专利名称：改进烃类燃料的方法及改进烃类燃料的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学过程，并特别涉及处理烃类燃料的技术，并例如在燃料和油料精炼工业中，能够用于不同类型燃料的生产。
本发明的背景业内已知用于处理不同类型的烃类燃料的技术包括在有催化剂存在之下以空气氧处理初始产品的阶段，该过程是在安装具有催化剂元素的燃料罐和用于含氧气体的A供给的装置而实现的(比较1998年5月10日的俄罗斯联邦专利No.2110555)。此外，在以上装置中实现的类似的技术需要向初始烃类燃料添加特殊的化学剂(比较1998年4月20日的俄罗斯联邦专利No.2109033)。
这种情形下，燃料处理的过程因使用催化剂和化学添加剂而涉及高成本，并常常需要长时间周期。辛烷值的增加是通过从燃料中离析硫和铅盐及重金属，并把某些重烃类转化为轻的馏出液而实现的，这可能导致所得燃料的严重损失(达到初始体积的50-60％)。
业内已知一种烃类燃料的化学改进的方法，其中含臭氧的气体馈送到流通腔体，在那里它们被搅拌而获得两相的混合物，然后该混合物以最终产品的离析被转化(俄罗斯联邦专利No.1754762 IPC C1067/00)。
业内已知用于烃类燃料的化学改进的一种装置包括初始燃料供给源，臭氧发生器，初始燃料转化单元及用于成品燃料的罐(俄罗斯联邦专利No.1754762 C106 7/00)。
烃类燃料化学改进的已知方法以及用于它们实现的装置的缺陷在于，严重的能耗，由于所采用的高压所至的复杂设计，最终产品的不良质量以及燃料处理的低效率。因为效率低，该过程需要使用化学试剂与热解的附加处理。由于该系统操作在高压下，设备尺度很大并因而可靠性低。
本发明的公开本发明的主要目的是提供一种用于烃类燃料的化学改进的方法和装置，以便通过增加辛烷或十六烷值改进其质量和烃类燃料的活性，这样大大降低燃料燃烧过程排放中有害杂质的含量。
达到这一目的是由于这样的事实，即在所提出的烃类燃料化学改进的方法中，燃料被喷射到流通腔体，含臭氧的气体馈送到喷射带而产生两相混合物形式的湍流，且被转化的混合物馈送到具有稳定压力水平的罐中，混合物的参数是热力均衡的。
其中，使这种混合物通过带有单极电流脉冲的高压电场产生两相混合物的湍流，所述湍流是在流通腔体的中间部分生成的。
本发明的目的还由于这样的事实而达到，即在产生湍流之前，形成一个部分，其中两相混合物流围绕腔体的轴线扭转，且初始燃料以相对于轴线的置换而喷射到流通腔体中。
本发明的目的还由于这样的事实而达到，即转化的混合物被过滤以便除去燃料杂质的泡沫，固体颗粒及水状氢氧化物溶液；成品被导入流通腔体的输入，且该过程被至少重复一次。
本发明的目的还由于这样的事实而达到，即在参数的热力均衡期间，喷洒的水注入到两相混合物中，且获得的乳液受到A热力参数均衡；此后通过烃类的A后继分离为馏分进行氢化与还原。
其中，被喷射的水被预热且两相混合物通过喷洒散布为毫微级颗粒被馈送。
本发明的目的还由于这样的事实而达到，即在乳液分离为烃类馏分之后，这些馏分被过滤，分离，且清洁的浓缩的液体馈送到流通腔体输入，该过程被至少重复一次。
本发明的目的还由于这样的事实而达到，即在氢化和还原之后乳液受到电流体动力分离，并此后混合物的活化部分馈送到流通腔体输入，该过程至少被重复一次。
本发明的基本目的是通过提供一种用于烃类燃料的化学改进的装置而达到的，该装置包括初始燃料供给源，臭氧发生器，用于初始燃料的浓缩和转化的单元，以及最终产品罐，该罐具有一喷射器，一个连接到臭氧发生器的抽吸支管，输入连接到初始燃料供给源，而输出连接到由两个串联的流通圆柱形腔体组成的初始燃料浓缩和转化单元，一个电流体力流转化器和用于参数热力均衡的腔体插入在它们之间。其中，最终产品罐的输出可以连接到初始燃料供给源。
