Апарат вихрового шару може бути також успішно застосований у паливній промисловості, зокрема для отримання модифікованих водою рідких вуглеводневих палив, і використаний для виробництва моторних та пічних палив із покращеними експлуатаційними та екологічними характеристиками. Модифікація бензину водою в АВС також дозволяє суттєво скоротити грошові витрати.

Способи модифікації бензину

Спосіб отримання рідкого модифікованого вуглеводневого палива включає змішування вуглеводневих компонентів з водою у обертовому електромагнітному полі апарата вихрового шару при об’ємному співвідношенні вуглеводневого компонента і води від 60:40 до 98:2.

Для підвищення октанового числа перед змішуванням компонентів додатково вводять оксигенати у кількості 5–10 % по відношенню до вуглеводневого компонента.

Вплив обертового електромагнітного поля на змішувані компоненти здійснюють не менше 10 секунд. Отримані за цим винаходом палива дозволяють при їх спалюванні досягти більш повного згоряння з покращенням технічних та економічних показників.

Таблиця №1 — Результати замірів

Відомий спосіб отримання паливної емульсії, що включає одночасне змішування палива, води та стабілізатора (ПАР) для підтримки стабільності водно-паливної емульсії.

За вказаним способом спочатку до води додають ПАР, потім паливо, або змішують воду, паливо і стабілізатор одночасно. Введення палива у формовану емульсію здійснюють при співвідношенні швидкостей їх потоків, рівному 1:1:50.

Недоліком відомого способу є використання ПАР, яке при спалюванні, як правило, дає негативні експлуатаційні та екологічні ефекти: нагар на кільцях та циліндрі, підвищений вміст СО та СН у вихлопних газах. Крім того, технологія дуже складна і ненадійна, оскільки при невеликому порушенні співвідношень швидкостей потоків вихідних компонент емульсія стає нестабільною.

Спосіб включає дисперсне фракціонування води в паливі до розмірів 1 мкм за допомогою засобів фракціонування, що включають сито, статичний, ротаційний або ультразвуковий змішувач. Отримане емульговане паливо містить емульгуючу систему, що включає, принаймні, один складний ефір сорбіту.

При модифікації дизельного палива подібним способом цетанове число суттєво знижується, збільшується в’язкість і вміст фактичних смол. Крім того, процес фракціонування за допомогою різних типів змішувачів і застосування сит є тривалим і складним. Він здійснюється циклічно до отримання крапельок води необхідних розмірів (до 1 мкм).

Термін збереження стабільності цієї емульсії при кімнатній температурі становить не більше трьох місяців, що явно недостатньо для промислового використання.

Застосування апарата вихрового шару як обладнання для модифікації палива

Використання апарата вихрового шару дозволяє отримувати стабільні нерасслоїні палива шляхом впливу на вихідні компоненти обертового електромагнітного поля, що створюється в робочій камері АВС.

Покращення економічних та експлуатаційних характеристик палив — результат використання апарата вихрового шару. Водно-паливна емульсія, отримана в АВС, є настільки стійкою і стабільною, що виключає необхідність застосування ПАР.

Технічний результат — покращення економічних і експлуатаційних характеристик палив.

Він досягається тим, що змішування компонентів проводять при кімнатній температурі протягом 10-15 секунд в обертовому електромагнітному полі апарата вихрового шару (АВС). Вміст води у вуглеводневому компоненті може складати 2-40 мас. %. Отримується водно-паливна емульсія, настільки стійка і стабільна, що виключає потребу у застосуванні ПАР.

Як присадки, що підвищують октанове та цетанове числа, даний винахід передбачає використання оксигенатів, зокрема розчинних у воді, у кількості 5-10 % (мас.) по відношенню до вуглеводневого компонента. В якості оксигенатів використовуються спирти (зокрема етиловий) та ефіри (МТБЕ, ЕТБЕ, МТАЕ та ЕТАЕ).

Шляхом модифікації бензину водою в апараті вихрового шару було отримано паливо, яке відповідає всім вимогам ГОСТ 2084-77 (на бензин) з підвищеним октановим числом (на 2-3 одиниці). Порівняння складу вихлопних газів до і після модифікації наведено у таблиці 1. Як видно з таблиці 1, відбулося значне зниження вмісту СО у вихлопних газах та досить суттєве зниження вмісту СН.

Винахід застосовний для виробництва всіх видів палив, включно з пічним.

Реалізація цього винаходу дозволяє отримувати стабільні, не розшаровуючіся протягом тривалого часу композиції рідких вуглеводнів з водою.

Модифіковане водою паливо відповідає нормам ГОСТ 2084-77; має підвищене, порівняно з вихідним, октанове число. Випробування дослідних партій модифікованих водою бензинів дозволило виявити їх миючий ефект.

Отримана водно-паливна емульсія дає змогу досягти більш повного згоряння палива і сажистих осадків та покращує технічні й економічні показники палива.

Запропонований спосіб здійснюється за допомогою апарата вихрового шару з використанням феромагнітних часток.

Приклади конкретного здійснення способу:

Ймовірно, застосування АВС з метою змішування бензину і води дозволило вплинути на глибинну структуру палива і води. При змішуванні води і палива утворюються нові хімічні сполуки, і розділення вихідних компонентів вже не може відбутися.

Приклад 1. Для обробки реагентів у капсулу зі сталі 0,8×10НП залили 1750 мл бензину (0,85–0,9 об’єму капсули), помістили 500 г ±50 г феромагнітних часток, додали води 2-40 % (мас.) і оксигенатів 5-20 %. Капсулу герметично закрили кришкою і обробили в апараті вихрового шару протягом 10-15 секунд. Отримали стабільну водно-паливну емульсію, що не розшаровувалась тривалий час.

Вміст води в бензині залежить від умов обробки під впливом вихрового шару апарата. Молекули вуглеводнів, що складають бензин, зазнають внутрішніх структурних змін, наслідком яких є зміна їх фізико-хімічних властивостей.

Приклад 2. Проводять аналогічно прикладу 1, але замість бензину беруть 1750 мл дизельного палива і 3–5 % (мас.) води. В результаті отримують водно-паливну емульсію з покращеними екологічними характеристиками і підвищеним цетановим числом.

Приклад 3. Проводять аналогічно прикладу 1, але замість бензину беруть мазут. Отримана водно-мазутна емульсія дозволяє досягти більш повного згоряння палива і сажистих осадів, зменшити викиди оксидів азоту в атмосферу, виключити зі системи підготовки палива складні і дорогі пристрої осушення мазуту та очищення виділеної води. В результаті отримують водно-паливну емульсію з покращеними екологічними характеристиками і підвищеним цетановим числом.

Промислове виробництво палив за цим винаходом дозволить отримати значний економічний ефект при використанні води як палива та зниженні шкідливих викидів в атмосферу.

Коротко про головне:

Спосіб отримання рідкого модифікованого вуглеводневого палива, що включає змішування вуглеводневих компонентів з водою, відрізняється тим, що змішування компонентів проводять у обертовому електромагнітному полі апарата вихрового шару при об’ємному співвідношенні вуглеводневого компонента і води від 60:40 до 98:2.

Спосіб за п.1 відрізняється тим, що з метою підвищення октанового числа перед змішуванням компонентів додатково вводять оксигенати у кількості 5–10 % мас. по відношенню до вуглеводневого компонента.

Спосіб за п.1 відрізняється тим, що вплив обертового електромагнітного поля на змішувані компоненти здійснюють не менше 10 секунд.