Спосіб приготування альтернативного палива та пристрій для його реалізації

1. Спосіб приготування альтернативного палива, що включає змішування вихідних компонентів, як такі використовують рідкі вуглеводні, воду або водне середовище та дрібнодисперсну тверду гідрофільну фазу органічних речовин, а змішування здійснюють у гідродинамічному диспергаторі при одночасній подачі вихідних компонентів з утворенням твердої дисперсної фази з розмірами частинок 0,5-250 мкм і адсорбованої води на їхній поверхні і в об'ємі, здійснюють режим циклічної обробки із забезпеченням необхідного ступеня C2 2 (19) 1 3 Недоліком цього способу є відсутність можливості підвищувати питому теплоту згоряння альтернативного палива в процесі його готування. Найближчим за сукупністю ознак до способу, що заявляється, є спосіб приготування альтернативного палива (UA №89917, С2, опубл. 10.03.2010. Бюл. №5). Цей спосіб приготування альтернативного палива включає змішування вихідних компонентів, як такі використовують рідкі вуглеводні, воду або водне середовище і дрібнодисперсну тверду гідрофільну фазу органічних речовин, причому змішування здійснюють у гідродинамічному диспергаторі при одночасній подачі вихідних компонентів з утворенням твердої дисперсної фази з розмірами частинок 0,5-250 мкм і адсорбованої на їхній поверхні й в об'ємі води, а для забезпечення необхідного ступеня диспергування твердої фази здійснюють режим циклічної обробки, в процесі якої альтернативне паливо піддають вакуумній обробці. Недоліком цього способу є таке. Змішування вихідних компонентів (рідкі вуглеводні, вода або водне середовище й дрібнодисперсна тверда фаза органічних речовин) і процес одержання (досягнення) твердої дисперсної фази з розмірами частинок 0,5-250 мкм здійснюють у тому самому гідродинамічному диспергаторі. Однак, при низьких температурах вихідних компонентів (нижче 510°С), низькій вологості твердої гідрофільної фази органічних речовин (тобто при їхній великій в'язкості) прокачування цих компонентів через гідродинамічний диспергатор утруднене. У способі, в якому змішування вихідних матеріалів та одержання твердої дисперсної фази з розмірами частинок 0,5250 мкм відбувається в одному і тому ж гідродинамічному диспергаторі при низьких температурах вихідних матеріалів і низькій вологості твердої гідрофільної фази органічних речовин, процес приготування альтернативного палива можливий лише за рахунок зниження його ефективності, тобто або за рахунок зменшення продуктивності, або за рахунок збільшення розмірів частинок твердої фази на виході диспергатора, тобто за рахунок погіршення седиментаційної стабільності одержуваного альтернативного палива. Технічною задачею пропонованого способу є підвищення ефективності приготування альтернативного палива при знижених температурах і підвищеній в'язкості вихідних компонентів шляхом двоступінчастого способу його готування. Ця задача вирішена таким чином. У способі приготування альтернативного палива, що включає змішування вихідних компонентів, як такі використовують рідкі вуглеводні, воду або водне середовище й дрібнодисперсну тверду гідрофільну фазу органічних речовин, а змішування здійснюють у гідродинамічному диспергаторі при одночасній подачі вихідних компонентів з утворенням твердої дисперсної фази з розмірами частинок 0,5250 мкм і адсорбованої на їхній поверхні та в об'ємі води, для забезпечення необхідного ступеня диспергування твердої фази здійснюють режим циклічної обробки, у процесі якого паливо піддають вакуумній обробці, згідно з винаходом, процес диспергування здійснюють у двох послідовно з'єд 95587 4 наних гідродинамічних диспергаторах, причому зазор між робочими поверхнями в першому диспергаторі в напрямку руху альтернативного палива вибирають більшим, ніж зазор між робочими поверхнями в другому диспергаторі в напрямку