Способ получения композиционного топлива и установка для его осуществления

Способ получения композиционного топлива и установка для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к технологии получения смесевого композиционного топлива, предназначенного для последующего сжигания с целью получения синтез-газа, и установки для его осуществления.

Известен способ получения топливной композиции путем смешивания остатка термического крекинга смеси тяжелого нефтяного остатка с органоминеральной добавкой с водой или водной средой с последующим их диспергированием. В качестве водной среды могут быть использованы отходящие сточные воды, реакционные воды технологических процессов термической переработки нефтяных остатков, отработанные смазочно-охлаждающие жидкости. Остаток термического крекинга можно также смешивать с отработанными маслами. Смешивание осуществляется с использованием смесителя-диспергатора. (Патент РФ №2205864, 2003 г.).

Недостатком способа является приготовление эмульсии типа «вода в масле» с помощью механического смесителя-диспергатора, обеспечивающего грубую диспергацию твердой фазы и недостаточную гомогенизацию всей системы.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения композиционного топлива и установка для его осуществления. (Патент №2312889, 2007 г.).

Способ включает измельчение как минимум одного твердого компонента, смешивание измельченных частиц с как минимум одним жидким компонентом и удаление из полученной смеси балластных включений. Измельчение твердого компонента осуществляют приложением к его кускам ударно-скалывающих и/или сдавливающих воздействий, а перед смешиванием твердого и жидкого компонентов осуществляют кавитационную обработку жидкого компонента.

Установка для получения композиционного топлива содержит модуль для измельчения твердого компонента топлива, связанный транспортирующим средством со смесителем твердого и жидкого компонентов топлива, выход которого связан с устройством очистки полученной смеси от балластных включений, связанный с емкостью для хранения и выдачи полученного топлива. Установка снабжена кавитатором для кавитационной обработки жидкого компонента, выход которого связан со смесителем, а модуль измельчения твердого компонента топлива содержит последовательно установленные устройство дробления для крупного измельчения и устройство ударно-скалывающего или сдавливающего действия для тонкого измельчения твердого компонента, связанное со смесителем. Устройство дробления посредством питателя связано с бункером для загрузки твердого компонента.

Недостатком способа является: высокая вязкость получаемого топлива, требующая применения для его распыления форсунок специальной конструкции, отличных от стандартных, предназначенных для впрыска мазутов.

Задачей изобретения является разработка способа получения стабильного при хранении композиционного топлива с условной вязкостью при 80°C 6,0-16,0 градусов ВУ, а также установки для осуществления данного способа.

Для решения поставленной задачи предлагается способ получения композиционного топлива, включающий измельчение твердого компонента, смешивание измельченных частиц с жидким компонентом.

Способ отличается тем, что в качестве твердого компонента используют сланец, его измельчение осуществляют ударно-скалывающим воздействием ударом со сдвигом с ультратонким измельчением частиц до размеров 10,0-15,0 мкм. В качестве жидкого компонента используют водоуглеводородную эмульсию, полученную из нагретых до 60-95°C воды и тяжелого нефтяного остатка со средним размером частиц воды 15,0-25,0 мкм. Затем производят смешивание измельченного твердого компонента с водоуглеводородной эмульсией.

С целью дополнительного измельчения твердого компонента, гомогенизации и стабилизации смесь подвергают гидроударному воздействию в кавитационном поле до получения размеров частиц твердого компонента 5,0-15,0 мкм.

Также предлагается установка для получения композиционного топлива, которая содержит блок измельчения твердого компонента, включающий последовательно установленные устройства для крупного и тонкого измельчения. Установка также содержит кавитатор.

Установка отличается тем, что дополнительно содержит блок подготовки жидкого компонента, который имеет емкости для воды и нефтяного остатка, снабженные обогревом. Емкости для воды и нефтяного остатка соединены со смесителем-диспергатором роторного типа для образования водоуглеводородной эмульсии, выход которого связан с емкостью-накопителем жидкого компонента.

Устройство для тонкого измельчения твердого компонента представляет собой диспергатор-механоактиватор ударно-скалывающего действия с ультратонким измельчением частиц ударом со сдвигом. Данное устройство имеет выход, связанный с бункером-дозатором измельченного твердого компонента.

На заключительной стадии приготовления топлива установлен кавитатор. В качестве кавитатора используют гидроударную кавитационную установку, которая соединена с бункером-дозатором измельченного твердого компонента и емкостью-накопителем жидкого компонента, причем выход кавитатора связан с емкостью-накопителем полученного композиционного топлива.

На рис. представлена схема установки для получения композиционного топлива.

