Юрле к установка кавитационной обработки торфяной

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Кавитационные технологии широко используется для обработки нефти и нефтепродуктов.

Гидродинамический кавитационный генератор-реактор создавался как гидродинамический реактор под большие промышленные производительности, (минимальная производительность от 10 т/ч) поэтому для нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности возможно его самое эффективное применение для:

подготовки нефти для транспортировки по трубопроводам, что приводит к уменьшению вязкости нефти, деструкция парафинов приводит к уменьшению отложений на стенках труб;
предкрекинговая обработка нефти с целью увеличения выхода легких фракций;
на НПЗ и мини НПЗ производство много компонентных топлив, смесевых бензинов, биотоплив, зимнего дизеля
нефтебазы – использование для улучшения качества топлив (смесевые бензины, зимний дизель)

В условиях высоких цен на энергоносители и жестких экологических требований к топливу, вопросы повышения энергоэффективности и снижение вредных и опасных веществ в продуктах сжигания особенно актуальны. Использование топливных эмульсий, получаемых кавитационной обработкой, позволяет решить эти проблемы.

Кавитационные технологии широко используется для обработки нефти и нефтепродуктов.

подготовки нефти для транспортировки по трубопроводам, что приводит к уменьшению вязкости нефти, деструкция парафинов приводит к уменьшению отложений на стенках труб;
предкрекинговая обработка нефти с целью увеличения выхода легких фракций;
на НПЗ и мини НПЗ производство много компонентных топлив, смесевых бензинов, биотоплив, зимнего дизеля
нефтебазы – использование для улучшения качества топлив (смесевые бензины, зимний дизель)

КАВИТАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ НЕФТИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Идея дробить длинные органические цепочки на более короткие для получения свободных радикалов, образующих новые соединения, с тем чтобы получить больше светлых нефтепродуктов (СНП), не нова. Такие работы были начаты еще в СССР в 60-х годах, в частности на Полтавщине этим занимался целый институт, была разработана и запущена в серийное производство большая линейка гидродинамических смесителей, аппаратов вихревого слоя и т.д., которые широко зарекомендовали себя в области химии и нефтехимии уже тогда, а в особенности в сфере обеззараживания сточных вод, тяжелых вод загрязненных фенолами и т.д.. Но особенно актуальными они стали сейчас, в момент стремительного подорожания нефти как сырья и роста стоимости ее переработки, ухудшения качества нефти, ухудшения качества получаемых продуктов..

Нефть – высокомолекулярная, гетерогенная жидкость, молекулы которой при атмосферном давлении и нормальной температуре сложно ориентированы. При приложении к нефти внешнего давления в несколько сот атмосфер молекулы поляризуются, противодействуя внешним силам и сохраняя равновесие системы. Если внешнее давление резко снять, то внутренние силы начнут разрывать макромолекулы на более мелкие составляющие, причем, плотность продукта уменьшается. Этот принцип положен в основу обработки нефти с целью изменения ее структуры.
На сегодняшний день наиболее качественна обработка нефти кавитационным оборудованием. В результате физико-химических реакций после кавитационной обработки нефти возрастает удельный вес СНП.

Кавитация – это образование разрывов сплошности жидкости в результате местного спада давления. Если снижение давления происходит вследствие больших локальных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости, то кавитация считается гидродинамической, а если вследствие прохождения в жидкости акустических волн, – акустической.

Эффект кавитации сопровождается микровзрывами, ультразвуком, а также механическими срезами и соударениями при воздействии сотен режущих пар, двигающихся навстречу друг другу с высокой линейной скоростью. Величина этой скорости составляет несколько десятков метров в секунду, что дает возможность разрезать диспергируемые вещества на мельчайшие микрочастицы. Фактически это микроимпульсы. За одну минуту – сотни тысяч микроимпульсов.

