СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРГИРОВАННОГО МАЗУТНОГО ТОПЛИВА И ДИСПЕРГИРОВАННОЕ МАЗУТНОЕ ТОПЛИВО
METHOD FOR PRODUCTION OF DISPERSED REDUCED FUEL OIL AND DISPERSED REDUCED FUEL OIL

Заявленная группа изобретений, способ получения диспергированного мазутного топлива и диспергированное мазутное топливо относятся к области совершенствования нефтепереработки и предназначено в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, на предприятиях электро- и теплоснабжения, на судах речного и морского флота, в том числе, как судовое топливо.
3
Известен способ получения диспергированного мазутного топлива в виде топлива мазутного суперлегкого, включающий смешение подогретого мазута марки М 40 и/или M100 и стабилизированного газового конденсата в определенной пропорции, где мазут топочный с температурой мазута 50°С и стабилизированный газовый конденсат с температурой 20°С под давлением до 3 атм в заданной пропорции подают в камеру смешения компонентов, затем полученная смесь поступает в эмульгационное устройство, где она подвергается ультразвуковой обработке для получения из топливной смеси тонкодисперсной композиции и последующему смешению двух и более потоков тонкодисперсной композиции топливной смеси с постоянно поддерживаемой температурой 50-60°С в камере интенсивного смешения за счет организации перемешивания встречными потоками под давлением и транспортировке готового продукта в емкости накопителей, объединенные системой циркуляции, подвергая готовый продукт постоянной циркуляции под давлением до 2 атм и прохождению через эмульгационное устройство (см. описание к патенту RU №2278149, опубл. 20.06.06, Бюл. №17). Топливо, изготовленное этим способом, имеет низкое содержание серы и вредных веществ, пониженную коксуемость, что способствует увеличению срока службы при применении его как топлива на судах морского и речного транспорта. Кроме того, это топливо имеет низкую плотность (от 930 до 850 кг/м) при 20°С, вязкость не более 2° ВУ при 80°С, что упрощает транспортировку в холодное время года. При этом увеличивается текучесть и время жизни получаемого продукта, улучшаются экологические показатели топлива на единицу теплоемкости за счет применения простого технологического оборудования. Однако топливо, изготовленное этим способом, не обладает высокой воспроизводимостью потребительских свойств и имеет широкий диапазон изменения параметров, зависящих от партии поступающего сырья и его места происхождения, таких как плотность, температура вспышки, теплота сгорания, температура текучести и т.п. Это является результатом того, что в применяемом способе в камере смешения суммарная температура не превышает 30°С, что является критической величиной для вязких компонентов.
1
4
Более близким по сущности и достигаемому результату является способ получения диспергированного мазутного топлива в виде топлива мазутного маловязкого, включающий (см. описание к патенту RU №2311443, опубл. 27.11.07, Бюл. №33) смешивание подогретого мазута марки М 40 и/или M100 со стабилизированным газовым конденсатом (СГК), содержащим фракцию С-С в количестве не более 0,3-1,0 мас.%, в заданном соотношении в камере смешения, подачу смеси в эмульгирующее ультразвуковое устройство с получением тонкодисперсной композиции. При этом предварительно смешивают газовый конденсат при температуре 20-30°С с керосиногазойлевой фракцией в количестве 1-40 мас.% в расчете на конечный продукт, который имеет температуру выкипания 180-350°С с последующей обработкой полученной композиции в ультразвуковом устройстве с получением тонкодисперсной смеси, и подачей предварительно нагретого до 60°С мазута в полученную тонкодисперсную смесь и дополнительной обработкой всей смеси в ультразвуковом устройстве с получением высокогомогенного целевого продукта, содержащего, мас.%:
Мазут
35-60
Газовый конденсат
25-50
Керосиногазойлевая фракция
1-40
Недостатком этого способа является тот факт, что за счет высокой вязкости основной составляющей - топочного мазута (М 40 и/или M100) по сравнению с другой составляющей - газовым конденсатом и высокой разницей в температурах вспышки этих компонентов приходится проводить процесс (смешение и гомогенизацию) на второй стадии при пониженных температурах, т.е. при 20-30°С. Эта температура является критической по текучести мазутов, особенно крекинговых и парафинизированных. В результате снижается скорость приготовления композиции, повышаются потери, особенно по вязкой составляющей, нарушается компонентный состав.
