрическим полем, согласно изобретению в поток углеводородного сырья вводят шунгит.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для обработки углеводородного сырья, содержащем корпус, предназначенный для пропускания через него углеводородного сырья, по меньшей мере, один электрод, установленный в корпусе и предназначенный для возбуждения электрического поля внутри корпуса, согласно изобретению введен шунгит, размещенный внутри корпуса с возможностью контактирования с углеводородным сырьем.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:

- корпус был снабжен входным патрубком для подачи углеводородного сырья и выходным патрубком для выдачи углеводородного сырья;

- электрод был выполнен в виде стержня, электрически изолированного от корпуса;

- шунгит был размещен на стержне.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.

Фиг.1 изображает конструкцию заявленного устройства (упрощенно);

Фиг.2 - то же, что фиг.1, при размещении шунгита на стержне. Поскольку заявленный способ реализуется в процессе функционирования устройства, то его описание приведено далее в разделе описания работы устройства.

Устройство для обработки углеводородного сырья (фиг.1) содержит корпус 1, предназначенный для пропускания через него углеводородного сырья, по меньшей мере, один электрод 2, установленный в корпусе 1 и предназначенный для возбуждения электрического поля внутри корпуса 1. В корпус 1 введен шунгит 3 с возможностью контактирования с углеводородным сырьем.

Корпус 1 может быть снабжен входным патрубком 4 для подачи углеводородного сырья и выходным патрубком 5 для выдачи углеводородного сырья.

Электрод 2 может быть выполнен в виде стержня, электрически изолированного от корпуса (фиг.1, 2).

Шунгит 3 может быть размещен на стержне (фиг.2).

На фигурах 1, 2 также показаны диэлектрический изолятор 6 электрода 2, сетчатый фильтр 7 для исключения проникновения крупных кусков шунгита 3 в исполнительное устройство.

Работает устройство (фиг.1, 2) следующим образом.

При протекании потока F углеводородного сырья через корпус 1 на него воздействуют постоянным или переменным электрическим полем посредством его возбуждения между электродом 2 и корпусом 1 (может быть также использовано два электрода, расположенных противоположно, при изготовлении корпуса 1 диэлектрическим). В поток углеводородного сырья вводят шунгит 3, размещая его в корпусе 1.

Шунгит - элементарный углерод с метастабильной глобулярной надмолекулярной структурой - характеризуется следующими известными физическими свойствами.

Содержание С, %	83,5-99,6
Содержание летучих (Н, О, N), %	0,01-8,5
Примеси металлов Au, Ag и элементы
платиновой группы	Катализаторы!
Растворимость	Практически отсутствует
Плотность, г/см3	1,8-2,0
Твердость по шкале Мооса	3,4-4,5
Температура, °С:
плавления	3527
кипения	4200
Магнитная восприимчивость	Диамагнетик!
Теплопроводность, Вт/(м×К)	0,86-1,07
Удельное электросопротивление, Ом×м	2,1×10-4-8×100-4
Удельная адсорбционная поверхность, м2/г	12-89
Модуль упругости,	2,7×104
Модуль сдвига, МПа	1,03×104
Содержание фуллеренов	До 10%!
Адсорбционная активность по
Нефтепродуктам	более 40 мг/г

По структурным характеристикам шунгит обладает турбостратной молекулярной структурой, состоящей из поликонденсированных ароматических стенок, уложенных в субпараллельные атомные пакеты, которые азимутально разориентированы относительно друг друга. По сравнению с графитом поликонденсированная ароматическая сетка шунгита дефектна и сильно деформирована. Фуллерены - единственная форма существования углерода в виде сферических волокон. Благодаря биполярности порошки шунгитовых пород смешиваются со всеми известными веществами.

Устройство (фиг.1, 2) в зависимости от назначения может запитываться как от постоянного, так и переменного напряжения. Например, электрод 2 подключается к источнику напряжения (-), а корпус 1 - к (+), или наоборот.

