Топливо для котельной

Топливо для котельной

Реферат

Изобретение относится к топливу для котельной на основе тяжелых фракций переработки нефти, а также к утилизации отходов нефтепереработки и побочных продуктов переработки сланцевого масла.

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 низкие стабильность и содержание воды в топливе.

В патенте России №2252244, C10L 1/32. 2005 г. описано топливо для котельной, включающее 1-7% ловушечного нефтепродукта, 3-9% тяжелого газойля каталитического крекинга, либо тяжелого газойля замедленного коксования, либо тяжелой пиролизной смолы, либо кубового остатка производства бутиловых спиртов и остальное топочный мазут.

Стабилизаторами в данной композиции являются продукты вторичной переработки нефти или побочные продукты нефтехимии.

Недостатками такого топлива для котельной являются низкие стабильность и содержание воды в топливе.

Известна 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

Стабилизатором в данной композиции является коксовая пыль.

Недостатки топливной композиции заключаются в увеличении содержания механических примесей; запыленности технологических объектов коксовой пылью; низкой стабильности; низком содержании воды в топливной композиции.

Наиболее близким по технической сущности является топливо для котельной (патент России №2146694, C10L 1/32, 1998 г.) на основе тяжелой нефтяной фракции, нефтешлама и отходов производства синтетических жирных кислот (СЖК) при следующем массовом соотношении компонентов:

нефтешлам	1-25
отходы производства синтетических жирных кислот	0,004-0,1
тяжелая нефтяная фракция	остальное

Стабилизаторами в данной композиции являются отходы производства синтетических жирных кислот.

Недостатками этого топлива являются низкая стабильность и низкое содержание воды.

Задачей изобретения является разработка топлива для котельной, которое обеспечит высокую стабильность при повышенном содержании воды в топливе.

Техническим результатом изобретения является топливо для котельной с высокой стабильностью и повышенным содержанием воды в нем при сохранении его технических характеристик.

Поставленную задачу решают за счет того, что топливо для котельной содержит тяжелую нефтяную фракцию, нефтешлам и стабилизатор, в качестве нефтешлама используют нефтешлам, содержащий 10-20% воды, из нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров, а в качестве стабилизатора - побочный продукт переработки сланцевого масла - полимеры молекулярной массы 5000-7000, содержащие не более 0,05% серы и растворимые в гудроне, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нефтешлам	30-70
полимеры	3-10
тяжелая нефтяная фракция	остальное

Одним из основных компонентов предлагаемого топлива для котельной 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°C нефтешлам легко плавится с отделением воды и механических примесей. Однако смесь тяжелой нефтяной фракции и нефтешлама нестабильна и через 80-100 суток расслаивается.

При переработке фракций сланцевого масла получают спирты и такие побочные продукты как: остаточные углеводородные фракции, полимеры, растворимые в остаточных углеводородных фракциях, и полимеры, растворимые в гудроне. Последние относятся к неполярным полимерам с гибкой молекулой, имеют молекулярную массу 5000-7000, содержание серы не более 0,05% и хорошую растворимость в гудроне. В смеси с нефтешламом и тяжелой нефтяной фракцией проявляют эмульгирующие свойства, что позволяет увеличить содержание воды в топливе за счет чего снизить количество тяжелой нефтяной фракции, исключить стадию отделения воды от нефтешлама в процессе его получения и повысить стабильность топлива.

Добавление в топливо предложенных полимеров создает устойчивую топливную эмульсию, повышает его стабильность и позволяет увеличить содержание воды в нем за счет воды, содержащейся в нефтешламе, так как необходимость в ее предварительном удалении из нефтешлама отпала. Кроме того, присутствие нефтешлама увеличивает теплотворную способность котельного топлива и позволяет утилизировать вредные отходы нефтепереработки.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, дает возможность получить желаемый технический результат, а именно, увеличить стабильность предложенного топлива для котельной, что позволяет длительное хранение его в резервуарах и перекачку по трубопроводам, повысить содержание воды в нем при сохранении его технических характеристик.

Топливо для котельной получают путем смешения нефтешлама и мазута, предварительно нагретых до 80-95°C и полимеров, растворимых в гудроне, перемешивания их при этой температуре до устойчивой эмульсии в течение 30-40 минут.

Качество получаемого топлива для котельной иллюстрируют нижеприведенные примеры. В качестве компонентов использовали: мазут топочный М-100 по ГОСТ 10585, нефтешлам из резервуаров ОАО «Краснодарэконефть» и побочный продукт переработки сланцевого масла - полимеры, растворимые в гудроне, предприятия ОАО «Ленинградсланец» (г.Сланцы Ленинградской области). Топливо для котельной получали на опытной установке ОАО «Краснодарэконефть», снабженной скоростной мешалкой (до 3000 об/мин), бункером для нефтешлама, резервуарами и насосами. Полученному топливу для котельной определяли вязкость условную ВУ₈₀ по ГОСТ 6258, теплоту сгорания по ГОСТ 21261, температуру застывания по ГОСТ 20287 и стабильность по его расслаиваемости и выпадению осадка.

