Топливная композиция для котельной
Владельцы патента RU 2461606:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU)
Изобретение относится к топливной композиции для котельных на основе тяжелых фракций переработки нефти и к утилизации нефтесодержащих отходов и побочных продуктов коксового производства твердых горючих ископаемых. Топливная композиция для котельной включает тяжелую нефтяную фракцию - мазут, нефтешлам и отход производства полукоксования твердых горючих ископаемых - подсмольную воду при соотношении компонентов, мас.: нефтешлам 30-70, подсмольная вода 0,5-5,0, мазут - остальное. При этом в качестве нефтешлама используют нефтешлам из нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров, содержащий 10-20% воды. Технический результат - использование отходов производства, снижение энергозатрат, полученная топливная композиция обладает низкой вязкостью, высокой стабильностью, низкой коррозионной активностью. 1 табл., 4 пр.
Изобретение относится к топливной композиции для котельных на основе тяжелых фракций переработки нефти, а также к утилизации нефтесодержащих отходов и побочных продуктов коксового производства твердых горючих ископаемых.
Известна топливная композиция (патент России №2030447, C10L 1/32, 1995 г.) на основе тяжелой нефтяной фракции и эмульгированного нефтешлама в массовом соотношении:
тяжелая нефтяная фракция - 50-99
эмульгированный нефтешлам - 1-50.
Недостатками данной топливной композиции являются: высокая вязкость, низкая стабильность и коррозионность.
В патенте России №2146694, C10L 1/32, 1998 г. описана топливная композиция на основе тяжелой нефтяной фракции, нефтешлама и отходов производства синтетических жирных кислот (СЖК) при следующем массовом соотношении:
нефтешлам - 1-25
отходы производства синтетических жирных кислот - 0,004-0,1
тяжелая нефтяная фракция - остальное.
Недостатки этой топливной композиции связаны с использованием отходов СЖК и заключаются в следующем:
- коррозионности;
- окислении топливной композиции кислородом воздуха;
- использовании отходов СЖК в ограниченном количестве;
- высокой вязкости;
- низкой стабильности.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является топливная композиция (патент России №2041246, C10L 1/32, 1995 г.), состоящая из нефтешлама, коксовой пыли и тяжелой нефтяной фракции при следующем соотношении компонентов, % мас.:
нефтешлам - 1,0-30,0
коксовая пыль - 0,1-5,0
тяжелая нефтяная фракция - 65,0-98,9.
Недостатки топливной композиции заключаются в следующем:
- увеличении содержания механических примесей;
- запыленности технологических объектов коксовой пылью;
- высокой вязкости топливной композиции;
- коррозионности;
- низкой стабильности.
Задачей изобретения является разработка топливной композиции для котельной, которая обеспечит:
- повышение стабильности;
- снижение коррозионности;
- снижение энергозатрат за счет уменьшения ее вязкости.
Техническим результатом изобретения является топливная композиция для котельной с высокой стабильностью, низкой коррозионной активностью и низкой вязкостью.
Поставленная задача решается тем, что в топливной композиции для котельной, включающей тяжелую нефтяную фракцию, нефтешлам и органическую добавку, в качестве органической добавки используют отход производства полукоксования твердых горючих ископаемых - подсмольную воду при следующем массовом соотношении компонентов:
нефтешлам 30-70
подсмольная вода 0,5-5,0
мазут - остальное,
а в качестве нефтешлама используют нефтешлам из нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров, содержащий 10-20% воды.
Одним из основных компонентов предлагаемой топливной композиции для котельных является нефтешлам из нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров с высоким содержанием нефтепродуктов (70-89%), низким содержанием механических примесей (1-7%) и воды (10-20%). Он представляет собой твердый материал, который удобно грузить экскаватором-погрузчиком в открытые бортовые самосвалы, перевозить и разгружать. При нагревании до 60-80°С нефтешлам легко плавится с отделением воды. Он имеет слабокислую среду (рН - 6,5-6,8) и может медленно корродировать оборудование. Очищенный от воды и механических примесей нефтешлам имеет высокую теплоту сгорания - 41900-42200 кДж/кг, что увеличивает теплотворную способность получаемой топливной композиции. Однако при смешении нефтешлама и мазута увеличивается вязкость топлива, что затрудняет его перекачку по трубам.
Подсмольная вода, входящая в состав топливной композиции для котельных, образуется при термическом (500-600°С) разложении органической массы твердых горючих ископаемых (каменного угля, бурого угля, горючих сланцев, торфа). При охлаждении выделенного при этом сырого коксового газа пары воды конденсируются и собираются под первичной смолой. Плотность подсмольной воды составляет 0,92-1,017 г/см3, в ее состав входят органические кислоты, летучие и нелетучие фенолы, водорастворимые высокомолекулярные соединения, ацетон и другие кетоны, рН подсмольной воды колеблется в пределах 7,5-8,9. За счет высокомолекулярных соединений и фенолов она обладает антиокислительными свойствами. Это один из наиболее вредных видов промышленных сточных вод и требует многоэтапной тщательной очистки с большими затратами.