В отличие от простого введения шунгита в корпус 1, который бы естественно проявлял свои каталитические свойства, под воздействием электрического поля удается с высоким качеством разорвать связи предельных углеводородов (метан, пропан, бутан) и повысить КПД горения. В результате воздействия электрического поля, благодаря биполярности шунгитовых частиц, при которой углеводородное сырье легко смешивается с мелкодисперсионной фазой шунгитового наполнителя (удельная адсорбционная поверхность которого достигает до 89 м²/г), удается осуществить высококачественную смесь углеводородного сырья с низким содержанием в ней «присадок» шунгитных частиц, причем электростатика электрического поля позволяет использовать даже микронные размеры шунгитового порошка для эффективного и действенного смешения. Например, для обработки топлива для двигателей внутреннего сгорания постоянное напряжение подают в диапазоне от 4 В до 24 В, а переменное напряжение - в диапазоне от 6 В до 400 В и при частоте колебаний, выбранной из диапазона 0,01-3 кГц. При обработке вязких видов углеводородного сырья напряжение увеличивают.

Куски шунгита 3 могут быть просто размещены в корпусе 1 (фиг.1). Для удобства пользования шунгит 3 может быть также размещен на стержне (фиг.2) различным образом. Например, шунгит 3 может быть приклеен нерастворимым в углеводородном сырье клеем в виде сплошного куска, в виде бус из отдельных шунгитовых втулок (фиг.2) или шунгит россыпью может быть помещен в сетчатый мешок, закрепленный на стержне электрода 2, и т.п. Стержень электрода 2 с диэлектрическим изолятором 6 в этом случае легко может быть удален из корпуса 1 совместно с шунгитом 3 для дополнительного пополнения шунгита 3 по мере его расходования.

Учитывая, что в своем составе шунгит 3 имеет примеси металлов Au, Ag, и элементы платиновой группы (а это катализаторы) заявленный способ позволяет с высоким качеством разорвать связи предельных углеводородов (алианы) и повысить КПД горения. Удобно, что при использовании заявленного способа используются все те характерные режимы, которые ранее использовались для обработки топлива электрическим (электромагнитным полем) без шунгита 3. Это позволяет не переоборудовать каким-либо образом действующие источники питания.

Углеводородное сырье, обработанное заявленным способом, приобретает улучшенные физические свойства. Это подтверждается высококачественным сгоранием рабочей смеси, например, в объеме цилиндра ДВС. Наблюдая горение через индикатор, независимо от качества бензина получают пламя голубого цвета. Чтобы добиться такого горения обычным образом требуется регулировка подачи топлива жиклерами. Топливо не задерживается в пристенном слое коллектора, подается в цилиндры хорошо подготовленным, а более качественный процесс горения характеризуется меньшим количеством СО в выхлопных газах (от 0,02 до 0,1%). Все устройства для реализации заявленного способа имеют простую конструкцию с минимальными габаритами.

Испытания на автомобилях показали, что удается снизить расход топлива до 15%.

Наиболее успешно заявленные способ и устройство для обработки углеводородного сырья могут быть промышленно применимы при его подготовке и при сжигании в различных энергетических установках с целью повышения технико-экономических показателей при работе машин, механизмов и других агрегатов.

1. Способ обработки углеводородного сырья, заключающийся в том, что на поток углеводородного сырья воздействуют электрическим полем, отличающийся тем, что в поток углеводородного сырья вводят шунгит.

2. Устройство для обработки углеводородного сырья, содержащее корпус, предназначенный для пропускания через него углеводородного сырья, по меньшей мере, один электрод, установленный в корпусе и предназначенный для возбуждения электрического поля внутри корпуса, отличающееся тем, что введен шунгит, размещенный внутри корпуса с возможностью контактирования с углеводородным сырьем.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен входным патрубком для подачи углеводородного сырья и выходным патрубком для выдачи углеводородного сырья.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрод выполнен в виде стержня, электрически изолированного от корпуса.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что шунгит размещен на стержне.