В основе многих процессов переработки нефти и нефтяных остатков лежат фазовые переходы, характерные для нефтяных дисперсных систем. Воздействовать на кинетику фазовых переходов можно химическими веществами и физическими полями. В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционно-сольватной оболочки сложной структурной единицы, которая является элементом нефтяной дисперсной системы. Это позволяет увеличить выход целевых нефтепродуктов, улучшить их качество, снизить энергозатраты.

Экспериментальные исследования воздействия колебаний при прохождении через ультразвуковой кавитатор нефти показали следующие результаты:

кавитационная обработка позволяет увеличить выход фракций при одинаковой температуре отгона.

Отсюда можно сделать вывод, что гидродинамика и создаваемые нею ультразвуковые колебания ускоряют диффузию нефти в полости парафина, интенсифицируют процесс его разрушения. Ускорение растворения парафина идёт за счёт интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина.

ТЕХНОЛОГИИ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

В основе многих процессов переработки нефти и нефтяных остатков лежат фазовые переходы, характерные для нефтяных дисперсных систем.

Воздействовать на кинетику фазовых переходов можно химическими веществами (поверхностно-активными веществами – ПАВ, присадками и т.д.) и физическими полями (тепловыми, кавитационными, электромагнитными и т.д.). В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционно-сольватной оболочки сложной структурной единицы, которая является элементом нефтяной дисперсной системы.

В гидродинамическом ультразвуковом кавитационном поле уменьшается выход карбидов, а при увеличении выхода бензина уменьшается количество непредельных углеводородов в бензиновых фракциях.
Кавитационная обработка ускоряет диффузию нефти в полости парафина, интенсифицирует процесс его разрушения. Ускорение растворения парафина идет за счет интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина.

Нефть не обладает вязкостью, подчиняющейся законам Ньютона, Пуазейля, Стокса, так как длинные беспорядочно расположенные молекулы парафина и смол образуют некоторую гибкую решетку, в которой располагается раствор. Поэтому система оказывает значительное сопротивление силам сдвига. Кавитация разрывает непрерывную цепочку, разрушая связи между отдельными частями молекул. Связи эти сравнительно малы, поэтому необходимо незначительное воздействие акустических волн.

Таким образом, кавитация влияет на изменение структурной вязкости, т.е. на разрыв Ван-дер-ваальсовых связей. Необратимое уменьшение вязкости нефти имеет место после облучения нефти ультразвуком интенсивностью 10 Вт/см2 и больше на протяжении нескольких часов.
Анализ исследований [2] показывает, что под воздействием кавитации большой интенсивности на протяжении длительного времени нарушаются С-С связи в молекулах парафина, вследствие чего происходят изменения физико-химического состава (уменьшение молекулярного веса, температуры кристаллизации и др.).

В процессе крекинга энергия, выделяющаяся при схлопывании кавитационных пузырьков, используется для разрыва химических связей между атомами больших молекул углеводородных соединений. Энергия разрыва связей изменяется в углеводородах в широких пределах, примерно от 40 до 400 кДж/моль. Прочность связи Свтор-Н меньше, чем С-Н, т.е. атом водорода легче оторвать в середине молекулы нормального парафина, чем с конца. Энергия разрыва С-С связей в молекулах нормальных парафинов также несколько уменьшается к середине углеродной цепи, т.е. длинные углеводородные молекулы автоматически разрываются в средней части [3].

Процесс крекинга протекает во всех нефтепродуктах. Поскольку кавитационные пузырьки можно генерировать с помощью интенсивного акустического излучения в любых жидкостях, то можно предположить, что разрыв химических связей, таким образом, можно осуществить в любом химическом соединении при интенсивности звука соответствующей прочности энергии связи.

В месте обрыва химической связи должен быть подсоединен какой-либо радикал. При недостатке свободных радикалов в реакционной среде молекулы с ненасыщенной связью могут свернуться в кольцо, образуя циклические или ароматические соединения.

