ТОПЛИВО ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ
FUEL FOR BOILER PLANT

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.
80
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 ВУ 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, ВУ<sub>80</sub>
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