ТОПЛИВО ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ ТОКОШ Российский патент 2015 года по МПК C10L1/04 C10L1/10 C10L1/18 C10L10/00 

Изобретение относится к котельному топливу на основе углеродсодержащих соединений органического и минерального происхождения, а также к утилизации отходов производства растительных масел, нефтепереработки и добычи угля и позволяет расширить ассортимент котельных топлив.

Известно котельное топливо (патент РФ №2500792, C10L 1/04, 2013 г.), содержащее тяжелую нефтяную фракцию и стабилизатор, в качестве которого используют отход производства растительных масел - карбоксилат натрия, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

карбоксилат натрия 20-30 тяжелая нефтяная фракция остальное

Недостатками этого топлива являются низкая стабильность, высокое содержание серы и высокая зольность.

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 высокая вязкость, низкая стабильность, коррозионность и высокая зольность.

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 следующем:

- коррозионности;

- высокой зольности;

- низкой стабильности.

Задачей изобретения является разработка топлива для котельной, которое обеспечит:

- повышение стабильности;

- снижение коррозионности;

- снижение зольности;

- снижение себестоимости за счет утилизации отходов производства растительных масел, нефтепереработки и добычи угля;

- расширение ассортимента котельных топлив.

Техническим результатом изобретения является топливо для котельной ТОКОШ с высокой стабильностью, низкой коррозионной активностью, низкой зольностью и низкой себестоимостью.

Поставленная задача решается тем, что топливо для котельной ТОКОШ, состоящее из углеродсодержащих соединений органического и минерального происхождения, в качестве углеродсодержащего соединения органического происхождения содержит смесь нефтешлама и карбоксилата натрия в соотношении 1:(1-3), а в качестве углеродсодержащего соединения минерального происхождения - угольную пыль, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Смесь нефтешлама и карбоксилата натрия 40-50 Угольная пыль остальное

Одним из компонентов предлагаемого топлива для котельной ТОКОШ является карбоксилат натрия, представляющий собой натриевые соли жирных кислот, получаемые при переработке щелочных отходов, которые образуются при обработке растительных масел едким натром. Это - пастообразное вещество светло-коричневого или коричневого цвета, содержащее не менее 25% жиров, 9-28% мыл и 0,2-0,4% свободной щелочи.

Содержание карбоксилата натрия в топливе для котельной ТОКОШ обеспечивает устойчивую топливную эмульсию, повышает ее стабильность при сохранении высокими таких технических показателей, как теплота сгорания и низкая зольность.

Вторым компонентом предлагаемого топлива для котельной ТОКОШ 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°С нефтешлам легко плавится с отделением воды. Он имеет слабокислую среду (рН - 6,5-6,8) и может медленно коррелировать оборудование. Очищенный от воды и механических примесей нефтешлам имеет высокую теплоту сгорания - 41900-42200 кДж/кг, что увеличивает теплотворную способность получаемого топлива для котельной. При смешении нефтешлама и карбоксилата натрия происходит нейтрализация смеси до значений рН - 7,0-7,1, что полностью исключает коррозионную активность топлива.

Угольная пыль является отходом следующих стадий добычи угля: бурения шурфов, взрывных работ, отбойки угля комбайнами, погрузки и транспортировки угля. Угольная пыль обеспечивает высокую теплоту сгорания, устойчивую стабильность и низкую зольность. Кроме того, предложенная композиция позволяет утилизировать отходы производства растительных масел, нефтепереработки и добычи угля, а также расширить ассортимент котельных топлив.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, обеспечивает желаемый технический результат, а именно увеличение стабильности топлива для котельной, снижение зольности и коррозионной активности, а также расширяет ассортимент котельных топлив.

Топливо для котельной ТОКОШ получают путем смешения нефтешлама, предварительно очищенного от механических примесей, и карбоксилата натрия, нагревания смеси до 80-95°С, перемешивания в течение 10-15 минут и добавления в смесь угольной пыли при постоянном перемешивании до устойчивой эмульсии при вышеназванной температуре в течение 20-30 минут.

