Гидродинамическая кавитационная установка

006374 Изобретение относится к обработке жидких сред кавитацией и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Известен гидродинамический гомогенизатор-смеситель, содержащий сопло для среды в виде конфузора, двухступенчатую цилиндрическую камеру смешения, имеющую диаметр первой ступени меньший, чем диаметр второй ступени, радиальные отверстия для подвода подмешиваемой среды, выполненные в стенке цилиндрической камеры смешения на входе в первую ступень, отверстия в стенке второй ступени камеры смешения и диффузор, который размещен на выходе из камеры смешения, отверстия второй ступени камеры смешения выполнены радиальными и сообщены с атмосферой с помощью обратного клапана (патент РФ 2021005, кл. B01F 5/08, 1994). Указанное устройство не обеспечивает высокой степени гомогенизации и не позволяет изменить структуру обрабатываемого вещества. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является гидродинамическая кавитационная установка, содержащая рассекающие пластины и по меньшей мере один конфузорно-диффузорный модуль и ускоритель потока, имеющий каналы (предварительный патент РК 13314, кл. В 01 F 5/08, 2003). Данная установки не обеспечивает высокой эффективности кавитации. Задачей изобретения является разработка конструкции установки для изменения структуры исходного сырья путем разрушения тяжелых фракций нефтепродуктов. Технический результат - повышение эффективности кавитации - достигается тем, что гидродинамическая кавитационная установка, содержащая рассекающие пластины и по меньшей мере один конфузорно-диффузорный модуль и ускоритель потока, имеющий каналы, согласно изобретению снабжена по меньшей мере одной камерой, установленной за ускорителем потока, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока по меньшей мере одним трибологическим реактором, расположенным перед конфузорно-диффузорным модулем и в котором расположены рассекающие пластины, разделительным устройством с патрубками для легкой и тяжелой фракций, охладителем, газоотделителем и смесителем, рассекающие пластины установлены радиально в трибологическом реакторе и имеют длину, возрастающую по направлению движения потока, свободные края пластин срезаны по наклонным образующим, которые в продольном сечении реактора лежат на сторонах равнобедренного треугольника с вершиной у выходного торца реактора, при этом разделительное устройство установлено за камерой, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока, патрубок для легкой фракции разделительного устройства сообщен с охладителем, который связан с газоотделителем, а патрубок для тяжелой фракции разделительного устройства - со смесителем. Рассекающие пластины установлены перпендикулярно относительно внутренней поверхности реактора. Рассекающие пластины установлены наклонно относительно внутренней поверхности реактора. Ускоритель потока состоит из двух секций, расположенных одна за другой, при этом вторая секция имеет большее количество каналов, чем первая. Снабжение установки камерой, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока, установленной за ускорителем потока, обеспечивает резкий перепад давления и торможение потока, разогнанного в каналах ускорителя до 2000 м/с. В результате генерирования ударных волн при схлопывании пузырьков воздуха происходит диспергирование тяжелых молекул углеводородов с разрушением их структуры. При резком торможении потока одновременно происходит преобразование его кинетической энергии в тепловую, что дополнительно усиливает процесс кавитации. Установка трибологического реактора обеспечивает предварительную обработку исходного сырья,при которой за счет ударов о торцевые участки пластин и трения при смывании боковых участков пластин возникает мгновенный дипольный момент за счет электростатического воздействия. Это сопровождается вращением молекул и разрывом связей межмолекулярных конформационных сил, в результате чего изменяется компоновка атомов. Изобретение поясняется чертежам, где на фиг. 1 представлен фрагмент установки; на фиг. 2 - продольный разрез трибологического реактора; на фиг. 3 - то же, поперечный разрез; на фиг. 4 - фрагмент трибологического реактора; на фиг. 5 - конфузорно-диффузорный модуль, продольный разрез; на фиг. 6 первая секция ускорителя, продольный разрез; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6; на фиг. 8 - вторая секция ускорителя с камерой, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока, продольный разрез; на фиг. 9 - общий вид установки. Гидродинамическая кавитационная установка содержит рассекающие пластины 1, по меньшей мере один конфузорно-диффузорный модуль 2, по меньшей мере один ускоритель потока 3, имеющий каналы 4, по меньшей мере одну камеру 5, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока, установленную за ускорителем потока, и по меньшей мере один трибологический реактор 6, расположенный перед конфузорно-диффузорным модулем 2, разделительное устройство 17, охладитель 20, газоотделитель 22 и смеситель 21. В трибологическом реакторе 6 установлены радиально рассекающие пластины, которые имеют длину, возрастающую по направлению движения потока,при этом свободные края пластин срезаны по наклонным образующим 7, которые в продольном сечении реактора лежат на сторонах равнобедренного треугольника с вершиной у выходного торца реактора 6.