топливная композиция для котельной

Формула изобретения

Топливная композиция для котельной, состоящая из нефтешлама и углеродсодержащего компонента минерального происхождения, отличающаяся тем, что он содержит угольную пыль и в качестве нефтешлама - текучий кек, содержащий 40-65 мас.% воды, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Текучий кек	50-70
Угольная пыль	До 100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к котельному топливу на основе углеродсодержащих соединений, а также к утилизации отходов производства промысловой подготовки нефти и добычи угля и позволяет расширить ассортимент котельных топлив.

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: низкая стабильность, коррозионность и высокое содержание серы.

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;

- 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, %масс.:

нефтешлам - 1,0-30,0;

коксовая пыль - 0,1-5,0;

тяжелая нефтяная фракция - 65,0-98,9.

Недостатки топливной композиции заключаются в высокой коррозионности, низкой стабильности и высоком содержании серы.

Задачей изобретения является разработка топливной композиции для котельной, которая обеспечит:

- повышение стабильности;

- снижение коррозионности;

- снижение содержания серы;

- снижение себестоимости за счет использования таких отходов, как отходы производства промысловой подготовки нефти и добычи угля.

Техническим результатом изобретения является топливная композиция для котельной с высокой стабильностью, низкой коррозионной активностью, низким содержанием серы и низкой себестоимостью.

Поставленная задача решается тем, что топливная композиция для котельной содержит нефтешлам и углеродсодержащий компонент минерального происхождения - угольную пыль и в качестве нефтешлама - текучий кек, содержащий 40-65% масс воды, при следующем соотношении компонентов, % масс:

Текучий кек	50-70
Угольная пыль	До 100

Одним из основных компонентов предлагаемой топливной композиции для котельных является текучий кек, являющийся отходом производства промысловой подготовки нефти. Нефтешлам собирается на заключительной стадии подготовки нефти и очистки сточных вод. Для отделения воды нефтешлам отправляется на флотаторы. Текучий кек образуется из пены флотаторов и является нефтешламом с большим содержанием нефти при меньшем извлечении жидкости. Полученный кек в результате центрифугирования содержит 40-65% масс воды, 3-5% масс механических примесей, остальное - нефтепродукты. Доля смол, асфальтенов и высокомолекулярных парафинов составляет 15% масс.

Содержание в топливной композиции текучего кека обеспечивает устойчивую топливную эмульсию, повышает ее стабильность при сохранении высокими таких технических показателей, как теплота сгорания и высокая стабильность топлива.

Вторым компонентом предлагаемой топливной композиции является угольная пыль, являющаяся отходом следующих стадий добычи угля: бурение шурфов, взрывные работы, отбойка угля комбайнами, погрузка и транспортировка угля. Угольная пыль обеспечивает высокую теплоту сгорания, устойчивую стабильность, низкое содержание серы и снижение коррозионности.

Кроме того, предложенная композиция позволяет утилизировать отходы производства промысловой подготовки нефти и добычи угля, а также расширить ассортимент котельных топлив.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемый технический результат, а именно увеличить стабильность топливной композиции, снизить содержание серы, коррозионность и себестоимость, а также расширить ассортимент котельных топлив.

Топливную композицию для котельной получают путем нагревания текучего кека до 60-70°С, перемешивания в течение 10-15 минут и добавления угольной пыли при продолжающемся перемешивании в течение еще 10-15 минут.

Качество получаемой топливной композиции для котельной иллюстрируют нижеприведенные примеры. В качестве компонентов использовали: текучий кек ЗАО «АСТРАН» и угольную пыль ООО «Минерале трейд». Угольная пыль имеет следующие характеристики: насыпная плотность - 685 кг/м³, влажность - 3,2%, тонкость помола 50-90 мкм, зольность - 1,8%. Топливную композицию для котельной получали на опытной установке ОАО «Краснодарэконефть», снабженной скоростной мешалкой (до 3000 об/мин), резервуарами, насосами и трубопроводами. Полученной топливной композиции для котельной определяли вязкость условную ВУ₈₀ по ГОСТ 6258, теплоту сгорания по ГОСТ 21261, массовую долю серы по ГОСТ Р51947, испытание на медной пластинке, а так же стабильность по ее расслаиваемости.