Качество получаемого топлива для котельной ТОКОШ иллюстрируют нижеприведенные примеры. В качестве компонентов использовали: нефтешлам из резервуаров ОАО «Краснодарэконефть», карбоксилат натрия производства ОАО «Краснодармаслозавод» и угольную пыль ООО «Минерале трейд». Угольная пыль имеет следующие характеристики: насыпная плотность - 685 кг/м³, влажность - 3,2%, тонкость помола 50-90 мкм, зольность - 1,8%. Топливо для котельной ТОКОШ получали на опытной установке ОАО «Краснодарэконефть», снабженной скоростной мешалкой (до 3000 об/мин), резервуарами, насосами и трубопроводами. Полученному топливу для котельной ТОКОШ определяли: вязкость условную ВУ₈₀ по ГОСТ 6258, теплоту сгорания по ГОСТ 21261, зольность по приложению 1 ГОСТ 10585, испытание на медной пластинке, а так же стабильность по его расслаиваемости.

Пример № 1

Берем 15 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 90°С, добавляем 30 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 12 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 55 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 25 минут.

Полученное топливо для котельной ТОКОШ анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 2

Берем 13 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 80°С, добавляем 27 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 10 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 60 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 30 минут.

Полученное топливо для котельной ТОКОШ анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 3

Берем 17 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 95°С, добавляем 33 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 15 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 50 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 20 минут.

Полученное топливо для котельной ТОКОШ анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 4

Берем 25 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 90°С, добавляем 25 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 12 минут.К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 50 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 25 минут.

Полученное топливо для котельной ТОКОШ анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 5

Берем 10 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 90°С, добавляем 30 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 12 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 60 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 25 минут.

Полученное топливо для котельной ТОКОШ анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 6 сравнительный

Берем 12 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 90°С, добавляем 24 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 12 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 64 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 25 минут.

Полученное топливо для котельной анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 7 сравнительный

Берем 18 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 90°С, добавляем 36 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 12 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 46 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 25 минут.

Полученное топливо для котельной анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 8 сравнительный

Берем 28 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 90°С, добавляем 22 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 12 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 50 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 25 минут.

Полученное топливо для котельной анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 9 сравнительный

Берем 11 кг очищенного от механических примесей нефтешлама, нагреваем до 90°С, добавляем 39 кг карбоксилата натрия и при постоянном вращении мешалки выдерживаем в течение 12 минут. К полученной смеси при постоянном перемешивании добавляем 50 кг угольной пыли и продолжаем перемешивание при этой же температуре в течение 25 минут.

Полученное топливо для котельной анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Пример № 10 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 и анализировали. Результаты анализа представлены в таблице.

Представленные результаты демонстрируют высокое качество предложенного топлива для котельной ТОКОШ. Его характеризует высокая стабильность, низкая зольность, вязкость и высокая теплотворная способность. Кроме того, тонкость помола угольной пыли обеспечивает вынос золы с отходящими газами.

Однако такие результаты достижимы только в заявленном соотношении компонентов. Так, при увеличении содержания угольной пыли (пр. № 6) увеличивается вязкость и снижается стабильность топлива, а при уменьшении ее содержания ниже заявленного (пр. № 7) снижается теплота сгорания топлива для котельной. Снижение соотношения нефтешлама к карбоксилату (пр. № 8) понижает стабильность топлива для котельной, а увеличение этого показателя (пр. № 9) уменьшает теплотворную способность. Кроме того, следует отметить, что предложенный состав топлива для котельной включает отходы производств растительных масел, нефтепереработки и добычи угля, снижает себестоимость и расширяет ассортимент.

Изобретение описывает топливо для котельной, состоящее из углеродсодержащих соединений органического и минерального происхождения, при этом в его состав в качестве углеродсодержащего соединения органического происхождения входит смесь нефтешлама и карбоксилата натрия в соотношении 1:(1-3), а в качестве углеродсодержащего соединения минерального происхождения - угольная пыль, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Смесь нефтешлама и карбоксилата натрия 40-50 Угольная пыль остальное

Топливо для котельной обладает высокой стабильностью, низкой коррозионной активностью, зольностью и вязкостью, а также высокой теплотворной способностью. 1 табл., 10 пр.

Топливо для котельной, состоящее из углеродсодержащих соединений органического и минерального происхождения, отличающееся тем, что в его состав в качестве углеродсодержащего соединения органического происхождения входит смесь нефтешлама и карбоксилата натрия в соотношении 1:(1-3), а в качестве углеродсодержащего соединения минерального происхождения - угольная пыль, при следующем соотношении компонентов, % масс.:
Смесь нефтешлама и карбоксилата натрия 40-50 Угольная пыль остальное