СВЕТИЛЬНАЯ МАСЛЯНАЯ ДОБАВКА Российский патент 2016 года по МПК C10L10/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к энергетической отрасли, в частности к добавкам для топлива печных аппаратов.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время общей тенденцией в энергетической отрасли является повышение эффективности, а также снижение себестоимости, капитальных и эксплуатационных затрат на промышленные производственные процессы. Одними из основных направлений развития промышленных предприятий, использующих печные аппараты, являются:

- повышение КПД печей за счет оптимизации конструкции;

- повышение теплопередачи от пламени (светимость);

- снижение потребления топлива;

- снижение себестоимости компонентов топлива;

Оптимизация конструкции печи требует значительных затрат, связанных с проведением строительно-монтажных работ. Поэтому актуальной задачей является использование компонентов топлива, повышающих светимость пламени. Увеличение светимости пламени позволяет снизить потребление топлива. Известно, что светимость пламени увеличивается в результате появления сажистых частиц при разложении топлива. Например, особо высокую светимость имеет пламя при введении в него мазута (вещества, содержащего высокомолекулярные углеводороды). Наиболее распространенным топливом печных аппаратов является газ (метан). Однако он обладает относительно низким содержанием углерода (75% масс.) и невысокой светимостью пламени. Для повышения светимости пламени печных аппаратов, работающих как на жидком, так и на газовом топливе, добавляют компоненты с высоким массовым содержанием углерода (дистилляты перегонки нефти и/или каменноугольной смолы).

Дистилляты перегонки нефти являются высокоценным сырьем для производства бензина и дизельного топлива и их использование в качестве добавки, повышающей светимость пламени, приведет к значительному удорожанию суммарной топливной смеси и увеличению затрат.

Известна антраценовая фракция полученная путем перегонки каменноугольной смолы, с интервалом температур кипения 280-380°С (до 400°С), бледно - зеленого цвета, γ=1,0910 г/см³, содержащую высокомолекулярные углеводороды: антрацен С₁₄Н₁₀, фенантрен и др. (Н.П. Лякишев. Энциклопедический словарь по металлургии. - М: "Интермет Инжиниринг", 2000).

Содержание высокомолекулярных углеводородов позволяет использовать антраценовую фракцию как компонент топлива печных аппаратов для увеличения излучательной способности (светимости) пламени. Однако процесс получения антраценовой фракции аналогично процессам получения дистиллятов перегонки нефти включает в себя многоколонную атмосферно - вакуумную ректификацию каменноугольной смолы и требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Таким образом, использование антраценовой фракции в качестве топливного компонента, повышающего светимость пламени, ограничено из-за повышения суммарной стоимости топливной смеси для печных аппаратов и потребностей других отраслей промышленности (производство сажи, получение антрацена, фенантрена и карбазола, технического углерода (сажи), дубителей и красителей).

Остаточный высокоуглеродистый продукт ректификации каменноугольной смолы - пек также является ценным продуктом, применяемым главным образом для получения электродного (беззольного) кокса и в качестве связующего при брикетировании твердых топлив. Кроме повышения суммарной стоимости топлива, использование пека в качестве топливной добавки затруднено еще из-за высокой вязкости (Справочник коксохимика, т. 3, М., 1966; Литвиненко М.С; Химические продукты коксования. К., 1974; Привалов В.Е., Степаненко М.А.; "Кокс и химия", 1976, №2, с. 51-55. М.С. Литвиненко).

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на повышение излучательной способности пламени (светимости), повышение КПД печных аппаратов, снижение потребления и стоимости топлива для печных аппаратов.

Указанная задача решается за счет того, что применяют светильную масляную добавку с плотностью 950÷1400 кг/м³ и кинематической вязкостью при 100°С (2,5÷100000)*10^-6 м²/с, полученную путем термической деструкции нефтяных остатков, для увеличения излучательной способности пламени печных аппаратов.

В отличие от антраценовой фракции и пека, светильная масляная добавка (СМД) является малоценным остаточным продуктом термической деструкции нефтяных остатков. Для ее дальнейшего использования, например, в качестве компонента котельного топлива, печного топлива или флотского мазута необходимо значительное количество разбавителей таких как керосиновая фракция, дизельное топливо, легкий и тяжелые газойли, различные депрессорные присадки для достижения требований ГОСТ (температура вспышки, вязкость, плотность, содержание серы, коксуемость) к этим видам топлива. Особенно жесткие требования по содержанию серы предъявляются к флотским мазутам. Следовательно использование остаточного продукта термической деструкции нефтяных остатков для производства котельного топлива или мазутов экономически неэффективно. Наиболее оптимально его использование в качестве СМД.

По сравнению с антраценовой фракцией более тяжелая СМД (конец кипения >400°С) содержит большее количество высокомолекулярных углеводородов и в одинаковых условиях обладает большей светимостью пламени. В то же время вязкость СМД ниже чем у каменноугольного пека. Это значительно облегчает подачу СМД в печной аппарат и его смешение как с газовым, так и с жидким топливом печных аппаратов. Основные сравнительные характеристики антраценовой фракции, пека и СМД приведены в таблице.

При температуре от 100°С СМД становится текучей и может вместе с остальными компонентами топлива распыляться в горелках печных аппаратов в мелкодисперсную систему для равномерного смешения с воздухом. Это обеспечивает равномерную светимость пламени по всей длине, увеличение длины пламени за счет дальности распыла смеси топлива и СМД.

В печных аппаратах, где идет непосредственный контакт пламени и продуктов сгорания с нагреваемым и/или обжигаемым материалом, при высокой температуре может происходить поглощение серы и сернистных соединений из продуктов сгорания. Это свойство позволяет использовать СМД с содержанием серы до 10% масс.

Применение СМД для повышения светимости пламени обеспечивает увеличение КПД печного аппарата за счет большего количества излучаемого тепла. Большая излучательная способность светильной масляной добавки позволяет снизить количество сжигаемой топливной смеси. Замена ценной антраценовой фракции остаточным продуктом термической деструкции нефтяных остатков решает задачу использования утилизации последнего, снижает потребление разбавителей при производстве котельного топлива или мазутов и снижает стоимость топливной смеси печных аппаратов.

Изобретение раскрывает применение светильной масляной добавки с плотностью 950÷1400 кг/м³ и кинематической вязкостью при 100°С (2,5÷100000)*10^-6 м²/с, полученной путем термической деструкции нефтяных остатков, для увеличения излучательной способности пламени печных аппаратов. Использование светильной масляной добавки вместо ценных высокоуглеродистых фракций позволяет повысить светимость пламени печных аппаратов, КПД, снизить стоимость и расход топливной смеси, сжигаемой в печных аппаратах. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Применение светильной масляной добавки, обладающей плотностью 950÷1400 кг/м³ и кинематической вязкостью при 100°C (2,5÷100000)*10^-6 м²/с, полученной путем термической деструкции нефтяных остатков, для увеличения излучательной способности пламени печных аппаратов.

2. Применение светильной масляной добавки по п. 1, отличающееся тем, что массовая доля серы и сернистых соединений в масляной добавке находится в диапазоне 0,1-10%.