Пример №1

50 мас.% нефтешлама, содержащего 15,0% воды, нагревали до 90°C и смешивали в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, с предварительно нагретым до 90°C мазутом М-100 в количестве 43,5 мас.% и 6,5 мас.% побочного продукта переработки сланцевого масла - полимеров, растворимых в гудроне, и перемешивали при этой температуре в течение 35 минут. Полученное топливо для котельной анализировали.

Пример №2

Топливо для котельной получали по примеру №1 с той разницей, что брали 30 мас.% нефтешлама, содержащего 20% воды, нагревали до 80°C и смешивали с предварительно нагретым до 80°C мазутом М-100 в количестве 67,0 мас.% и 3,0 мас.% побочного продукта переработки сланцевого масла - полимеров, растворимых в гудроне, и перемешивали при этой температуре в течение 30 минут.

Пример №3

Топливо для котельной получали по примеру №1 с той разницей, что брали 70 мас.% нефтешлама, содержащего 10% воды, нагревали до 95°C и смешивали с предварительно нагретым до 95°C мазутом М-100 в количестве 20,0 мас.% и 10,0 мас.% побочного продукта переработки сланцевого масла - полимеров, растворимых в гудроне, и перемешивали при этой температуре в течение 40 минут.

Пример №4

Топливо для котельной получали по примеру №1 с той разницей, что брали 70 мас.% нефтешлама, содержащего 20% воды, нагревали до 95°C и смешивали с предварительно нагретым до 95°C мазутом М-100 в количестве 20,0 мас.% и 10,0 мас.% побочного продукта переработки сланцевого масла - полимеров, растворимых в гудроне, и перемешивали при этой температуре в течение 40 минут.

Пример №5 (по прототипу)

Для получения топлива для котельной 12,5 мас.% нефтешлама, содержащего 50% воды, смешивали с 0,06 мас.% отходов производства синтетических жирных кислот и нагревали до 90°C. Полученную смесь отстаивали с последующим отделением воды и механических примесей, и смешивали с 87,44 мас.% тяжелого остатка процесса висбкрекинга.

Все образцы топлива для котельной, полученные по вышеприведенным примерам, были проанализированы и результаты анализов приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемое топливо для котельной имеет высокую стабильность (не расслаивается и не образует осадка в течение 377-381 дней, в то время как топливная композиция по способу-прототипу расслаивается через 150-200 дней), повышенное содержание воды (7-14%). При этом оно сохраняет на высоком уровне такие важные для топлива показатели как: теплотворная способность, вязкость и температура застывания. Следует отметить, что несмотря на повышенное содержание воды (по ГОСТ на товарный мазут ее должно быть не более 1,5%), процесс горения на ТЭЦ полученного топлива не отличается от процесса горения стандартного котельного топлива.

Кроме того, введение в топливо большего количества воды позволяет сэкономить такой важный и дорогостоящий компонент как мазут, а при получении топлива исключить стадию очистки нефтешлама от воды и механических примесей, квалифицированно использовать отходы нефтепереработки и побочные продукты переработки сланцевого масла.

Таблица
Состав и качество топлива для котельной
Прим.№	Содержание компонентов в топливе, мас.%	Показатели качества
нефте-шлам	вода в нефтешламе	полимеры, растворимые в гудроне	мазут	содержание воды в топливе, мас.%	теплота сгорания, кДж/кг	температура застывания, °C	вязкость условная, ВУ80	стабильность, сутки
1	50	15	6,5	43,5	7,5	41620,4	10	6,5	385
2	30	20	3,0	67,0	6,0	41410,2	11	6,7	382
3	70	10	10	20,0	7,0	41500,3	10	6,6	383
4	70	20	10	20,0	14,0	41502,7	9	6,4	384
5	12,5	50	отходы производства СЖК-0,06	тяжелый остаток процесса висбкрекинга - 87,44	1,2	41400,5	12	8,2	200

Топливо для котельной, содержащее тяжелую нефтяную фракцию, нефтешлам и стабилизатор, отличающееся тем, что в качестве нефтешлама используют нефтешлам, содержащий 10-20% воды, из нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров, а в качестве стабилизатора - побочный продукт переработки сланцевого масла - полимеры молекулярной массы 5000-7000, содержащие не более 0,05% серы и растворимые в гудроне, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нефтешлам	30-70
полимеры	3-10
тяжелая нефтяная фракция	остальное