Топливная композиция
Изобретение относится к топливной промышленности, а именно к углеводородным топливом. Заявлена топливная композиция, состоящая из топочного мазута, смолы пиролизной тяжелой и стабилизатора. В качестве стабилизатора она содержит органический остаток, получаемый из отработанной серной кислоты - отхода процесса сернокислотного алкилирования изоалканов олефинами, которую нейтрализуют аммиаком, продукт нейтрализации экстрагируют полярными растворителями, выделяют органическую фазу, из которой выделяют вышеуказанный органический остаток при следующем соотношении компонентов, мас.%: смола пиролизная тяжелая - 25-75, органический остаток - 0,5-5,0, остальное - топочный мазут. Технический результат - использование изобретения позволяет получить стабильную топливную композицию, квалифицированно утилизировать органический остаток - побочный продукт производства. 5 табл.
Изобретение относится к топливной промышленности, а именно к углеводородным топливам на основе тяжелых нефтяных фракций и продуктов переработки побочных продуктов нефтехимии.
Известна топливная композиция на основе тяжелой нефтяной фракции с добавлением нефтешлама, полученная путем смешивания отделенного от механических примесей и воды, нагретого до 70-80°С эмульгированного нефтешлама с тяжелой нефтяной фракцией (Патент РФ №2078119, C01L 1/32, 1997 г.).
Недостатками известного изобретения являются низкая стабильность топливной композиции, сложность отделения воды и механических примесей от нефтешлама, энергозатраты на нагревание нефтешлама перед эмульгированием.
Известна топливная композиция, полученная смешиванием первичного топлива-нагретого до 90°С мазута, со вторичным топливом - смесью ловушечной нефти и нефтешлама после трехступенчатого обезвоживания и с остатком ректификации ловушечной нефти после двухступенчатого обезвоживания, выкипающим при температуре выше 200°С при следующем соотношении компонентов: мазут 50-75%, остаток ректификации 12,5-25%, смесь ловушечной нефти и нефтешлама после трехступенчатого обезвоживания 12,5-25% (патент РФ №2084494, C01L 1/04, 1995 г.).
Недостатками известного изобретения являются нагрев исходного мазута до достаточно высокой температуры (90°С), значительные энергозатраты на получение топливной композиции, недостаточная агрегативная устойчивость композиции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является топливная композиция, содержащая 1-7% ловушечного нефтепродукта, 3-9% тяжелого газойля каталитического крекинга, либо тяжелого газойля замедленного коксования, либо тяжелой пиролизной смолы, либо кубового остатка производства бутиловых спиртов и остальное - топочный мазут. Композицию получают путем предварительного смешивания при температуре 20-70°С 10-70% ловушечного нефтепродукта с 30-90% тяжелого газойля каталитического крекинга, либо тяжелого газойля замедленного коксования, либо тяжелой пиролизной смолы, либо кубового остатка производства бутиловых спиртов, используемых в качестве стабилизатора топливной композиции. Полученную смесь затем смешивают с топочным мазутом при температуре 25-50°С с получением количественного состава вышеуказанной топливной композиции (патент РФ №2252244, C01L 1/32, 1/04, 2003 г.).
Недостатками известного изобретения являются недостаточная агрегативная устойчивость композиции, относительно высокий расход стабилизатора.
Технической задачей изобретения являются:
- повышение стабильности получаемой топливной композиции;
- квалифицированное использование побочных продуктов нефтехимии;
- снижение расхода стабилизатора.
Поставленную задачу решают за счет того, что:
1. В качестве стабилизатора топливной композиции используют побочный продукт нефтепереработки и нефтехимии, а именно органический остаток получаемого при производстве сульфата аммония из отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования изоалканов олефинами.
2. Топливная композиция содержит: 25-75% смолы пиролизной тяжелой, 0,5-5% стабилизатора, топочный мазут - остальное.
3. Смолу пиролизную тяжелую и топочный мазут смешивают со стабилизатором при температуре 20-50°С.
Сопоставительный анализ прототипа и предлагаемого изобретения показывает, что общим признаком композиции является то, что ее состав включает топочный мазут и стабилизатор, смешивание нефтяной фракции со стабилизатором осуществляется при нагревании смеси.