руху альтернативного палива, а частоту переміщення робочих поверхонь одна щодо одної вибирають у першому диспергаторі меншою, ніж у другому диспергаторі, крім того, для забезпечення необхідного ступеня диспергування твердої фази режим циклічної обробки здійснюють у другому диспергаторі, у процесі якої паливо піддають вакуумній обробці. Для здійснення способу, що пропонується, необхідний новий пристрій. На Фіг.1 зображена блок-схема пристрою для реалізації запропонованого способу. На Фіг.2 зображено пристрій для реалізації запропонованого способу. У таблиці 1 наведено приклад параметрів пристрою практичної реалізації винаходу, а в таблиці 2 - приклад реалізації винаходу в технології приготування альтернативного біопалива для котельних і пічних установок. Прототипом для нього служить пристрій, що реалізує операції, зазначені в описі патенту UA №89917, С2, опубл. 10.03.2010. Бюл. №5. Основні елементи (пристрій прийому вихідних компонентів, насос, гідродинамічний диспергатор, накопичувач альтернативного біопалива (АБТ), вакуумний насос), що входять до схеми запропонованого пристрою, виконують операції, викладені в зазначеному патенті. Відмінністю пропонованого пристрою є ведення до його схеми і послідовне включення поруч з першим диспергатором другого диспергатора, причому режим циклічної обробки здійснюють тільки в другому диспергаторі, для чого його зв’язують магістраллю зворотного зв'язку з накопичувачем альтернативного палива. Пропонований пристрій вирішує задачу підвищення ефективності приготування альтернативного палива. Цю задачу вирішують таким чином. Пристрій для приготування альтернативного біопалива, що містить з послідовно з'єднаних пристрою прийому вихідних компонентів, насоса подачі вихідних компонентів, гідродинамічного диспергатора, накопичувача альтернативного біопалива й вакуумного насоса, згідно винаходу, додатково містить другий гідродинамічний диспергатор, послідовно приєднаний між першим гідродинамічним диспергатором і накопичувачем альтернативного палива, з яким він зв’язаний магістраллю зворотного зв'язку, причому зазор між робочими поверхнями в першому гідродинамічному диспергаторі більший, ніж зазор між робочими поверхнями в другому гідродинамічному диспергаторі. Вихід пристрою прийому вхідних компонентів з'єднаний із входом насоса подачі вхідних компонентів, вихід якого з'єднаний з входом першого диспергатора. У свою чергу вихід першого диспергатора з'єднаний з входом другого диспергатора, вихід якого з'єднаний з входом накопичувача альтернативного палива, що має три вихідних патрубки. Один патрубок служить для видачі АБТ споживачеві, другий - зв'язаний з вакуумним насосом, третій - магістраллю зворотного 5 95587 зв'язку з'єднаний з другим входом другого диспергатора. Пристрій діє таким чином. Вихідні компоненти з вихідного патрубка пристрою прийому вихідних компонентів 1 за допомогою насоса 2 подають у перший гідродинамічний диспергатор 3 через патрубок входу суміші вихідних компонентів. У цьому диспергаторі 3 зазор між його робочими поверхнями встановлюють більшим, ніж зазор у послідовно з'єднаному з ним другому гідродинамічному диспергаторі 4, а частоту переміщення робочих поверхонь одна щодо одної в першому гідродинамічному диспергаторі 3 встановлюють менше, ніж частоту переміщення робочих поверхонь у другому диспергаторі 4 у такому співвідношенні, щоб виконувалася умова рівності продуктивностей гідродинамічних диспергаторів 3 і 4. Композиція, одержана в першому диспергаторі 3, має підвищену температуру й знижену в'язкість у порівнянні з температурою й в'язкістю вихідних компонентів, але розмір частинок твердої дисперсної фази більше 250 мкм. Цю композицію через патрубок виходу диспергатрора 3 подають на вхідний патрубок диспергатора 4. У диспергаторі 4 виконують остаточну обробку з утворенням твердої