Установка состоит из бункера 1 для загрузки сланца, роторного измельчителя 2, в котором сланец измельчается до размеров <3 мм, шнекового дозатора с частотным регулированием 3, диспергатора-механоактиватора ударно-скалывающего действия с ультратонким измельчением частиц ударом со сдвигом 4 для измельчения частиц сланца до размеров 10,0-15,0 мкм и механоактивации, бункера-дозатора 5, емкости 6 для загрузки нефтяного остатка, емкости 7 для воды, смесителя-диспергатора роторного типа 8, где образуется водоуглеводородная эмульсия со средним размером частиц воды 15,0-25,0 мкм, емкости-накопителя 9, гидроударной кавитационной установки 10 для гомогенизации и стабилизации полученной композиции, емкости-накопителя композиционного топлива 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Сланец (А) загружают в бункер 1, из которого его ссыпают в первичный измельчитель роторного типа 2. Измельченные до фракции <3 мм частицы сланца шнековым дозатором 3 с частотным регулированием подают в диспергатор-механоактиватор ударно-скалывающего действия с ультратонким измельчением частиц ударом со сдвигом 4, в котором их измельчают до размеров 10,0-15,0 мкм и при этом интенсивно механоактивируют. Затем измельченные частицы поступают в бункер-дозатор 5.

Нефтяной остаток (Б) загружают в емкость 6, оборудованную обогревом.

В емкость 7, также оборудованную обогревом, заливают воду (В). Нагретые воду и нефтяной остаток сливают в смеситель-диспергатор роторного типа 8, где перемешивают до образования водоуглеводородной эмульсии со средним размером частиц воды 15,0-25,0 мкм.

Полученную водоуглеводородную эмульсию перекачивают насосом в емкость-накопитель 9, оборудованную обогревом для разжижения водоуглеводородной эмульсии в случае ее загустевания.

Далее водоуглеводородную эмульсию и измельченный сланец подают в гидроударную кавитационную машину 10 для гомогенизации и стабилизации смеси с целью получения композиционного топлива (Г).

При гидроударном воздействии на смесь водоуглеводородной эмульсии и сланца в кавитационном поле происходит доизмельчение твердой фазы с образованием ультрадисперсной фракции сланцевого компонента, а также происходят изменения в структуре жидкой фазы с образованием частиц твердого компонента 5,0-15,0 мкм.

Далее композиционное топливо подают в емкость-накопитель 11, оборудованную устройством для интенсивного перемешивания, из которой оно может поступать в устройство для дальнейшей газификации.

Вышеописанным способом было приготовлено 4 образца композиционного топлива. Результаты измерения вязкости и стабильности данных образцов сведены в таблицу.

Таким образом, данные примеры показывают, что образцы композиционного топлива, полученные по вышеприведенному способу, осуществляемому на предлагаемой установке, имеют условную вязкость при 80°C 6,0-16,0 градусов ВУ, что соответствует поставленной задаче.

Также надо отметить, что приготовленные образцы обладают стабильностью при хранении в течение не менее 30 суток при температуре 20-25°C. Степень расслоения не превышает 5-8% в верхнем слое по сравнению с исходной концентрацией твердого компонента.

1. Способ получения композиционного топлива, включающий измельчение твердого компонента, смешивание измельченных частиц с жидким компонентом, отличающийся тем, что в качестве твердого компонента используют горючий сланец, измельчение осуществляют ударно-скалывающим воздействием ударом со сдвигом с ультратонким измельчением частиц до размеров 10,0-15,0 мкм, в качестве жидкого компонента используют водоуглеводородную эмульсию, полученную из нагретых до 60-95°C воды и тяжелого нефтяного остатка, затем производят смешивание измельченного твердого компонента с водоуглеводородной эмульсией, смесь подвергают гидроударному воздействию в кавитационном поле до получения размеров частиц твердого компонента 5,0-15,0 мкм.

2. Установка для получения композиционного топлива по п. 1, содержащая блок измельчения твердого компонента, включающий последовательно установленные устройства для крупного и тонкого измельчения, а также содержащая кавитатор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок подготовки жидкого компонента, имеющий емкости для воды и нефтяного остатка, снабженные обогревом, соединенные со смесителем-диспергатором роторного типа для образования водоуглеводородной эмульсии, выход которого связан с емкостью-накопителем жидкого компонента, а устройство для тонкого измельчения твердого компонента, представляющее собой диспергатор-механоактиватор ударно-скалывающего действия с ультратонким измельчением частиц ударом со сдвигом, имеет выход, связанный с бункером-дозатором измельченного твердого компонента, а кавитатор установлен на заключительной стадии и в его качестве используют гидроударную кавитационную установку, которая соединена с бункером-дозатором измельченного твердого компонента и емкостью-накопителем жидкого компонента, причем выход кавитатора связан с емкостью-накопителем полученного композиционного топлива.