Отличиями предлагаемого изобретения от прототипа являются:
- использование в качестве стабилизатора органического остатка производства сульфата аммония из отработанной серной кислоты - отхода процесса сернокислотного алкилирования изоалканов олефинами;
- количественные показатели содержания ингредиентов.
При сернокислотном процессе алкилирования изоалканов олефинами производства высокооктанового бензина образуется отход - отработанная серная кислота по ТУ 2121-02-33818158-99, содержащая 80-85% H2SO4 и 8-12% органической фазы. При нейтрализации отработанной серной кислоты аммиаком путем экстракции полярными растворителями выделяют органическую фазу, водная фаза направляется на получение сульфата аммония. Из органической фазы путем отгонки растворителя получают органический остаток, используемый в качестве стабилизатора топливной композиции. Органический остаток содержит в %: парафино-нафтеновые углеводороды - 38, моноциклические ароматические углеводороды - 10, полициклические ароматические углеводороды - 14, смолы - 9, асфальтены - 13, сульфокислоты - 6, органический растворитель (этиловый спирт) - 8, вода- 2.
Для приготовления топливной композиции используют смолу пиролизную тяжелую и органический остаток, топочный мазут по ГОСТ 10585, физико-химические показатели и состав которых представлены в таблицах 1, 2, 3 соответственно.
| Таблица 1 | ||
| Физико-химические показатели смолы пиролизной тяжелой | ||
| Показатель | Норма первый сорт | Факт. данные |
| 1. Плотность при 20°С, кг/м3 | не менее 1030 | 1038 |
| 2. Вязкость кинематическая при 50°С, сСт | не более 40 | 36 |
| 3. Температура начала кипения, °С | не ниже 155 | 160 |
| 4. Коксовое число, % | не более 12 | 9 |
| 5. Массовая доля воды, % | не более 0,5 | 0,3 |
| 6. Массовая доля ионов натрия, % | не более 0,01 | 0,008 |
| 7. Массовая доля механических примесей, % | не более 0,01 | 0,01 |
| 8. Индекс корреляции | не менее 120 | 125 |
| Таблица 2 | |
| Физико-химические показатели органического остатка | |
| Показатель | Фактические данные |
| Плотность, г/см3 | 1,1-1,2 |
| Вязкость при 80°С, сСт | 1,3 |
| Температура вспышки, °С | 80-82 |
| Температура застывания, °С | минус 5 |
| Таблица 3 | ||
| Физико-химические показатели топочного мазута | ||
| Наименование показателя | Норма по ГОСТ 10585 | Факт. значение |
| Кинематическая вязкость при 80°С, сСт | не более 118 | 100 |
| Зольность, %, для мазута: | ||
| малозольного | не более 0,05 | 0,04 |
| зольного | не более 0,14 | 0,13 |
| Массовая доля механических примесей, % | не более 1,0 | 0,8 |
| Массовая доля воды, % | не более 1,0 | 0,9 |
| Содержание водорастворимых кислот и щелочей | отсутствие | отсутствие |
| Массовая доля серы, %, для мазута видов: | ||
| низкосернистого | не более 0,5 | 0,4 |
| малосернистого | не более 1,0 | 0,9 |
| сернистого | не более 2,0 | 1,6 |
| высокосернистого | не более 3,5 | 2,9 |
| Температура вспышки в открытом тигле, °С | не более 110 | 108 |
| Температура застывания, °С | не выше 25 | 23 |
| Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (небраковочная), кДж/кг, для мазута видов: | ||
| низкосернистого, малосернистого и сернистого | не менее 40530 | 40740 |
| высокосернистого | не менее 39900 | 40100 |
Агрегативная устойчивость топливных композиций определялась методом центрифугирования и оценивалась по фактору устойчивости (Ф), который характеризует способность системы сохранять в течение определенного времени одинаковое в каждой точке системы распределение асфальтенов. Исследования проводились на универсальной центрифуге LZ-301 при скорости вращения ротора 3000 об/мин в течение 10 минут при температуре 20°С, факторе разделения (g) 15000. После окончания центрифугирования в верхнем и нижнем слоях центрифугата определялось содержание асфальтенов. Определение содержания асфальтенов в пробе центрифугата проводили методом газожидкостной хроматографии.