дисперсної фази з розмірами частинок 0,5-250 мкм і адсорбованої на їхній поверхні та в об'ємі води. Через патрубок виходу диспергатора 4 композицію через патрубок прийому подають у накопичувач альтернативного біопалива 5, з якого через патрубок виходу рідку фракцію АБТ подають споживачеві, через патрубок виходу парову фазу подають на вакуумний насос 6, через патрубок виходу зворотного зв'язку рідку фракцію подають магістраллю зворотного зв'язку на вхід гідродинамічного диспергатора 4. Вилучення парової фази приводить до збільшення теплотворної здатності АБТ і підвищення його стабільності при зберіганні. Для забезпечення необхідного ступеня диспергування твердої фази здійснюють режим циклічної обробки шляхом подачі АБТ із накопичувача 5 на вхід другого диспергатора 4. Практична галузь промислового застосування винаходу охоплює енергетичну, теплотехнічну, хімічну, нафтопереробну, нафтохімічну й інші га 6 лузі промисловості, пов'язані з технологічною переробкою рідин. Перелік видів рідин, що піддаються гідродинамічній обробці відповідно до винаходу, охоплює практично будь-які природні й штучні рідини, що мають у своєму складі зв'язаний водень, насамперед воду, спирти, вуглеводні і їхні суміші, у тому числі з водою, у широкому діапазоні в'язкості і інших фізико-механічних властивостей. Не становлять виключення також різні розчини, емульсії, суспензії і т.п., суміші на основі згаданих рідин, у тому числі, що взаємно не змішуються, такі як мазут з водою, дизельне паливо з водою, бензин з водою, а також компоненти альтернативного біопалива: рідкі вуглеводні, вода або водне середовище і дрібнодисперсна фаза органічних сполук (біомаса, відходи сільськогосподарського виробництва, продукти переробки деревини, торф, мулові осади очисних споруд побутових і промислових стоків). Таким чином, відмітною ознакою запропонованого пристрою є можливість забезпечення ним вищої ефективності при готуванні альтернативного біопалива відповідно до технічних умов «Біопаливо альтернативне АБТ. Технічні умови. ТУ В 24.102071197-001:2009» при низьких температурах вихідних компонентів, яку досягають: - введенням до пристрою додаткового другого гідродинамічного диспергатора 4, з'єднаного послідовно з першим гідродинамічним диспергатором 3; - забезпеченням зазору між робочими поверхнями в першому гідродинамічному диспергаторі 3 більшим, ніж зазор між робочими поверхнями в другому гідродинамічному диспергаторі 4; - забезпеченням частоти переміщення робочих поверхонь одна щодо одної в першому гідродинамічному диспергаторі 3 меншою, ніж частота переміщення робочих поверхонь одна щодо одної в другому гідродинамічному диспергаторі 4; - з'єднанням виходу накопичувача альтернативного біопалива 5 магістраллю зворотного зв'язку із входом другого гідродинамічного диспергатора 4. Таблиця 1 Найменування Частота обертання ротора диспергатора Потужність приводного електродвигуна Зазор між робочими поверхнями Одиниця виміру Величина Диспергатор 1 Диспергатор 2 об/хв. від 600 до 1200 від 1200 до 3000 кВт до 20 від 45 мм n n/2 7 95587 8 Таблиця 2 Найменування Одиниця виміру 1 Потужність електродвигуна Частота обертання робочого колеса Частота акустичного збудження Зазор між робочими поверхнями Кількість води в альтернативному біопаливі Дисперсність води в альтернативному біопаливі Дисперсність твердої фази Температура на вході, гідродинамічного диспергатора Температура на виході гідродинамічного диспергатора Седиментаційна стабільність при зберіганні АБП при температурі 20°С Величина 2 Диспергатор 1 3 Диспергатор 2 4 кВт 20 45 об/ хв. 1200 3000 кГц 1,2 3,0 мм n n/2 % 45 40 мкм До 3 1-2 мкм 1,5-500 0,5-250 °С 5-20 50-65 °С 50-65 65-110 місяць Не менш 6 Не менш 9 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 95587 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601