本发明的目的还由于这样的事实而达到，即用于初始燃料的浓缩和转化的单元装有基于使用离子交换树脂的过滤器，电流体动力流转化器具有流通腔体的形式，其电极连接到产生单极脉冲的电流源，而用于参数的热力均衡的腔体具有扩散器的形式，圆柱形腔体结合在其上。其中，至少一个流通圆柱腔体和/或扩散器具有电磁浮选池。
本发明的目还通过提供一种用于烃类燃料的化学改进的装置而达到，该装置包括初始燃料供给源，臭氧发生器，初始燃料浓缩和转化单元及最终产品罐，该罐具有一喷射器，其抽吸支管连接到臭氧发生器，输入连接到初始燃料供给源，而输出连接到由两个串联的流通圆柱形腔体组成的初始燃料浓缩和转化单元，带有插入在它们之间的一个电流体动力流转化器，及用于参数热力均衡的至少两个腔体，一个水喷洒器，一个过滤器及一个电流体力分离器，电流体力分离器的输出连接到最终产品罐及初始燃料供给源。
本发明的目的还由于这样的事实而达到，即作为沿混合物流的一个上游的腔体的热力均衡腔体，具有附着在一圆柱形腔体的一个扩散器的形式，而第二个腔体具有逆流迷宫的形式。其中，过滤器可安装在这些腔体之间，过滤器输出连接到初始燃料供给源并连接到沉淀储罐。
用于烃类燃料化学改进的所述的方法和装置使得能够改进烃类原料燃料，以获得高质量的燃料。
使用改进的烃类燃料，例如，发动机燃料，允许A大大降低排放气体中诸如硫，铅等有害杂质。
所提出的装置使得能够实现所述方法，同时产生高质量的燃料。其中的装置本身比已知的装置更具技术性，特征是较高的可靠性，因为它们允许处理过程在低的压力和温度下实现，从而降低了例如能耗等生产成本。
附图的简要说明进而通过例子并参照附图(
图1和2)对本发明进行说明，这些附图表用于烃类燃料化学改进的装置的两个实施例的示意图。
图1是用于发动机燃料的化学改进装置一框图。
图2是用于广泛的烃类燃料的化学改进装置的框图，其中假设化学改进过程中使用喷洒的水。
本发明最佳实施例用于发动机燃料的化学改进的装置(图1)具有以下的设计。初始燃料源1的输出连接到泵2，该泵的输出连接到喷射器3。臭氧发生器4连接到喷射器3的抽吸支管5。初始燃料浓缩和转化单元由两个串联的流通圆柱形腔体6，7及安装在腔体6，7之间的一个电流体力流转化器8组成。流通圆柱形腔体6的输入连接到喷射器3。用于热力参数均衡的腔体由扩散器9和附着在扩散器9上的圆柱形腔体10组成。圆柱形腔体10的输出连接到多排粒型过滤器11，其输出连接到腔体12，该腔体分离转化的混合物为两部分，其一部分由泵13通过管路泵入初始燃料罐1，而另一部分被泵入最终产品罐1。
流通圆柱形腔体7和扩散器9装有电磁浮选池15，防止混合物馏分粘贴在腔体壁上。
图1所示的装置操作如下。
初始燃料从储池馈送到初始燃料罐1，在这里取决于燃料的组成它被加热到50°-80℃，并然后由油泵2以预定的流率QP和压力PP被泵入喷射器3的输入，还从发生器4通过抽吸支管5以预定的流率QH和压力PH向喷射器提供臭氧-和-空气或臭氧-和-氧气混合物。在喷射器3的输出气体和燃料流体彼此反应并转换为两相状态的乳液。为此目的，它们在圆柱形气体6-7中被混合。乳液驻留时间是通过改变电动流转化器8的电晕放电强度而被控制的，于是改变液体从腔体6的一个部分向腔体7的输出流速(根据电子透镜定律)。
扩散器9和圆柱形腔体10产生一种乳液流，其各部分是均匀，以确定的速度运动并具有稳定的热力参数。这种情形下，在化学反应的作用下，产生沉淀到底部的摩擦电和电空气动力场泡沫及各种氢氧化物。
为了从燃料中除去这些成分，通过多排粒型过滤器11馈送乳液。在过滤之后，如果燃料还没有达到所需的质量，则由泵13部分地或全部泵回到初始燃料罐以便重新处理。同时，泡沫和沉淀物从过滤器中被除去。