Фактор устойчивости топливной композиции рассчитывали по формуле:
Ф=A1/А2,
где A1, A2 - соответственно концентрация асфальтенов в верхнем и нижнем слоях центрифугата, мас.%.
Пример 1. Получение топливной композиции осуществляют следующим образом:
смолу пиролизную тяжелую (75 мас.%), органический остаток (0,5-5 мас.%), топочный мазут (20-24,5 мас.%) смешивали при температуре 20-50°С в течение 10 минут. Определяли фактор устойчивости топливной композиции. Результаты представлены в таблице 4.
Пример 2. Получение топливной композиции осуществляют следующим образом: смолу пиролизную тяжелую (50 мас.%), органический остаток (0,5-5 мас.%), топочный мазут (45-49,5 мас.%) смешивали при температуре 20-50°С в течение 10 минут. Определяли фактор устойчивости топливной композиции. Результаты представлены в таблице 4.
Пример 3. Получение топливной композиции осуществляют следующим образом: смолу пиролизную тяжелую (25 мас.%), органический остаток (0,5-5 мас.%), топочный мазут (70-74,5 мас.%) смешивали при температуре 20-50°С в течение 10 минут. Определяли фактор устойчивости топливной композиции. Результаты представлены в таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Агрегативная устойчивость топливных композиций с различным содержанием стабилизатора - органического остатка | |||
| Концентрация стабилизатора, мас.% | Фактор устойчивости топливной композиции | ||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | |
| Без стабилизатора | 0,42 | 0,36 | 0,30 |
| 0,3 | 0,42 | 0,37 | 0,31 |
| 0,5 | 0,46 | 0,42 | 0,41 |
| 2,0 | 0,51 | 0,45 | 0,44 |
| 3,0 | 0,50 | 0,44 | 0,45 |
| 5,0 | 0,49 | 0,43 | 0,44 |
По мере увеличения в смеси содержания низкоиндексного компонента - мазута топочного фактор устойчивости композиции без внесения органического остатка в качестве стабилизатора снижается от 0,42 до 0,3. Увеличение концентрации стабилизатора - органического остатка, сопровождающееся возрастанием коллоидной устойчивости, приводит к повышению агрегативной устойчивости топливных композиций, что в значительной степени компенсирует эффект роста содержания мазута в композиции. Указанная закономерность сохраняется при введении небольшого количества стабилизатора - от 0,5 до 5 мас.%. Дальнейшее увеличение доли стабилизатора - органического остатка не приводит к ожидаемому повышению стабилизирующего действия на топливные композиции. Это связано с тем, что органический остаток содержит значительное количество асфальтенов. Снижение дозы стабилизатора ниже 0,5% приводит к уменьшению агрегативной устойчивости топливной композиции.
| Таблица 5 | |||
| Агрегативная устойчивость топливной композиции | |||
| Содержание компонентов, мас.% | Фактор устойчивости | ||
| Смола пиролизная тяжелая | Органический остаток - стабилизатор | Топочный мазут | |
| 20 | 2 | 78 | 0,38 |
| 30 | 2 | 68 | 0,44 |
| 70 | 2 | 28 | 0,51 |
| 80 | 2 | 18 | 0,32 |
Снижение содержания смолы пиролизной ниже 25%, а также повышение ее содержания выше 75% в топливной композиции при присутствии 2% органического остатка приводят к уменьшению агрегативной устойчивости топливной композиции.
Топливная композиция может быть использована в качестве топлива для котельных установок ТЭЦ, судовых двигателей, а также при получении технического углерода.
Использование предложенного изобретения позволяет получить стабильную топливную композицию, квалифицированно утилизировать органический остаток, получаемый из отработанной серной кислоты - отхода процесса сернокислотного алкилирования изоалканов олефинами.
Топливная композиция, состоящая из топочного мазута, смолы пиролизной и стабилизатора, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора она содержит органический остаток, получаемый из отработанной серной кислоты - отхода процесса сернокислотного алкилирования изоалканов олефинами, которую нейтрализуют аммиаком, продукт нейтрализации экстрагируют полярными растворителями, выделяют органическую фазу, из которой выделяют вышеуказанный органический остаток при следующим соотношении компонентов, мас.%:
| смола пиролизная тяжелая | 25-75 |
| органический остаток | 0,5-5 |
| топочный мазут | остальное |