Кроме процесса ароматизации в кавитационном активаторе можно осуществлять алкилирование, изомеризацию и другие процессы переработки нефти и нефтепродуктов. Данный способ позволяет осуществлять синтез легких нефтепродуктов из углеводородных газов. Это позволит вовлечь в процесс синтеза углеводородного топлива такие виды сырья, как газовый конденсат и природный газ .

Экономическое обоснование эксплуатации установки УЗК-1

УЗК-1 установка ультразвуковая- кавитационная с блоком дозирования реагента.

Установка предназначена для переработки БГС (бензин газовый стабильный) и бензиновых фракций в бензин АИ-92 (95,98).

Стоимость установки - 6 400 000 р.

Стоимость монтажа – 200 000 руб.

Емкостное оборудование (3 емкости по 50 куб.) – 400 000 руб.

Итого : Начальные вложения 7 000 000 рублей.

Расчет за оборудование – 50% предоплата . Срок изготовления 2-3 месяца.

50% - по факту запуска в эксплуатацию.

Ежемесячные расходы: - аренда с переработкой 450 руб. за тонну.

Зарплата оператора в месяц – 150 000 рублей + коммунальные услуги , аренда помещения, электроэнергия (мощность потребления установки 22 кв/ч).

Себестоимость сырья БГС в среднем 31 000 руб/тонна, присадка октаноповышающая – 1% от объема БГС по 300 руб/литр – 300 руб.

Итого : себестоимость произведенного бензина А-92 – 34 4500 руб/тонна .

Реализация бензина 44 000 руб/т

Доход с 1 тонны – 9 550 рублей.

Налоги ( при ОСНО) 3500 руб/тонна.

Итого : прибыль – 6050 руб/тонна.

При восьми часовом рабочем дне, с учетом 26 рабочих дней прибыль в месяц составит 10 672 000 рублей.

Экономическое обоснование эксплуатации установки УЗК-2

У ЗК-2 установка ультразвуковая- кавитационная с блоком дозирования реагента.

Установка предназначена для переработки газойля тяжелого и дизельной фракции в ДТ (летнее) и ДТ (зимнее).

Стоимость установки - 6 400 000 р.

Стоимость монтажа – 200 000 руб.

Емкостное оборудование (3 емкости по 50 куб.) – 400 000 руб.

Итого : Начальные вложения 7 000 000 рублей.

Расчет за оборудование – 50% предоплата . Срок изготовления 2-3 месяца.

50% - по факту запуска в эксплуатацию.

Ежемесячные расходы: - аренда с переработкой 450 руб. за тонну.

Себестоимость сырья газойль тяжелый в среднем 31 000 руб/тонна, + присадка депрессорно-диспергирующая – 1 литр от объема гайзоля на тонну по 490 руб/литр .

Итого : себестоимость произведенного ДТ (зимнее) – 35 450 руб/тонна .

себестоимость произведенного ДТ (летнее) – 34 910 руб/тонна

Реализация ДТ в среднем - 46 000 руб/т

Доход с 1 тонны – 11 000 рублей.

Налоги ( при ОСНО) - 4000 руб/тонна.

Итого : прибыль – 7000 руб/тонна.

При восьми часовом рабочем дне, с учетом 26 рабочих дней прибыль в месяц составит 11 648 000 рублей.

на первый взгляд не чего не обычного - ну да тепловой насос нуда, ну да всем известно что за счет отбора низкопотенциального тепла из окружающей среды установка может выдавать 4 кВт тепла, а потреблять 1 кВт.
т.е. выкачивает 5 кВт потребляет 1кВт греет на 4 кВт - КПД установки 4/(5+1)= 0.6666.

поэтому и называется тепловой насос

но смешное все же нас ждет - читаем далее:

поскольку очень сложно проследить всю динамику происходящих при этом процессов. Это и высокое давление и температура в зоне всхлопывающихся кавитационных пузырьков, и сонолюминесценция, и разложение молекулы воды H2O на атомы H2 и O2 с последующим объединением (сгоранием) и многие другие явления, даже термоядерные реакции в зоне всхлопывающихся пузырьков .

