Способ получения топлива из нефтесодержащих отходов, топливо, полученное этим способом, способ получения топливной композиции и топливная композиция, полученная этим способом

 

Изобретение относится к топливной промышленности, а именно к углеводородным топливам на основе продуктов переработки нефтесодержащих отходов, к способу получения вторичного топлива и топливной композиции на основе продуктов переработки нефтесодержащих отходов. Способ получения вторичного топлива из нефтесодержащих отходов, представляющих собой смесь воды и нефтепродуктов, включает первичное и вторичное расслоение нефтесодержащей смеси при цикличном нагреве и охлаждении, а также две или более ступени сепарирования. Для облегчения разделения смеси на фракции при вторичном расслоении вводится деэмульгатор. Описан также способ получения топливной композиции, включающий смешение вторичного топлива, являющегося продуктом переработки нефтесодержащих отходов, и одного или нескольких продуктов первичной переработки нефти, имеющих различную вязкость. 4 с. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к топливной промышленности, а именно к углеводородным топливам на основе продуктов переработки нефтесодержащих вод и отходов нефтепродуктов, к способу получения вторичного топлива и топливной композиции на основе продуктов переработки нефтесодержащих отходов.

Предпосылки создания изобретения Переработка и утилизация нефтесодержащих отходов (НСО) является важной проблемой, успешное решение которой не только способствует улучшению экологической обстановки, но и позволяет расширить сырьевую базу для производства углеводородных топлив.

Наиболее простым способом разделения такого вида нефтесодержащих отходов, как нефтесодержащие воды (НСВ), представляющих собой смесь воды и нефтепродукта, является отстаивание. При отстаивании смесь расслаивается на две фракции, верхняя из которых представляет собой преимущественно нефтепродукт, а нижняя - преимущественно воду. В силу того, что при обычном отстаивании разделение на воду и нефтепродукт является далеко не полным, то каждая из полученных фракций нуждается в значительной дополнительной очистке: верхняя фракция - от примеси воды, а нижняя - от примеси нефтепродукта. Нефтепродукт, полученный после операции отстаивания, не может быть использован в качестве топлива вследствие высокого содержания в нем воды.

Известны способы получения топлива из НСО, включающие операции отстаивания с последующим пропусканием полученного после отстаивания нефтепродукта через различные фильтры, сепараторы и другие средства, предназначенные для очистки нефтепродукта от примесей, в том числе от воды.

Наиболее близким аналогом предложенного способа получения вторичного топлива (топлива, полученного в результате утилизации нефтесодержащих отходов) является способ получения топлива, описанный в авторском свидетельстве СССР 1810379. В соответствии с указанным способом судовые нефтесодержащие воды и нефтесодержащие воды береговых предприятий отстаивают в цистернах, после чего полученный после отстаивания нефтепродукт фильтруют через магнитный сетчатый фильтр, нагревают, сепарируют с использованием различных режимов, пропускают через фильтр-влагоотделитель, заполненный поливинилформалем, ионообменную колонку, заполненную ионообменной смолой, и смешивают с присадкой-ингибитором коррозии.

Указанный способ достаточно дорог вследствие того, что фильтры и ионообменная колонка имеют ограниченный ресурс, после выработки которого нуждаются в замене или регенерации.

Известны также способы получения составных топливных композиций с использованием в качестве одного из компонентов продукта переработки нефтесодержащих отходов.

Например, согласно способу, описанному в патенте РФ 2078119, топливную композицию получают путем смешения нефтешлама с тяжелой нефтяной фракцией. При этом перед смешиванием от нефтешлама отстаиванием отделяют механические примеси и воду, нефтешлам эмульгируют и нагревают до 70-80^oС. Однако такой способ получения топливной композиции обеспечивает недостаточно высокий процент утилизации нефтесодержащих отходов (в топливную композицию вовлекается лишь до 60 % нефтешлама), а полученное таким способом топливо имеет нестабильные характеристики вследствие нестабильности характеристик исходных нефтесодержащих отходов.

Наиболее близким аналогом предложенного способа получения топливной композиции является способ в соответствии с патентом РФ 2084494, согласно которому топливную композицию получают путем смешивания первичного топлива, нагретого до 90^oС мазута, со вторичным топливом - смесью ловушечной нефти и нефтешлама после трехступенчатого обезвоживания и с остатком ректификации ловушечной нефти и нефтешлама после двухступенчатого обезвоживания, выкипающим при температуре выше 200^oС. При этом способ предполагает разделение полученной смеси на нижний водный слой и верхний слой, представляющий собой целевой продукт - топливную композицию.