新的成品燃料在最终产品罐14被收集。
用于化学改进烃类燃料的装置的另一实施例示于图2。根据这一实施例，装置还包括与供水和预热系统17连接的喷洒水腔体16，作为用于参数的热力均衡的第二腔体的带有逆流的迷宫18，以及电流体力分离器19，其输出连接到最终产品罐14并通过泵13连接到初始燃料罐1。腔体16通过其第二输出连接到储存容器20以便沉淀，并通过管路21到初始燃料罐1。
与上述装置(图1)相比，通过使用所提出的方法处理石油产品任何初始燃料可实现轻烃类分离的高效率，这是由于这样的事实，即该技术方案包括提供精细的清洁，乳液浓缩和分离为馏分的因素，这是借助于电流体力分离器19而实现的，其工作原理在由Olofinsky N.F.所著的书《浓缩的电学方法》Moscow.Nerdra Publishers，1977，第17页中有详细描述。
众所周知，受电场影响的气体或雾化相中的介质颗粒获得剩余电荷及运动的有向通路，这仅取决于所述介质的材料或平均成分的物理和化学性质。具有剩余电荷或被充电的介质颗粒获得乳液或气溶胶的性质。在浓缩，清洁，和活性化过程中使用气溶胶是由这样的事实规定的，就是说使颗粒充电并赋予它们在气体工作介质电场中有向运动所需要功耗，要比它们运动并分离为液体(黏滞性)介质所需的能量低几个数量级。
馈送到典型的电流体力分离器的液体是通过任何已知的方法喷洒的，并然后在电晕放电中通过传统的充电方法充电，转移到沉淀电极，同时按重量和物理-化学性质分级并分离为馏分。
其结果是，电流体力分离器的使用使得能够易于分离具有高质量发动机燃料性质的轻烃类，以便被收集到罐14中。在可用的处理时间期间没有转化的重烃类反馈到初始产品罐1用于A重复反应，且由不同氢氧化物组成的沉淀和泡沫收集在储存容器20中。
已经实验证明，在所述装置中使用电流体力分离器使得能够通过所提出的技术进行乳液处理，并与初始产品相比离析到最终产品的65-71％。
该装置的操作如下。
初始燃料由于重力而连续地注入或流入初始燃料罐1，在此根据燃料的化学组成和类型它被预热到50°-80℃。从罐1燃料由油泵2以由最终燃料所需的输出而确定的预定的流率QP和压力PP，泵入到喷射器3的输入，还通过管路分支5向该喷射器以预定的臭氧流率和浓度提供由臭氧发生器4产生的臭氧-和-空气或臭氧-和-氧气混合物。
在喷射器3的输出，燃料和含臭氧的混合物的交叉流进行臭氧分解(oxonolysis)反应。对于在烃类中的完全溶解，这些反应需要一定的时间。因此，借助于圆柱形腔体6和7这两个流被扭转并转化为接近乳液的两相状态，时间控制通过改变典型的电流体力流转化器8中的电晕放电强度而改变湍流来实现。为了降低乳液的运动速度及为了其参数的热力均衡，该装置装有扩散器9和圆柱形腔体10。在这一腔体19的输出在整个部分流速实际上是不变的。与图1所示的框图的装置相比，在图2所示的装置中，通过向燃料注入预热到50°-70℃的的喷洒的水而强化了燃料的成分的臭氧分解和转化过程。带有含过氧和表现出摩擦特性的成分均匀的燃料流与水在腔体16中混合，且水本身在装置17中准备。为了保持臭氧分解和氢化过程所需的周期，所产生的乳液从腔体16馈送到迷宫18，该迷宫形成为带有提供乳液逆流的反向溪流的系统。
化学反应的结果是剧烈的发泡并形成金属氢氧化物，转换为不溶性硫酸盐，paraffites，亚硝酸盐。
为此，在迷宫18之后，乳液馈送到多排粒型过滤器11，其中在容器20中收集沉淀物，已被处理的清洁的浓缩燃料的部分被馈送到分离腔体12，并然后馈送到电流体力分离器19以便活性化并完全分离为馏分。
没有通过臭氧分解和氢化的全部循环的乳液部分通过管路21返回到初始产品罐1。
通过电分离所产生的重馏分也返回到罐1。
所获得的带有预设特性参数的最终(新)产品收集在罐14中。