-1 006374 Рассекающие пластины 1 установлены перпендикулярно относительно внутренней поверхности реактора 6 или наклонно относительно внутренней поверхности реактора 6. Ускоритель потока 3 состоит из двух секций 8, 9, расположенных одна за другой, при этом вторая секция 9 имеет большее количество каналов, чем первая 8. Исходное сырье, например нефть, находится в цистерне 10, для ее перекачивания служит насос 11. Конфузорно-диффузорный модуль состоит из конфузора 12, конического или цилиндрического участка 13 и диффузора 14. Секции ускорителя имеют камеру сжатия потока 15 и камеру расширения 16. Разделительное устройство 17 имеет патрубок 18 для легкой фракции и патрубок 19 для тяжелой фракции и установлено за камерой 5, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока. Патрубок 18 для легкой фракции разделительного устройства 17 сообщен с охладителем 20, который связан с газоотделителем 22, а патрубок 19 для тяжелой фракции разделительного устройства 17 соединен со смесителем 21. Из смесителя продукт направляют в емкость 23 готовой товарной нефти. Установка работает следующим образом. Исходное сырье, например нефть, подают из трубопровода или цистерны 10 насосом 11 в трибологочиский реактор 6, где под действием сил трения и ударов возникает дипольный момент за счет электростатического воздействия. Тяжелые молекулы нефти начинают вращаться, и за счет дисперсионных сил происходит изменение в положении атомов или их групп с образованием отдельных звеньев молекулы. Вращение звеньев молекулы вокруг связей и изменение пространственного положения называется конформацией. В результате конформации цепочные молекулы парафинов превращаются в молекулы изостроения, имеющие иную пространственную форму, другую температуру кипения и другую плотность. Конформация может возникать не только у цепочных молекул, например изопентан (С 5 Н 12), но и при кольцевых связях типа(циклогексан - С 6 Н 12). Наличие связей типаблокирует возможность вращения. С конформацией связаны различия в энергетическом состоянии молекулы. Примером этого могут быть результаты соединения молекул циклопентана (С 5 Н 10) и циклогексана (С 6 Н 12) между собой с получением метилциклогексан (C7H14) - результат присоединения метильной группы (СН 3) к циклогексану,вместо одного из его водородных атомов. Далее нефть поступает в конфузорно-диффузорный модуль 2. При выходе из конфузора 12 в коническую часть 13 скорость потока увеличивается, а давление снижается. На этом участке образуются каверны, которые замыкаются в конфузоре 14, образуя поля кавитационных пузырьков. Скорость течения потока в диффузоре снижается, а затем опять увеличивается при переходе в первую секцию 8 ускорителя потока. При прохождении через секции 8, 9 ускорителя происходит неоднократное сжатие потока в каналах 4 и расширение в камере 16. В этом режиме главным критерием является скорость потока, которая достигает величины 2000 м/с. При выходе потока в камеру 5, где обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока, кавитационные пузырьки разрываются с высокой интенсивностью, генерируя ударные волны и тепло, под действием которых происходит разложение тяжелых фракций углеводородов. Из камеры 5 нефть поступает в разделительное устройство 17, в котором происходит ее разделение на легкую парообразную и тяжелую фракции. Парообразная фракция по патрубку 18 для легкой фракции поступает в охладитель 20, куда для охлаждения подают холодную воду. В результате конденсации парообразной фазы в охладителе она переходит в жидкое состояние и затем поступает в газоотделитель 22, где происходит отделение газообразной фракции, которая может быть использована в промышленности, например в газотурбинных установках, а жидкую фракцию из газоотделителя 22 направляют в смеситель 21. Тяжелая фракция, содержащая некоторое количество светлых нефтепродуктов, по патрубку 19 поступает в смеситель 21. Сконденсированная в смесителе 21 парообразная фракция, содержащая молекулярный продукт, может быть отделена как самостоятельный продукт и использована в качестве топлива или может быть направлена вместе с жидкой фракцией в емкость 23 для готовой товарной нефти для растворения тяжелых молекул углеводородов. В процессе обработки нефти в предлагаемой гидродинамической кавитационной установке нефть приобретает новые свойства текучести и морозоустойчивости в результате разложения некоторой части молекул парафинов. От количества этого продукта в общей массе нефти зависит ее качество, так как в результате разложения парафинов увеличивается содержание светлых фракций - бензина, керосина, дизельного топлива, и нефть приобретает новые свойства текучести и морозоустойчивости. Благодаря этому нефть теряет свойства тиксотропности, т.е. памяти восстановления прежних свойств после снятия нагрузки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Гидродинамическая кавитационная установка, содержащая рассекающие пластины и по меньшей мере один конфузорно-диффузорный модуль и ускоритель потока, имеющий каналы, отличающаяся тем,-2 006374 что она снабжена по меньшей мере одной камерой, установленной за ускорителем потока, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока по меньшей мере одним трибологическим реактором, расположенным перед конфузорно-диффузорным модулем и в котором расположены рассекающие пластины, разделительным устройством с патрубками для легкой и тяжелой фракций, охладителем, газоотделителем и смесителем, рассекающие пластины установлены радиально в трибологическом реакторе и имеют длину, возрастающую по направлению движения потока,свободные края пластин срезаны по наклонным образующим, которые в продольном сечении реактора лежат на сторонах равнобедренного треугольника с вершиной у выходного торца реактора, при этом разделительное устройство установлено за камерой, в которой обеспечивается сопровождаемое генерированием ударных волн торможение потока, патрубок для легкой фракции разделительного устройства сообщен с охладителем, который связан с газоотделителем, а патрубок для тяжелой фракции разделительного устройства - со смесителем. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рассекающие пластины установлены перпендикулярно относительно внутренней поверхности реактора. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рассекающие пластины установлены наклонно относительно внутренней поверхности реактора. 4. Установка по пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что ускоритель потока состоит из двух секций,расположенных одна за другой, при этом вторая секция имеет большее количество каналов, чем первая.