Способ получения котельного топлива
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОУСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соаетскнк
Социалистических
Республик
Опубликовано 231082. Бюллетень М 39 Дата. опубликования описания 231032 (И ) М. Кп. С 10 Е 1/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий f53) УДК 665.75 (088.8) Г.Д.Ляхевич, А.Д.Рудковский, М.З.Тагиро и Б.P.Максимович (72) Авторы изобретени я Т (1с I с .Иеиорусскид ордена трудового Красного 3 амине., .„;,;, текноиогикескин институт нм. С.н.кирова 1 (71 ) Заявитель (5в) спОсОБ пОлучения кОтельнОГО тОплиВА Изобретение относится к термохимическим процессам переработки сернокислых веществ, например кислых гудронов (КГ) и отработанной серной кислоты (OCK) с целью получения топлив, и может быть использовано на нефтеперерабатывающих,.нефтехимических, коксохимиечских, химических и др. производствах. Известен способ полученкя котельного топлива путем впрыскивания в поток углеводородного восстановителя (УВВ) и теплоносителя окислителят КГ, ОСК (1). Недостатком этого способа является значительная коррозия технологических линий и аппаратуры и длительное время отделения парогазовой фаЭые Наиболее близким к.предлагаемсвлу. по техническому решению является спесоб переработки кислых гудронов путем восстановленкя серной кислоты при 280-430 С, давлении 1,8-12 атм, включающий обработку кислого гудрона перегретым водяным паром, имеющим температуру.120-230 С, удельном расходе его 0,6-2,9 л/кг с одновременной.подачей в кислый гудрон 0,5-0,8 мас.ч. УВВ с температурой 120-23(P t"., впрыскиванием маловяэкой смеси в поток УВВ и диспергированием поверхностно-активных веществ прн дросселировании продуктов реакции (2 ° Существенными недостатками известного способа являются необходимость использования перегретого водяного пара, что приводит к увеличению энер 0 гетнческих затрат, применение дорогих поверхностно-активных веществ, значительное образование и продолжительное время отделения парогазовой и жидкой фазы. Цель изобретения -, уменьшение пенообразования и коррозии оборудова-. ния. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ко-. тельного топлива путем смешения кислого гудрона или отработанной серной кислоты с углеводородным восстановителем и нагреванкем полученной смеси взаимодействием ее с теплоносителем и выделением целевого продукта, наг25 ревание сеск дут ступенчато при взаимодействии на первой ступени 1 мас.ч. смеси с 0 5-80. мас.ч. теплоносителя с последующим отделением парогазовой фазы от реакционной масcai и взаимодействием 1 мас.ч.. полу968058 ченного продукта на второй ступени с 0,4-90 мас.ч. теплоносителя с последующим отделением парогазовой фазы. Х(елательно процесс вести при продолжительности взаимодействия смеси с теплоносителем на первой ступени 1-500 с, продолжительности отделе; ния парогазовой фазы от реакционной смеси 10-120 с, на второй ступени продолжительности контактирования 10 полученного продукта и теплоносите.ля, равной 2-700 с, продолжительности отделения парогазовой фазы 10 300 с. Лучше всего вести процесс при температуре теплоносителя на первой ступени 102-260 С, а на второй ступени — 250-290 С при давлении на обеих стадиях 1-10 атм. В качестве сернокислотных веществ используют КГ, OCK с физико-химической характеристикой, представленной в табл. 1. Физико химическая характеристика СМВ, выделенных из КГ и ОСК, представлена в табл. 2. 