这罐的工作体积唯一地由系统的所需产量决定。
圆柱形混合腔体，热力均衡腔体，迷宫，过滤器及电流体力分离器的容积，根据以直到初始燃料的25％的量A可能的水供给，并考虑发泡量来选择。
为了确认正确性及可工作性，所提出的方法和装置已经按这些装置的全尺寸模型测试过，使其能够处理100立升初始烃类燃料，并进行数个综合成分并从它们获得石油的处理。
使用装置(图1和图2)对燃料油(黑色油KT-4VL)进行处理及化学改进，以黑色油VLT-4直接运行柴油DL，高质量柴油DG，以纯化温度TS-90℃直接运行汽油，以及航空煤油RD。
所进行的测试确认了本发明的效能。
结果是，在根据本发明处理的所有测试燃料中，能够增加辛烷或十六烷值达3到5单元，同时降低了大部分硫，转化硫醇硫，降低酸性和KOH达20个因子，增加碘值达20-45％，并提高乙醇含量达100到200倍，增加酯化值达50％，并增加羟基数达50％。
正面的事实是，根据本发明，通过在0.2Mpa下加热初始燃料到最大80℃温度，同时使用大气臭氧及每100立升初始燃料达到20％的量的水，能够实现燃料的浓缩，清洁和活性化。大量的测试已经证明，在最终燃料中是没有水存在的。
相同的测试还证明，收集的沉淀包含足够量的paraffites及需要进一步处理的芳香族化合物。
工业应用所述发明在石油处理工厂，石油精炼厂，加油站及化学工业中将可得到广泛的应用。
权利要求
1.用于改进烃类燃料的一种方法，其中燃料和含臭氧的气体馈送到流通腔体，所述成分被搅拌而获得两相的混合物，然后是混合物的转化及最终产品的离析，其特征在于这样的事实，即燃料通过喷射而馈送到流通腔体，且含臭氧的气体馈送到喷射区，两相混合物中形成的湍流在其于流通腔体内运动期间产生，且被转化的混合物馈送到具有稳定压力水平的容器内，在这里发生混合物参数的热力均衡。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于这样的事实，即通过使混合物通过具有单极电流脉冲的强电场而形成两相混合物的湍流。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于这样的事实，即在形成湍流之前生成一个部分，其中两相混合物流围绕流通腔体的轴线被扭转。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于这样的事实，即两相混合物湍流是在流通腔体的中间部分形成的。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于这样的事实，即燃料被喷射到流通腔体中以相对于腔体轴线置换混合物。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于这样的事实，即转化的混合物被过滤而除去燃料杂质，比如泡沫，固体含物及水状氢氧化物溶液，最终产品馈送到流通腔体的输入，且该处理过程至少重复一次。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于这样的事实，即在混合物参数热力均衡期间，喷洒的水注入两相混合物，所得的乳液经过以氢化和还原进行的参数热力均衡，然后通过分离而成为烃类馏分。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于这样的事实，即在乳液分离为烃类馏分之后，它们被过滤，分离，及清洁，且清洁的浓缩部分馈送到流通腔体的输入，该处理过程至少重复一次。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于这样的事实，即喷洒的水被预热。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于这样的事实，即被喷洒为毫微级散度的水注入到两相混合物中。