коментари как говорится излишне. в детском саду придумали бы объяснение по-лучше.

на всамом же деле мы имем дело с "вихревым эффектом", так же называемым эффектом "Ранка-Хилша"

в общем госпада "кавитаторы" наверное плохо учились в институте. эффект можно сносно объяснить методами МКТ и статистической физики.

что эффект "Ранка-Хилша" целесообразно использовать в тепловых насоссах я уже писал я писал в своем журнале

В настоящее время особое значение приобретает электро- гидравлическая обработка торфа. Торф содержит комплекс органических веществ и является уникальным сырьем для различных отраслей, народного хозяйства. Органическое вещество торфа и входящие в него гуминовые кислоты в значительной степени определяют плодородие почв, являясь источниками физиологически активных веществ, повышающих процессы жизнедеятельности живых организмов. Однако эти свойства проявляются только после '' соответствующих процессов разложения органического торфа и перехода ряда его соединений в доступное для усвоения растениями состояние. В природе этот процесс идет крайне медленно, поэтому применение торфа в чистом виде эффективно лишь при ■ чрезвычайно высбких дозах его внесения в почву, что экономически невыгодно. Для использования торфа в качестве удобрения применяют различные методы активации органического вещества и азота торфа: термические, химические, биологические.

Электрогидравлическая обработка обладает многофакторным физико-химическим воздействием на сложные органические структуры, является перспективным методом его активации [70, 74, 92]. Для этого используют электрогидравлические дробилки, входящие как основной агрегат в технологическую линию.

Последовательность технологических операций при работе электрогидравлической установки следующая: фрезерный торф, находящийся в загрузочном бункере, подается ленточным транспортером на вибросито, где он просеивается, а затем очищается электромагнитным сепаратором от металлических включений. Интенсивность подачи торфа определяется производительностью вибросита и электрогидравлической дробилки. Просеянный торф подается ленточным транспортером в бак смесителя, куда поступает вода в количестве, регулируемом вентильной заслонкой с приводом и определяемом влажностью исходного торфа и заданной консистенцией конечного продукта. Затем торфоводяная смесь поступает в камеру электрогидравлической дробилки, где подвергается воздействию электрогидравлических ударов. Обработанный субстрат-пульпа перекачивается насосом в резервуар.

Все основные технологические операции обработки торфа управляются и контролируются автоматически. Кроме этого, предусмотрены пульт дистанционного управления отдельными операциями, а также сигнализация и контроль за режимами работы. Эта технология легла в основу промышленной установки для электрогидравлической обработки торфа с целью получения из него качественного органического удобрения, массы для дражиро - вания семян различных сельскохозяйственных культур и высокодисперсной торфомассы, которая используется для нанесения на поверхность торфа для предохранения' его от выдувания [109].

Исследования, проведенные на пяти видах торфа, показали, что в процессе электрогидравлической обработки торфа происходит его интенсивное диспергирование: содержание в нем частиц размером менее 250 мкм доходит до 80—90 %. При этом наиболее интенсивное диспергирование происходит в первый период электрогидравлической обработки (до 300 импульсов на 1 кг суспензии).

Проведенные эксперименты позволили установить, что массовое содержание питательных веществ и микроэлементов в электрогидравлически обработанном торфе резко изменяется в сравнении с исходным в сторону повышения. Так, массовое содержание аммиачного азота возрастает в зависимости от вида торфа в 1,4—4,5 раза, а водорастворимого органического вещества — в 1,5—5 раз. Физико-химическими анализами определено, что при .электрогидравлической обработке происходит гидролитическое дезаминирование свободных кислот.