25 Физико-химическая характеристика групп углеводородов, выделенных адсорбционно-лвминесцентным методом из смолисто-масляных веществ КГ и ОСК, представлена в табл. 3. В качестве углеводородных восстановителей, выполняющих и роль теплоносителей, используют нефтяные фракции: 200-480 С вЂ” прямогонная (ПФ), 330 -540 С - экстракт.фенольнойочистки 5 масел (ЭФОМ), коксохимическая 325 530 С, антраценовое масло (AM). Характеристика УВВ представлена в табл. 4. Пооперационное окисление предлага-40 емым способом ведут B следующем режиме. 1 мас.ч.. KI" и OCK смешивают при 30-98 С с 0,3-5 мас.ч. УВВ и затем при атмосферном,или повышенном давле „ ниях (до 10 атм) ступенчато проводят процесс восстановления серной кислоты и ее производных. На первой ступени 1 мас.ч. смеси вводят в 0,5-80 мас.ч. предпочтительно в 3-7 мас.ч. теплоносителя, имеющего температуру 102-260 С, предпочтительно 130-170 С, контактированием при 102-250О С, предпочтительно при 130-170 ОС, в течение 1-150 с, предпочтительно 20-30 с, с последую- 55 щим отделением парогазовой фазы от реакционной массы при 102-240 С, предпочтительно при 130-160 C s течение 10-120 с, предпочтительно 3040 с. 60 На второй ступени 1 мас.ч. реакционной массы, иэ которой удалены газы и низкокипящие продукты реакции, имеющей температуру 102-260 С, предпочтительно 130-170 С„ дя 0,45,7 0,06 90 мас.ч., предпочтительно в 2 8 мас.ч. теплоносителя, имеющего температуру 120-430 С, предпочтительно 260-320 С. Контактируют при 120-430 С, предпочтительно при 250-290 С, в течение 2-700 с, предпочтительно 60100 с, с последующим отделением парогазовой фазы при 102-260 С, предпочтительно при 130-170 С в течение 10130 с, предпочтительно в течение 2565 с. П р и.м е р 1. 1 мас.ч. КГ (образец 1) смешивают при 96 С с 1,4 мас.ч. УВВ (ЭФОМ). Затем 1 мас.ч. полученной смеси с температурой 96 С вводят в 5,6 мас.ч. теплоносителя (ЭФОМ), имеющего температуру 157С,и контактируют массу при 142 С и давлении 2,6 атм в течение 27 с. Затем при 142 С в течение 39 с отделяют парогазовую фазу, и в дальнейшем 1 мас.ч. реак- . ционной массы, из которой удалены газы и низкокипящие продукты реакции, имеющей температуру 142 С, вводят в 6,4 мас.ч. теплоноси-еля. (ЭФОМ), нагретого до 309 С. Массу контактируют при 283 С и давлении 1,7 атм в течение 51 с с последующим отделением парогазовой фазы при 127 С в течение 24 с. Полученное котельное топливо имеет следующую характеристику: Плотность при 20 С, г/см 0,,9885 Вязкость при 50 С, ВУ Содержание компонентов, мас.В: Сера 1,68 МЕханические примеси Водбрастворимые кислоты, щелочи Температура, С Застывания 3 Вспышки (в закрытом тигле) 156 (Теплот.