Способ получения диспергированного мазутного топлива и диспергированное мазутное топливо
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.
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 |
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.