Экспериментально установлено, что свободное хранение электрогидравлически обработанного торфа при положительных температурах приводит на 10—15-й день хранения к резкому (в 5— 10 раз) увеличению массового содержания в нем растворимых соединений азота МН4 (табл. 7.1) за счет бактериального взрыва. Это свидетельствует о том, что процессы, инициированные электрогидра влическим эффектом, продолжаются еще определенное время и после его прекращения, после чего состояние стабилизируется. Это подтверждается тем, что последующее длительное (3—5 мес) хранение электрогидравлически обработанного торфа как при отрицательных, так и при положительных температурах не ухудшает приобретенных им свойств.

Исследование процессов, протекающих в торфе после электрогидравлической обработки при употреблении его в качестве органического удобрения, выявило два наиболее целесообразных направления его использования, а именно: в качестве добавки к тепличным грунтам и как основного компонента дражировочной массы для дражирования семян корнеплодов и овощных культур.

Глубокая комплексная химическая модификация органического вещества торфа представляет собой решение важной проблемы рационального природопользования [1]. Традиционным направлением химической переработки торфа является получение из него гуминовых органических и органоминеральных удобрений [2].

Агрохимическая ценность торфа определяется в основном его органической частью (гуминовые и фульвокислоты) и содержанием азота в его составе. Однако вследствие малой доступности органического вещества исходный торф слабо проявляет свойства удобрения. Активатором органического вещества торфа могут быть водные щелочи, которые извлекают гуминовые вещества в виде водорастворимых гуматов [3].

Известен способ получения оксигуминовых стимуляторов роста растений из торфа путем его обработки в автоклаве пероксидом водорода в среде водного раствора NaOH при 120 - 125 0 С в течение 4 ч. Этот способ имеет существенные технологические недостатки: высокую температуру, длительность до 4 ч, многостадийность процесса [4].

Нами разрабатывается новые кавитационные технологии получения гуминовых препаратов из торфа путем их окисления непосредственно в условиях кавитации и кавитационной обработки в присутствии окислителя Н₂О₂ в водно-щелочной среде [5, 6]. В настоящей работе приведены результаты изучения процесса получения оксигуматов натрия из торфа кавитационным методом.

В качестве исходного сырья использовали низинный торф Одинцовского месторождения Алтайского края со степенью разложения 25%, зольностью 22.1%, влажностью 50%, содержащий 2.1% общего азота, 24.6% гуминовых и 23.4% фульвокислот.

Кавитационную обработку торфа в присутствии окислителя (Н₂О₂) и водной щелочи проводили следующим образом. Навеску исходного низинного торфа влажностью 50% массой 2,0 кг предварительно обрабатывают 2 - 10% - ным раствором NaOH в цилиндрическом трубчатом термостатируемом реакторе емкостью 10 л, соединенным с роторным кавитационным аппаратом (частота вращения ротора 3000 об/мин) при гидромодуле 1:2-4 в течение 15 мин при 60 о С.

Затем в реактор добавляют 50%-ный водный раствор пероксида водорода (из расчета 0,025 - 0,2 кг H₂O₂/кг абсолютно сухого торфа) и полученную водную суспензию подвергают кавитационной обработке при температуре 60 о С (термостат) в течение 15 - 60 минут. Далее полученную суспензию выливают в 10 литровую полиэтиленовую емкость. Для анализов полученных жидких гуминовых удобрений берут пробы в ёмкости объемом 1 л. Осадок центрифугируют, отделяют жидкую фазу (целевой продукт) и в ней определяют содержание общего органического углерода, углерода гуминовых и фульвокислот модифицированным методом Тюрина [7].

Изучено влияние продолжительности кавитационной обработки при 60 0 С на выход водорастворимых органических веществ из торфа. Результаты исследования приведены в таблице.

Таблица 1. Влияние продолжительности кавитационной обработки на выход водорастворимых органических веществ при окислении торфа пероксидом водорода в водном растворе NaOH*

На сегодняшний день торф используется в различных сферах. Бизнес на производстве торфа считается одним из наиболее рентабельных на российском рынке, и это неспроста. В России имеются большие запасы полезного ископаемого. Рентабельность этого бизнеса составляет около 30%, а возможностей организации более чем достаточно.