Такой способ предполагает предварительную ректификацию исходного продукта переработки нефтесодержащих отходов, а также нагрев исходного мазута до достаточно высокой температуры (90^oС), что требует значительных энергозатрат на получение топливной композиции по этому способу. Кроме того, в результате осуществления указанного способа образуются продукты ректификации, выкипающие при температуре до 200^oС, и отстоявшиеся нефтесодержащие воды, и таким образом способ согласно патенту РФ 2084494 не обеспечивает высокого процента утилизации нефтесодержащих отходов.

Сущность изобретения Задачей настоящего изобретения является экологически чистая утилизация нефтесодержащих отходов и получение топлива на их основе, а также удешевление топлива.

Поставленная задача решается тем, что при получении топлива из нефтесодержащих отходов, представляющих собой смесь воды и нефтепродуктов, отстаивание (расслоение) смеси производят в два этапа: - первичное расслоение путем нагрева с последующим охлаждением и отделением верхней фракции, представляющей собой водотопливную эмульсию, содержащую преимущественно нефтепродукт (например, путем откачивания всплывшего верхнего слоя в другую емкость или путем слива нижнего слоя - фракции, содержащей преимущественно воду), - вторичное расслоение отделенной водо-топливной эмульсии путем нагрева и отстаивания с последующим охлаждением и отделением нефтепродукта, после чего отделенный нефтепродукт подвергают последовательно двум или более операциям сепарирования.

Для более легкого и быстрого разделения на фракции при вторичном расслоении к смеси, представляющей собой водотопливную эмульсию, могут добавляться деэмульгаторы, например деэмульгаторы марок СНПХ. Нагретую смесь с добавленным деэмульгатором перемешивают (циркулируют) для обеспечения более полного взаимодействия ее с деэмульгатором. По окончании процесса химической обработки деэмульгатором смесь охлаждается естественным образом до требуемой температуры, одновременно расслаиваясь на верхнюю фракцию, содержащую нефтепродукт, и нижнюю фракцию, содержащую преимущественно воду, после чего отстоявшуюся нижнюю фракцию отделяют (сливают) и направляют на дальнейшее разделение в гравитационном сепараторе.

Для обеспечения наилучшего режима расслоения смеси на верхнюю и нижнюю фракции как при первичном, так и при вторичном расслоении предпочтительно осуществлять последовательно несколько циклов нагрева и охлаждения. При этом после каждого цикла нагрева и охлаждения образовавшуюся в результате расслоения нижнюю фракцию, содержащую преимущественно воду (отстой), отделяют (сливают), а верхнюю фракцию, представляющую собой водотопливную эмульсию, содержащую преимущественно нефтепродукт, подвергают следующему циклу нагрева и охлаждения. При этом в каждом цикле нагрев предпочтительно осуществлять до 50-60^oС, а охлаждение - до 25-30^oС.

Нефтепродукт, полученный после вторичного расслоения, направляют на первый сепаратор. На выходе из первого сепаратора отбирают пробу на содержание воды. Если массовая доля воды в пробе не превышает требуемой на данном этапе величины (6 %), то полученный нефтепродукт направляют на второй сепаратор, оснащенный автоматической электронной системой контроля обводненности (содержания воды в топливе). На выходе второго сепаратора массовая доля воды в полученном вторичном топливе не превышает регламентируемой величины (1 %). Полученное описанным выше способом вторичное топливо (топливный экологический композит - ТЭК) поступает на последующее хранение или отгрузку.

Если массовая доля воды в пробе после первого сепаратора превышает требуемую величину (6 %), то полученное топливо поступает на дополнительную ступень сепарации. По достижении требуемой на данном этапе величины обводненности (6 %) нефтепродукт направляется на второй сепаратор и далее, как описано выше.

В связи с тем, что процесс отстаивания нефтесодержащих отходов является достаточно длительным процессом, для повышения производительности и исключения простоев оборудования (в частности, сепараторов) предпочтительно, чтобы операции первичного и вторичного расслоения осуществлялись не в одной и той же емкости, а в различных емкостях, то есть каскадно. При этом по завершении процесса первичного расслоения партии нефтесодержащих отходов отстоявшийся нефтепродукт перекачивают в емкость вторичного расслоения, после чего емкость первичного расслоения может быть использована для отстаивания следующей партии НСО.

Для более полной утилизации нефтесодержащих отходов нижняя фракция, полученная после первичного и/или вторичного расслоения (отстой, содержащий воду с некоторым количеством нефтепродуктов, которые не могут быть отделены путем отстаивания), может быть дополнительно разделена (например, на гравитационном сепараторе), а выделенный нефтепродукт может быть направлен на вторичное расслоение.