1
4
Известно диспергированное мазутное топливо в виде топлива мазутного суперлегкого (см. описание к патенту RU №2278149, опубл. 20.06.06, Бюл. №17), представляющее собой смесь газового конденсата с содержанием в нем фракции C-С в количестве не более 0,3-1,0 мас.% и топочного мазута марки М 40 и/или M100 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
газовый конденсат
25,0-50,0
топочный мазут
50,0-75,0
3
Данное топливо имеет низкое содержание серы и вредных веществ, пониженную коксуемость, что способствует увеличению срока службы при применении его как топлива на судах морского и речного транспорта. Кроме того, это топливо имеет низкую плотность (от 930 до 850 кг/м) при 20°С, вязкость не более 2° ВУ при 80°С, что упрощает транспортировку в холодное время года. При этом увеличивается текучесть и время жизни получаемого продукта, улучшаются экологические показатели топлива на единицу теплоемкости за счет применения простого технологического оборудования. Однако данное топливо не обладает высокой воспроизводимостью потребительских свойств и имеет широкий диапазон изменения параметров, зависящих от партии поступающего сырья и его места происхождения, таких как плотность, температура вспышки, теплота сгорания, температура текучести и т.п. Известно также топливо на основе мазута M100, имеющее состав:
Мазут М 100
30-3000 тонны
Нефтепродукты или отходы
10-1000 тонны
Газовый конденсат
3-1000 тонны
Нефть
10-1000 тонн
(RU 2000131893 А, 27.11.2002). Однако данное топливо не обладает высокой дисперсностью и устойчивостью и не пригодно для длительного хранения.
1
4
Известно принятое за прототип, наиболее близкое к заявленному топливу по составу и качественным характеристикам диспергированное мазутное топливо в виде топлива мазутного маловязкого (см. описание к патенту RU №2311443, опубл. 27.11.07, Бюл. №33), созданное на основе топочного мазута марки М 40 и/или M100 и стабилизированного газового конденсата с содержанием в нем фракции C-С в количестве не более 0,3-1,0 мас.%, дополнительно содержащее керосиногазойлевую фракцию с температурой кипения 180-350°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мазут
35-60
Газовый конденсат
25-50
Керосиногазойлевая фракция
1-40
Данное топливо обладает более высокой воспроизводимостью потребительских свойств и не имеет широкого диапазона изменения параметров, зависящих от партии поступающего сырья и его места происхождения, таких как плотность, температура вспышки, теплота сгорания, температура текучести и т.п. Однако данное топливо не обладает достаточной и прогнозируемой точностью воспроизводимых потребительских свойств на длительный период.
Целью заявленной группы изобретений является повышение технологичности получения топлива и повышение качества полученного топлива с высокой воспроизводимостью прогнозируемых потребительских свойств.
1
4
Поставленная цель достигается способом получения диспергированного мазутного топлива, включающим предварительное смешивание в камере смешения мазута М 40 и/или М 100, подогретого до температуры 50-60°С с 1-40 мас.% керосиногазойлевой фракцией, имеющей температуру кипения 180-350°С, с последующей подачей полученной смеси с температурой 50-60°С в эмульгирующее ультразвуковое устройство с получением тонкодисперсной смеси. Затем в полученную смесь вводят 25-50 мас.% нефтегазоконденсата, содержащего смесь газоконденсата с содержанием в нем фракции C-C в количестве не более 0,3-1,0 мас.%, с 5-95 мас.% нефти или нефтешлама и производят смешивание нефтегазоконденсата до выравнивания температуры в смесителе с последующей подачей полученной смеси в эмульгирующее ультразвуковое устройство с получением готового продукта.
Поставленная цель достигается также диспергированным мазутным топливом, полученным вышеописанным способом.
1
4
Конкретный способ получения указанного топлива заключается в том, что в предварительно подогретый до 50-60°С мазут М 40 и/или М 100 в заданном соотношении компонентов вводят керосиногазойлевую фракцию, имеющую температуру кипения 180-350°С и предварительно смешивают при температуре 50-60°С. При выравнивании температуры полученная композиция поступает в гомогенизатор с ультразвуковым воздействием для достижения высокой степени гомогенности топливной композиции. Процесс проводят, используя устройство типа ЭЦ-50000, УСМ 35/10 или аналогичное. Затем полученная смесь поступает во второй смеситель, где в полученную смесь вводят нефтегазоконденсатную смесь с содержанием в нем фракции С-С в количестве не более 0,3-1,0 мас.% и содержанием нефти или нефтешлама от 5 до 95 мас.%. При выравнивании температуры полученная композиция поступает во второй гомогенизатор с наложением ультразвука. Как и на первой стадии для смешивания используют акустическое устройство ЭЦ-50000 или УСМ 35/10, но можно и аналогичные акустические установки. При завершении способа получается готовое диспергированное мазутное топливо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мазут
35-60
Керосиногазойлевая фракция
1-40
Нефтегазоконденсатная смесь
с содержанием нефти или нефтешлама 5-95 мас.%.