Содержание статьи:

Основное оборудование
Оборудование для переработки
Технология переработки в гранулы
Брикетирование торфа
Видео: Торфяное оборудование SUOKONE в работе
Материал для скачивания

На мировом рынке за последние 10 лет количество заводов по переработке торфа увеличилось на 74%, что означает повышение спроса на продукцию. Можно сбывать продукт переработки торфа не только в Россию, но и в европейские страны.

Основное оборудование

подготовка территории;
добыча;
сушка;
уборка;
погрузка;
транспортировка.

Требование к машинам:

высокая проходимость: добыча идет на больших неровных площадях;
небольшое давление на грунт;
прочность;
износостойкость;
удобство и скорость использования: добыча происходит в короткий срок в связи с сезонностью добычи.

Для добыча и переработки торфа понадобится следующее оборудование:

Оборудование для переработки

Ленточный конвейер нужен для перемещения сыпучих материалов по помещению производства;
Вибрационные грохота – металлические рамы из ситами больших размеров, которые подвешивают под наклоном. Используют для отделения крупных фракций сырья (около 8 мм);
Дробилкимолотковые и колосниковые;
Бункер механизированный;
Прессы механические – формируют материал для производства брикетов.

Обычно производители предлагают полные линии переработки торфа. Они состоят из отдельного функционального оборудования.

Стандартная линия оборудования для производства торфа включает:

теплогенаротор;
бункер-накопитель с 2 дозаторами сырья;
конвейер ленточный, предназначенный для подачи сырья в сушилку;
металлоуловитель;
сушилка аэродинамическая;
вентилятор высокого давления;
циклоны;
бункер готового сырья для дальнейшей грануляции или брикетирования;
пресс для грануляции;
система аспирации и охлаждения гранул;
пресс для брикетирования;
охладитель брикетов;
стол торцовочный.

Технология переработки в гранулы

очистка и сортировка сырья;
сушка;
измельчение;
кондиционирование;
гранулирование;
охлаждение;
сортировка.

Обратите внимание на оборудование для переработки торфа CPM Europe BV (США) – пожалуй самый известный производитель торфяного оборудования.

Самый важный элемент производства гранул из торфа – пеллет или пресс-гранулятор. Его работа влияет на ритмичность изготовления, качество и количество продукции. Выбирайте только качественные машины, ведь они буду работать годами.

Производительность прессов: 750 кг/ч – 6 тонн/час.

Мощность: 55 – 355 кВт.

Загрузка рабочей камеры: не менее 70%.

Выбор прессов:

Характеристика / Модель	CPM 2016-2HD	CPM 7730-4 OIL	CPM 7932-5
Производительность, т/час	0,75 - 1	2 - 3,5	5 - 6
Мощность электромотора, кВт	55 - 75	200	355
Тип привода	редуктор	редуктор	редуктор

Редуктор обеспечивает экономию энергозатрат на 15% в отличие от клиноременной передачи.

Не менее важным оборудованием при гранулировании является кондиционер-смеситель.

Этапы работы:

сухое сырье подается в кондиционер, где перемешивается специальными лопатками и перемещается к выходу;
время обработки в кондиционере составляет до 16 минут;
впрыскивание воды для обеспечения оптимальной влажности сырья;
подача пара;
внедрение различных добавок для обеспечения прочности гранул.

Измельчение сырья

Наиболее подходящий размер фракций сырья составляет 0,45-3 мм. Размер влияет на качество пеллет: они лучше сгорают. Для линии СРМ подбирайте молотковые мельницы Roskamp Champion (США): они имеют высокую производительность и очень надежны.

Брикетирование торфа

Рассмотрим линию переработки торфа в брикеты CFNielsen.

Читайте также: