СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СОСТАВ ПРИСАДКИ ДЛЯ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ТОПЛИВ
METHOD FOR PREPARATION AND COMPOSITION OF ADDITIVE FOR DESULPHURATION OF SULPHUR-CONTAINING FUEL

Изобретения относятся к десульфуризации серосодержащих топлив и могут быть использованы в теплоэнергетике как для снижения содержания органической серы в жидком углеводородном топливе, так и при сжигании сернистых топлив, для их десульфуризации и предотвращения шлаковых отложений.
Известны присадки для десульфуризации серосодержащих топлив, которые готовят путем смешивания в воде соединений щелочных, и/или щелочноземельных, и/или переходных металлов и водорастворимых поверхностно-активных веществ (ПАВ) (пат. США №4749382, C10L 1/18, 1988 г.) [1].
Наиболее близким к предлагаемому способу является решение по пат. РФ №2318012 [2], согласно которому присадку для десульфуризации топлив готовят путем последовательного перемешивания в воде ПАВ, хромата щелочного металла, гидроокиси щелочноземельного металла, в частности магния, и рассола бишофита до получения однородного состава, который затем разводят водой до нужной плотности.
Это же решение [2] является наиболее близким к предлагаемому составу присадки, являющейся конечным продуктом предлагаемого способа.
Решение [2], принятое за прототип, является достаточно эффективным по степени нейтрализации сернистых соединений, снижения коррозионной активности и предотвращения образований тугоплавких отложений на стенках теплогенерирующей системы.
Технической задачей, единой для группы изобретений «Способ приготовления присадки» и «Состав присадки», является, во-первых, расширение арсенала технических средств данного назначения, при превышении технического результата, достигнутого в прототипе, а именно повышение эффективности нейтрализации сернистых соединений и снижение содержания органической серы в жидком углеводородном топливе до горений еще до горения (кипения) последнего, а также уменьшение образования тугоплавких отложений и коррозионной агрессивности состава.
2
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе приготовления присадки для десульфуризации топлив, включающем последовательное перемешивание в воде компонентов, включающих гидроокись металла и рассола бишофита, новым является то, что в воде последовательно смешивают гидроокись натрия (NaOH), КМЦ-Na и измельченный криолит, перемешивают и добавляют бишофит в количестве, необходимом для реакции 100 мас.% NaOH с 10-90 мас.% бишофита для образования гидроокиси магния Mg(OH) и соли хлорида натрия (NaCl), a полученную в результате суспензию диспергируют.
Поставленная техническая задача решается также тем, что в составе присадки для десульфуризации топлив, содержащей бишофит, гидроокись магния и воду, новым является то, что он дополнительно содержит хлорид натрия, КМЦ-Na и криолит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бишофит
4,8-43,2
Гидроокись магния
1,9-12,4
Хлорид натрия
2,8-24,8
Криолит
0,1-0,3
КМЦ-Na
0,1-0,5
Вода
остальное
Таким образом, новый технический результат предлагаемой группы изобретений достигается следующим:
а) Согласно «Способу» гидроокись магния и дополнительно хлорид натрия получают непосредственно в реакционной зоне как продукт реакции недефицитного гидроксида натрия с бишофитом, при этом присутствие в присадке гидроокиси магния (геля) обеспечивает нейтрализацию сернистых соединений при низких температурах (ниже температуры кипения топлива), а хлорид натрия способствует образованию на стенках технологического оборудования рыхлых отложений с низкой температурой плавления, что предотвращает твердое шлакообразование.
б) Присутствие в присадке измельченного минерала криолита, являющегося катализатором окислительно-восстановительных реакций, повышает эффективность процесса десульфуризации, а кроме того, способствует снижению адгезии шлаков к стенкам оборудования, особенно в комплексе с хлористым натрием, что значительно уменьшает образование тугоплавких шлаков, упрощает очистку теплогенерирующего оборудования.