50-25
1
4
Полученное вышеописанным способом диспергированное мазутное топливо содержит керосиногазойлевую фракцию, имеющую температуру кипения 180-350°С, и стабилизированный газовый конденсат с содержанием в нем фракции C-C в количестве не более 0,3-1,0 мас.%, и дополнительно включает нефтегазоконденсат, содержащий газовый конденсат в смеси с 5-95 мас.% нефти или нефтешлама при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мазут
35-60
Керосиногазойлевая фракция
1-40
Нефтегазоконденсатная смесь
с содержанием нефти или нефтешлама 5-95 мас.%
25-50
Таким образом, получают готовый продукт определенного объема, который накапливается в процессе его изготовления. В качестве керосиногазойлевой фракции (КГФ) были использованы:
- топливо судовое маловязкое (ТСМ) по ТУ 38-101567-2000 (1);
- топливо дизельное летнее (Л02.62) по ГОСТ 305-82 (2);
- керосин технический по ТУ 38-601-22-70-97 (3);
- топливо судовое (ИСО-Ф-ДМА) по ТУ 38.401-58-302-2001 (4).
В качестве мазутов использован мазут М 40 и/или мазут M 100.
Результаты испытаний полученной топливной композиции и запредельных значений представлены в примерах, описанных ниже.
В таблице 1 представлены примеры полученных составов ДМТ.
В таблице 2 представлены свойства исходных составляющих для производства ДМТ и сравнительные свойства прототипа ТММ (50% и 75% мазута в составе).
В таблице 2 текста заявки приведены показатели - «потери % об. (гомог.)», «степень гомоген. мкм» и «Т проц.°С (гомог.)».
1. «потери % об. (гомог.)» - показатель, определяющий объемные потери продукта (нефтепродукты, компоненты смесей, прототипы, ДМТ), определяемые по фракционному составу (для каждой фракции и суммарно) после гомогенизации данного продукта в указанном в тексте заявки режиме, в сравнении с фракционным составом данного продукта до гомогенизации. Способ определения фракционного состава по ГОСТ8674-58 (метод Папок, Зусевой, Данилина). Потери связаны с дегазацией и частичным испарением легких фракций, растворенных в продукте и образующихся в процессе гомогенизации.
2. «Т проц. °С (гомог.)» - показатель температуры продукта в процессе гомогенизации, определяемый непосредственно термометром либо другим известным способом.
Температура продукта растет в процессе обработки (гомогенизации) пропорционально времени обработки.
«Степень гомоген. мкм.» - показатель, определяющий эффективность процесса гомогенизации на размер (измельчение) макрочастиц обрабатываемого продукта. Наиболее простой способ определения - микроскопические исследования и измерение среднестатистического размера частиц (глобул) продукта, прошедшего гомогенизацию, в ограниченном поле контроля микроскопа, и усреднение этих данных по нескольким полям.
Другой, более сложный и точный способ основан на определении размера частиц при измерении оптической плотности раствора нефтепродукта в углеводородном растворителе на приборе КФК-3-1 при двух длинах волн с учетом показателя преломления.
Наиболее правильно назвать этот показатель степенью дисперсности после гомогенизации. В таблице 3 представлены сравнительные свойства СГК и НГКС различных месторождений. Из таблицы 3 следует, что такие параметры, как плотность, вязкость, температура вспышки, температура текучести становятся ближе к аналогичным показателям топочных мазутов с увеличением нефтяной составляющей в НГКС.
Таким образом, предлагаемая группа изобретений имеет технологический результат, который заключается в получении такого диспергированного мазутного топлива (ДМТ), которое обладает более близкими параметрами составляющих его компонентов (НГКС и М 40 и/или M 100), такими как вязкость, температура вспышки, температура текучести, плотность, что в свою очередь позволяет повысить рабочую температуру в камере смешения и гомогенизации до 50-60°С и рабочее давление (насыщенных паров). В результате понижаются технологические потери компонентов (особенно вязких) на стенках и в магистралях системы, повышается качество и степень гомогенизации, увеличивается скорость переработки компонентов мазута. Все это в совокупности приводит к получению ДМТ высокой дисперсности и устойчивости.
Как известно, на предприятиях по производству и хранению нефтепродуктов с низкой текучестью (мазутов, битумов и др.), а также на железнодорожных и морских терминалах часто применяют НГКС для промывки и дренажа емкостей и трубопроводов. Удаляемые нефтешламы в составе НГКС подлежат утилизации, что является дорогостоящим и экологически грязным производством.