-а сгорания (ниэшая в пересче". те на сухое топли-. во), ккал/кг 9984 Технологический режнь|"и качество котельного топлива, полученного в других опытах, прЕдставлено в табл.5. Анализ данных, представленных в табл. 5., показывает, что при осуществлении процесса получения котельного топлива по предлагаеьим технологичес ким параметрам, продукт - котельное топливо, отвечает современным стандартам. В случае невыполнения предлагаемых технологических параметров, способ нельзя осуществить или получить лучший эффект (табл. 6). yI, Как следует из данных табл. б, в случае невыполнения предлагаемых 968058 технологических параметров, способ нельзя осуществить, или же очень сильно возрастает время отделения парогазовой фазы и одновременно наблюдается локальное коксование (опыт 3). Таблица 1 Показатель Получаемые в производстве сульфонатных присадок Получаемые при очистке: дистиллятов ОСК Образец 1 Образец 2 Образец 3 Плотность при 20 С, г/см 1, 2978 1,4635 1у6957 3,2 127 926 5 8, 1 88.,6 24,6 Серная кислота 5,3 2,7 3,9 Вода 71,5 39 2 Органическая масса . ф том числег Смолисто-масляные вещества (СМВ) ф0,5 2,6 24 5 Смолисто-.асфальтеновые вещества 0,9 0,2 Карбоновые кислоты г0,8 Сложные кислые, эфира 0,3 0 9 0,4 9 8 2,0 44,7 Сульфокислоты Нэ них; 7е7 0,1 4,3 Таблица 2 Показатель В»»»» 0,8734 0,8992 1,4996 1,4958 Вязкость при 80 С по вискоэиметру с отверстием 5 мм по ГОСТ 11503-65, с Химический состав, мас.з Нерастворимые в воде Плотность при 20 С, г/см Показатель преломления „ао В табл. 7 приведены сравйнтельные данные, покаэывакицие преимущество предлагаемого способа перед известным. . ьнализ данных табл. 7 показывает преимущества предлагаемого способа 5 перед известным. 0,9651 1 5685 968058 Продолжение табл. 2 Показатель 295 321 387 Молекулярная масса Элементный состав, мас.В: Углерод 0,43 0,58 0,92 0,41 0,48 0,30 0,27 0 35 1,559 1,550 1,487 Карбоксильные -СООН 0,06 0,13 0,04 2,51 1,47 4 32 0 35 0,28 0,59 Карбонильные С О 0 53 Ою76 0,71 Таблица 3 ° Показатель Группа углеводородов ПН Из CNB кислых гудронов, образующихся в производстве сульфонатных присадок в 3 Плотность при 20 С, г/см 309 Молекулярная масса 296 362 0 08 0,43 0 16 0i02 Еарбоксильные -СООН 0,45 0,28 0,25 0,21 Сложноэфирные -COOR 0,12 0,07 0,04 0,03 0,14 0,25 0,10 0,06 Водород Сера Кислород Азот Отношение Н : .С Количество кислородсодержащих функциональных групп, мг КОН/r Сложноэфирные - COOR Гидроксильные -ОН Показатель преломления в о Содержание функциональных кислородсодержацих групп, аа КОН/г Ридроксильные -ОН Карбонильные С О 87, 42 10,83 0,8437 1, 4612 0,8502 1,4702 87,54 11i31 0,9425 1,5794 87, 65 11,84 Ог9901 1,6605 968058 Продолжение табл. 3 «««« Рруппа углеводородов йоказатель «« ° Иэ СИВ кислых гудронов, обраэукщихся прн очистке дистиллятов 0,8395 1, 4594 О, 8431 1,4695 0,9389 1, 5703 0i 9862, 1, 6535 Молекулярная масса 325 349 298 281 Содержание функциональных кислородсодержащих групп, мг КОН/г 0,07 Карбоксильные -СООН Сложноэфирные -COOR 0,01 0,09 0,04 0 06 0,12 0,15 0,22 Ридроксильные -ОН 0,04 0,02 0,08 0,06 0,04 Карбонильные Ñ O 0,03 0,05 0,09 Из СМВ ОСК Плотность при 20 С, r/cì О, 8304 1,4572 0,8421 1,4538 0,9835 1,6502 0,9306 1,5685 Показатель преломления а а Молекулярная масса 315 297 275 265.Содержание функциональны» кислородсодержащих групп, мг КОН/г Карбоксильнне -СООН 0,05 Сложиозфирные -COOR О, 10. 0,14 0,18 0,12 0,01 0,01 РидроксилЬные -ОН 0,04 Карбонильные С О 0,2 0,04 0,07 П р и м е ч а н и е. ПН - парафино-нафтеновые углеводороды; МЦА - моноциклоароматические углеводороды; BUh — бициклоароматические углеводороды, ПЦА - полициклоароматнческие углеводороды ° 0,03 - Таблица 4 Фракции, выкипающие в температурных пределах, С Показатель Нефтяные Коксохимическая 325-530 (ЛМ) 330-540 (ЭФОМ) 260-480 (ПФ ) 1 Плотность при 20 С, г/см3 0,9729 1,5695 1 1165, 1,6083 0,9064 1,4597 Показатель преломления и,Плотность при 20 С, г/см Показатель преломления пз с l1H МЦЛ . SUA ПОЛ 0,01 0,03 0,04 0,06 968058 Продолжение табл..4 ° е Фракции, выкипающие в температурных пределах, С Показатель Коксохимическая Вязкость условная при 50 С, ву 10,3 2,4 0,5 276 350 249 Молекулярная масса, Фракционный состав, С о НК 323 332 261 442 473 385 50% выкипает КК 530 541 478 1,06 0,25 1,70 Содержание серы, мас.В Групповой химический состав, мас.Ъ 0,2 11,6 70,3 Метано-нафтеновые Циклические ароматические . моно9,8 9,4 7,2 8,3 30,3 32,7 би 55,6 43,8 14,0 поли4,1 2,5 0,2 Смолы Таблица 5 Г 1 L Г Т Показатель ЭФОМ ЭФОМ ЭФОМ ЭФОМ ЭФОМ ПФ Образец окислителя Соотношение УВВ :окислитель при сме" шенин, мас.ч. 0,83>1 0,49:1 0 85:1 0,94:1 0,96:1 0 84:1 0,93:1 Температура смешения е С 49. 98 96 1-я ступень Отношение смеси окислителя и уВВ к теплоносителю . 1:0,5 13017,15 1!6 1:5 1:80 Технологический режим УВВ и теплоно си тель 260-480 (ПФ> 330-540 (ЭФОМ) 325-530 (ЛМ 14 968058 Продоляение табл. 6 показатель Температура, С смеси окислителя H УВВ. 98 96 92. 102 260 84 49 98 162 165 153 159 теплоносителя 260 260 102 260 контактирования массы 139. 151 156 142 102 260 . 139 отделения парогазовой фазы 142 151 156 260 Давление контактированйя, атм 1,6 1,1 2i4 2,5 1,5 1,7 1,6 150 32 1 10 120 32 43 49 37 28 100 98 2-я ступень 1!5 1390 1320 . 13084 1:6 1:2 1:10 Температура, С о реакционой масси после 2-и ступени 170 151 156 275 295 189 142 293 300 теплоносителя 320 контактирования массы 301.250 264 276 102 430 253 отделения парогазовой фазы 126 102 260 129 137 118 120 3,2 1,1 5,4 1 8 1,9 1,6 3 5 контактирования массы 42 62 60 700 2 57 отделения паро« газовой фазы 22 10 : T30 37 49 Качество продукта о Плотность при 20 С, г/см 0,9681 О,Ы62. 0,,9723 Р ;9675. 0,9694 pр9061 Продолжительность, с контактирования массы отделения парогазовой фазы Отношение реакци-" онной массы, иэ которой удалена парогаэовая фаза, к теплоносителю, масече Давление контакти-. ровани, атм Продолиительнссть, с Ю М (1 Г т 1 2 3 4 3 & 7 102 260 120 430 968058 16,Продолжение табл.5 ° ««««««« ° ° Г 4 »м «««««««ч« «Й С « ) ) Показатель 4 5 б 7 Вязкость при 50 Сг гг "Ву. 9,3 8,7 10,4 9,7 9,2 0,7 3,2 отсутствуют it 53 1,69 1,78 1,65 1,69 1,12 0,24 Механические примеси 0,07 0 08 0 05 0,05 0 05 0,06 0,09 Температура," С 153 164 5 2 8 163 150 152 4 6 168 застывания Теплота сгорания (низшая в пересчете на сухое топливо), ккал/кг 9916 9862 9954 9921 9918 9873 9971 Таблица б Опыт 2 3 4, 5 6 7 Показатель ЭФОМ ЗФОИ 1 2 Окислитель Соотношение ВВг гокислитель пр» смешении, мас. ч. О, б г 1 О, 5 г 1 08г1 091 Ог8г1 07г1 0 8г1 Температура смешения, ОС 86 41 79 98 1-я ступень 1s5 is5 1гб 1г24 1г7 1г0,3 1г86 Температура, С 6 смеси окислителя и УВВ 95 79 24 98. Содержание водорастворимых кислот, щелочей, Содержание компонентов,мас.Ф» Сера вспышки (в закрытом тигле) Технологический режим УВВ и теплоноситель Отношение смеси окислителя и УВВ к теплоносителю ЭФОМ, ЭФОМ 3 1 ЭФОМ ПФ 2 2 968058,17 i18 Продолжение табл. б Показатель 1 2 3 4 5 б 7 129 270 220 195 178 197 теплоносителя 100 контактирования 117 275 отделения парогазовой фазы 117 Давление контактирования, атм 1,1 1 f 2 1,8 Продолжительность, контактирования Процесс массы не прошел 0,5 104,, Процесс не прошел 3170 0,5 отделения парогазовой фазы 47 76 1з0,2 13100 1и10,6 1 10,4 i 195 178 175 450 . 