ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ
FUEL COMPOSITION FOR BOILER STATION

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.
3
80
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/м, 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 ВУ 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, ВУ<sub>80</sub>
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