В таблице 1 приведены основные физико-химические характеристики вторичного топлива (топливного экологического композита - ТЭК), получаемого в результате осуществления способа согласно настоящему изобретению.

Из таблицы 1 видно, что по своим основным физико-химическим показателям получаемое вторичное топливо близко к мазутам и может быть использовано в качестве котельного топлива или в качестве одного из компонентов топливной композиции.

Поскольку топливный экологический композит, полученный в результате осуществления способа согласно настоящему изобретению, является значительно более дешевым, чем первичное топливо, полученное в результате переработки нефти, то добавление ТЭК к первичному топливу приводит к снижению себестоимости топлива.

Поэтому в соответствии с настоящим изобретением предлагается также способ получения топливной композиции, одним из компонентов которой является вторичное топливо, полученное из нефтесодержащих отходов, а именно ТЭК.

В соответствии с предложенным способом топливную композицию получают путем смешения одного и более компонентов, являющихся продуктами первичной переработки нефти (первичного топлива) со вторичным топливом, полученным в результате переработки нефтесодержащих отходов описанным выше способом.

Получаемая топливная композиция должна соответствовать определенным требованиям, при этом наиболее важным из регламентируемых показателей является вязкость топлива. Вторичное топливо, получаемое в результате переработки нефтесодержащих отходов, обычно имеет вязкость, варьирующуюся в достаточно широких пределах вследствие неоднородного состава перерабатываемых отходов. Поэтому для получения топливной композиции согласно предложенному способу используют один или несколько видов первичного топлива, имеющих различную вязкость, а для достижения требуемой вязкости получаемой топливной композиции варьируют соотношение компонентов композиции. При этом соотношение компонентов топливной композиции определяется расчетным путем в зависимости от исходной вязкости каждого из компонентов.

В качестве компонента топливной композиции, имеющего большую вязкость, может быть использовано высоковязкое топливо, например, такое как судовое высоковязкое топливо или топочный мазут марки М-100, или их смесь. В качестве компонента, имеющего меньшую вязкость, может быть использовано маловязкое топливо таких сортов, как, например, маловязкое судовое топливо, технологическое экспортное топливо марки Э-4,0 или дизельное топливо, или их смесь.

Топливная композиция, содержащая в качестве одного из компонентов ТЭК, может быть использована как обычный мазут, например, в качестве топлива для судовых дизелей или печного топлива.

Для получения топливной композиции, удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к первичному топливу, имеющему аналогичное назначение, и в то же время имеющей более низкую стоимость по сравнению с указанным первичным топливом предпочтительно, чтобы количество топливного экологического композита в составе указанной композиции не превышало 10 %.

Краткое описание графических материалов На прилагаемом чертеже изображена технологическая схема процесса производства топливного экологического композита согласно настоящему изобретению.

Описание примеров осуществления изобретения Пример 1. Получение топливного экологического композита Топливный экологический композит получают на технологической линии, оснащенной необходимым оборудованием.

Нефтесодержащие отходы нагревают до 60^oС и отстаивают, охлаждая естественным образом до 25-30^oС, после чего верхний слой всплывших нефтепродуктов отбирают через пороговые скиммеры шланговым насосом и направляют в емкость вторичного расслоения. Нижний слой отстоявшихся нефтесодержащих отходов направляют на гравитационный сепаратор, где отделяют нефтепродукт от технической воды. Техническая вода направляется на дальнейшую очистку, а отделенный нефтепродукт - в емкость вторичного расслоения. При этом осуществляют экспресс-анализ нефтепродукта на обводненность для расчета количества деэмульгатора, необходимого для осуществления операции вторичного расслоения.

На стадии вторичного расслоения собранные нефтепродукты нагревают до 60^oС, после чего через дозатор вводят деэмульгатор марки СНПХ в количестве 0,5 кг/т готового продукта и перемешивают (циркулируют) насосом. По окончании циркуляции отключают обогрев и смесь охлаждают естественным образом до 25^oС. В процессе охлаждения смесь расслаивается на нефтепродукт и техническую воду, которую после окончания процесса охлаждения направляют на гравитационный сепаратор для дальнейшей очистки.

Отделенный нефтепродукт направляют на центробежный сепаратор (ЦС), обозначенный на схеме как ЦС-1. Обезвоженный до влагосодержания не более 6 % продукт направляют на центробежный сепаратор с электронной системой контроля, обозначенный на схеме как ЦС-2. На выходе сепаратора влагосодержание полученного вторичного топлива составляет менее 1 %.

