топливная композиция для котельной

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 ВУ 80	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