Добавление в композицию подсмольной воды полукоксования твердых горючих ископаемых позволило решить сразу две проблемы: снижение вязкости топлива и его коррозионности, а присутствие нефтешлама увеличивает теплотворную способность котельного топлива и утилизирует вредные отходы нефтепереработки.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, дает возможность получить желаемый технический результат, а именно увеличить стабильность предложенной топливной композиции для котельных и снизить ее вязкость, что позволяет длительное хранение ее в резервуарах и перекачку по трубопроводам, уменьшить коррозию оборудования.
Топливную композицию для котельных получают путем смешения нефтешлама, предварительно нагретого до 80-95°С и очищенного от механических примесей и избыточной воды, подсмольной воды, мазута и перемешивания их до устойчивой эмульсии при вышеназванной температуре в течение 20-30 минут.
Качество получаемой топливной композиции иллюстрируют нижеприведенные примеры. В качестве компонентов использовали: мазут топочный М-100 по ГОСТ 10585, нефтешлам из резервуаров ОАО «Краснодарэко-нефть» и подсмольную воду предприятия ООО «Заринскоксохим». Топливную композицию получали на опытной установке ОАО «Краснодарэконефть», снабженной скоростной мешалкой (до 3000 об/мин), бункером для нефтешлама, резервуарами и насосами, в полученной топливной композиции определяли вязкость условную BУ80 по ГОСТ 6258, теплоту сгорания по ГОСТ 21261, испытание на медной пластинке и стабильность топлива по его расслаиваемости и выпадению осадка.
Пример №1
50 кг нефтешлама, содержащего 15,2% воды и 3,2% механических примесей, нагревали до 80°С и гравитационно отделяли воду и механические примеси. Очищенный нефтешлам смешивали в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, с 3 кг подсмольной воды и 47,0 кг мазута М-100 в течение 25 минут. Полученную топливную композицию анализировали.
Пример №2
Топливную композицию получали по примеру №1 с той разницей, что брали 70 кг нефтешлама, содержащего 20% воды и 1,2% механических примесей, нагревали до 95°С и смешивали с 0,5 кг подсмольной воды и 29,5 кг мазута М-100 в течение 20 минут.
Пример №3
Топливную композицию получали по примеру №1 с той разницей, что брали 30 кг нефтешлама, содержащего 10% воды и 10,0% механических примесей, и смешивали с 5,0 кг подсмольной воды и 65,0 кг мазута М-100 в течение 30 минут.
Пример №4 (по прототипу)
15 кг нефтешлама, содержащего 65% воды и 5% механических примесей, перемешивали до образования однородной эмульсии и компаундировали с 2,5 кг коксовой пыли и 82,5 кг мазута М-100. Полученную композицию подвергали эмульгированию.
Качество полученной топливной композиции по вышеприведенным примерам представлено в таблице.
Полученные данные демонстрируют высокое качество топливной композиции для котельной, приготовленной из предложенных в данном изобретении компонентов, и их соотношений, заявленных в формуле (пр. №1-3). По сравнению с прототипом (пр. №9) снижение вязкости наблюдается у предложенной топливной композиции на 18,5%, а стабильность композиции увеличивается на 104%. При этом полученные образцы выдерживают испытание на медную пластинку и имеют высокую теплотворную способность.
Таким образом, существенные признаки предложенного изобретения позволяют получать топливо с низкой вязкостью, высокой стабильностью и устойчивостью к коррозии. Кроме того, реализация предложенного решения позволяет квалифицированно использовать отходы производства, снизить энергозатраты, получить экономический эффект за счет использования отходов, уменьшения количества топочного мазута и выработки дополнительного количества топлива для котельных.
| Таблица | |||||||
| Состав и качество топливной композиции | |||||||
| Пример № | Содержание компонентов топливной композиции, % мас. | Качество топливной композиции | |||||
| нефтешлам | подсмольная вода | мазут М-100 | вязкость условная ВУ80 | теплота сгорания, кДж/кг | испытание на медной пластинке | стабильность, сутки | |
| 1 | 50,0 | 3,0 | 47,0 | 6,6 | 41560,1 | выдерживает | 307 |
| 2 | 70,0 | 0,5 | 29,5 | 6,7 | 41478,2 | выдерживает | 305 |
| 3 | 30,0 | 5,0 | 65,0 | 6,5 | 41020,1 | выдерживает | 306 |
| 4 прот. | 15,0 | коксовая пыль - 2,5 | 82,5 | 8,1 | 8832 ккал/кг | не выдерживает | 150 |
Топливная композиция для котельной, включающая тяжелую нефтяную фракцию, нефтешлам и органическую добавку, отличающаяся тем, что в качестве органической добавки используют отход производства полукоксования твердых горючих ископаемых - подсмольную воду при следующем массовом соотношении компонентов:
| Нефтешлам | 30-70 |
| Подсмольная вода | 0,5-5,0 |
| Мазут | Остальное |
а в качестве нефтешлама используют нефтешлам из нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров, содержащий 10-20% воды.