Характеристики полученного топливного экологического композита приведены в таблице 2.

Пример 2. Получение топливной композиции Перед производством топливной композиции производят входной анализ используемых компонентов по показателям вязкости, плотности и обводненности (содержания воды). Исходя из полученных результатов, расчетным методом определяют соотношение компонентов, необходимое для приготовления топливной композиции, имеющей требуемые характеристики, после чего осуществляют процесс смешения компонентов.

1663 т маловязкого топлива марки М-100, имеющего вязкость 129 сСт, 3576 т высоковязкого топлива марки М-100, имеющего вязкость 212 сСт и 511 т топливного экологического композита, полученного в примере 1 и имеющего вязкость 105 сСт, подогревают до температуры 50^oС и перекачивают по системе смешения в смесительную емкость.

Смешивание топливной композиции осуществляют объемно-струйным методом в течение 2 ч. По окончании смешивания отбирают пробу смеси и анализируют ее по основным показателям (вязкость, плотность, содержание воды).

Характеристики полученной топливной композиции приведены в таблице 3.

Формула изобретения

1. Способ получения топлива из нефтесодержащих отходов, представляющих собой смесь воды и нефтепродуктов, включающий операции отстаивания указанной смеси, отделения полученного в результате отстаивания нефтепродукта, нагрева и сепарирования отделенного нефтепродукта, отличающийся тем, что отстаивание производят в два этапа, причем исходную смесь подвергают первичному расслоению путем отстаивания с нагревом и последующим охлаждением, затем отделяют верхнюю фракцию, представляющую собой водотопливную эмульсию, содержащую преимущественно нефтепродукт, от нижней фракции, содержащей преимущественно воду, после чего указанную водотопливную эмульсию подвергают вторичному расслоению путем нагрева и отстаивания с охлаждением, затем снова отделяют верхнюю фракцию, содержащую нефтепродукт, от нижней фракции, содержащей преимущественно воду, после чего отделенный нефтепродукт подвергают последовательно двум или более операциям сепарирования.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при вторичном расслоении перед операцией отстаивания осуществляют химическую обработку водотопливной эмульсии путем добавления деэмульгатора, и при этом осуществляют циркуляцию нагретой водотопливной эмульсии.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что при первичном расслоении осуществляют более одного цикла нагрева и охлаждения смеси, при этом каждый цикл завершается сливом нижней фракции, причем нагрев смеси осуществляют до 50-60^oС, а охлаждение - до 25-30^oС.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что при вторичном расслоении осуществляют более одного цикла нагрева и охлаждения смеси, при этом каждый цикл завершается сливом нижней фракции, причем нагрев смеси осуществляют до 50-60^oС, а охлаждение - до 25-30^oС.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первичное и вторичное расслоение осуществляют каскадно в различных емкостях.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что нижнюю фракцию, полученную при первичном расслоении смеси, подвергают разделению на гравитационном сепараторе, после чего выделенный нефтепродукт направляют на операцию вторичного расслоения.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что нижнюю фракцию, полученную при вторичном расслоении смеси, подвергают разделению на гравитационном сепараторе, после чего выделенный нефтепродукт направляют на операцию вторичного расслоения.

8. Топливо из нефтесодержащих отходов, отличающееся тем, что оно получено способом в соответствии с любым из пп. 1-7.

9. Способ получения топливной композиции, включающий смешение первичного топлива, представляющего собой продукт первичной переработки нефти, со вторичным топливом, полученным в результате переработки нефтесодержащих отходов, представляющих собой смесь воды и нефтепродуктов, отличающийся тем, что в качестве первичного топлива используют один или более компонентов, являющихся продуктами первичной переработки нефти, а в качестве вторичного топлива используют топливо, как оно определено в п. 8.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в качестве первичного топлива используют не менее двух компонентов, имеющих различную вязкость, причем компонент смеси, имеющий большую вязкость, является высоковязким топливом, а компонент смеси, имеющий меньшую вязкость, является маловязким топливом, при этом для достижения требуемой вязкости получаемой топливной композиции варьируют соотношение компонентов.

11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что количество вторичного топлива в составе композиции не превышает 10 мас. %.

12. Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что в качестве компонента, имеющего большую вязкость, используют судовое высоковязкое топливо, или топочный мазут марки М-100, или их смесь, а в качестве компонента, имеющего меньшую вязкость, используют маловязкое судовое топливо, или технологическое экспортное топливо, или дизельное топливо, или их смесь.

13. Топливная композиция, отличающаяся тем, что получена способом в соответствии с любым из пп. 9-12.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.10.2005        БИ: 28/2005