в) Использование в присадке КМЦ-Na (натриевая соль карбоксиметил целлюлоза), являющегося сгустителем, обеспечивает образование стабильной и однородной суспензии с повышенной вязкостью в водных солевых растворах, что способствует при взаимодействии ее с жидким углеводородным топливом образованию стойкой эмульсии II рода, улучшает адгезионные свойства к твердым топливам (уголь), что повышает эффективность процесса десульфуризации. Кроме того, КМЦ-Na совместим с солевыми водными растворами, равномерно распределяется по всему объему водного раствора бишофита и является дополнительным ингибитором коррозии для технологического оборудования.
г) Дополнительное диспергирование полученной смеси обеспечивает тонкодисперсное измельчение водонерастворимых частиц и получение стабильной однородной тонкодисперсной коллоидной суспензии, что способствует равномерному распределению присадки по всему объему топлива, что обеспечивает дополнительное повышение степени десульфуризации.
Способ приготовления присадки осуществляют следующим образом. При комнатной температуре в воде в соответствии с рецептурой смешивают последовательно гидроокись натрия, КМЦ-Na, предварительно измельченный природный минерал криолит, все перемешивают до получения однородного состава, после этого добавляют бишофит в количестве, необходимом для реакции расчетного количества NaOH с частью (от 10 до 90 мас.%) бишофита. В результате реакции их взаимодействия (1) образуется водонерастворимая мелкодисперсная гидроокись магния (магний-гель) и соль хлористого натрия (поваренная соль), а также остаточный бишофит (от 90 до 10 мас.%).
Полученную в результате суспензию пропускают через диспергатор для тонкодисперсного измельчения водонерастворимых частиц и получения стабильной однородной тонкодисперсной коллоидной суспензии.
В таблице 1 даны варианты исходных компонентов для проведения способа.
Таблица 1
№ п/п
Компоненты
Количество, мас.%
А
Б
В
1
Бишофит
Исходный
~48,0
Остаточный
4,8
24,0
43,2
2
Гидроокись натрия
17,0
9,4
1,8
4
Криолит
0,1
0,2
0,3
5
КМЦ-Na
0,1
0,3
0,5
6
Вода
Остальное
В таблице 2 приведены получаемые составы присадки в результате смешивания исходных компонентов, полученные в результате вышеописанного способа ее приготовления.
Таблица 2
№ п/п
Компоненты
Количество, мас.%
А
Б
В
1
Бишофит
4,8
24,0
43,2
2
Магний гидроокись
12,4
7,2
1,9
3
Натрий хлорид
24,8
13,8
2,8
4
Криолит
0,1
0,2
0,3
5
КМЦ-Na
0,1
0,3
0,5
6
Вода
Остальное
В табл.3 приведены результаты лабораторных испытаний эффективности усредненного состава присадки по нейтрализации сернистых соединений как до сжигания, так и после сжигания сернистого мазута.
Таблица 3
Результаты лабораторных испытаний эффективности присадки
Соотношение присадки к сере,г/г
Содержание SO<sub>2</sub> в дымовом газе, г/м<sup>3</sup>
Эффективность, %
Содержание органической серы в мазуте, мас.%
Эффективность, %
В процессе сжигания
При кипячении
исходное
конечное
исходное
конечное
0,5:1
~6,94
0,46
94
~3,46
-
-
0,75:1
0,38
95
-
-
1:1
0,32
96
0,76
78
1,5:1
0,28
96
-
-
2:1
0,22
97
0,69
80
Состав не агрессивен и не токсичен, по токсиколого-гигиенической характеристике относится к третьему классу опасности (вещества малоопасные) по ГОСТ 12.1.007-76. Поскольку состав разработан на основе природного минерала бишофит, он оказывает умеренное влияние, а при низких концентрациях - плодотворное влияние на флору и фауну.
Применение разработанной присадки способствует поддержанию поверхности теплообмена практически чистой, поскольку предотвращается образование тугоплавких шлаковых отложений.
Поскольку присадка является катализатором процесса горения, она способствует повышению эффективности процесса горения мазута за счет уменьшения количества избыточного воздуха и снижения температуры отходящих газов.
Добавка расчетного количества предлагаемой присадки позволяет:
- снизить выброс токсичных сернистых газов в окружающую среду;
- уменьшить образование труднорастворимых отложений накипи и кокса;
- снизить степень сернокислой коррозии, а следовательно, увеличивать межремонтный период теплогенерирующих установок.