СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРГИРОВАННОГО МАЗУТНОГО ТОПЛИВА И ДИСПЕРГИРОВАННОЕ МАЗУТНОЕ ТОПЛИВО Российский патент 2010 года по МПК C10L1/04 

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.

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/м³) 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.

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 С₁-С₄ 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.

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 C₁-С₄ 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

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/м³) 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.

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 C₁-С₄ 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.

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 C₁-C₄ 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.

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 С₁-С₄ 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

Полученное вышеописанным способом диспергированное мазутное топливо содержит керосиногазойлевую фракцию, имеющую температуру кипения 180-350°С, и стабилизированный газовый конденсат с содержанием в нем фракции C₁-C₄ 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/м³ (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/м³ 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  

Заявленная группа изобретений относится к области совершенствования нефтепереработки. Топливо 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. Технический результат - повышение технологичности получения топлива и повышение качества полученного топлива высокой воспроизводимостью потребительских свойств. 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 C₁-C₄ в количестве не более 0,3-1,0 мас.%, с 5-95 мас.% нефти и производят смешивание нефтегазоконденсата до выравнивания температуры в смесителе с последующей подачей полученной смеси в эмульгирующее ультразвуковое устройство с получением готового продукта. Объектом изобретения является также топливо, полученное по способу. 2 н.п. ф-лы. 3 табл.

1. Способ получения диспергированного мазутного топлива, включающий смешивание в камерах смешения предварительно подогретого до температуры 50-60°С мазута М 40 и/или М 100, взятого в количестве 35-60 мас.%, с керосиногазойлевой фракции, имеющей температуру кипения 180-350°С, в количестве 1-40 мас.%, с последующей подачей полученной смеси с температурой 50-60°С в эмульгирующее ультразвуковое устройство с получением тонкодисперсной смеси и вводом в полученную смесь 25-50 мас.% нефтегазоконденсатной смеси, содержащей смесь стабилизированного газового конденсата с содержанием в нем фракции C₁-C₄ в количестве не более 0,3-1,0 мас.%, с 5-95 мас.% нефти или нефтешлама, и перемешивание их до выравнивания температуры в смесителе с последующей подачей полученной смеси в эмульгирующее ультразвуковое устройство с получением готового продукта.

2. Диспергированное мазутное топливо, полученное способом по п.1.