Использование удаляемых нефтешламов в составе НГКС при содержании в НГКС 5-95 мас.% нефти обеспечивает возможность повышения экологических показателей производства в целом, техническая же эффективность их та же, что и в случае использования нефти. Предложенное ДМТ с использованием НГКС, в том числе и промывных НГКС, не влияет на качество готового продукта. Это позволяет вторично использовать отработанные продукты и тем самым сократить объем экологически вредных производств. Получаемое же ДМТ, как было сказано выше, обладает высокой дисперсностью и устойчивостью и пригодно для длительного хранения.
Таблица №1
Варианты полученных топливных композиций.
Содерж. мас.%
M 100(40)
НГКС
КГФ
Содерж. нефти в НГКС
Прим.
№ обр.
1
35
50
15
5
2
35
50
15
50
3
35
50
15
95
4
35
35
30
5
5
35
35
30
50
6
35
35
30
95
7
35
25
40
5
8
35
25
40
50
9
35
25
40
95
10
47
50
3
5
11
47
50
3
50
12
47
50
3
95
13
47
35
18
5
14
47
35
18
50
15
47
35
18
95
16
47
25
28
5
17
47
25
28
50
18
47
25
28
95
19
60
39
1
5
20
60
39
1
50
21
60
39
1
95
22
60
35
5
5
23
60
35
5
50
24
60
35
5
95
25
60
25
15
5
26
60
25
15
50
27
60
25
15
95
Таблица №2
Свойства ДМТ в сравнении с компонентами и прототипом.
Свойство
Плотн. кг/м<sup>3</sup> (20С)
ВУ (80С)
Р нас. паров мм рт.ст.
Т всп. °С
Т тек. °С
Потери % об. (гомог.)
Т проц. °С (гомог.)
Степень гомоген. мкм.
Прим.
Образец
М 100
935
8,0
50
180
-
до 5
60
3-6
0,5% воды
НГКС (5%)
780
-
700
-35 (зак)
-
-
-
-
НГКС (50%)
810
-
400
-20
-
-
-
-
НГКС (95%)
856
300
-20
-
-
-
-
КГФ (ТСМ)
836
-
-
60
-
-
-
-
КГФ (Л02-62)
840
-
-
65
-
-
-
-
КГФ (керосин техн.)
815
-
-
45
-
-
-
-
КГФ (ИСО-ФД)
810
-
-
70
-
-
-
-
ТММ (60%)
885
3,2
100
57
-5
1-3
40-45
3-5
ТММ (35%)
865
2,5
150
50
-10
до 2
40-45
2-5
ДМТ 1
840
2,5
100
35
0
менее 1
50-60
1-5
ДМТ 2
845
2,9
100
37
0
менее 1
50-60
1-5
ДМТ 3
850
3,1
100
40
0
менее 1
50-60
1-5
ДМТ 4
870
3,3
100
45
0
менее 1
50-60
1-5
ДМТ 5
880
3,4
100
55
0
менее 1
50-60
1-5
ДМТ 6
830
1,9
100
30
-2
менее 0,5
50-60
1-5
ДМТ 7
835
2,0
100
35
-2
менее 0,5
50-60
1-5
ДМТ 8
840
2,2
100
40
-2
менее 0,5
50-60
1-5
ДМТ 9
850
2,3
100
42
-2
менее 0,5
50-60
1-5
ДМТ 10
865
2,6
100
50
-2
менее 0,5
50-60
1-5
ДМТ 1 (6) - 5% нефтяной составляющей (нс),
ДМТ 2 (7) - 25% нс,
ДМТ 3 (8) - 50% нс,
ДМТ 4 (9) - 75% нс,
ДМТ 5 (10) - 95% нс.
ДМТ 1-5 - для содержания мазутной составляющей 60 мас.%
ДМТ 6-10 - для содержания мазутной составляющей 35 мас.%
Таблица №3
Сравнительные свойства составляющих компонентов ДМТ.
Свойство
СГК Уренгой
СГК Кубань
Нефть Урал
Нефть Зап. Сибирь
НГКС 5%
НГКС 55%
НГКС 95%
Прим.
Плотн. кг/м<sup>3</sup>
736
728
856
851
780
800
856
Вязкость сСт при 20°С
1,05
0,78
11,9
7,87
3,4
5,1
10,3
Т всп. (закр.т.) °С
-
-
-20
32
-35
-20
-20
Т тек. °С
-
-
-25
-20
-
-
-
Т нач. кип. °С
32
31
88
85
45
53
78
Т заст. °С
-67
-39
-29
-28
-56
-38
-30