11.根据权利要求8的方法，其特征在于这样的事实，即分离是电动力的。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于这样的事实，即在电流体力分离之后，混合物的活性化部分馈送到流通腔体的输入，且该处理过程至少重复一次。
13.用于改进烃类燃料的一种装置，包括初始燃料供给源，臭氧发生器，初始燃料浓缩和转化单元，及最终产品罐，其特征在于这样的事实，即该装置装有喷射器，其抽吸支管连接到臭氧发生器，输入连接到燃料供给源，且输出连接到初始燃料浓缩和转化单元，该单元包括两个串联的流通腔体，电流体力流转化器置于它们之间，以及用于混合物参数的热力均衡的腔体。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于这样的事实，即最终产品罐的出口连接到初始燃料供给源。
15.根据权利要求13的装置，其特征在于这样的事实，即初始燃料浓缩和转化单元装有基于离子交换树脂的过滤器。
16.根据权利要求13的装置，其特征在于这样的事实，即电动流转化器具有流通腔体的形式，带有与产生单极脉冲的电流源连接的电极。
17.根据权利要求13的装置，其特征在于这样的事实，即用于混合物参数热力均衡的腔体具有扩散器的形式，圆柱形腔体附加在其上。
18.根据权要求13的装置，其特征在于这样的事实，即至少一个流通圆柱形腔体和/或扩散器装有电磁浮选槽。
19.用于改进烃类燃料的一种装置，包括初始燃料供给源，臭氧发生器，初始燃料浓缩和转化单元，及最终产品罐，其特征在于这样的事实，即该装置包括喷射器，其抽吸支管连接到臭氧发生器，输入连接到初始燃料供给源，输出连接到初始燃料浓缩和转化单元，该单元具有两个串联的流通圆柱形腔体的形式，电流体力流转化器置于它们之间，至少两个用于参数的热力均衡的腔体，一个喷洒水供给装置，一个过滤器，及电流体力分离器。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于这样的事实，即电流体力分离器的输出连接到最终产品罐，并连接到初始燃料供给源。
21.根据权利要求19的装置，其特征在于这样的事实，即电流体力流转化器具有流通腔体的形式，该腔体带有与产生单极脉冲的电流源连接的电极。
22.根据权利要求19的装置，其特征在于这样的事实，即用于混合物参数的热力均衡的上游腔体具有附加在圆柱形腔体的扩散器的形式。
23.根据权利要求19的装置，其特征在于这样的事实，即用于混合物参数的热力均衡的下游腔体具有带逆流的迷宫的形式。
24.根据权利要求19的装置，其特征在于这样的事实，即过滤器在电流体力分离器之前安装，所述过滤器具有连接到初始燃料供给源并连接到沉淀储存容器的附加的输出。
25.根据权利要求19的装置，其特征在于这样的事实，即至少一个圆柱形流通腔体和/或扩散器装有电磁浮选槽。
全文摘要
本发明涉及化学过程,并特别涉及用于处理包括发动机燃料的烃类燃料的技术。本发明借助于以下方法使得能够获得高十六烷和辛烷值的燃料:初始燃料供给与喷射同时发生;含臭氧的气体馈送到喷射区;通过这种混合物的置换生成湍流;转化的混合物以稳定的压力水平被导向一容积;实现混合物参数的热力均衡。在热力均衡期间,喷洒的水注入所述混合物。
文档编号F02M25/00GK1382200SQ00814572
公开日2002年11月27日 申请日期2000年9月25日 优先权日1999年10月20日
发明者列昂尼德·雅科夫列维奇·冈代尔曼, 安德列·格里高列维奇·雅品 申请人:列昂尼德·雅科夫列维奇·冈代尔曼