Пример № 1

60% масс. текучего кека, содержащего 50% масс воды, нагревали до 65°С в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, перемешивали в течение 15 минут, добавляли 40% масс угольной пыли при продолжающемся перемешивании еще в течение 10 минут. Полученную топливную композицию анализировали. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример № 2

50% масс. текучего кека, содержащего 65% масс воды, нагревали до 70°С в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, перемешивали в течение 10 минут, добавляли 50% масс угольной пыли при продолжающемся перемешивании еще в течение 12 минут. Полученную топливную композицию анализировали. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример № 3

70% масс. текучего кека, содержащего 40% масс воды, нагревали до 60°С в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, перемешивали в течение 15 минут, добавляли 30% масс угольной пыли при продолжающемся перемешивании еще в течение 12 минут. Полученную топливную композицию анализировали. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример № 4 (сравнительный)

45% масс. текучего кека, содержащего 50% масс воды, нагревали до 65°С в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, перемешивали в течение 15 минут, добавляли 55% масс угольной пыли при продолжающемся перемешивании еще в течение 15 минут. Полученную топливную композицию анализировали. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример № 5 (сравнительный)

75% масс. текучего кека, содержащего 50% масс воды, нагревали до 65°С в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, перемешивали в течение 15 минут, добавляли 25%масс угольной пыли при продолжающемся перемешивании еще в течение 15 минут. Полученную топливную композицию анализировали. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример № 6 (сравнительный)

60% масс. текучего кека, содержащего 35% масс воды, нагревали до 65°С в резервуаре, снабженном скоростной мешалкой, перемешивали в течение 15 минут, добавляли 40% масс угольной пыли при продолжающемся перемешивании еще в течение 15 минут. Полученную топливную композицию анализировали. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример № 7 (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.

Для сравнения в таблице приведены показатели качества традиционного котельного топлива - мазута М-100.

Представленные результаты демонстрируют высокое качество предложенной топливной композиции для котельной. Она обладает высокой стабильностью, низким содержанием серы. Более низкое содержание серы в топливе в сравнении с прототипом и мазутом М-100 снижает коррозионное влияние топлива на оборудование. Вынос золы с отходящими газами обеспечивается тонкостью помола угольной пыли.

Однако такие результаты достижимы только в заявленном соотношении компонентов и содержании воды в текучем кеке. Так, при увеличении содержания угольной пыли и, соответственно, при снижении содержания текучего кека (пр. № 4) вязкость топлива повышается, а при уменьшении содержания угольной пыли ниже заявленного (пр. № 5) снижается теплота сгорания топливной композиции для котельной. При снижении содержания воды в текучем кеке ниже заявленного, уменьшается стабильность топливной композиции для котельной, а вязкость увеличивается почти в два раза. Верхний предел содержания воды в текучем кеке обусловлен условиями его получения и более высоким не бывает.

Кроме того, следует отметить, что низкие температуры в процессе приготовления топливной композиции для котельной и небольшое время перемешивания экономят энергоресурсы, а предложенный состав топливной композиции снижает ее себестоимость и расширяет ассортимент котельных топлив.

Таблица
Качество топливной композиции для котельной
Пример №	Состав топливной композиции, мас.%			Показатели качества
	текучий кек	содержание воды в текучем кеке	угольная пыль	теплота сгорания низшая, кДж/кг	вязкость условная, ВУ80	содержание серы, %	испытание на медной пластинке	стабильность, сутки
1	60	50	40	40210	5,10	0,91	выдерживает	515
2	50	65	50	40470	5,11	0,90	тоже	505
3	70	40	30	40180	4,97	0,94	тоже	517
4 ср.	45	50	55	40475	5,43	0,89	тоже	518
5 ср.	75	50	25	39601	4,95	0,97	тоже	371
6 ср.	60	35	40	40200	10,11	0,93	тоже	508
7 пр.	нефтешлам резервуарный 15,0 Мазут М-100 82,5		коксовая пыль 2,5	8832 ккал/кг	8,1	1,15	не выдерживает	150
Мазут М-100				39900	не более 16	не более 2,0	выдерживает	не нормируется