100 320 194 теплоносителя 326 контактирования массы 293 302 отделения парогазовой фазы 260 Давление контактирования, атм Продолжительность, с контактирования массы 720 отделения парогазовой фазы 142 Качество продукта Плотность при 20 С,,./,„„Ъ 2-яступень Отношение реакционной массы, из которой удалена парогазовая фаза, к теплоносител1о, мас.ч. Температура, С D реакционной массы после первой ступени 270 194 171 156 270 194 171 256 175 1,8 2,1 2,7 2 5 160 45 53 56 1юб Процесс не прошел 1,4 0,9675 - . - - Процесс не прошей 968058 Продолжение табл. 6 Х 1 Г Показатель 2 3 о Вязкость при 50 С, .ву 9,8 Количество водо растворимых кислот, щелочей Температура, С 12 застывания вспышки (в закрытом тигле) 168 Теплота сгорания (низшая в пересчете на сухое топливо), ккал/кг 9927,П р и м е ч а н и е. В опыте 3 Наблюдалось Локальное коксование реакционной массы. Таблица 7 Способ Показатель Известный Предлагаеьий Необходимость использования водяного пара Нет Да Необходимость применении поверхностно-активных веществ. Нет Существенное Незначительное Пенообразование Общее время отделения парогазовой фазы, с 600-1200 20-250 Коррозия оборудования и технологических линий пр блоку окислителя Нет Формула изобретения 1. Способ получения котельного топлива путем смешения кислого гудро на или отработанной серной кислоты с углеводородным восстановителем и нагревания полученной смеси взаимодействием ее с теплоносителем и выделением целевого продукта, о т л и- ч а ю щ и и сятем,,что, с целью уменьшения пенообразования и корро зии оборудования, нагревание смеси ведут ступенчато при взаимодействии на первой ступени 1 мас.ч. смеси с 0,5-80 мас.ч. теплоносителя с после» дующим отделением парогазовой фазы от реакционной массы и взаимодейст- вием 1 мас.ч. полученного продукта на второй ступени с 0,4-90 мас.ч. теплоносителя с последующим отделением парогазовой фазы. 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что йа первой ступени продолжительность взаимодействия . смеси с тепяоносителем составляет 1«150 с, продолжительность отделения Е парогазовой фазы от реакционной смеси 10-120 с1 на второй ступени продолжительность контактирования полу,ченного продукта и теплоносителя составляет 2-700 с, продолжительность 45 отделения парогазовой фазы 10-130 с. 968058 Составитель Н. Богданова Техред Т.Маточка Корректор 0.Билак Идактор H. Егорова ° Ф « В е «е ° В ° ВЮ Ю ФЙЮЮЙ Ю Заказ 8029/39 . Тираж 524 Подлисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий 113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород., ул.Проектная, 4 3. Способ по н. 1, о т л н ч а вшийся тем, что на первой ступени используют теплоноситель с температурой 102-26ФС и на второй ступени с. температурой 250-290".С. 4. Способ по п. 1, о т л .и ч а вшийся тем, что процесс ведут под давлением 1-10 атм. Источнйки информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское свидетельство СССР В 636922, кл. С 10 L 1/04, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР В 654666, кл. С 10 С 3/04, 1977 .(прототип).
